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ANÁLISE E INTERPRETAÇÃO DE GRAVIMETRIA E MAGNETOMETRIA COM O GEOSOFT Marco Polo P. Buonora (Petrobrás) Maria Sílvia Carvalho Barbosa (UFOP/EMMOP/DEGEO) Abril/2003 I — INTRODUÇÃO Este manual descreve, de uma forma simplificada, alguns passos a serem seguidos para a análise e interpretação de dados gravimétricos e magnetométricos usando os programas Geosoft e Oásis montaj, ambos de propriedade da empresa Geosoft Inc., do Canadá, e cujo uso é restrito aos usuários possuidores de licença para tal. A fim de melhor avaliarmos a performance daqueles programas, preparamos um conjunto de dados sintéticos de anomalias magnéticas e gravimétricas de corpos de geometria conhecida, nos quais serão aplicados os diversos filtros para enfatizar ou atenuar as anomalias envolvidas, como também serão utilizados os programas disponíveis para estimativa da profundidade das fontes magnéticas/gravimétricas intervenientes. É pré-requesito para o entendimento dos procedimentos ora apresentados, que o leitor esteja familiarizado com a teoria de filtragem dos métodos potenciais, bem como com as diferentes técnicas de interpretação desses métodos. II- INICIANDO E EXIBINDO UM GRID COM O OASIS MONTAJE Ao clicar no ícone do Oasis montaj, o mesmo abre a tela do painel 01: Agora você deve criar uma área de trabalho (workspace), assim, ao clicar no ícone FILE, dique em New workspace, painel 02. Agora você vai alocar no seu drive de dados, onde se encontram também os seus dados magnéticos e gravimétricos, um workspace com o nome escolhido por você. Em nosso caso, chamemos a área de trabalho de placas5, conforme indicado no painel 03; dique em salvar, salvando assim o workspace placas5.gws. Agora você precisa importar o seus dados para a área de trabalho. No caso em apreço, os dados, em arquivo tipo ascii, estão no arquivo placas5.dat, porém, para importar tais dados, você necessita primeira criar um arquivo de base de dados, que levará a extensão gdb (mneumônico para geosoft data base). Assim, dique no ícone Data e logo após no ícone New database, painel 04. Forneça um nome para o seu arquivo, que, neste caso o chamamos de mag5. Clique em 0K para continuar, de forma que o painel 05 é aberto; estando agora você apto a importar os dados clicando novamente no painel Data-Import-Ascii abrindo assim a caixa do File to import, painel 06; clique no Bowse para escolher o arquivo PLACAS5.DAT, clique neste arquivo e, em seguida em Abrir. Assim, o arquivo é escrito na caixa. Clique agora em Wizard, de forma que o painel 07 é aberto: Observe que os dados estão dispostos em três colunas, com as coordenadas y e x nas duas primeiras, e o valor da anomalia magnética na terceira. dique em Avançar, obtendo um painel, no qual você deverá colocar o cursor na primeira coluna e clicar em Avançar, novamente, obtendo assim o painel 08, onde na caixa Channel name você digitou a letra y — informando que esta é a coluna y. Coloque o cursor na coluna dois e clique Avançar novamente digitando a letra x no novo Channel name e colocando o cursor na terceira e última coluna, digite, finalmente, um nome para o seu canal dos valores da anomalia magnética. Neste caso, digite mag5. Para terminar, clique em Concluir, painel 09. Ao confirmar as perguntas nos dois painéis sucessivos, você obterá os dados carregados no seu .gdb, conforme apresentado no painel 10. Observe que a largura das colunas de x e y não foi suficiente para você examinar os seus valores; assim, para visualizá-los, coloque o cursor em cima dos x e y, mesclado no campo azul, e o desloque para a direita. obtendo agora o campo completo, painel 11. Agora, estamos aptos para gerar o mapa desejado. Para isso, temos que gridar os dados segundo uma malha regular. Assim, clicando no ícone Grid-GriddingMinimum Curvature-Dialog controls..., conforme painel 12, obtemos a caixa Minumum Curvature Gridding na qual preenchemo-la com os nomes ali indicados: mag5, mag5 e 250, painel 13. Clicando em 0K, o programa irá então efetuar a gridagem, cuja apresentação pode agora ser obtida clicando-se em: Grid-Display grid-single grid, painel 14. Esta ação abrirá a caixa de diálogo Place a grid on a map na qual, ao clicar o Bowse, você escolherá o nome do arquivo com o grid, que, neste caso, é o mag5.grd. Finalmente, clique em New map, obtendo o mapa colorido no painel 15. Observe que o seu mag5.gdb continua aberto no background do mapa colorido, painel 15. Podemos agora colocar uma moldura no mapa. Para isto, abra a tela do painel 16 que o levará para a tela do painel 17, onde na caixa de diálogo, clique em Next e na caixa de diálogo Create a new map, clique no Bowse para visualizar o arquivo a abrir. Na caixa de diálogo Map name, dique em mag5.map e em seguida em Abrir. No painel 18 gerado, clique então em Finish, deixando os demais campos no default. Ao fazer isto, responda afirmativamente ao painel que é apresentado de forma que um mapa em branco é agora gerado, painel 19. Vamos agora desenhar o mapa base através da ação no painel após o clique nos cones exibidos no painel 19, o que abrirá a caixa de diálogo Basemap Iayout, painel 20. Clique em Next e preencha a caixa de diálogo Figures titles conforme indicado no painel 21. Termine esta sessão clicando em Finish. O mapa apresentado exibe agora o título e a grade de coordenadas, painel 22. plote agora o mapa nesta figura executando a ação single grid, gerando assim o mapa colorido, painel 23. Detalhes de aprimoramento dessas apresentações serão oferecidos durante o curso. III - PROCEDIMENTOS DE FILTRAGENS III.1 - A Primeira Derivada Vertical A seguir, demonstramos a aplicação de alguns filtros normalmente utilizados em métodos potenciais, a fim de realçar anomalias, seja enfatizando aquelas causadas por fontes rasas, ou atenuando estas em benefício das fontes profundas. Para isto, precisamos carregar os programas que efetuam tais filtragens; assim, clique no ícone GX-lcad menu..., painel 24. O painel 25 exibe o quadro com o programa a ser carregado: magmap.omn. Clique em Abrir, de forma que o ícone MAGMAP aparece na barra de rolamento superior, painel 26. Ao clicar no ícone MAGMAP-MAGMAP 1-step filtering, painel 27, a caixa de diálogo magmap processing é aberta, painel 28, na qual você informará os nomes dos arquivos de entrada e saída do processamento. Como vamos efetuar o filtro da primeira derivada vertical, é conveniente informar a natureza do filtro no nome do arquivo de saída; assim, o denominamos de mag5dzl .grd. Agora, é necessário informar o nome do Name of FiIter ControlFile, clicando no ícone SetConFile, de forma que a caixa MAGMAP FILTER DES1GN é aberta, painel 29, na qual você informará, por exemplo, dzl no Control File Name, clicando, a seguir, em 0K. Na caixa de diálogo do painel 30, descortine as opções através da clicagem na seta na caixa First filter te apply clique em Derivative in Z-direction. Observe que, neste único passo, outros filtros podem ser aplicados. Ao clicar em 0K, o programa efetuará a filtragem, cujo resultado é apresentado no lado esquerdo do painel 31 No seu lado direito, temos o campo original para efeito de comparação. III.2 – A Amplitude do Sinal Analítico Conforme visto no curso, a amplitude do sinal analítico das anomalias magnéticas e gravimétricas, atua no sentido de concentrar tais anomalias em torno dos corpos causadores, principalmente daqueles mais rasos. Assim, demonstraremos este fato no mapa das anomalias magnéticas ora considerados. clique no ícone MAGMAP-AnalytiC signal..., informando na caixa de diálogo, painel 32, os nomes dos arquivos de entrada e saída, conforme ali indicados. Deixe o default a palavra FFT para o Z-derivatiVe method. Pressione 0K para efetuar o processamento. Para efeito de comparação, o painel 33 exibe o mapa original à esquerda do mapa da amplitude do sinal analítico. Observe que este último posiciona as anomalias acima dos corpos causadores. III.3 - A Redução ao Pólo Magnético Para a redução ao pólo magnético, clique em MAGMAP-MAGMAP 1-step filtering..., obtendo-se a figura do painel 34, no qual as informações das caixas devem ser aquelas ali indicadas; ao pressionar SetconFile , escreva Reduce to Magnetic Pole na caixa de diálogo que será aberta. Clique 0K e informe os parâmetros do campo; inclinação e declinação, além da amplitude da correção da inclinação, conforme indicado no painel 35. Clique em 0K e exiba o mapa reduzido ao pólo magnético à direita do mapa original, painel 36. Observe que os picos das anomalias estão individualizados e situados diretamente acima das fontes magnéticas no mapa da direita, enquanto que, no mapa original eles se apresentam bipolarizados. III.4 — Filtros no Mapa Reduzido ao Pólo Magnético Efetuaremos, a seguir, os mesmos filtros aplicados anteriormente, porém nos dados reduzidos ao pólo magnético, portanto, tendo como malha de entrada o arquivo mag5-rp.grd. Além desses filtros, exercitaremos com os filtros de continuação para cima, sozinhos ou em conjunção com os de derivadas verticais de ordens superiores a um. Assim, temos no painel 37 o mapa da primeira derivada vertical do mapa reduzido ao pólo, à esquerda, e no lado direito, para efeito de comparação, a primeira derivada vertical do mapa original. Observe o agrupamento dos picos das anomalias em torno das fontes rasas. O painel 38 exibe o mapa continuado a 6000 m, para cima, à esquerda, do mapa original, à direita. Observe que as anomalias de altas freqüências desapareceram nesta apresentação, de forma que a anomalia assim obtida, é dominantemente devido à fonte profunda — prisma a 6000 m de profundidade. O processamento utilizado no painel 39 é o mesmo daquele do painel 38, porém os filtros foram aplicados nos dados reduzidos ao pólo magnético; assim, à esquerda, temos a continuação a 6000 m, e à direita, o campo original no pólo magnético. A fim de reduzirmos os efeitos indesejáveis das derivadas verticais, no tocante a amplificação dos ruídos de freqüências altas, é conveniente que façamos uma pequena continuação para cima ao calcularmos as derivadas verticais, notadamente as de altas ordens. Com efeito, apresentamos no painel 40, a segunda derivada vertical dos campos magnéticos original, à esquerda, e reduzido ao pólo magnético, ambos continuados para cima de 500 m. As curvas brancas de contorno zero estão também plotadas em ambos os mapas, pois elas servem para indicar, neste exemplo, o limite da extensão espacial dos corpos IV - ESTIMATIVAS DAS PROFUNDIDADES DAS FONTES MAGNÉTICAS Diversos métodos existem para se estimar a profundidade de uma fonte magnética e/ou gravimétrica, entretanto, examinaremos alguns deles disponíveis nos pacotes de interpretação da Geosoft, sendo dois de inversão, tais como o PotentQ e EuIer3D e o método de modelagem direta do GM-SYS. IV-1 - PotentQ O PotentQ efetua a inversão de anomalias magnéticas e/ou gravimétricas, ao longo de perfis, para corpos de geometria simples, tais como: o elipsóide, prisma retangular, esfera, cilindro, prisma poligonal, diques e placas. O procedimento da inversão consiste na minimização do erro mínimo quadrático entre o perfil da anomalia observada com aquela produzida pelo corpo de geometria específica. À guisa de exemplo, efetuemos a inversão na anomalia magnética dos exemplos anteriores, particularmente naquela continuada a 6000 m, apresentada no painel 41, onde iremos sacar um perfil ao longo da linha AB; para isto, clique no ícone Potent-PotenQ-trom map profile, o que abrirá o painel 42. Preencha as caixas de diálogo conforme indicado, clicando em seguida em OK. Coloque o cursor em A, e com o botão esquerdo ainda pressionado coloque o cursor em B. Clique no botão direito em Done, obtendo-se, assim, o painel 43, no qual você deverá clicar em Rectangular prism. Desta forma, o painel 44 será aberto, o qual consiste de três quadros: Plan, Cross-section e Modelling control. No primeiro quadro está exibido o perfil escolhido juntamente com uma seção horizontal do corpo a ser modelado. No segundo quadro, temos o perfil observado, em azul, o perfil, em vermelho, de uma primeira estimativa do efeito magnético do corpo cuja seção vertical está exibida abaixo, também em vermelho. Os controles dos parâmetros do modelo são ajustados no quadro Modelling control, os quais, após informados, clicamos em Apply para que eles sejam incorporados ao modelo e, a seguir, pressionamos Invert, para efetuarmos a inversão. Esclarecemos, contudo, que, quanto mais próximos os parâmetros estejam do modelo real — tarefa difícil de ser satisfeita, mais rápido e exato o modelo converge para a solução ideal. O grau de certeza na escolha de tais parâmetros dependerá da experiência do intérprete na área em estudo. Durante o curso, indicaremos algumas dicas para se chegar à solução mais exata possível. Assim, adotando-se alguns parâmetros convenientemente escolhidos, chegamos a inversão do painel 45. Por outro lado,se deixarmos todos os parâmetros livres para serem ajustados, chegaremos à solução do painel 46, com menor erro médio quadrático, isto é, com um ajuste quase que perfeito. Embora matematicamente mais exata tal solução, ela não corresponde ao modelo de partida. Portanto, informações a priori sobre os parâmetros do modelo são necessárias para que o resultado da inversão corresponda às expectativas do intérprete. Algumas dessas informações a priori podem ser grosseiramente obtidas dos mapas da segunda derivada vertical do campo magnético reduzido ao pólo, como, por exemplo, a área circunscrita pelos contornos zeros em cima dos corpos que desejamos examinar. O resultado da inversão apresentado no painel 45 pode também ser plotado no mapa examinado. Para isso, feche a janela, clicando no ícone Sim e responda afirmativamente nos janelas abertas na seqüência. O resultado destas ações está apresentado no painel 47, no qual o contorno do corpo se encontra desenhado, bem como os parâmetros obtidos e/ou fornecidos, cujos significados serão informados durante o curso. Vejamos, agora, a inversão de uma das anomalias mais rasas, cujo perfil, AB, tirado do mapa da primeira derivada vertical está indicado no painel 48. Adotando os mesmos procedimentos anteriores para a inversão do prisma profundo, onde deixamos livre para cálculo apenas a suscetibilidade magnética, obtemos o resultado retratado no painel 49 e plotado, em branco, no mapa do painel 50. É conveniente que guardemos o perfil a ser invertido para posterior modificação nos parâmetros. Assim, vamos abrir um novo gdb com o nome plac-1.gdb, clicando no ícone Data- new database, na caixa de diálogo aberta: Create new data base, escreva o nome placa- 1.gdb, no espaço reservado para New database name. Deixe os demais parâmetros no default e pressione 0K. Desta forma, o programa abre o placa-l.gdb. Agora, pressione os ícones: Grid- Utilities-Grid profile, de forma que o painel 51 é aberto, no qual foram preenchidas as informações ali indicadas. O passo seguinte é efetuar a perfilagem ao longo da linha AB, que foi previamente amplificada para facilidade de perfilagem. O resultado está no painel 52, cujo perfil pode agora ser re-invertido quantas vezes se desejar. Embora em escalas diferentes, apresentamos no lado esquerdo do painel 53 o efeito magnético somente das cinco placas rasas, cujas posições estão indicadas pelos pequenos quadrados brancos, e no lado direito, o efeito magnético dessas cinco placas juntamente com o prisma profundo. IV.2 — Euler3D Neste capítulo, trabalharemos com a inversão para o cálculo das fontes rasas através da utilização do módulo Euler3D, muito bem explicado no Euler 3D Deconvolution/TUTORIAL and USER GUIDE que, se encontra na biblioteca do Geosoft. Tomaremos como dados de entrada, o mapa magnético causado pelas cinco fontes rasas, isto é; placas à 1000 m de profundidade e com 500 m de espessura cada. Ao pressionar o ícone EuIer3D-Process grids.., na barra superior de rolamento, você obterá a caixa do painel 54, na qual os grids estão informados. Pressione agora o Euler3D- Located Euler decon-Calculate and display analytic signal grid. A caixa de diálogo do painel 55, é então aberta, na qual você preencherá com os nomes ali indicados. Pressione 0K, escrevendo na tela que se sucede, a palavra: placas5-asa, que é o nome do arquivo onde será plotado o mapa da amplitude do sinal analítico. Clique em NEXT e em FINISH, obtendo então o mapa ora mencionado no painel 56. O próximo passo é plotar neste mapa os picos das amplitudes do sinal analítico. Para isto, precisamos primeiro alocar o banco de dados, que poderá ser feito pressionando-se os ícones Data-new data base. Tal ação abrirá o painel 57, no qual você escreverá o nome do banco de dados: euler3d. Pressione 0K e obtenha o painel 58. Agora estamos aptos para transportar os picos para este banco de dados pressionando-se: Euler 3D-Located Euler decon-Locate solutions..., A tela seguinte é aberta, painel 59, na qual você poderá preencher as caixas, conforme ali escritas. Observe que os picos das anomalias, representados por cruzes, foram devidamente colocados nas suas posições, no mapa da amplitude do sinal analítico, painel 60. Após a preparação discorrida no parágrafo anterior, a deconvolução de Euler é efetuada pressionando-se em Euler3D-LocatedEuler deconLocated Eulerdecon.... Esta ação abrirá a caixa de diálogo do painel 61, que poderá ser preenchida conforme exibida. Pressione no botão 0K para efetuar a deconvolução. Dependendo da velocidade de sua máquina, tal procedimento poderá tomar de frações a alguns segundos. A localização e profundidade das fontes calculadas pela inversão podem ser anotadas nos mapas escolhidos de vários modos, bastando para isto acionar os ícones/barra de rolamento: Euler3D-Plot solutions symbols. Como uma das maneiras, apresentamos no painel 62, em círculos azuis, as posições calculadas das fontes, ao lado das quais encontram- se anotadas as suas respectivas profundidades, para um índice estrutural igual a 2. Outras formas de apresentação dos resultados serão exercitadas durante o curso. O painel 63 exibe o resultado da inversão localizada de Euler nos dados do mapa, englobando, além das cinco placas rasas, também o prisma profundo à 6000 m de profundidade. Observe que as profundidades médias das placas situaram-se bastante próximas dos valores esperados (1250 m), com incertezas no cálculo bastante abaixo de 10% (vide coluna dZ com os valores das incertezas). Por outro lado, o valor discrepante de 4962 m é um reflexo da contaminação do prisma profundo. No painel 64, temos o resultado da inversão do mapa continuado à 6000 m. Observe que o valor encontrado de 5499 m está com um erro inferior a 10% do valor esperado. IV.3 — Modelagem Direta com o GM-SYS A modelagem direta dos efeitos gravimétricos e magnéticos de fontes na subsuperficie terrestre pode ser efetuada através da aproximação dessas fontes por corpos delimitados por superfícies poligonais, e uma explicação bastante completa deste tipo de aproximação pode ser encontrada no manual: GM-SYS: Grnvity/Modelling Sottware — User´s Guide — Version 4.7 que se encontra no diretório: c:\Oasismontaj\gmsys\gm47manual.pdf. Ali, o usuário poderá se exercitar através do tutorial apresentado no capitulo 11 e intitulado: Tutorial—Create a New Model o qual mostra ao leitor, passo a passo, a modelagem de uma seção geológica, cujas anomalias gravimétrica e magnética, juntamente com o perfil topográfico, se encontram no arquivo: c:\Oasismontaj\gmsys\data\simple2.asc. Com uma cópia desse tutorial, demonstraremos, em aula, a realização dessa modelagem, cujo resultado final é apresentado no painel 65. V— AEROMAGNETOMETRIA NAS BACIAS DE CAMPOS E ESPÍRITO SANTO Os dados dos mapas aeromagnéticos a serem apresentados neste capitulo é o resultado do reprocessamento efetuado pela Getech, empresa associada a universidade de Leeds, no Reino Unido, em dados oriundos de diversos levantamentos aeromagnéticos da Petrobrás. Tais dados foram uniformizados à uma altitude de 1000 m, com malha regular também de 1000 m. Os diversos procedimentos de filtragens e interpretação considerados nos capítulos anteriores deverão ser exercitados nesses mapas, com a devida assistência dos professores do curso, para que cada colega possa dar a sua interpretação geológica das anomalias ali existentes. Portanto, somente alguns resultados serãoapresentados nos painéis seguintes, à guisa, apenas de servir de orientação do que fazer. O painel 66 exibe o mapa da anomalia magnética de campo total, no qual se atribuiu para a atitude do campo magnético principal da terra os valores médios de 23884 nT, -34o e – 23o, para a intensidade do campo magnético, inclinação e declinação, respectivamente. Além disso, em linha azul, colocamos também o limite crustal, entre crostas continental e oceânica, interpretada pelo LEPLAC, tomando-se como base os dados de linhas sísmicas-especialmente o limite de ocorrência de sal, gravimetria, magnetometria. Adicionalmente a esta apresentação, temos no painel 67 a interpretação de alguns alinhamentos efetuados na primeira derivada vertical do respectivo mapa reduzido ao pólo magnético. VI - GRAVIMETRIA NAS BACIAS DE CAMPOS E ESPÍRITO SANTO O mapa da anomalia Bouguer apresentado no painel 68 originou-se do produto final do projeto Integration of Petrobrás Marine and Seabed Gravity with GETECH´s Satellite Gravity Data, efetuado para a Petrobrás pela GETECH, da universidade de Leeds, no Reino Unido, e servirá de insumo para a confecção dos demais mapas que serão gerados e interpretados durante o curso. O painel 69 exibe a primeira derivada vertical do mapa de anomalia Bouguer mostrado no painel 68.
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