Resumo sismica

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Cap 3 Levantamento sísmico (mix slide) 
As ondas sísmicas são criadas por uma fonte controlada e se propaga em subsuperficie, 
utilizando o fenômeno de propagação de ondas elásticas(mecânicas), para estudar a terra 
por métodos naturais ou artificiais para a superfície.Os instrumentos de detecção captam 
o movimento do terreno causado pelas ondas que retornam e medem os tempos de 
chegadas a diferentes afastamentos em direção a superfície. O levantamento sísmico 
pode fornecer um quadro detalhado da geologia de subsuperficie. 
As principais diferença da sísmica de exploração e a sismologia são a profundidade e 
resolução e conhecimento sobre a posição e características da fonte. Pois a sísmica de 
exploração se preocupa apenas com a estrutura da terra até algumas dezenas de 
quilômetros de profundidades e utiliza fontes sísmicas artificiais, como explosões, cujo 
o local, regulação de tempo e características da fonte estão, diferentemente dos 
terremotos, sob controle direto do geofísico. 
 
Para a propagação de ondas mecânicas é necessário um meio material ( deformável ou 
elástico), mesmo com características complexas e heterogêneas as rochas apresentam 
comportamento mecânico como se fosse elástico. As ondas mecânicas podem ser 
classificadas em duas famílias que se distinguem considerando o movimento das 
partículas relacionado com a direção de propagação da onda.As duas famílias estão 
separadas em. 
A) Ondas de corpo: Onda longitudinal e transversal 
B) Ondas superficiais (ou longas): Ondas Rayleight e Onda love 
 
 
 
 
Onda Longitudinal E Transversal 
São as ondas penetrativas, que se propagam em subsuperficie, atravessando o mando de 
intemperismo e atingem e se propagam nas rochas de supbsuperficie. Podem se 
propagar a longas distâncias dependendo da energia empregada, podem atravessar até a 
terra, como as ondas provocadas por terremotos. 
Onda P: Onda compressional ou 
longitudinal, o movimento das 
partículas que transmitem a onda tem a 
mesma direção de propagação da onda, 
também pode ser denominada como 
onda primária, por apresentar maior 
velocidade de deslocamento. 
Onda S: Onda transversal ou de 
cisalhamento , o movimento das 
partículas que transmite a onda é 
perpendicular a direção de propagação 
da própria onda, também é denominada 
de onda secundária , não é transmitida 
no meio gasoso 
Ondas Superficiais ou Longas 
São ondas que propagam-se no interface ar-terra e no contato da camada com 
velocidade de propagação menor entre o manto de intemperismo e as rochas inferiores. 
A amplitude do movimento das partículas que transmitem essas ondas decresce 
exponencialmente com a distância em que ela se propaga e também com a 
profundidade. 
Ondas Rayleigh: Movimento das 
partículas que transmitem essa onda 
ocorre num plano vertical e as partículas 
descrevem um movimento elíptico 
retrógado em relação à direção da onda. 
O movimento das partículas é resolvido 
pelas componentes longitudinal e 
transversal que possuem a mesma 
frequência, mas estão defasadas no 
tempo, a onda do mar é um exemplo 
dessa onda. 
 
Ondas Love: O movimento das 
partículas que transmitem a onda love é 
paralelo ao contato do leito e transversal 
à direção de propagação da onda. É 
constituída essencialmente por uma 
componente transversal à direção de 
propagação, sendo que o movimento 
das partículas é atenuado com a 
profundidade . 
 
Ondas e raios: Um pulso sísmico propaga-se radialmente a partir de uma fonte 
sísmica a uma velocidade determinada pelas propriedades físicas das rochas 
circundantes. 
Principios Físicos e Características das ondas 
As características das ondas são: Comprimento de onda(lambida); período (T); 
frequência (f); amplitude (A); velocidade (v). 
 
 
Expressão da lei de Hooke: A tensão é diretamente proporcional a deformação. A 
proporcionalidade é determinada pelas constantes. 
1) Modulo Youg(E), ou modulo de elasticidade; 
2) Modulo de Volume(Bulk Modulos); 
3) Modulo de Cisalhamento simples ou módulos de rigidez; 
4) Modulo Longitudinal, ou Módulo axial, ou módulo onda P. 
 
 
 
 
 
 
Relação entre os diferentes módulos :propriedades mecânicas derivadas a partir do 
estudo de propagação das ondas elásticas. 
 
Constante de Lamé 
 
Constante (Razão) de Poisón(v) é a razão negativa entre a deformação axial 
(longitudinal) devido a aplicação de uma carga e a correspondente de formação em uma 
(ou ambas) a(s) direções ortogonais (transversais). 
Deformação longitudinal P (distenção) e trasnversal S( cisalhamento) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Velocidade ondas sísmicas nas rochas 
 
No tocante às camadas de rochas investigadas pela sísmica, as velocidades sobre as ondas 
compressionais e de cisalhamento,vp e vs, são importantes por duas razões principais: 
1) São necessárias para a conversão de tempo de propagação de ondas sísmicas em 
profundidade. 
2) Fornecem uma indicação sobre sua litologia, ou, em alguns casos, a natureza dos 
fluídos intersticiais nelas contidos. 
A variedade composicional, textural, de porosidade e de fluídos nos poros, as rochas 
diferem quanto a seus módulos elásticos e de densidade, e, portanto, quanto suas 
velocidades sísmicas. 
 
 
Para as velocidades das ondas S, a derivação da velocidade total é mais complexa porque 
as ondas S não se propagam no espaço poroso. Esté é um ponto interessante, pois sugere 
que a velocidade das ondas S depende somente das propriedades dos grãos na matriz e de 
sua textura, enquanto as velocidades das ondas P é também influenciada pelos fluidos nos 
poros. Em principio então é possível detectar variações nos fluídos nos poros, se ambas as 
velocidades das ondas P e S de uma formação forem conhecidas. É uma técnica utilizada 
na indústria de petróleo para detectar espaços porosos preenchidos por gás em 
reservatórios de hidrocarbonetors em profundidade. 
Propiedades de rochas e materiais geológicos 
Impedância Sismica ou impedância acústica característica: um dos principais parâmetros 
elásticos 
É uma propriedade intrínseca dos meios materiais. As proporções relativas da energia 
transmitida e refletida são determinadas pelo constraste de impedância acústica. 
Produto da densidade e da velocidade de propagação das ondas longitudinais.Em geral 
quanto mais rígida sua rocha, mais alta sua impedância acústica. 
Z= d*vp 
1ns./m3->1Pas/m->1kg/m2 
 
Fenômeno de propagação de ondas sísmicas/elásticas 
A propagação de ondas elásticas através da interface entre 2 meios de diferentes 
propriedades(densidade, velocidade) determina o desenvolvimentos dos fenômenos 
físicos característicos: a) Reflexão b) Refração c) Difração 
Frente de onda(Wavefront): Decorrido um tempo tn após a emissão da onda em um 
meio isotrópico, a frente de onda é a superfície na qual todas as partículas vibram na 
mesma fase:. 
Raio de onda (raypath): O raio de onda é a direção perpendicular à frente de onda, que 
marca sua direção de propagação. 
Leis e princípios aplicados às ondas sísmicas 
Lei da Reflexão: O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão 
Lei de Snell, ou da Refração: O ângulo de incidência na interfacie está relacionado ao 
ângulo de refração pela razão das velocidades de propagação de ondas elásticas na 
interfácie. 
 
 
 
Leis e princípios aplicados às ondas sísmicas e elásticas: 
Principio de Fermat: Das várias possibilidades para o raio de onda entre 2 pontos(A e B), o raio de 
onda sísmica seguirá o caminho que resulte no menor tempo de trajeto entre dois pontos 
Principios de Hudgens: Todos pontosnumafrente de onda podem ser considerados como fonte 
para a propagação de uma nova fonte esférica(secundária). Dessa nova maneira, a nova frente de 
onda em geral é a superfície tangencial (ou envelope) das ondas frentes secundárias. 
Difração: Frentes de ondas elásticas que atingem estruturas com limites angulares sofrem 
curvatura ao redor da feição e dão origem a curvas difratadas. 
Primeira Zona de Fresnel: É a área finita sobre a qual é gerada a reflexão de uma onda elástica 
incidente sobre uma interface, depende da velocidade do meio, do comprimento da onda e da 
profundidade da interface refletora em relação a fonte h da frequência da onda. 
As rugosidades das interfaces (comprimento de onda e amplitude) afetam (reduzem) o coeficiente 
de reflexão.Rugosidade de amplitude igual ou maior do que ¼ lambida da onda elástica, atua 
como um refletor especular, refletindo raios em muitas direções angulares. 
 
Atenuação das ondas sísmicas: divergência esférica ou espalhamento geométrico.A energia da onda 
elástica, então diminui a razão de 1/r2. A amplitude da onda decresce na razão de 1/r; 
Atenuação das ondas sísmicas/elásticas 
Atenuação interna: São função do número de onda e da escala das heterogeneidades da interface 
 
Sistema de Aquisição de dados Sismicos: Os requisitos essenciais são: 
-gerar um pulso sísmico com uma fonte(source) apropriada 
-detectar as ondas sísmicas no solo por meio de um transdutor (transducer) apropriado. 
-registrar e apresentar as formas de ondas sísmicas num simografo apropriado. 
As aplicações variam desde um metro até dezenas de quilômetros, para cada aplicação 
existe um limite com relação a menor estrutura que pode ser detectada, conhecido como 
resolução de levantamento, sendo determinada pelo comprimento do pulso, pra um pulso 
de um dado comprimento, há uma separação mínima, abaixo da qual haverá uma 
sobreposição dos pulsos no tempos, no registro sísmico. O comprimento do pulso pode ser 
encurtado por deconvolução, se os dados forem de qualidade, sendo um complemento para 
um bom modelo sísmico. Os levantamentos sísmicos devem ser executados 
individualmente para cada caso. 
Fontes sísmicas e gama de aplicações sísmicas/acústicas: é uma região localizada, dentro 
da qual a repentina liberação de energia produz uma rápida tensão sobre o meio 
circundante.Os principais requisitos da fonte sísmica são: 
- Energia suficiente através do mais amplo intervalo de frequência possível, estendendo-se 
às frequências mais altas registráveis. 
-A energia deve se concentrar no tipo de energia de onda necessário a um levantamento 
especifico, ou seja, onda P ou S, e gerar um mínimo de enrgia de outros tipos de ondas. 
Essa energia indesejável degradaria os dados registrados e seria classificada como ruído 
incoerente. 
-A forma de onda deve ser repetível. Levantamentos sísmicos quase sempre envolvem 
comparação dos sismogramas gerados por uma série de pontos em diferentes localizações. 
-A fonte deve ser segura, eficiente e ambientalmente aceitável. A maior parte dos 
levantamentos sísmicos são operações comerciais regidas pela segurança e pela legislação 
ambiental. 
 
 
 
 
 
 
 
Fontes explosivas: São normalmente detonados em furos de detonação rasos para melhorar 
o acoplamento da fonte de energia com o terreno e para minimizar os danos na 
superfície.Fornecem fonte sísmica razoalvelmente barata e altamente eficiente,com amplo 
aspectro de frequência, mas seu uso requer permissão especial. Seu uso em terro é lento 
devido à necessidade de escavar furos de detonação.Seu principal defeito é não fornecer o 
tipo de assinatura fonte. 
Fontes terrestres não explosivas: 
Vibrosseis é a fonte não explosiva mais comum utilizada em levantamento sísmicos de 
reflexão.Utiliza vibradores montados em caminhões, que imprimem ao solo uma vibração 
de longa duração, baixa amplitude e de frequências continuamente variáveis, conhecidas 
como sinal de varredura. 
Mini-Sossie: adapta o principio de se utilizar uma assinatura de fonte de longa duração 
precisamente conhecida a aplicações mais baratas de baixa energia.Um martelo 
pneumático envia sequência aleatória de impactos a uma sapata, transmitindo ao terreno 
um sinal impulsivo codificado de baixa amplitude. 
Percussores de quedas livres e marretas: pode ser considerado a fonte sismica mais simples 
seja uma grande massa em queda sobre a superfície do terreno.O impacto horizontal de um 
peso ou marreta sobre um dos lados de uma sapata vertical parcialmente enterrada no solo 
pode ser usado como uma fonte para a sismologia de ondas de cisalhamento. 
Espingardas, buffalo guns, rifles: Uma solução para se obter energia adicional para 
levantamentos de pequena escala é usar energia química compacta da munição de 
pequenas armas de fogo. Rifles tem sido usados como fontes sísmicas, atraindo-se contra o 
solo. Buffalo guns é um cartucho sem projetil que fornece fonte impulsiva com energia 
consideravelmente maior que uma marreta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fontes Marinhas 
Canhões de ar: são fontes pneumáticas nas quais uma câmara é preenchida com ar 
comprimido sob pressão muito alta, através de uma mangueira acoplada a um compressor a 
bordo do navio.Para levantamentos profundos a energia transmitida pode ser aumentada 
pelo uso múltiplos canhões de ar. 
Canhões de água: São uma adaptação dos canhões de ar com intuito de diminuir o efeito 
bolha. O ar comprimido, em vez de ser liberado na camada de água, é utilizado para mover 
um pistão que ejeta um jato d’agua no meio circundante. Quando o pistão para, cria-se um 
vácuo atrás do jato de água ejetado, que implode sob a influência da pressão hidrostática 
ambiente, gerando um forte pulso acústico livre de oscilação de bolha. 
Centelhadores: são dispositivos para converter energia elétrica em acústica. O pulso 
centelhador é gerado pela descarga de um grande banco de capacitores diretamente na água 
do mar através de um arranjo de eltrodos rebocados em numa moldura atrás do navio de 
aquisição. 
Boormers: Compreendem uma placa rígida de alumínio conectada a uma mola abaixo de 
uma bobina elétrica especifica para trabalhos pesados. 
Centelhadores e Boormers geram pulsos acústicos de banda larga e operam com uma 
ampla variedade de níveis de energia, podem ser fabricadas sob medidas para a 
necessidades de levantamentos específicos. 
Os pingueres: pequenos trandutores de cerâmic piezolétrica num reboque ou “peixe” que, 
quando ativados por um impulso elétrico, emitem um pulso acústico de baixa energia, 
muito curto e de alta frequência. Eles fornecem uma capacidade de resolução muito alta( 
de até 0,1 m), mas limitada penetração. Aplicação dutos marinhos. 
Chirp: são tradutores eletromecânicos que produzem uma forma de onda longa e repetível, 
que permite uma saída de grande energia. O longo sinal pode ser comprimido por 
processamento para dar maior resolução e/ou melhor relação sinal-ruido. 
Trandutores sísmicos: Sismometros ou geofones, hidrofones, geofone de bobina móvel. 
Sistema de Registros simicos: é uma operação técnica muito difícil, considerando-se pelo 
menos três aspectos chaves 
1º O tempo de registro em relação a fonte sísmica deve ser medido com precisão 
2º Os sismogramas devem ser registrados por muitos transdutores simultaneamente, de 
forma que a velocidade e direção de percurso de ondas sísmicas possam ser interpretadas. 
3º Os sinais elétricos devem ser armazenados para uso futuro. 
 
 
Levantamento Sísmico de Reflexão 
Geometria das trajetórias dos dados refletidos: Nos levantamentos de reflexão, os 
pulsos de energia são refletidos pelas interfaces geológicas e registrados na superfície em 
um ângulode incidência próximo da normal. Os tempos de percurso são medidos e podem 
ser convertidos em estimativas de profundidades da interfácie. São comumente mais executados 
em áreas de sequencias sedimentares de baixo mergulho 
Refletor Horizontal único: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sismograma de Reflexão: Qualquer gráfico que exiba um conjunto de um ou mais traços sísmicos é 
chamado de sismograma, representando as respostas de uma série de detectores à energia provinda de um tiro é 
chamada família de tiros. 
CMP: Conjunto dos traços relativos à resposta sísmica em um ponto médio da superfície é uma família de 
ponto médio comum. A transformação do conjunto dos traços sísmicos para cada CMP em um componente da 
imagem conhecida como seção sísmica é a principal tarefa do processamento sísmico de reflexão. 
Traço sísmico: Em cada interface, uma parte da energia incidente do pulso é refletida de volta na direção do 
detector. Essa fração é determinada pelo contraste de IMPEDÂNCIA ACÚSTICA entre duas camadas e para 
um raio se deslocando verticalmente. 
 
 
O detector recebe uma série de 
pulsos refletidos, cuja modulação 
de amplitude é função da distância 
percorrida e dos coeficientes de 
reflexão de várias interfácies. Os 
pulsos chegam segundo tempos 
determinados pela profundidade das 
interfaces e pelas velocidades de 
propagação entre elas. 
Assumindo que a forma do pulso 
permace inalterada enquanto se 
propaga no meio estratificado, o 
traço sísmico resultante pode ser 
visto como a convulsão do pulso de 
entrada com uma série temporal 
conhecida como função da 
refletividade, compostas por uma 
série de impulsos. 
 
Cada impulso tem uma amplitude relacionada com o coeficiente de reflexão de uma interface e 
um tempo de percurso equivalente ao tempo duplo de reflexão para aquela interface. O pulso 
tem um comprimento finito, as reflexões individuais a partir de interfaces pouco espaçadas 
aparecem, no sismograma resultante, sobrepostas no tempo. 
O traço sísmico básico de reflexão pode, então, ser visto como a convolução da função 
refletividade com um pulso sísmico variável com o tempo. O traço real será mais complicado, pois 
há superposição de vários ruídos como reflexões múltiplas, de ondas de corpo diretas ou 
refratadas, ondas de superfície. 
 
 
Processamento de traços das ondas elásticas 
A filtragem de frequência pode melhorar SNR mas, potencialmente, prejudica a revolução 
vertical, enquanto a deconvolução melhora a resolução vertical, mas as custas de um 
decréscimo SNR. 
Filtragem de frequência: 
Qualquer evento de ruído, coerente ou incoerente, cuja frequência dominante seja diferente 
daquelas chegasas refletidas, pode ser suprimida pela filtragem de frequência. Dessa 
maneira, os vários tipos de ruídos podem ser significamente atenuados por um filtro 
 
 
 
 
Deconvolução: 
Processo analítico de remoção do efeito de algumas operações previas de filtragem 
(convolução), os filtros inversos são projetados para deconvolver traços sísmicos pela 
remoção dos efeitos desfavoráveis de filtragem associados com a propagação de pulsos 
sísmicos através de um terreno de multicamadas ou através do sistema de registro. Todas 
as operações de deconvolução tem efeito de encurtar o comprimento do pulso nas seções 
sísmicas processadas, e assim, melhorar a resolução vertical. 
A convolução descreve como o pulso de onda interage com um conjunto de refletores R 
para produzir o sismograma observado. 
Propriedades matemáticas 
Commutativa A*B=B*A 
Associativa A*(B*C)=(A*B)*C 
O operador de deconvolução (D) é desenhado de maneira que, convolvido com a gemetria 
de pulso (W), é capaz de produzir um sinal de saída em forma de Spyke(agudo) 
correlacionável com as características dos refletores. 
Se D*W=d=[1000...,],então 
D*S=D*(W*R)=(D*W)*R=d*R=R 
A deconvolução, portanto, é desenhada para produzir efeito inverso da convolução. 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Objetivos da Migração 
1)Reposicionar os refletores em suas exatas posições espaciais 
2)Eliminar as hipérboles de difração 
Tipos de migração 
a)Time migration: Efetuada sobre o sistema de coordenada no tempo, não requer a 
definição de um modelo de velocidade para o sismograma.(Stoltz,Gazdage, Diferenças 
Finitas) 
b)Depth migration: efetuada sobre um sistema de coordenadas no espaço(distxprof), requer 
modelo adequado de velocidade para as diferentes unidades identificadas no 
sismograma.(Kirchhof, Reverse time, Gaussian Beam e Wave-equation). 
O sobretempo Normal(NMO) para uma 
distancia de afastamento x é a diferença do 
percurso delta t entre as chegadas refletidas 
para x e para o afastamento zero. É função do 
afastamento , velocidade e profundidade z do 
refletor.O conceito de sobretempo é 
fundamental para identificação, correlação e 
intensificação dos eventos de reflexão, e para os 
cálculos de velocidade utilizando reflexão. 
Onda refletida: tempo=[2((x/2)²+h²)^1/2]]/V 
x é o offset 
t tempo 
V velocidade 
h profundidade 
 
AVO: permite ter informações sobre o conteúdo de fluidos, a porosidade, a densidade, a 
velocidade de ondas das rochas. Distingue diferentes camadas. (Exceto as camadas de até 1/4 
comprimento de onda). 
 
 
 
Sismoestratigrafia: Método de interpretação de sismograma(s) baseado em princípios de 
estratigrafia e geologia estrutural, que permite uma compreensão da evolução dos 
processos de sedimentação e deformação de bacias sedimentares. 
Principíos de interpretação : 
-Continuidade espacial de refletores 
-Truncamento de refletores 
-Organização e continuidade de refletores menores delimitados por refletores de maior 
continuidade 
-Padrões geométricos dos refletores de menor escala. 
 
 
 
 
Padrões de terminação de refletores 
Estruturação interna de unidades sísmicas 
 
A) Padrões paralelos: indicam 
uniformidade de subsidência e deposição 
 
B) Padrões divergentes: indicam 
variação na taxa de sedimentação, ou na 
subsidência do substrato da bacia, ou 
variação do n.m.m 
 
 
C) Padrões progradantes: marcado por 
refletores inclinados (clinoformas), que 
avançam em direção ao mar. 
 
D)Padrões caótico: são refletores curtos, 
distribuídos em várias direções 
desordenadas, que indicam ambientes de 
alta e variável energia, ou deformação 
penecontemporânea. 
 
 
E) Padrões “transparente”: 
intervalo sem refletores internos, que 
sugerem litologias sismicamente 
homogêneas (sal, calcário, etc..), ou 
camadas muito deformadas e 
verticalizadas. 
 
F) Padrões sub-paralelose lenticulares: 
são refletores levemente ondulados, sub-
paralelos, com diferentes geometrias, que 
representam seções cortadas 
paralelamente à direção (strike) de 
estruturas sedimentares. Tais feições tem 
individualmente interpretação 
particulares, conforme a sequência 
sedimentar. 
 
Levantamento Sísmico de Refração 
O método de levantamento sísmico de refração usa a energia sísmica que retorna para a 
superfície após viajar através do solo ao longo de trajetórias dos raios refratados. A 
primeira chegada da energia sísmica a um detector afastado da fonte sísmica sempre 
representa um raio direto ou um raio refratado. A grande maioria dos levantamentos de 
refração é realizada ao longo de linhas de perfis suficientemente longas para assegurar que 
as chegadas refratadas de camadas alvo sejam registradas como as primeiras chegadas, 
para, pelo menos, metade do comprimento da linha. É típico de perfis de refração que 
necessitem ser entre cinco a dez vezes maislongas que a profundidade de investigação 
requerida. Primeiramente, é importante considerar a geometria das trajetórias dos raios 
refratados através de modelos de camadas planas em subsuperficie e, após, serão 
considerados os modelos de tratamento da refração em interfaces irregulares(não planas). 
 
Geometria das trajetórias dos raios refratados: interfaces planas 
A premissa é que as trajetórias de raios consideradas a seguir são que a subsuperficie é 
composta de uma série de camadas, separadas por interfaces planas e possivelmente 
inclinadas.Também, que dentro de cada camada as velocidades sísmicas são constantes e 
que as velocidades aumentam com a profundidade da camada. 
 
 
 
Caso de duas camadas com interface horizontal 
 
O raio desloca-se horizontalmente através do corpo da camada superior A para D à 
velocidade v1. O raio refratado desloca-se para baixo até a interface e de volta para a 
superfície à velocidade V1 ao longo das trajetórias AB e CD segundo ângulo crítico õ, e se 
desloca ao longo da interface B e C à velocidade mais alta v2. O tempo de percurso total 
ao tongo da trajetória do Raio refratado ABCD 
 
Notar 
que o tempo de percurso total é o tempo que levaria para se deslocar pelo intervalo total x à 
velocidade do retrador v2 (que é x/v2), mais um tempo adicional para permitir que a onda 
se desloque a partir da fonte para baixo até o refrator e de volta até o interceptor. 
Velocidade 
V=d/t (gráfico) 
Ângulo crítico 
ic= sen-1(v1/v2) 
Espessura 
ti=(2.z.cos ic)/v1 
z=(ti/2).(v1/cos ic) 
(v1/cos ic)=v1.v2/raiz(v22-v12) 
 
 
 
 
Caso para três camadas 
 
 
 
 
 
 
 
GPR 
Radar: radio detection and raging 
Os métodos de investigação geofísica OEMS classificam-se de diferentes modos: 
1) segundo as frequências das ondas OEMS utilizadas pelos métodos; ou 2) segundo as 
fontes de energias, que geram as ondas (naturais ou artificiais). O que difere é a sua 
capacidade de aplicação. Um resumo segue-se abaixo, o Georadar utiliza frequência 10^6 
(Megahetz) a 10^9 (Gigahetz) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diferença Georadar para outros métodos elétrico-magnéticos. 
O georadar não estima profundidade de indução do campo, só profundidade de penetração, 
por isso ele está classificado como método sísmico. As ondas do georadar mostram 
comportamento inverso, são bloqueadas nos meios condutores. O método georadar e 
eletromagnético são complementares. 
Bons condutores: campo secundário oposto ao campo primário: CReal>Cimaginária: boa 
penetração das correntes elétricas e do campo EM. Ondas EM: má penetração 
Maus condutores: campo primário perpendicular campo real. CReal<CImaginária. Ondas 
EM: boa penetração das ondas EM. 
Corpos muito condutivos formam campo secundário com máxima amplitude .Toda energia 
registra amplitude de onda no limite e isso atenua a propagação eletromagnética. A onda 
eletromagnética é atenuada quando se propaga em meios condutores, a energia vai ser 
dissipada num campo secundário.Em condutividades alta o sinal do georadar é atenuado, 
pois absorve toda energia, não volta refletido. 
Se a defasagem é zero a componente imaginária é máxima, não tem componente oposta ao 
campo primário quando o material é resistivo. 
Só tem reflexão, difração e refração no contraste de impedância, no contato da camada. 
Para bons condutores, a CimagS diminui com o aumento da frequência P 
Para maus condutores, a CimagS aumenta com o aumento da frequência P 
 
 
 
 
Método Georadar: 
O comprimento da onda utilizado pertence ao intervalo entre 10 MHZ e 2000MHZ (ondas 
radar) do espectro EM. A propagação das ondas de radar depende das propriedades 
elétricas dos meios que elas atravessam. O contraste das propriedades elétricas entre os 
meios atravessados implicarão nos fenômenos de propagação da onda(reflexão e refração 
pex). 
O georadar é um dispositico que, através de uma antena emissora, gera ondas 
eletromagnéticas, as quais são refletidas e/ou refratadas pelo meio geológico até 
alcançarem uma outra antena ligada ao receptor. Esse receptor processa eletronicamente os 
sinais captados pela antena e torna-os visíveis, através de uma tela de computador. Nesse 
aspecto, o dispositivo de georadar aproxima-se de outros métodos de reflexão. 
As ondas de radar, então, são emitidas a partir de uma fonte para identificar um objeto em 
subsuperficie e para determinar sua posição. O contraste nas propriedades elétricas entre os 
diferentes materiais em subsuperficie ocasionará o espalhamento (p.ex: reflexão e 
refração). As propriedades elétricas que influenciam no espalhamento de ondas EM são: 
permissividade elétrica, condutividade elétrica e permeabilidade magnética. A detecção da 
energia refletida permite localizar e posicionar as fontes da energia espalhada. A 
magnitude e o caráter do sinal de retorno(onda EM refletida) são controladas pela 
geometria e pelo contraste das propriedades dos materiais com o objeto. 
As propriedades elétricas são controladas basicamente pela presença de água, as partículas 
contem um alto poder de dissociação eletrolítica, o que torna o meio mais condutor e 
atenua ondas com frequência de acima 2GHz. Os corpos muito condutivos causam 
atenuação das ondas de radar. 
 
 
 
 
Reflexão: Na reflexão, a onda vinda de u meio 1, ao incidir na superfície divisória, 
supostamente um plano idealmente fino e infinito, que separa dois meios lineares, 
homogêneos e com constantes elétricas e magnéticas diferentes, sofre uma mudança de 
caminho e volta para o meio 1.o Ângulo de incidência=ângulo de reflexão.A intensidade 
da reflexão sofre influência da rugosidade da superfície que separa os meios. 
Refração: Na refração, a onda EM sofre uma mudança de direção ao atravessar a 
superfície divisória(interface) entre dos meios dielétricos diferentes. Nesse caso, também 
se supõe que a superfície divisória é um plano idealmente fino e infinito que separa dois 
meios lineares, homogêneos. A onda incidente dá origem a duas outras ondas; um refletida 
e outra refratada ou transmitida. 
Polarização: Quando OEMS são alinhadas de modo que cada campo elétrico e magnetico 
vibram sempre no mesmo plano.Pode ocorrer polarização linear, circular e elíptica. 
Difração: É o fenômeno que ocorre quando a OEM sofre um desvio na sua trajetória ao 
passar por um obstáculo, seja as bordas de um orifício, ou um corpo cujas dimensões são 
pequenas comparadas com o comprimento da onda incidente. 
Variáveis físicas e a propagação das OEMS(atenuação): OEMS que se propagam no 
meio dielétricos homogêneios e isotrópicos sofrerão diminuição de amplitude (atenuação) 
e, consequente, perda de energia por: 1) Espalhamento Geométrico: as ondas Em vindas de 
uma fonte finita(antena) espalham-se em todas as direções do espaço e sua energia 
dispersa-se na superfície de uma esfera que se expande a cada instante 2) Corrente 
Induzida: as OEMS ao atravessarem meios geológicos que não são nem condutores 
homogêneos nem dielétricos perfeitos, mas sim parcialmente homogêneos e parcialmente 
dielétricos, induzem corrente elétrica e perdem sua energia por aquecimento, causando 
atenuação ainda maior do sinal elétrico já atenuado pelo espalhamento, em termos práticos, 
acarreta uma diminuição da amplitude OEMS ao longo da trajetória de propagação. 
 
 
 
 
 A condutividade elétrica ou resistividade são fatores que mais influenciam na propagação 
dos meios OEMS, um dos constituintes que mais influencia é a água, pois altera a 
resistividade. A permissividade dielétrica é outra propriedade importante que influencia napropagação, pois descreve a capacidade do solo de armazenar energia, através da separação 
entre cargas elétricas. A permeabilidade magnética tb é importante, porem para casos em 
meios geológicos ricos em água decresce significativamente. A penetração e a propagação 
das OEM nos meios geológicos também são influenciadas pela sua frequência, tem-se 
atenuação crescente da penetração a medida que a frequência aumenta, tem a atenuação 
sofrida pela amplitude do sinal m função da frequência e do tipo de solo. 
 
Profundidade de penetração e resolução do georradar : A profundidade de investigação 
e a resolução do georradar são função principalmente da freqüência das antenas utilizadas 
e da potência dos equipamentos. Isso não quer significar que condutividade-resistividade e 
permissividade dos materiais não exerçam influência, conforme discutido anteriormente; 
porém, essa seção busca discutir principalmente a influência da freqüência, relativamente à 
condutividade-resistividade, na definição da profundidade de penetração das ondas EM e 
na resolução das estruturas de subsuperfície. 
Resolução vertical 
A resolução vertical de um georradar no mapeamento estrutural de detalhe refere-se à mínima 
separação detectável em profundidade entre as interfaces de reflexão. 
Resolução lateral 
A resolução lateral está relacionada com a extensão horizontal de um refletor. A energia 
refletida que chega à antena receptora não vem de um único ponto de incidência, mas de 
uma área finita do refletor. 
 
 
 
 
 
 
Slides 
Sistema que utiliza pulsos eletromagnéticos de curta duração de tipos: 
1) Frequência modulada. Ao atingir o receptor, a onda "portadora" é abandonada e as 
ondas eletricas transformam-se novamente em ondas sonoras. A palavra modulação 
significa precisamente as modificações sofridas pela onda "portadora" ao conduzir 
as ondas sonoras. 
2) Holográficos: Um holograma é uma figura tridimensional obtida por registo, em 
película própria, dos efeitos da sobreposição de duas ondas (figura de interferência) 
provenientes de uma mesma fonte luminosa (raios laser), sendo uma onda directa e 
a outra reflectida pelo objecto (que se quer reproduzir) na película. 
3) Pulse radar: aplicados para investigação de subsolo, são genericamente agrupados 
como ground penetrating radar( GPR=GEO-RADAR) 
GPR: Dispositivo dos métodos eletromagnéticos que utiliza os fenômenos de propagação 
das ondas EM no subsolo 
As características do dispositivos são determinadas: 
a) Pelos fenômenos de propagação das ondas 
b) Pelas propriedades eletromagnéticas do solo: Permissividade elétrica, 
condutividade elétrica e permeabilidade magnética. 
Fenômeno de propagação de ondas EM. 
Dispositivos de fonte artificial controlado 
-As correntes e campos penetram facilmente em corpos condutores. Mas são bloqueados 
por corpos de alta resistividade. As ondas mostram comportamentos contrários. 
 
Os dispositivos medem os parâmetros de campo( fase, amplitude) e indiretamente 
estimam as propriedades de corpos condutores (resistividade aparente). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Propagação das ondas EM: 
Fenômenos básicos: reflexão, refração e difração 
As ondas EM são parcialmente refletidas e transmitidas quando encontram uma 
descontinuidade elétrica(uma interface onde há uma mudança na impedância 
eletromagnética da onda). 
Similaridade com o método sísmico: O tempo de ida até o refletor e da volta até o 
receptor (2t) pode ser medido e a posição do refletor pode ser determinada se a velocidade 
de propagação da onda EM for conhecida. 
Interação da onda EM com o meio: Propriedades elétricas influenciam no 
espalhamento das ondas EM. 1) Permissividade elétrica2)Condutividade elétrica 
3)Permeabilidade magnética. A magnitude e o caráter da onda EM refletida são 
controladas pela geometria e pelo constraste das propriedades elétricas dos materiais. 
 
 
 
 
 
 
 
Difusão geométrica: independente do meio 
Atenuação é 
constante 
independente 
da 
condutividade 
Perdas por absorção 
a) Perdas por condução: Proporcional à condutividade elétrica(maior em baixas frequências e em 
meios mais condutivos) 
b) Perdas por polarização: descreve a e em termos da relação CrealS e CimagS, ou tangente de 
perda(rotação de moléculas de água, modificação das ligações moleculares..) 
Perdas por espalhamento (scattering): não homogeneidades do meio que possuem tamanho 
semelhante ao comprimento de onda do pulso EM. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Georadar contém 4 componentes básicos: 
1)unidade de transmissão 2) Unidade de recepção 3)Unidade de controle 4) Unidade de 
exibição. 
 
Sistema de aquisição 
Arranjos monoestáticos e biestáticos 
Monoestático: a mesma antena é utilizada para transmissão e para a recepção 
Biestático: Antenas de transmissão (Tx) e de recepção (Rx) possuem um afastamento 
constante e pequenos. Os arranjos biestáticis permitem várias geometrias de disposição das 
antenas 
Disposição das antenas 
Cruzadas(Cross-line): antenas paralelas entre si, mas perpendiculares à linha que une seus 
centros. 
Alinhadas (Inline): antenas alinhadas paralelamente á linha que une seus centros. 
 
Interferências a serem observadas 
Interferências EM 
- Linhas de transmissão de energia elétrica 
-Rádio FM e televisões (baixa freq.. geo-radar) 
-Rádio comunicadores (~400MHz) 
-Telefones celulares(810-830 e 850-870 MHZ) 
-Radares(marinha, aeronáutica,etc...) 
Interferências estruturais 
-Postes, árvores (outras estruturas pontuais) 
-Muros, fachadas(outras estruturas planares) 
Aplicações 
Freqüências elevadas, da ordem de 1 GHz, são capazes de penetrar pouco mais de um metro 
em subsuperfície. Porém, devido ao pequeno comprimento de onda, permitem a detecção de 
alvos de poucos centímetros de diâmetro 
•Freqüências mais baixas, da ordem de 25 MHz, podem penetrar mais de 50-60 metros em 
subsuperfície. Porém, a resolução obtida só permite a detecção de alvos com tamanho da 
ordem de metros. 
Antenas de menor freqüência são aplicadas a problemas comuns em geociências: 
-localização de fraturas em maciços rochosos, -profundidade do embasamento sob o manto de 
intemperismo, -estruturação das unidades rochosas,-etc... 
Freqüências maiores podem ser usadas para:-localização de pequenos objetos, vazios, ou 
descontinuidades em estruturas de concreto armado, -estrutura de pavimentos rodoviários,-
etc…