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Campo dipolar (Hemisfério Norte) Campo dipolar (Hemisfério Sul) ΔB Interpretação do campo dipolar • Como: a) o campo é dipolar e b) estamos considerando ΔB = Bobs- BIGRF., e c) a orientação do campo muda com a localização, então um mesmo corpo pode causar anomalias que consistem de: • Um único pico positivo • Um único pico negativo • Dois picos ΔZ = componente vertical ΔH = componente horizontal Dipólos isolados • Tipos de corpos representados por dipólos: corpos compactos e pequenos, intrusões. ΔB Linha de dipólos Guia Geral Exemplo 1 Mineralização em um granito (Dartmoor, UK) • Anomalia suave exceto na zona mineralizada. • Anomalia negativa entre 250 e 300 m indica que Mi >>Mr porque o caráter dipolar da anomalia está preservado. Diques de doleritos geoquimicamente idênticos (Arran, Escócia) • Mr alta, uma vez que não se observa uma anomalia de dipólo • Dois picos positivos e um negativo, indicando corpo intrudido após uma reversão do campo geomagnético. Exemplo 2 Exemplo 3 Ilhas Shetland Islands (Escócia) O mapa é segmentado em regiões de baixo e alto magnético Derivadas do campo geomagnético • Enfatização de feições de curto comprimento de onda. • A primeira derivada vertical enfatiza feições próximas à superfície. Pode ser medida com gradiômetro ou derivada a partir dos dados corrigidos. • A segunda derivada vertical enfatiza contornos e zonas-alvo. Redução ao pólo • Processo pelo qual os efeitos da inclinação e declinação são removidos dos dados. • Os dados são matematicamente transformados em medidas feitas sobre a mesma estrutura geológica, porém no pólo magnético onde o campo é vertical. ΔB Sinal analítico • Combinação de derivadas: • A forma é independente da inclinação ou declinação do campo geomagnético. Outros filtros e análises • Redução ao equador: transformas os dados em medidas feitas no equador magnético, com o objetivo de facilitar a interpretação. • Cosseno direcional: elimina tendências em uma direção específica (linhas de vôo, p. ex.) • Continuação para baixo e para cima: (acentuar ou atenuar os efeitos de corpos superficiais). • “Because of the erratic and complex character of magnetic maps, interpretation is often only qualitative. Indeed, interpretation is something of a fine art.” (Telford et al., 1990). Falhas • Falhas podem ser representadas por uma linha de dipólos, no entanto a interpretação será complexa, especialmente para alguns valores de I • A figura abaixo mostra a componente vertical (ΔZ) deste modelo. Anomalias de corpos simples • Muitas formas geométricas simples tem formas analíticas simples para o campo magnético anômalo. • Essas fórmulas são para magnetização vertical (pólo), porém existem fórmulas que levam em conta I e D. • A tabela é de um livro de Geofísica Aplicada, no qual o autor denota a magnetização por J no lugar de M. Estimativa de profundidade Exemplo: método da meia-inclinação de Peter • (a) Traçar uma linha tangente no ponto de máxima inclinação (1). • (b) Traçar duas tangentes em pontos onde a inclinação é a metade da inclinação máxima (3 e 4). • (c) Determinar a distância entre esses pontos (d). • (e) Multiplicar a distância por n/cosa, onde n1,6 e a é o ângulo entre a direção do corpo e o norte magnético. Estimativa de profundidade • Atualmente as profundidades são estimadas computacionalmente e não mais graficamente, usando métodos mais sofisticados. • Um deles é o método da deconvolução de Euler, que consiste em resolver a equação para a posição da fonte (x0, y0, z0). • N é um fator que depende da geometria da fonte; (B – T) é o campo total menos o campo regional; (x, y, z) é o ponto de observação na superfície. Estimativa de profundidade • Perceba que na equação anterior, cada ponto de observação fornece uma equação diferente e portanto pode-se montar um sistema linear e então resolver para (x0,y0,z0) pelo método dos mínimos quadrados. • Esse método está implementado, por exemplo, no programa Oasis Montaj, da Geosoft, e fornece estimativas rápidas da profundidade das fontes para amplas áreas de estudo. Modelagem direta • Comece com uma estimativa inicial da estrutura (geologia) • Calcule a anomalia produzida por esta estrutura. • Compare com a anomalia observada. • Ajuste o modelo e recalcule a anomalia. • Um algoritmo fornece a atualização do modelo de forma iterativa. • Deve conter vínculos para gerar modelos geologicamente plausíveis. Modelagem inversa Atenção! • Cuidado com a não-unicidade das soluções. • A maior incógnita em qualquer levantamento é se existe magnetização remanente e, se existe, qual é sua direção e intensidade. • Se a magnetização remanente existe, a magnetização da fonte dipolar correspondente é a soma vetorial de duas componentes: – Uma paralela ao campo geomagnético (Mi) – Uma paralela à direção do campo remanente (Mr) Aplicações Exploração mineral Saramäki deposit (Finlândia) •O alvo é um corpo de cobre em um xisto escuro mineralizado, 30m abaixo de uma carga glacial. •Anomalias de resistividade são devidas aos xistos (ricos em carbono). •Toda a zona skarn tem alta densidade, não apenas o cobre, então não enxerga as sub-unidades Saramäki deposit (Finlândia): Modelagem 2D direta • Informação de perfilagem sugeriu magnetização heterogênea. • Modelagem direta 2D reproduzia a anomalia, mas com mergulho incorreto do corpo caso a anomalia remanente não fosse levada em conta (I=45º e D=90º) Falhas •(A) Batimetria •(B) Magnetometria •Levantamento de alta resolução utilizando barco •Mapeamento de falhas no embasamento •Ver detalhes em: http://www.geosoft.com/resources/casestudies/pdfs/Resolution_Constraints_AGU_2004_Montreal_Lake_Simcoe.pdf Falhas Geological Survey of Canada (2005) Exploração de hidrocarbonetos • Petróleo e gás não são magnéticos, mas informações úteis podem ser obtidas utilizando magnetometria, uma vez que ajudam a determinar a geologia local. • Quando o petróleo escapa da “armadilha” em direção à superfície, ele pode alterar as propriedades físicas das rochas ao seu redor, causando mudança na susceptibilidade magnética. Leste do mar da China (Gibson & Millegan, 1998) Exploração de hidrocarbonetos •A Bacia de Bowser no Canadá está avaliada em termos de potencial para conter hidrocarbonetos (Natural Resources Canada) Resíduos Industriais Campo Total Gradiente Vertical Malha de 2x2 m; Anomalias muito fortes (>1000 nT): materiais ferrimagnéticos à z = 1 m; Anomalias mais fracas (20 a 150 nT): corpos pequenos (z ~ 3 m) ou por corpos mais volumosos porém menos magnéticos. Porto submerso em Israel (Boyce et al., 2005) • Detecção de estruturas e muros metálicos Arqueologia Túneis • Túneis podem ser detectados através do contraste de susceptibilidade negativo (estudo de caso em Teotihuacan, México, descrito em Arzate et al., 1990) Estrutura da crosta Alberta (Canadá): As rochas do embasamento cristalino em Alberta são do Arqueano e Proterozóico. No entanto, estão cobertas por rochas sedimentares da Bacia Sedimentar do Oeste do Canadá e não podem serestudadas diretamente. As rochas do embasamento foram mapeadas através de métodos potenciais (gravimetria e magnetometria) (Pilkington et al, 2000). Vulcão Katmai (Alaska) • Alaska Volcano Observatory, Universidade do Alaska. •Note o alto magnético (linha tracejada) na direção E-W (~1000 nT) que coincide com o hipotético dique. Livros: •Applied Geophysics, 2nd edition, Telford, Geldart & Sheriff, 1990. •Environmental and Engineering Geophysics, 1st edition, Sharma, 1997. •Exploration geophysics of the shallow subsurface, Burger, 1992. •Whole Earth Geophysics, Lillie, 1999. •An introduction to geophysical exploration, Keary, 2003. Artigos: •Arzate, J.A., L. Flores, R. Chavez, L. Barba and L. Manzanilla, Magnetic prospecting for tunnels and caves in Teotihuacan, Mexico, in Geotechnical and Environmental Geophysics, Volume 3, SEG Investigations in Geophysics, No. 5, p. 1-30, 1990. •Boyce, Joe I., Reinhardt, Eduard G., and Goodman, Beverly N., Magnetic Detection Of Submerged Harbour Structures And Anchorages In King Herod's Harbour, Caesarea Maritima, Israel. Salt Lake City Annual Meeting, 2005. •Pilkington, M, W.F. Miles, G.M. Ross and W.R. Roest, Potential field signature of buried PreCambrian basement in the Western Canada Sedimentary Basin, Canadian Journal of Earth Sciences, 37, 1453-1471, 2000. •Roberts, R.L., W.J. Hinze and D.I. Leap, Data enhancement procedures on magnetic data from landfill investigations, in Geotechnical and environmental geophysics, Volume 2, Environmental and groundwater, SEG Investigations in Geophysics, No. 5, 261-266, 1990. •Gibson, R.I., and P.S. Millegan, Geologic applications of gravity and magnetics: case histories, Society of Exploration Geophysics, 1998. •Gary A. Glatzmaier & Paul H. Roberts, "A three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal," Nature, 377, 203-209 (1995). Referências bibliográficas
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