Gf06_EltricosA

Prévia do material em texto

1. Introdução aos Métodos Geofísicos
- Definições e Propriedades Físicas
- Métodos Geofísicos
- Conceito de Sinal Geofísico
- Prospecção Geofísica
2. Métodos Potenciais e Radiométricos
- Gravimetria
- Magnetometria
- Gama-espectrometria
3. Métodos Elétricos e Eletromagnéticos
- Potencial Espontâneo
- Polarização Induzida
- Eletro-resistividade
- EM
- GPR
4. Métodos Sísmicos e Perfilagem de Poços
- Sísmica de Reflexão
- Sísmica de Refração
- Interpretação sismo-estratigráfica
- Perfilagem Geofísica de Poços
5. Geofísica na Prospecção
- Equipamentos Geofísicos
- Levantamento Geofísico
- Estudo de Casos
Conteúdo Programático
3. Métodos Elétricos e Eletromagnéticos
3.1. Potencial Espontâneo (SP) 3.4. Eletromagnéticos (EM)
3.2. Polarização Induzida (IP) 3.5. Radar de Penetração no Solo (GPR)
3.3. Eletro-resistividade (ER)
Métodos Geoelétricos vs. Parâmetros Físicos
AFMAG – audio-frequency magnetics, AMT – audio-frequency magnetotellurics, ASTER – Advanced Spaceborne Thermal Emission 
and Reflection Radiometer, CSAMT – controlled source audio-frequency magnetotellurics, FDEM – frequency domain electro-
magnetics, GPR – ground penetrating radar, HyMap – Hyperspectral Mapper, IP – induced polarisation, Landsat MSS – Landsat
Multispectral Scanner, Landsat TM – Landsat Thematic Mapper, MT – magnetotellurics, SP – self-potential, SPOT - Satellite pour
ľObservation de la Terre, SRTM – Shuttle Radar Topography Mission, TDEM – time domain electromagnetics, TIMS – thermal 
infrared multispectral spectroscopy.
Espectro Eletromagnético e as bandas de frequências usadas pelo métodos geoelétricos
3. Métodos Elétricos – Conceitos Básicos
Métodos Elétricos determinam a distribuição da resistividade elétrica da subsuperfície através 
da injeção de corrente elétrica e medida da diferença de potencial de voltagem
A resistividade do terreno está relacionada a vários parâmetros geológicos (conteúdo fluido e 
mineral, porosidade, permeabilidade e umidade)
Aplicações: Estudos hidrogeológicos e agrícolas
Exploração mineral (Recursos Minerais Metálicos)
Estudos geotécnicos e geoambientais
Seções geoelétricas em 
canais de irrigação
3. Métodos Elétricos – Conceitos Básicos
Analogia entre um sistema de bombeamento de água e um circuito elétrico
Fluxo de água (diferença de pressão hidrostática) ~ Fluxo de elétrons (diferença de potencial)
3. Métodos Elétricos – Conceitos Básicos
Condução Elétrica
- Metálica: transporte de elétrons na matriz da rocha (minerais metálicos)
- Eletrolítica: sais dissolvidos em fluidos (água da formação e condução superficial em argilas)
V = Voltagem; R = Resistência; r = Resistividade; S/L = Fator Geométrico
A Resistividade Elétrica (Ohm.m) é a dificuldade que o material oferece para a passagem da 
corrente elétrica e é o inverso da Condutividade Elétrica (Siemens/m)
Propriedades Elétricas
Permissividade dielétrica (e) [Farads/metro]
Condutividade elétrica (s) [miliSiemens/metro]
Permeabilidade magnética (m)
3. Métodos Elétricos – Conceitos Básicos
A Resistividade do meio rochoso é estimada a partir da injeção de corrente elétrica no terreno 
através de dois eletrodos de correntes (A e B) e medindo-se a diferença de voltagem resultante 
em dois eletrodos de potencial (M e N) 
Fluxo da corrente injetada através
do eletrodo AB
Medida da diferença de potencial
no eletrodo MN
Distribuição padrão dos dois pares de
Eletrodos para levantamentos geoelétricos
(a profundidade de investigação é
proporcional à separação dos eletrodos de
corrente)
3. Métodos Elétricos – Propriedade Física
Resistividade do meio rochoso
Material rochoso → semicondutor (exceção: alguns metais nativos)
Fluidos intersticiais: ar e gelo → mal condutores; salinidade aumenta a condutividade da água 
Materiais rochosos ricos em minerais de argila → os mais condutivos (mais porosos e úmidos)
Minerais silicatados e carbonáticos → isolantes; Grafita aumenta a condutividade da rocha
Minerais de sulfeto metálico → bons condutores; Óxidos metálicos → menos condutores
Rochas metamórficas → maiores variações de condutividade
Rochas sedimentares → mais condutivas que ígneas
Evaporitos secos → as rochas mais resistivas
Fator de Formação → resistividade com porosidade das rochas
Resistividade do
meio rochoso
revestimento 
de poços
3.1. Potencial Espontâneo (SP)
Método geofísico baseado no campo elétrico natural, que mede a diferença de potencial entre 
dois eletrodos introduzidos no terreno (algumas centenas de miliVolts)
A água subterrânea é o agente mais importante no mecanismo de geração de SP
SP está associado a
- Corpos metálicos (sulfetos maciços) Prospecção Mineral (A)
- Porosidade e litologia Perfilagem geofísica de poços (B)
- Contatos entre rochas com diferentes propriedades elétricas
- Preenchimento de fraturas com argilas saturadas
- Gradientes térmicos e de pressão nos fluidos de subsuperfície
- Tubulações metálicas
- Atividade bioelétrica de materiais orgânicos
- Corrosão
3. Métodos Elétricos
A
B
O SP é causado por fenômenos eletroquímicos, termo-elétricos e eletrocinéticos
- Efeito Eletrocinético: fluxo subterrâneo movimentando íons 
- Termo-elétrico: difusão térmica diferencial dos íons na solução corrente elétrica
- Eletroquímico: águas de diferentes concentrações salinas
Tipos de Potenciais Espontâneos
- Potencial Eletroquímico de Junção Líquida → diferenças na mobilidade dos íons
- Potencial de Membrana → presença de camadas de argila
3. Métodos Elétricos
3.1. Potencial Espontâneo (SP)
Polarização Metálica ou Eletrolítica Polarização de Membrana
O SP na Prospecção Mineral
A origem do SP em mineralizações é de natureza eletroquímica
a) Os corpos mineralizados com anomalias SP são bons condutores eletrônicos
b) O SP é quase sempre negativo nas partes superiores do corpo
c) A diferença de potencial total pode ser de centenas de miliVolts
d) A mineralização deve posicionar-se em parte na zona de oxidação (lençol freático)
e) O potencial espontâneo é razoavelmente estável no tempo
3. Métodos Elétricos
3.1. Potencial Espontâneo (SP)
Anomalias SP em corpos mineralizados
As reações eletroquímicas ocorrem acima e abaixo do lençol freático na interface mineralização 
/ rocha encaixante
O corpo sulfetado funciona como uma ligação elétrica entre estas posições
Na zona de aeração, ocorre redução: elétrons saem do corpo mineralizado
Na zona saturada, ocorre oxidação: elétrons entram no corpo mineralizado
O fluxo de elétrons de baixo para cima mantém as reações indefinidamente
Anomalias SP em corpos mineralizados
A simetria da anomalia indica o mergulho do corpo
Anomalias SP em corpos mineralizados
Mineralização de Sulfetos Maciços e Manganês - Baikal (Rússia)
Anomalias SP em Vulcões Ativos
na Itália (direita) e Japão (abaixo)
Aquecimento da água subterrânea 
provoca diferenças de potencial
Monitoramento de 
Anomalias SP no 
Vulcão La Fournaise
Ilhas Reunion
Avaliação de Risco 
Ambiental e 
Zoneamento de Uso 
e Ocupação do Solo
Mapa de Anomalias SP 
para estudo de fluxo 
subterrâneo e 
instabilidade de Encostas
Maiores valores de SP 
indicam maior fluxo 
subterrâneo e maior 
instabilidade das encostas, 
onde foram instaladas 
barreiras de contenção
Método geoelétrico que envolve a medida do decaimento da voltagem induzida no terreno, 
após a corrente elétrica de excitação ser desligada
A – Amperímetro
V – Voltímetro
A e B – Eletrodos de corrente
M e N – Eletrodos de potencial
Em t0 a corrente é desligada
Decaimento da voltagem elétrica 
com o tempo é em função da 
condutividade do meio
3. Métodos Elétricos
3.2. Polarização Induzida (IP)
3.2. Polarização Induzida (IP)
As medidas de IP podem ser no: a) Domíniodo Tempo; ou b) Domínio da Frequência
a) Domínio do Tempo
Mede-se o decréscimo da voltagem após a corrente ter sido desligada
Parâmetro obtido: Cargabilidade (M) → Área A abaixo da curva de decaimento, estendida a um 
certo intervalo de tempo Δt, normalizada pela ΔVc contínua (porque o M depende da ΔV inicial)
Cargabilidade representa a capacidade do material em se polarizar e depende da condutividade 
elétrica (principalmente materiais metálicos), da porosidade do meio e dos fluidos intersticiais
3.2. Polarização Induzida (IP)
Valores médios de Cargabilidade e Resistividade das principais litologias
3.2. Polarização Induzida (IP)
Método de Polarização Induzida (IP)
Método da Eletro-resistividade (ER)
Levantamento IP em Aterro Sanitário - Perfil de Resistividade (acima) e Cargabilidade (abaixo)
Cargabilidade Resistividade
Solo não-saturado baixa alta
Água subterrânea salina baixa baixa
Materiais Argilosos alta baixa
Materiais Metálicos disseminados alta baixa
waste with leachate = lixo com chorume (materiais metálicos)
3.2. Polarização Induzida (IP)
Levantamento IP em Depósito de
Sulfetos Maciços – Norte da Suécia
Obtém-se também o Fator Metal (FM), que é a normalização do EF pela medida de resistividade 
de menor frequência. O FM delimita melhor zonas de sulfetos disseminados
3.2. Polarização Induzida (IP)
As medidas de IP podem ser no: a) Domínio do Tempo; ou b) Domínio da Frequência
b) Domínio da Frequência
Mede a resistividade aparente em duas frequências distintas (0,1 e 5 Hz ou 0,3 e 2,5 Hz)
A resistividade aparente é maior para as menores frequências
A razão entre as duas resistividades são usadas para obter o Efeito Frequência (EF), que é 
correlato com a Cargabilidade no domínio do tempo
A é uma constante, algumas vezes igual a 105
Polarização Induzida nos domínios do tempo e frequência em túneis na França 
Altas resistividades indicam 
zonas fraturadas preenchidas 
com calcita ou geradas pela 
construção dos túneis
Levantamento IP em depósitos de cobre porfirídicos - México
Levantamento IP em depósitos de cobre porfirídicos - México
Levantamento IP – Mineralização de Sulfetos - Puhipuhi (Nova Zelândia)
Levantamento IP – Mineralização 
Aurífera no Depósito Amapari – Amapá
A mineralização está hospedada nos 
sedimentos químicos e pelíticos do 
Grupo Vila Nova e é controlada por 
zonas de cisalhamento que concentram 
os sulfetos (predominantemente 
pirrotita, com pirita subordinada).
Esses sulfetos podem ocorrer 
disseminados na rocha, em camadas 
paralelas à foliação ou preenchendo
fraturas de zonas brechadas
(stockworks).
Levantamento IP – Mineralização Aurífera no Depósito Amapari – Amapá
Levantamento IP – Mineralização Aurífera no Depósito Amapari – Amapá
Modelagem IP 2D – Resistividade baixa (acima) e Cargabilidade alta (abaixo)
Levantamento IP – Mineralização Aurífera no Depósito Amapari – Amapá
Modelagem IP – Resistividade, Cargabilidade e Fator Metal (indica melhor o corpo mineralizado)
Cargabilidade
Resistividade
Fator Metálico
Anomalias positivas não associadas à mineralização