METODOS GEOELETRICOS

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MÉTODOS 
GEOELÉTRICOS
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA DE PETRÓLEO E GÁS 
Profª. Joemes Simas -Doutoranda em 
Ciências da Terra/UNICAMP
Resistividade de rochas e minerais
• Uma das propriedades físicas mais 
variáveis.
• Alguns minerais como metais nativos e 
grafite conduzem eletricidade via 
passagem de elétrons.
• Entretanto, a maior parte dos minerais 
formadores de rocha é isolante.
• Nesses, a corrente elétrica é conduzida 
pela passagem de íons nos fluidos dos 
poros.
Resistividade de rochas e minerais
• Assim, a maior parte das rochas conduz 
eletricidade mais por processos 
eletrolíticos do que por processos 
eletrônicos.
• Portanto, a porosidade é o principal 
controle da resistividade de rochas e 
esta última geralmente aumenta com a 
diminuição da porosidade.
Resistividade de rochas e minerais
• A resistividade também pode ser descrita
pela equação de Archie, a qual leva em 
conta a resistividade e o volume de água 
presente nos poros
• f = fração de água nos poros
• ρw = resistividade da água nos poros
• ø = porosidade
• a, b, c = constantes empíricas
Fluxo de corrente no solo
• A descrição do fluxo de corrente no solo 
é feita a partir da densidade de corrente 
elétrica (i).
• Da Lei de Ohm:
• E da resistividade:
• Obtemos:
Fluxo de corrente no solo
Fluxo de corrente no solo
• A densidade de corrente à uma distância
r do eletrodo superficial é
• O gradiente do potencial é
(8.5)
Fluxo de corrente no solo
Profundidade de penetração
Quando ᫰ = ᫾ -> 30% da corrente 
flui abaixo de Z.
Quando ᫰ = 2᫾ -> 50% da corrente
flui abaixo de ᫾.
Profundidade de penetração
Métodos empregados em 
levantamentos de resistividade
Sondagem Elétrica Vertical (SEV)
• Os eletrodos de corrente e de potencial são 
mantidos no mesmo espaçamento relativo, e o 
arranjo todo é progressivamente expandido ao 
redor de um ponto fixo central.
Caminhamento de Separação 
Constante (CST)
• Os eletrodos de corrente e de potencial são 
mantidos a uma separação fixa e 
progressivamente movidos ao longo do perfil.
Arranjo de Eletrodos
• (1) Arranjo Wenner
Arranjo de Eletrodos
• Resistividade pelo arranjo Wenner
• Os quatro eletrodos precisam ser 
movidos entres sucessivas leituras.
• O arranjo Schlumberger supera 
parcialmente essa desvantagem.
Arranjo de Eletrodos
• (2) Arranjo Schlumberger
Arranjo de Eletrodos
• Resistividade pelo arranjo Schlumberger
(8.11)
(8.12)
Equipamento
• Os equipamentos são projetados para 
medir a resistividade do solo.
• A maior parte usa corrente alternada de 
baixa frequência, por duas razões 
principais.
Equipamento
• (1) eliminar o efeito do aumento de 
ânions ao redor do eletrodo negativo e 
de cátions ao redor do eletrodo positivo 
(polarização eletrolítica).
• (2) superar os efeitos de correntes 
telúricas (correntes elétricas naturais 
no solo que fluem paralelas à superfície 
da Terra e causam gradientes de 
potencial regionais).
Equipamento
• A frequência depende da profundidade 
de penetração desejada.
• Para penetração da ordem de 10 m, uma 
frequência de 100 Hz é adequada.
• Diminui para 10 Hz para profundidades 
de investigação de cerca de 100 m.
Interpretação
Interpretação de SEV
Aplicações dos levantamentos 
de resistividade
• Apoio à engenharia civil, em investigações 
geológicas antes de uma construção.
– A SEV é conveniente na determinação da profundidade 
do embasamento para fundações e na obtenção de 
informações sobre o grau de saturação dos materiais 
de subsuperfície.
– O CST é usado para determinar a variação na 
profundidade do embasamento entre sondagens e para 
identificar instabilidades do solo.
• Localização e monitoramento da extensão da 
poluição de águas subterrâneas e aterros 
sanitários.
Chaminé de mina soterrada.
Fosso soterrado.
Estudo hidrogeológico no Caribe.
Lentes de água doce.
Perfil de condutividade de 
fluido a partir de um poço 
perfurado na Lente Central, 
comparado com os resultados 
de uma interpretação de SEV 
de uma sondagem adjacente 
ao poço.
A água doce pode ser 
distinguida da água salina por 
sua resistividade muito mais 
alta.
Drenagens contaminadas de 
antigas minas de carvão na 
Pensilvânia.
Extensão da poluição de águas subterrâneas.
A drenagem ácida da mina em 
uma área adjacente aumentou 
a condutividade da água 
subterrânea, permitindo seu 
delineamento como uma zona 
de baixa resistividade.
Método da Polarização Induzida 
(IP)
Princípios do método IP
• Quando usamos um arranjo padrão de 
resistividade de quatro eletrodos e uma 
fonte DC, e abruptamente desligamos a 
corrente, a voltagem entre os eletrodos 
de potencial não cai a zero imediatamente.
• Após um rápido decréscimo inicial, a 
voltagem sofre um decaimento gradual e 
pode levar muitos segundos para atingir o 
valor zero -> o solo é um capacitor.
(a) Polarização de membrana
Mecanismos de IP
Rocha porosa -> injeção de corrente -> íons positivos se acumulam nas 
passagens entre poros (bloqueio entre poros) -> íons positivos e negativos 
ficam amontoados. Corrente é retirada -> íons retornam às suas posições 
originais -> voltagem decai.
(b) Polarização de eletrodo
Mecanismos de IP
Rocha porosa -> injeção de corrente -> se há minerais metálicos -> bloqueio entre 
poros -> íons positivos e negativos se acumulam em lados opostos do grão -> 
aumento de carga. Corrente é retirada -> íons voltam às suas posições originais 
-> voltagem decai.
Exemplos: 
sulfetos e óxidos 
metálicos, grafite
Princípios do método IP
• Levantamento IP no domínio do tempo: 
medição do decaimento de voltagem 
sobre um certo intervalo de tempo.
• Levantamento IP no domínio da 
frequência: medição de ρa em duas ou 
mais frequências AC.
IP no domínio do tempo
• O parâmetro comumente medido é a 
cargabilidade (chargeability) M, definida 
como a área A sob a curva de 
decaimento durante um certo intervalo 
de tempo t1 – t2 , normalizada pela 
diferença de potencial no estado 
estacionário (steady-state) ΔVc.
(8.22)
IP no domínio do tempo
• A área A é obtida por integração.
• Diferentes minerais são distinguidos por 
cargabilidades características.
• Pirita: M = 13,4 ms para um intervalo de 
1 s;
• Magnetita: M = 2,2 ms para um intervalo 
de 1 s.
IP no domínio da frequência
Pirita com calcopirita
Operações de campo
• O equipamento IP é semelhante ao de 
resistividade, mas usa uma corrente 
cerca de 10 vezes aquela de um arranjo 
de resistividade.
• Teoricamente qualquer arranjo padrão 
de eletrodos pode ser utilizado.
• Na prática, os mais comuns são: dipolo 
duplo, polo-dipolo e Schlumberger.
Interpretação de dados de 
polarização induzida
• Resposta IP de feições simples (esferas, 
elipsoides, diques, contatos verticais, 
camadas horizontais).
• Modelagem em laboratório para simular 
anomalias observadas.
• Interpretação qualitativa: análise de 
parâmetros das anomalias, como nitidez, 
simetria, amplitude e distribuição espacial 
podem indicar localização, extensão lateral, 
mergulho e profundidade do corpo anômalo.
Interpretação de dados de 
polarização induzida
• Fontes de anomalias IP podem não ter 
importância econômica (zonas de 
cisalhamento preenchidas por água e 
sedimentos ricos em grafite podem gerar 
fortes efeitos IP).
• Operações de campo são lentas e, portanto, 
o método é mais caro que outras técnicas 
geofísicas terrestres.
Aplicaçõesdos levantamentos de 
polarização induzida
IP no domínio do tempo sobre jazida de 
cobre na Irlanda.
IP no domínio do tempo sobre 
corpo de cobre porfirítico no 
Canadá.
Método de potencial espontâneo 
(SP)
Princípios do método SP
• Estudos de campo indicam que, para que 
ocorra uma anomalia de potencial espontâneo, 
seu corpo causador deve se localizar 
parcialmente numa zona de oxidação.
• O mecanismo mais aceito nos estudos requer 
que o corpo causador transponha o lençol 
freático.
• Abaixo do lençol freático, os eletrólitos dos 
fluidos nos poros sofrem oxidação e liberam 
elétrons, que são conduzidos para cima 
através do corpo de minério.
Princípios do método SP
• No topo do corpo, os elétrons liberados 
causam a redução dos eletrólitos*.
• Cria-se um circuito em que a corrente é 
carregada eletroliticamente nos fluidos 
dos poros e eletronicamente no corpo, 
de modo que o topo do corpo age como 
um terminal negativo.
*Eletrólito: substância que contém íons livres, tornando-a eletricamente condutiva.
Princípios do método SP
• Esse mecanismo explica as anomalias SP 
negativas que são observadas
• Os corpos de minério não sofrem reação 
química e servem meramente para 
transportar os elétrons a partir das zonas 
mais profundas.
• Como resultado das correntes de 
subsuperfície, as diferenças de potencial 
são produzidas em superfície.
Interpretação de anomalias de 
potencial espontâneo (SP)
Depósito de sulfeto na Turquia 
com concentrações de cobre de 
até 14%.
Referências
Apostila de Métodos Geoelétricos. Braga, A.C.O.
Geofísica de Exploração. Philip Kearey
Geofísica de Prospecção. José Gouvea Luiz
TELFORD, W. M.; GELDART, L. P. & SHERIFF, R. E. 1990, Applied 
Geophysics. 2a. Ed., Cambridge University, Cambridge, 770 p