Métodos diretos e indiretos de investigação

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Universidade Federal Fluminense 
Departamento de Geologia 
Graduação em Geofísica 
 
 
 
 
Métodos diretos e indiretos de investigação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Disciplina: Geologia Marinha 
Aluno: Juan Henrique Palma Dias 
Matrícula: 107.50.009-5 
Professor: Sidney Luiz de Matos Mello 
Introdução: 
 
 Para o conhecimento adequado das condições em subsuperfície, seja para construções, 
para o mapeamento de recursos, ou mesmo para desvendar o interior do planeta, o homem vale-
se de métodos de investigação, os quais podem ser divididos em diretos e indiretos. 
 Este relatório possui o propósito de analisar os principais métodos de investigação, bem 
como suas diversas aplicações na indústria e em pesquisas em geral. 
 
 
Métodos Indiretos: 
 
Os métodos indiretos são aqueles que nos permitem obter informações de subsuperfície 
sem que necessitemos de uma amostra do material. São comumente os primeiros a serem 
empregados na área em investigação, pois orientam a aplicação dos métodos diretos, além de 
desvendar a geologia da área em estudo. 
 
Gravimetria: 
 
A gravimetria é a área da geofísica que estuda as variações da aceleração da gravidade 
sobre a superfície terrestre. 
A aceleração gravitacional varia de acordo com a lei da atração gravitacional, formulada 
por Isaac Newton: “A magnitude da força gravitacional atuante entre duas massas é 
proporcional a cada uma delas e inversamente proporcional à distância que as separa”. 
 
 
 
Onde: 
• m1 e m2 são as massas dos dois corpos 
• r é a distância que as separa 
• G é a constante gravitacional de Newton 
 
Através do aparelho denominado gravímetro, mede-se a diferença de gravidade em 
diversos pontos sobre a superfície do terreno e, após feitas as devidas correções, obtém-se um 
perfil como o da figura 1. 
Por serem os gravímetros aparelhos extremamente sensíveis, eles não efetuam medidas 
enquanto estão em movimento, visto que a menor das acelerações pode afetar a qualidade do 
dado. Portanto, durante uma aquisição gravimétrica marinha, o movimento do navio devido à 
ação dos ventos e das ondas é neutralizado por plataformas estabilizadas por aceleradores, nas 
quais se encontra o gravímetro. 
Além disso, as medidas gravimétricas estão sujeitas a muitos fatores externos como: 
diferença de altura entre o ponto medido e o nível do mar, massa crustal entre o ponto medido e 
o nível do mar e efeito da redução da gravidade conforme o aumento da latitude. Para eliminar 
tais efeitos, aplicam-se correções gravimétricas, as quais podemos citar: Correção Ar-livre, 
Correção Bouguer, Correção de Latitude, entre outras. 
 
Figura 1 – Perfil gravimétrico. Corpo de alta densidade gera uma anomalia positiva. 
 
 
A gravimetria é um método muito usado no mapeamento de grandes províncias 
minerais, na localização de domos de sal e na delimitação do limite entre crosta continental e 
oceânica. 
 
Magnetometria: 
 
 A magnetometria é a área da geofísica que utiliza as medidas do campo geomagnético 
para tentar inferir a distribuição de minerais com propriedades magnéticas em subsuperfície. 
 O método consiste na análise de campos magnéticos localizados (anomalias 
magnéticas), os quais, dependendo da profundidade do mineral gerador, podem exceder o 
campo da Terra. 
 As rochas que possuem capacidade de se magnetizarem são rochas que possuem altos 
teores de ferro. Os sedimentos, compostos em grande parte por quartzo e minerais de argila 
possuem baixa susceptibilidade magnética. 
 Os equipamentos usados para medir a variação do campo magnético são chamados 
magnetômetros. Eles medem a intensidade, direção e sentido de um campo magnético em um 
determinado ponto sobre a superfície terrestre, permitindo que as leituras possam ser expressas 
graficamente e/ou numericamente. 
 Em levantamentos magnéticos marinhos, é necessário que o magnetômetro seja 
rebocado a certa distância da embarcação para evitar interferência causada por materiais 
magnéticos a bordo do navio, bem como o próprio casco do navio (se for de metal). 
 
 
 
 
 
 
Satélite: 
 
 Desde o fim da década de 50 com o lançamento do Sputnik 1, os satélites se tornaram 
indispensáveis no mapeamento e estudo de grandes áreas na superfície da Terra. 
 Atualmente, os levantamentos realizados por satélites incluem: medições de temperatura 
das águas superficiais, estudo da dinâmica das correntes, ocorrência de organismos e 
observações sobre o comportamento dos sedimentos. 
 Os instrumentos utilizados nas observações realizadas pelos satélites são os mais 
diversos, e podem incluir: radares, lasers, sensoriamento por varredura em cores ou em 
infravermelho. 
A grande vantagem dos satélites é a capacidade de mapear grandes extensões de terra ou 
água em poucos dias, o que seria inviável para uma expedição a bordo de um navio. No 
entanto, os sensores utilizados pelos satélites para tais mapeamentos, comumente utilizam 
radiação eletromagnética, a qual não tem capacidade de penetração. Portanto, as observações 
ficam limitadas apenas às camadas superficiais. 
 No que diz respeito à batimetria, a medida da espessura da lâmina d’água em relação às 
feições sólidas de fundo constitui o recurso utilizado para mapear a topografia do fundo. 
 
Sísmica: 
 
 A sísmica é o método geofísico que estuda o interior da Terra através da reflexão e da 
refração de ondas elásticas. 
 A sísmica de reflexão é a correta para o mapeamento batimétrico. 
 O método consiste numa fonte de energia que é disparada periodicamente, gerando 
assim ondas acústicas na água. 
 
 
Figura 2 – Geometria de um sistema sísmico. 
 
 
Essas ondas se propagam e são refletidas quando existe uma diferença de impedância, 
ou seja, no limite entre dois meios diferentes. 
 
 I = V. ρ 
 
 Onde: 
• I é a impedância acústica. 
• V é a velocidade do som. 
• ρ densidade de um determinado meio. 
 
O coeficiente de reflexão é função da diferença de impedância entre dois meios (água e 
fundo oceânico). Quanto maior a diferença de impedância, maior a quantidade de energia 
refletida. Para uma grande diferença de impedância, dizemos que a camada limite atua como 
um “bom refletor”. 
 A onda, ao ser refletida, é captada por um ou mais hidrofones, os quais produzem um 
sinal elétrico de voltagem variável de acordo com a quantidade de energia presente na onda. 
Na sísmica, a propriedade básica medida é a velocidade de propagação das ondas. 
Portanto, conhecendo-se as velocidades de propagação e os tempos de chegada das 
ondas, podemos inferir a geologia do fundo oceânico. 
Existem dois tipos de onda: P ou primárias e S ou secundárias. A onda P é dita 
compressional, pois as partículas vibram paralelamente à direção de propagação da onda, sendo 
comprimidas e dilatadas. A onda S é conhecida como onda transversal, visto que as partículas 
são deslocadas perpendicularmente à direção de propagação da onda. 
 
 
 
 
Figura 3 – Esquema de propagação de ondas P e S. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Onde: 
• K é o módulo de compressibilidade. 
• µ é o coeficiente de cisalhamento. 
• δ é a densidade. 
 
De acordo com as fórmulas das velocidades das ondas, observa-se que, na água, onde o 
coeficiente de cisalhamento µ = 0, a velocidade da onda S é nula. No entanto, a velocidade da 
onda P é dada pela raiz do quociente entre o módulo de compressibilidade e a densidade do 
meio. 
 Portanto, na sísmica marinha, a onda P é a mais importante. 
 
Batimetria: 
 
 O ecobatímetro é um aparelho utilizado para a sondagem do fundo oceânico. 
 Seu princípio de funcionamento é baseado na medição do tempo decorridoentre um 
pulso sonoro e a recepção do mesmo sinal após sua reflexão no fundo do mar. Portanto, 
conhecendo a velocidade de propagação do pulso, podemos determinar a profundidade pela 
seguinte fórmula: 
 
 P = VH2O. ∆t 
 2 
 
 Onde: 
• P é a profundidade. 
• VH2O é a velocidade do som na água (~1500 m/s). 
• ∆t é o tempo medido entre a emissão e a recepção do sinal. 
 
Os ecobatímetros utilizam um transdutor fixo à embarcação, o qual emite um feixe 
único. As freqüências variam conforme os equipamentos, e, para maiores freqüências, temos 
menor poder de penetração na lâmina d’água. 
Variações na velocidade do som na água do mar podem causar erros nas medidas de 
profundidade, visto que em águas profundas, a diferença de salinidade e temperatura é 
considerável. 
 Os ecobatímetros fornecem informações pontuais de profundidade exatamente abaixo 
do transdutor e, para elaborar-se um mapa batimétrico, é necessário plotar todos os pontos 
observados e prosseguir como faríamos com um mapa topográfico. Para a correta elaboração de 
um mapa batimétrico, são necessárias informações precisas de localização, atualmente 
fornecidas pelo Sistema de Posicionamento Global (GPS). 
 
 
 
 
 Sonografia: 
 
 Os sonares são aparatos capazes de emitir ondas na faixa do ultra-som e determinar a 
posição de objetos refletores através do tempo de chegada das ondas. 
 A principal diferença entre os sonares e os ecobatímetros é que os sonares emitem 2 
feixes de sinal acústico, enquanto os ecobatímetros emitem somente 1. Além disso, enquanto os 
transdutores dos ecobatímetros são fixos às embarcações, os sonares são rebocados atrás da 
embarcação. 
 Os sonares podem ser divididos em 2 grupos: rebocados próximos à superfície do mar 
(shallow-tow) e rebocados próximos ao fundo do mar (deep-tow). 
 Os equipamentos do tipo shallow-tow emitem ondas de baixa freqüência e, portanto, 
possui uma grande capacidade de cobrir grandes áreas em pouco tempo. Os sistemas deep-tow 
operam a grandes freqüências, possibilitando assim uma maior definição na imagem. No 
entanto, possuem uma estreita capacidade de varredura. 
 
 
Métodos Diretos: 
 
 Os métodos diretos são os que nos permitem coletar amostras do fundo submarino e 
analisá-las. São implementados após o uso dos métodos indiretos, na maioria das vezes para 
complementá-los e dar uma maior confiabilidade aos dados obtidos. 
 
Amostrador de Fundo: 
 
 Os amostradores de fundo são aparelhos desenvolvidos para a coleta de sedimentos do 
fundo oceânico. Eles são relativamente leves e simples de operar, podendo, portanto, ser usados 
na área da plataforma continental. 
 Pelo fato dos amostradores usuais causarem a perturbação e a mistura dos sedimentos 
do fundo marinho, desenvolveu-se os amostradores de caixa (box core), os quais penetram no 
sedimento e o aprisionam dentro de sua concha. No entanto, o peso elevado e as dimensões 
dificultam seu transporte e sua operação por qualquer barco de pesquisa. 
 
Dragas: 
 
 São constituídas por uma sacola de malha de aço e rebocadas por cabos de 1cm ou mais 
de diâmetro. Comumente empregadas para amostrar afloramentos rochosos e nódulos 
polimetálicos presentes no fundo marinho, são equipamentos extremamente simples de ser 
utilizados. 
 Os principais problemas associados a este método são a lavagem do sedimento durante 
sua aquisição e a coleta de diferentes tipos de sedimentos, no caso em que o equipamento é 
arrastado por diferentes fácies sedimentares. 
 
Testemunhadores: 
 
 Consiste em um tubo aberto na parte de baixo, que é forçado para o interior do 
sedimento. Ao ser puxado de volta, o material fica preso em um apanhador denominado 
“aranha”. Os dois principais tipos de testemunhadores são: à gravidade e a pistão. 
 Os testemunhadores à gravidade são constituídos por um tubo com um peso na 
extremidade para facilitar a penetração no sedimento. Eles recuperam apenas de 2 a 3m de 
sedimentos, dependendo do tipo de material. Os testemunhadores a pistão reduzem o atrito 
utilizando a pressão hidrostática, podendo recuperar sedimentos de até 30m de profundidade. 
 
 
 
 
 
 Figura 4 – Diferentes tipos de testemunhadores. 
 
 
Mergulho: 
 
 A amostragem submarina pode ser feita através de mergulhos, caso a profundidade da 
investigação seja inferior a 90m. Esse limite de segurança é devido ao perigo da descompressão 
e de doenças como a narcose. Além disso, a essa profundidade, a permanência do mergulhador 
na água fica reduzida a curtos períodos de tempo. 
 
 
 
Submersíveis: 
 
 Devido a grande profundidade das bacias oceânicas, os pesquisadores têm usado 
pequenos submersíveis para a realização de trabalhos no fundo. Esses submersíveis são 
projetados para levar no máximo 3 pesquisadores e todos os seus acessórios para coleta de 
sedimentos, rochas e organismos são presos à parte externa do veículo. 
 As principais desvantagens dos submersíveis são: a necessidade de navios para 
transportá-los da costa até o local de mergulho, numerosa equipe de manutenção e numerosa 
equipe operacional para realizar as tarefas de lançamento e recuperação do veículo. Além disso, 
o espaço físico para a acomodação dos pesquisadores bem como a vida útil das baterias e a 
limitação do oxigênio, contribuem para as desvantagens relacionadas a esse tipo de aquisição. 
 Atualmente, o desenvolvimento dos novos submarinos vem objetivando sua atuação em 
águas rasas e suas melhorias têm sido centradas na parte de posicionamento, no deslocamento 
ao longo do fundo marinho e na coleta de amostras. 
 
 
ROV (Remotely Operated Vehicles): 
 
 ROV são veículos de operação remota, constituídos basicamente por uma câmera de 
televisão, um motor elétrico e um sistema de pilotagem eletronicamente controlado. O ROV é 
ligado ao navio por um cabo, o que possui diversas funções, dentre elas: suprimento de energia 
do veículo, transmissão dos sinais de manobra e transmissão das imagens obtidas pelo veículo 
para um laboratório a bordo do navio em tempo real. 
 Os ROVs executam basicamente as mesmas tarefas que os submersíveis, com a 
vantagem de serem comandadas por uma pessoa a bordo do navio e com uma visão mais 
apurada do ambiente marinho (diferente de um pesquisador olhando pela escotilha). Além 
disso, os ROVs permitem que pesquisadores de várias áreas diferentes “façam parte” do 
mergulho, tomando decisões conjuntas sobre melhor local para amostragem de sedimentos e 
organismos. 
 
 
 
Figura 5 – Veículo de Operação Remota (ROV). 
 
 
 
Conclusão: 
 
 Para uma investigação completa da geologia do fundo marinho, é imprescindível 
utilizarmos tanto os dados obtidos nas investigações indiretas, visto que estas nos dão um 
aspecto geral da área em estudo, quanto as observações diretas, necessárias à corroboração dos 
dados obtidos indiretamente. 
 
 
 
 Bibliografia: 
 
TOLEDO, M.C.M; FAIRCHILD, T.R; TAIOLI, F., 2003, Decifrando a Terra – Investigando o 
Interior da Terra, Oficina de Textos, 2ª reimpressão, São Paulo. 
 
NETO, J.A.B; PONZI, V.R.A; SICHEL, S.E, 2004, Introdução à Geologia Marinha – Métodos 
Diretos e Indiretos de Investigação do Fundo Oceânico, Editora Interciência, Rio de Janeiro. 
 
LOWRIE, W, 1997, Fundamentals of Geophysics – Gravity and the figure of the Earth, 
Cambridge University Press, United Kingdom. 
 
http://www.scielo.br/pdf/rbg/v18n3/a06v18n3.pdf 
 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Magnet%C3%B3metro 
 
http://www.iag.usp.br/siae98/geofisica/geofmetodos.htm