Análise Integrada dos Métodos GPR e Eletrorresistividade em Terrenos Carbonáticos Copy (1)

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i 
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
ESCOLA POLITÉCNICA 
MESTRADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL URBANA 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE INTEGRADA DOS MÉTODOS GPR E ELETRORRESISTIVIDADE 
EM TERRENOS CARBONÁTICOS NA MICRORREGIÃO DE IRECÊ - UIBAÍ, 
BAHIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Caroline Alves Vieira 
 
 
 
 
 
 
Salvador 
2016 
ii 
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
ESCOLA POLITÉCNICA 
MESTRADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL URBANA 
 
 
 
 
ANÁLISE INTEGRADA DOS MÉTODOS GPR E ELETRORRESISTIVIDADE 
EM TERRENOS CARBONÁTICOS NA MICRORREGIÂO DE IRECÊ - UIBAÍ, 
BAHIA 
 
 
 
Caroline Alves Vieira 
 
 
 
 
Dissertação de Mestrado 
apresentado ao Programa de Mestrado em 
Engenharia Ambiental Urbana da Universidade 
Federal da Bahia como parte dos requisitos à 
obtenção do título de MESTRE EM 
ENGENHARIA AMBIENTAL URBANA. 
 
 
 
Orientador: Dr. Marco Antônio B. Botelho 
Co-orientador: Dr. Sandro Machado Lemos 
Agência Financiadora: CAPES - Perído Parcial 
 
Salvador 
2016 
 iii 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
DEDICATÓRIA 
 
 
Dedico a conclusão dessa dissertação à toda minha família, em especial à 
minha avó, Iracema Balbino Alves que, antes de sua partida, deixou-me o 
legado de nunca desistir, seguindo sempre em frente. (Em memoria). 
 
 
 
 
 v 
FORMAÇÃO DO CANDIDATO 
 
Geóloga formada pela Universidade Federal da Bahia, UFBA (2007). 
 
 
 
 
 
“Vou mostrando como sou 
E vou sendo como posso, 
Jogando meu corpo no mundo, 
Andando por todos os cantos 
E pela lei natural dos encontros 
Eu deixo e recebo um tanto 
E passo aos olhos nus 
Ou vestidos de lunetas, 
Passado, presente, 
Participo sendo o mistério do planeta 
O tríplice mistério do “Stop” 
Que passo por e sendo ele 
No que fica em cada um, 
 No que sigo o meu caminho 
E no ar que fez e assistiu ....” 
Luiz Galvão e Moraes Moreira 
 
vi 
MEMBROS DA BANCA EXAMINADORA DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO DE 
____________________CAROLINE ALVES VIEIRA_____________________ 
APRESENTADA AO MESTRADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL URBANA, 
DA UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA, EM 26 DE AGOSTO DE 2016. 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
Dr. Marco Antônio B. Botelho 
Doutorado em Geofísica pela Universidade 
Federal da Bahia – UFBA. 
Pós-doutorado na University of Texas 
System, UT System, Estados Unidos. 
 
Dr. Sandro Machado Lemos 
Doutorado em Geotecnia pela Universidade 
de São Paulo - USP. 
Pós-doutorado na Université Joseph Fourrier, 
UFJ, França. 
 
Dr. Michael Heimer 
Doutorado em Geofísica pela Universidade 
Federal da Bahia – UFBA. 
 
Dr. João Carlos Dourado 
Doutorado em Geociência e Meio Ambiente 
pela Universidade Estadual Paulista Júlio de 
Mesquita-UNESP. 
 vii 
AGRADECIMENTOS 
 
Essa foi mais uma das etapas da minha vida. Mais um ciclo se fecha marcado 
por encontros, aprendizado constante, boas amizades e muita determinação. 
Nessa etapa, tive a sorte de ter a orientação dos Professores Doutores Sandro 
Lemos Machado e Marco Antônio B. Botelho, principais responsáveis pelo 
combustível que deu vida a essa dissertação e também responsáveis pelo meu 
crescimento como aluna e como pessoa. 
Se Deus existe com certeza se manifesta através da forma humana. Nas 
relações constantes de erro e de acerto e na mão rígida e doce que ao mesmo 
tempo em que cobra e exige é suave ao mostrar o caminho. 
Sou muito grata à orientação que tive ao longo desses dois anos. Grata por 
acreditarem em mim e por estarem ao meu lado nos momentos difíceis em que 
parecia ser impossível estar aqui agora, com o trabalho concluído e 
agradecendo. 
Além da sorte do convívio com os meus Orientadores, creio ter feito amigos. 
Imaginar o pedregoso e difícil caminho de se escrever uma dissertação e, ao 
final dele, perceber que também se conseguiu estabelecer sólidas amizades 
parece-me algo surpreendente, mas as fiz, e vou levá-las para sempre em 
minha memória. 
Devo confessar que só me foi possível conciliar o trabalho com a vida 
acadêmica graças à compreensão e o apoio dos meus supervisores José 
Walter Cardoso (Gerente do EMI- Petrobras) e do Consultor Luiz Fernando 
Couto Alves (EMI- Petrobras), pois sem a ajuda deles seria de todo impossível 
concluir esse hercúleo trabalho. 
“Não se assustem pessoas, se eu lhe disser que a vida é boa, que deixo e 
recebo um tanto, e, sigo meu caminho”. Sou grata por viver este agora, e poder 
agradecer a todo o mistério do planeta. 
 
 
 
 
viii 
RESUMO 
 
Os métodos geofísicos ocupam, hoje, lugar de destaque nas áreas de 
Engenharia Civil, de Geotecnia Ambiental e Geologia, auxiliando na detecção 
das condições físico-mecânicas do subsolo e proporcionando parâmetros 
importantes na avaliação do ambiente. Testes de geofísica rasa possibilitam 
avaliar grandes áreas em curto período de tempo, ademais, eles não são 
destrutivos e, economicamente, tem um custo-benefício favorável e devem ser 
usados para aumentar a segurança e a qualidade das investigações. Entre os 
métodos geofísicos, o Ground Penetrating Radar (GPR), em especial, tem sido 
aplicado na caracterização de Bacias hidrográficas, na detecção de cavernas, 
vazios e estruturas de dissoluções, enquanto a Eletrorresistividade é o método 
mais utilizado para a detecção de aquíferos. Porém, o uso combinado dessas 
técnicas para detecção de aquíferos carbonáticos ainda é pouco testado. 
A microrregião de Irecê compõe-se de rochas da Era Neoproterozoíca (600 
milhões de anos), do Grupo Una, constituído, principalmente, por rochas 
carbonáticas da Formação Salitre. Este trabalho tem como principal objetivo 
detectar estruturas cárstiscas, fraturas e falhas através de perfis geofísicos, 
com o método GPR e comparar o resultado desses perfis com os perfis de 
Eletrorresistividade (ER) originários de estudos anteriormente realizados nessa 
área. A metodologia consistiu em realizar perfis de GPR, com antenas de 200 e 
25 MHz. Além dos perfis levantados, foram agregadas, como complemento, as 
informações obtidas do levantamento geológico e as informações decorrentes 
dos processos de abertura de poços realizados no entorno da área de estudo. 
Os perfis ER obtiveram um melhor desempenho do que os perfis GPR em toda 
área, indepentende da espessura do solo e da condutividade da subsuperfície. 
Eles tiveram um alcance de profundidade entre 80m e 160m, enquanto que o 
GPR alcançou entre 15m a 50m. O GPR agregou aos perfis ER, o 
detalhamento lito-estrutural além de confirmar as principais direções de 
fraturamento da área, NE-SW, N-S, NW-SE observadas no levantamento 
geológico. O uso combinado das duas técnicas complementa as informações, 
além detalhar e confirmar a presença de estruturas favoráveis à presença de 
aquíferos. 
 
Palavras-Chave: Eletrorresistividade; GPR; Hidrologia cárstica. 
 
 ix 
ANALYSIS INTEGRATED OF METHODS GPR AND ELECTRICAL 
RESISTIVITY IN CARBONATE LANDS IN MICROREGION OF IRECÊ - UIBAÍ, 
BAHIA 
 
ABSTRACT 
The geophysical methods currently occupy a highlighted place in the Civil 
Engineering, Environmental Geotechnics and Geology. Assisting in the 
detection of mechanical and physical conditions of the subsoil and providing 
important parameters in the evaluation of environment. Plain Geophysical tests 
enable the evaluation of big areas in a short period of time, besides they aren’t 
destructive and economically they have a favourable cost-benefit and must be 
used to maximize safety and the quality of investigations. Among the 
geophysical methods, especially the Ground Penetrating Radar (GPR), have 
been applied in watersheds characterization, detection of caverns, empties and 
dissolutions structures while the electrical resistivity is the most widely used 
method to detect aquifers. Although, the combined use of these techniques to 
detect carbonate aquifers has not been tested. The micro-region of Irecê is 
composed of Neoproterozoic Era rocks, fromUna Group, constituted essentially 
by carbonate rocks of Salitre Formation. The following paper aims to detect 
karst structures, fractures, and shifts through geophysical profiles with the GPR 
method and compare the results of these profiles with the electrical resistivity 
profiles (ER) from previous studies in this area. The methodology consists in 
realize GPR profiles with 200 and 25 MHz antennas. Beyond the raised profiles, 
geological and structural mapping informations and informations about the 
opening processes of wells realized at the surrounding area of study were 
aggregated. The results of GPR presented a litho structural detailing more 
effective than the electrical resistivity profiles. However, the loamy soils with 10 
m to 15 m had the GPR signal absorbed beyond the limitation of profundity 
reach. The profiles ER obtained a better performance in all area independent of 
soil thickness and the subsurface conductivity, they obtained the profunditivity 
reach between 80 m and 160 m, while the GPR reach was between 15 m and 
50 m. The GPR was effective in the identification of structural discontinuities, 
besides affirm the main directions of fracturing of areas, NE-SW, N-S, NW-SE, 
observed on geological mapping. The conbined use of two techniques 
complement the informations, besides detail and confirm the presence of 
favourable structures to the presence of aquifers. 
Keywords: Electrical Resistivity; GPR; Karst Hidrology. 
 
 
 
x 
SUMÁRIO 
Pág. 
DEDICATÓRIA .................................................................................................. iv 
BANCA EXAMINADORA .................................................................................. vi 
RESUMO ......................................................................................................... viii 
ABSTRACT ....................................................................................................... ix 
SUMÁRIO ........................................................................................................... x 
ÍNDICE DE TABELAS ..................................................................................... xiii 
LISTA DE QUADROS ..................................................................................... xiii 
ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................................... xiv 
SÍMBOLOS E ABREVIATURAS ..................................................................... xix 
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................. 1 
1.1 Objetivos ................................................................................................. 4 
 Objetivo geral................................................................................ 4 1.1.1
 Objetivos específicos .................................................................... 4 1.1.2
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .................................................................... 5 
2.1 Propriedades do meio que interferem na performance do GPR ........ 5 
 Condutividade elétrica .................................................................. 5 2.1.1
 Permissividade dielétrica .............................................................. 6 2.1.2
 Permeabilidade Magnética ........................................................... 7 2.1.3
 Propagação de ondas eletromagnéticas ...................................... 8 2.1.4
 Profundidade de penetração x resolução ................................... 11 2.1.5
 Coeficiente de reflexão ............................................................... 13 2.1.6
2.2 Aplicação do GPR em rochas Carbonáticas na Bacia de Irecê ........ 14 
2.3 Princípios do funcionamento da Eletrorresistividade ....................... 16 
 Princípios do funcionamento do Método de Eletrorresistividade – 2.3.1
ER 16 
2.4 Técnicas de investigação dos métodos geoelétricos ....................... 25 
2.5 Geologia da área de estudo ................................................................. 26 
 xi 
 Geologia local ............................................................................. 26 2.5.1
 Formação Salitre ........................................................................ 26 2.5.2
2.6 Processo de carstificação e os aquíferos cársticos ......................... 30 
2.7 Influência das estruturas geológicas no processo de carstificação32 
2.8 Aquíferos cársticos da Bacia de Irecê ................................................ 34 
2.9 Solos da área de estudo ...................................................................... 36 
 Cambissolos ............................................................................... 37 2.9.1
 Cambissolo Háplico Ta Eutrófico ................................................ 37 2.9.2
3 METODOLOGIA .......................................................................................... 38 
 Localização e caracterização da área de estudo ........................ 38 3.1.1
3.2 Trabalhos Anteriores ........................................................................... 40 
 Ensaios de Eletrorresistividade (ER) realizados na área de 3.2.1
estudo. 40 
 Execução de Poços Tabulares no entorno da área de estudo ... 43 3.2.2
3.3 Trabalho de Campo .............................................................................. 47 
 Instrumentação utilizada ............................................................. 48 3.3.1
 Técnica de aquisição de dados com GPR empregada ............... 49 3.3.2
3.4 Processamento dos dados GPR ......................................................... 49 
3.5 Interpretação ......................................................................................... 54 
4 RESULTADOS OBTIDOS E ANÁLISE ....................................................... 55 
4.1 Levantamento Geológico ..................................................................... 55 
4.2 Análise e Interpretação dos Perfils GPR ............................................ 60 
 Setor A: Região Sumidouro ........................................................ 62 4.2.1
 Setor B: Região do Poço 3 ......................................................... 65 4.2.2
 Setor C: Domínio Estrutural ........................................................ 69 4.2.3
 Setor D: Região do Perfil ER1 .................................................... 73 4.2.4
 Setor E: Região do Perfil ER2 .................................................... 81 4.2.5
xii 
4.3 Integração dos perfis GPR e ER ......................................................... 93 
 Área ER1 .................................................................................... 93 4.3.1
 Área ER2 .................................................................................... 96 4.3.2
5 CONCLUSÕES ........................................................................................... 98 
6 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS ........................................ 100 
7 REFERÊNCIAS ......................................................................................... 101 
 xiii 
ÍNDICE DE TABELAS 
Pág. 
Tabela 1. Constante dielétrica (K) e condutividade (𝜎), observada nos 
materiais, comuns para as frequências utilizadas no GPR. ............................. 10 
Tabela 2. Frequência central das antenas x profundidade média de penetração.
 ......................................................................................................................... 11 
Tabela 3. Frequência central x resolução vertical. ........................................... 12 
Tabela 4. Coeficientes de Reflexão ................................................................. 14 
 
LISTA DE QUADROS 
 
Quadro 1. Classificação dos tipos de Condutividade ...................................... 21 
 
 
xiv 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Pág. 
Figura 1. Ilustração conceitual da movimentação de cargas associadas comas 
correntes de deslocamento, adaptado de ANNAN (1992). ......................... 6 
Figura 2. Classificação de brechas e sedimentos de preenchimento de 
cavernas. .................................................................................................. 15 
Figura 3. Relação resistividade e resistência (Braga, 2007) ............................ 17 
Figura 4. Potencial no semiespaço (Braga, 2007). .......................................... 18 
Figura 5. Diferença de potencial de campo (Braga, 2007). .............................. 18 
Figura 6. Configuração Tetraeletródica usual de campo (Braga, 2007). .......... 19 
Figura 7. Resistividade em meios homogêneos (a) e heterogêneos (b) .......... 20 
Figura 8. Faixas de Resistividade/Litologia (Braga, 2007). .............................. 23 
Figura 9. Técnicas de Investigação (Braga, 2007) ........................................... 25 
Figura 10. Mapa geológico da área em estudo ................................................ 29 
Figura 11. Perfis mostrando os diferentes estágios evolutivos do aquífero 
cárstico da região de Irecê (Nossa et al, 2011). ........................................ 35 
Figura 12. Mapa de distribuição dos solos na área de estudo (Silva, 2005). ... 36 
Figura 13. Localização do povoado de Alto Branco no município de Uibaí – 
Bahia. ........................................................................................................ 39 
Figura 14. Perfis geofísicos de eletroresistividade (ER) no povoado de Alto 
Branco, município de Uibaí – Bahia. ......................................................... 40 
Figura 15. Ilustração dos Perfis geofísicos de eletroresistividade (ER) no 
povoado de Alto Branco, município de Uibaí- Bahia. ................................ 41 
Figura 16.Perfil de Eletroresistividade (ER1) ................................................... 42 
Figura 17. Perfil Geofísico de Eletroresistividade 2 (ER2) ............................... 42 
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 xv 
Figura 18. Poços Subterrâneos e Geologia do Município de Uibaí - Bahia ..... 44 
Figura 19. Ficha de poço do perfil geológico ER1............................................ 45 
Figura 20. Ficha de poço do perfil geológico ER2............................................ 46 
Figura 21. Localização dos poços com perfil ER1 e ER2 em imagem de satélite
 .................................................................................................................. 47 
Figura 22. Equipamento mala, com antenas de 25 e 200 mhz utilizadas em 
campo. Fonte: trabalho de campo, 2015................................................... 48 
Figura 23. Técnicas de Aquisição Common Offset. ......................................... 49 
Figura 24. Radargrama sem processamento ................................................... 51 
Figura 25. Radargrama com aplicação do Stactic Corretion / Mutting ............. 51 
Figura 26. Radargrama após a redução ao tempo zero ................................... 52 
Figura 27. Radar após o ganho........................................................................ 52 
Figura 28. Radagrama após o filtro Passa Banda............................................ 53 
Figura 29. Radargrama após a aplicação do filtro Remoção do Background .. 53 
Figura 30. Radargrama após ganho programado ............................................ 53 
Figura 31. Dobra fechada com direção do plano axial ns ............................... 55 
Figura 32. Plano de fraturamento com mergulho vertical ................................. 56 
Figura 33. Fraturas NE/SW - Falhas conjugadas ............................................. 56 
Figura 34. Zona de transposição de dobras ..................................................... 57 
Figura 35. Padrão das direções das fraturas ................................................... 57 
Figura 36. Estrutura cárstica do tipo lapiaz em clima semiárido. ..................... 58 
Figura 37. Estrutura de dissolução "tipo dolina rasa" ....................................... 58 
Figura 38. Sumidouros em solo da área de estudo .......................................... 59 
Figura 39. Solo avermelhado textura argilosa .................................................. 59 
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xvi 
Figura 40. Solo marrom avermelhado com textura argilosa ............................. 60 
Figura 41. Setores Analisados ......................................................................... 61 
Figura 43. Radargrama 9 ................................................................................. 62 
Figura 42. Radargrama 9 Processado ............................................................. 62 
Figura 44. Radargrama 27 ...............................................................................63 
Figura 45. Radargrama 27 Processado ........................................................... 63 
Figura 46. Radargrama 8 ................................................................................. 64 
Figura 47. Radargrama 8 Processado ............................................................. 65 
Figura 48. Radargrama 6 ................................................................................. 66 
Figura 49. Radargrama 6 Processado ............................................................. 66 
Figura 50. Radargrama 7 ................................................................................. 67 
Figura 51. Radargrama 7 Processado. ............................................................ 67 
Figura 52. Radargrama 26 ............................................................................... 68 
Figura 53. Radargrama 26 Processado ........................................................... 68 
Figura 54. Radargrama 30 ............................................................................... 69 
Figura 55. Radargrama 30 Processado ........................................................... 69 
Figura 56. Radargrama 31 ............................................................................... 70 
Figura 57. Radargrama 31 Processado ........................................................... 70 
Figura 58. Radargrama 17 ............................................................................... 71 
Figura 59. Radargrama 17 Processado ........................................................... 71 
Figura 60. Radargrama 18 ............................................................................... 72 
Figura 61. Radargrama 18 Processado ........................................................... 72 
Figura 62. Radrgrama 1 ................................................................................... 73 
Figura 63. Radrgrama 1 Processado ............................................................... 73 
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 xvii 
Figura 64. Radargrama 2 ................................................................................. 74 
Figura 65. Radargrama 2 Processado. ............................................................ 75 
Figura 66. Radargrama 3 ................................................................................. 76 
Figura 67. Radargrama 3 Processado ............................................................. 76 
Figura 68. Radargrama 4 ................................................................................. 77 
Figura 69. Radargrama 4 Processado ............................................................. 77 
Figura 70. Radargrama 5 ................................................................................. 78 
Figura 71. Radargrama 5 Processado ............................................................. 78 
Figura 72. Radargrama 25 ............................................................................... 79 
Figura 73. Radargrama 25 Processado ........................................................... 79 
Figura 74. Radargrama 29 ............................................................................... 80 
Figura 75. Radargrama 29 Processado ........................................................... 80 
Figura 76. Radargrama 33 ............................................................................... 81 
Figura 77. Radargrama 33 Processado ........................................................... 81 
Figura 78. Radargrama 12 ............................................................................... 82 
Figura 79. Radargrama 12 Processado ........................................................... 82 
Figura 80. Radargrama 13 ............................................................................... 83 
Figura 81. Radargrama 13 Processado ........................................................... 83 
Figura 82. Radargrama 14 ............................................................................... 84 
Figura 83. Radargrama 14 Processado ........................................................... 84 
Figura 84. Radargrama 15 ............................................................................... 85 
Figura 85. Radargrama 15 Processado ........................................................... 85 
Figura 86. Radargrama 19 ............................................................................... 86 
Figura 87. Radargrama 19 Processado ........................................................... 87 
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xviii 
Figura 88. Radargrama 20 ............................................................................... 88 
Figura 89. Radargrama 20 Processado ...........................................................88 
Figura 90. Radargrama 21 ............................................................................... 89 
Figura 91. Radargrama 21 Processado ........................................................... 89 
Figura 92. Radargrama 22 ............................................................................... 90 
Figura 93. Radargrama 22 Processado ........................................................... 90 
Figura 94. Radargrama 23 ............................................................................... 91 
Figura 95. Radargrama 23 Processado ........................................................... 91 
Figura 96. Setores Interpretados ...................................................................... 92 
Figura 97. Integração GPR e Eletrorresistividade (ER1) .................................. 95 
Figura 98. Integração do perfil GPR com ER2 ................................................. 97 
 
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 xix 
SÍMBOLOS E ABREVIATURAS 
 
AGC - Automactic Gain Control 
CaCO3 - Calcita 
CBPM - Companhia de Recurso Minerais da Bahia 
CE - Caminhamento Elétrico 
CO2 – Gás Carbônico 
ENE - Este-Nordeste 
EPUFBA - Escola Politécnia da Universidade Federal da Bahia 
ER - Eletrorresistividade 
E-W Leste-Oeste 
GEOAMB - Geotecnia Ambiental 
GHz - Gigahertz 
GPR - Ground Penetrating Radar 
H2CO3- Ácido Carbônico 
i.e.,- Isto é 
MHz - Megahertz 
NaCl - Cloreto de Sódio 
NE – Nordeste 
NNW - Nor-Noroeste 
N-S – Norte-Sul 
PERF- Perfilagem Elétrica 
SE - Sondagem Elétrica 
SED - Sondagens Elétricas Dipolares 
SEV - Sondagens Elétricas Verticais 
SSE - Sul-Sudeste 
 
 
1 
1 INTRODUÇÃO 
A região ora em estudo, situa-se no semiárido baiano na microrregião de 
Irecê, a qual é caracterizada pela irregularidade do regime de chuvas e 
carência de grandes mananciais de água superficial, sendo o abastecimento 
para o uso humano, agrícola e industrial feito pela exploração das águas dos 
aquíferos cársticos da região. 
Segundo SILVA (2005), as regiões cársticas, como exemplo, a 
microrregião de Irecê, normalmente são áreas de grande interesse econômico 
e hidrogeológico porque, na maioria das vezes, apesar de apresentarem uma 
baixa densidade de drenagem superficial, possuem valiosas reservas de água 
no subsolo. 
A hidrogeologia cárstica caracteriza-se por apresentar pouca drenagem 
superficial, sendo que a circulação dá-se internamente, no maciço rochoso, 
através de condutos que seguem as linhas de fraqueza da rocha até atingir 
canais mais desenvolvidos. Em pontos diferentes, independentemente dos 
percursos das águas superficiais, as águas ressurgem ou afloram na forma de 
fontes ou surgências. A caracterização do sistema hidráulico dos aquíferos 
cársticos torna-se muito difícil em vista de suas características próprias, onde o 
armazenamento e a circulação das águas subterrâneas estão condicionados à 
dissolução ou ao fraturamento das rochas carbonáticas (Christofoletti, 1980). 
Embora existam muitas pesquisas e trabalhos em diversas regiões 
cársticas do mundo, os seus resultados não podem ser extrapolados ou 
aplicados para todos os carstes conhecidos, uma vez que as suas 
características geomorfológicas e hidrogeológicas variam de um lugar para 
outro. Assim, em cada caso estudado, as técnicas de prospecção devem ser 
adaptadas às condições locais de clima, geomorfologia, hidrografia, geologia e 
hidrogeologia (Silva, 2005). 
Um dos grandes problemas na exploração de água subterrânea em 
sistemas cársticos é a definição das zonas preferenciais de circulação e a 
delimitação das principais zonas de recarga e descarga. O uso da geofísica 
aplicada pode ajudar a otimizar áreas favoráveis para a prospecção de águas 
subterrâneas, detectando estruturas cársticas, além de fraturas e falhas, uma 
2 
vez que os aquíferos cársticos estão condicionados à presença dessas 
estruturas (Nossa et al, 2008) e (Fragoso et al, 2011). 
 A aplicabilidade de métodos geofísicos depende das propriedades 
físicas dos materiais geológicos encontrados, como, por exemplo, a densidade, 
o potencial natural, a permeabilidade, a porosidade, o potencial redox, a 
condutividade térmica e, dependendo da condição física e local do estudo 
morfológico, podem ser aplicados um ou vários dos metódos geofísicos 
existentes para resolver o problema. A principal limitação na aplicação de 
qualquer um dos métodos escolhido é a falta de um contraste físico 
determinante nos materiais geológicos encontrados. 
É importante salientar que o levantamento geofísico não dispensa a 
necessidade de perfurações, mas, corretamente aplicado, pode aperfeiçoar ao 
máximo os programas de exploração, pela maximização da taxa de cobertura 
da área e pela minimização das perfurações requeridas (Souza et al, 2012). 
Uma profunda compreensão da capacidade e limitação de cada método é 
necessária para a seleção de estratégias adequadas para o local específico da 
aplicação de engenharia (Foti, 2013). 
No corrente projeto, foi aplicado o método Ground Penetrating Radar 
(GPR) ou Radar de Penetração no Solo, na região do semiárido baiano, 
especificamente, no município de Uibaí, inserido na microrregião de Irecê. Essa 
região constitui-se num subdomínio tectônico, originário de uma sequência 
sedimentar de cobertura plataformal, predominantemente carbonática, 
dobrada, de baixo grau de metamorfismo, pertencente ao Grupo Una, 
correlacionável ao Grupo Bambuí, de idade neoproterozoíca. A conjugação de 
componentes deposicionais e tectônicos (tal como o intenso dobramento 
regional E-W e intenso fraturamento) vem favorecer o desenvolvimento das 
estruturas cárstiscas existentes na área estudada (Nossa et al, 2008) e 
(Fragoso et al, 2011). 
O intenso fraturamento e a variação litológica favorecem contrastes 
físicos que possibilitam o uso do método GPR, na área estudada. Segundo 
BOTELHO e ARAÚJO (1996), o emprego desse método tem tido exitos em 
zonas cársticas para detecção de cavernas, zonas de subsidência e estruturas 
 
 
3 
de dissolução. SANTOS (2013) e HEIMER (2010) aplicaram o uso do GPR 
com sucesso na determinação de fraturas e estruturas de dissolução nas 
rochas carbonáticas da Bacia de Irecê. 
O GPR baseia-se na emissão e recepção de ondas eletromagnéticas de 
alta frequência. Essas ondas sofrem reflexão, refração e difração quando em 
contato com interfaces entre materiais ou objetos com diferentes propriedades 
eletromagnéticas. Com a aquisição de dados de superfície esse método pode 
fornecer informações detalhadas sobre a composição das estruturas em 
estudo. Há também evidências de que alguns fatores limitam o uso do radar 
como a grande profundidade, a presença de argila e, também, a rugosidade da 
superfície de aquisição. A existência de um desses fatores afeta os resultados 
de uma forma indesejada (Aranha et al., 1999). 
Outro método já aplicado em estudos anteriores, na área ora estudada, 
é o de Eletrorresistividade (ER). Este, normalmente, é usado nos estudos de 
descontinuidade vertical e horizontal das propriedades elétricas do solo. 
Utilizando-se dastécnicas de investigação em superfície – sondagem elétrica e 
caminhamento – é, seguramente, o método que encontra maior abrangência 
nas aplicações voltadas à Geologia (hidrologia, mapeamento, mineração), 
Engenharia Civil e estudos ambientais em geral (Gandolfo, 2007). Essa 
ferramenta tem sido muito popular e aplicada com sucesso por quase um 
século (Aceves, 2003). 
Muito frequentemente, métodos diferentes são aplicados no mesmo 
local para diminuir a ambiguidade dos resultados. O uso combinado de 
diferentes métodos geofísicos, somado às características geológicas da área 
de estudo, permite uma melhor interpretação da sua subsuperfície (Foti, 2013). 
O presente trabalho desenvolve-se, a partir dessa introdução, conforme 
a seguinte organização: descrições do seu objetivo, da metodologia utilizada, 
do levantamento de dados de campo, do tratamento e interpretação dos dados 
encontrados e, finalmente, das suas consequentes recomendações futuras. 
 
4 
1.1 Objetivos 
 Objetivo geral 1.1.1
 Comparação dos perfis de GPR e Eletrorresistividade, avaliando o 
desempenho das vantagens e das limitações de cada técnica e, 
principalmente, o que o uso combinado das duas técnicas agrega de 
informação em terrenos carbonáticos. 
 Objetivos específicos 1.1.2
 Comparar as respostas dos radargramas do GPR aos perfis de 
Eletrorresistividade obtidos na mesma área. 
 Detectar estruturas cársticas, fraturas e falhas em perfis de GPR e 
comparar esses resultados aos dados do levantamento geológico; 
 Fornecer novas informações para os futuros estudos sobre a 
existência de aquíferos na região. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
Os fundamentos do método GPR estão embasados na teoria da 
propagação de ondas eletromagnéticas, ou seja, nas Equações de Maxwell 
(Borges, 2007). Essas equações são utilizadas para estudar a estrutura interna 
da Terra, a partir de suas propriedades elétricas e magnéticas, descrevendo o 
comportamento do campo eletromagnético em qualquer meio. 
Na maioria dos ambientes geológicos, as respostas do GPR são 
controladas pela variação das propriedades elétricas. Embora as variações 
magnéticas sejam fracas, materiais com fortes propriedades deste tipo podem 
dar respostas apreciáveis (Pestana & Botelho, 1997). 
O método GPR utiliza os campos eletromagnéticos que penetram no 
solo, para imagear estruturas em subsuperfície. O campo eletromagnético 
gerado varia no tempo, consistindo no acoplamento entre os campos elétrico 
(E⃗⃗ ) e magnético (H⃗⃗ ). O modo de propagação desses campos no meio e a forma 
em que são atenuados dependem da interação da onda eletromagnética com 
os materiais do meio (Davis & Annan, 1989). Além disso, a variação das 
propriedades elétricas irá originar as respostas geradas pela reflexão na 
subsuperfície. 
 
2.1 Propriedades do meio que interferem na performance do GPR 
 Condutividade elétrica 2.1.1
A primeira relação constitutiva do meio, conhecida como Lei de Ohm, 
relaciona a densidade de corrente de condução (𝐽 ) ao campo elétrico (�⃗� ) e é 
escrita como a seguinte equação (1): 
 𝐽 = 𝜎. �⃗� (1) 
Nos materiais geológicos simples, essa relação é aproximadamente 
linear e a constante de proporcionalidade é a condutividade elétrica (σ). A 
condutividade elétrica de um material é uma medida de sua habilidade em 
conduzir corrente elétrica (Gandolfo, 1999). Entretanto, pode-se ter uma não 
6 
linearidade e uma dependência da condutividade com a frequência em alguns 
materiais. O principal mecanismo das correntes de condução nas aplicações 
geológicas é dado pela movimentação de íons através de soluções aquosas. 
Quando um campo elétrico é aplicado num material terrestre, as cargas 
elétricas livres se movem até atingirem, instantaneamente, uma velocidade 
final, constante, induzida pelo campo elétrico. Quando o campo elétrico é 
removido, as cargas elétricas param de se mover (Annan, 1992). Esse 
fenômeno é ilustrado na Figura 1. 
Segundo DAVIS & ANNAN (1989), os principais fatores que afetam a 
condutividade elétrica nos materiais geológicos próximos à superfície são: o 
teor de umidade, a porosidade, a salinidade, a proporção de argila e a 
presença de minerais condutivos. 
 Permissividade dielétrica 2.1.2
A segunda relação constitutiva do meio relaciona, diretamente, o campo 
elétrico (E⃗⃗ ) à corrente de deslocamento ou à polarização (D⃗⃗ ) e a constante de 
proporcionalidade é a permissividade dielétrica do material (ε). Segundo 
equação 2: 
 �⃗⃗� = 𝜀 �⃗� (2) 
Onde ε é a permissividade dielétrica, definida pela equação 3: 
Figura 1. Ilustração conceitual da movimentação de cargas associadas com as 
correntes de condução, adaptado de ANNAN (1992). 
 
 
 
7 
 
 𝜀 = Κ ε𝜊 (3) 
Sendo K a constante dielétrica do meio e εο a permissividade dielétrica 
no vácuo. De acordo com ANNAN (1992), tanto a condutividade elétrica, 
quanto a permissividade dielétrica são importantes, posto que afetam, 
diretamente, a atenuação e a propagação das ondas de radar. A condutividade 
é dominante para ondas EM de baixas frequências (< 1 MHz), enquanto que, 
para as altas frequências (>1MHz), a permissividade dielétrica é dominante 
(Ward & Hohmann, 1997 apud Gandolfo, 1999). Usualmente, utiliza-se a 
permissividade dielétrica relativa (𝜀𝑟) ou constante dielétrica dos materiais (k), 
definida pela equação 4: 
 K= 𝜀𝑟= 
𝜀
 ε𝜊
 (4) 
Onde: 
 𝜀 = permissividade dielétrica do material (F/m); 
 
ε𝜊 = 8,854 x 10−12 F/m, é a permissividade dielétrica no vácuo. 
 
 Permeabilidade Magnética 2.1.3
A terceira relação constitutiva do meio relaciona diretamente o campo 
magnético (H⃗⃗ ) com o campo de indução magnética (Β⃗⃗ ) e a constante de 
proporcionalidade é a permeabilidade magnética do material (μ). A 
permeabilidade magnética é obtida de acordo com a seguinte relação (5): 
 Β⃗⃗ = 𝜇 H⃗⃗ (5) 
Em muitas situações geológicas, os fatores mais importantes que 
controlam as respostas do GPR são as propriedades elétricas. Para a 
propagação de ondas EM nas frequências do radar, supõe-se que a 
permeabilidade magnética da maioria dos materiais geológicos seja, 
essencialmente, independente da frequência e não varia significativamente em 
relação à permeabilidade magnética do vácuo (Olhoeft, 1981 e Keller, 1987 
apud Borges, 2007). Assim, o efeito da variação na permeabilidade não tem 
8 
sido considerado quando são feitas medidas eletromagnéticas na terra. 
Entretanto, os efeitos de uma forte permeabilidade magnética podem não ser 
totalmente ignorados nas seções GPR. 
 Propagação de ondas eletromagnéticas 2.1.4
As equações de Maxwell fundamentam a teoria eletromagnética. As 
relações constitutivas relacionam o campo elétrico externo aplicado ao campo 
interno pelas propriedades elétricas e magnéticas dos materiais (Gandolfo, 
1999). 
No método GPR, utiliza-se um dipolo elétrico horizontal como fonte do 
campo de ondas eletromagnéticas. As frentes de onda básicas para uma fonte 
dipolar sobre a superfície da Terra são ondas esféricas. Qualquer onda esférica 
pode ser descrita por uma superposição de ondas planas. Substituindo-se as 
relações constitutivas do meio nas equações de Maxwell, obtêm-se a equações 
da onda plana, com campo elétrico nulo nas direções Y e Z, o que é dado pela 
equação 6: 
𝐸𝑥 (𝑧, 𝑡) = 𝐸0
+𝑒−𝑘𝑧+𝑖𝑤𝑡 + 𝐸0
−𝑒−𝑘𝑧+𝑖𝑤𝑡 (6) 
Onde: 
E
x 
é o campo elétricona direção x, 
E
0 
é o campo elétrico na superfície, 
E
0
+ 
é o campo elétrico propagando-se para baixo no sentido (Z+), 
E
0
- 
é o campo elétrico propagando-se para cima no sentido (Z-), 
Κ é o número de onda (K = 𝛼 + 𝑖𝛽) 
Onde 𝛼 corresponde à constante de atenuação (7): 
𝛼 = 𝜔√
𝜇𝜀
2
⌈√1 + (
𝜎
𝜔𝜀
)
2
 − 1 ⌉ (7) 
Onde 𝛽 corresponde à constante de propagação (8): 
 
𝛽 = 𝜔√
𝜇𝜀
2
⌈√1 + (
𝜎
𝜔𝜀
)
2
+ 1 ⌉ (8) 
 
 
 
9 
Para as frequências de radar ANNAN (1992), α e β podem ser 
expandidos em séries de potência, reduzindo-se para (9 e 10): 
𝛼 = 
𝜎
2
 √
𝜇
𝜀
 (9) 
 
𝛽 = 𝜔 √𝜇𝜀 (10) 
 
𝑣 = 
𝑐
√𝐾
 (11) 
Onde: 
c = velocidade da luz = 2,997 X 108 m/s ≅ 0,3 𝑚/𝑛𝑠 
K = permissividade dielétrica ou constante dielétrica dos materiais. 
Os valores da constante dielétrica e condutividade elétrica para vários 
materiais estão listados na Tabela 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
Tabela 1. Constante dielétrica (K) e condutividade (𝝈), observada nos materiais, 
comuns para as frequências utilizadas no GPR. 
Materiais 
Constante 
Dielétrica (K) 
Condutividade Elétrica (σ) 
mS/m 
Ar 1 0 
Água destilada 81 0,01 
Água fresca 81 0,5 
Água do mar 81 3000 
Areia seca e cascalho 2 -6- 0,01 
Areia saturada 20 -30 0,1-1 
Argila seca 5 2 
Argila saturada 40 1000 
Calcáreo seco 4 0.5 
Calcáreo saturado 8 2 
Folhelho e Siltito seco 5 1 
Folhelho saturado 7 100 
Siltito saturado 30 100 
Silte saturado 10 01-10- 
Arenito saturado 20 - 30 100 
Solo arenoso seco 2,6 0.14 
Solo arenoso saturado 25 6.9 
Solo argiloso seco 2.4 0.27 
Solo argiloso saturado 15 50 
Basalto seco 6 1 
Basalto saturado 8 10 
Granito seco 5 0,01 
Granito saturado 7 1 
 Fonte: Modificado de ANNAN (1992). 
 
Além de a constante dielétrica ser influenciada pelo conteúdo de água 
no meio, ela também reflete algumas interações entre a porosidade, as 
características do fluido intersticial, a superfície específica, a mineralogia, a 
estrutura e a temperatura, segundo BORGES (2002) e AMPARO (2006). 
 
 
 
11 
 Profundidade de penetração x resolução 2.1.5
O sistema GPR é especificado pela sua frequência central (fc) e, 
normalmente, suas antenas transmissoras e receptoras são projetadas para 
atuar numa faixa situada entre 0,5 vezes a frequência central (frequência 
mínima) até 1,5 vezes a frequência central (frequência máxima), (Annan, 
1992). 
A frequência central tem um importante papel para a profundidade de 
penetração da onda EM, em subsuperfície, sendo esta a principal limitação do 
GPR. Aumentando-se a frequência da onda transmitida resulta em maior 
resolução do radargrama e em menor profundidade de penetração. Por outro 
lado, diminuindo-se a frequência, aumenta-se a profundidade de penetração e, 
por conseguinte, obtém-se uma menor resolução. Além da frequência central, a 
profundidade de penetração da onda também é altamente dependente das 
propriedades elétricas dos materiais geológicos, i.e., condutividade elétrica e 
constante dielétrica. 
 
Tabela 2. Frequência central das antenas x profundidade média de penetração. 
Frequência Central (MHz) Profundidade Máxima de Penetração (m) 
1000 1 
400 2 
200 4 
100 25 
50 30 
25 40 
10 50 
Fonte: Modificado de ANNAN (1992). 
 
De acordo com ANNAN (1992), a profundidade de penetração nos 
materiais é controlada, principalmente, por quatro tipos de atenuação: 
condução elétrica, polarização, espalhamento geométrico e perdas por 
dispersão. 
12 
As perdas por condução elétrica são dominantes nos materiais 
condutivos para baixas frequências e são proporcionais à condutividade 
elétrica do meio. As perdas por polarização, dominantes para as altas 
frequências, ocorrem quando a molécula de água não consegue mais se 
polarizar na presença de um campo aplicado a partir de uma determinada 
frequência de polarização. Essas também são conhecidas como freqüências de 
relaxação e ocorrem em torno de 20GHz. Esse fenômeno é conhecido como 
relaxação dielétrica da água. As perdas por espalhamento geométrico são 
independentes do meio e correspondem à atenuação da amplitude do sinal 
decorrente da frente de onda que se espalha esfericamente. Finalmente, as 
perdas por difusão são causadas pela heterogeneidade dos materiais quando 
estas têm tamanhos comparáveis ao comprimento de onda. As 
heterogeneidades mais comuns são: os contatos litológicos e buracos. 
A resolução vertical corresponde à habilidade de distinguir as reflexões 
provenientes do topo e da base de camadas de pequena espessura. A tabela 3 
apresenta alguns valores estimados de resolução vertical, obtidos em ANNAN 
(1992), para as frequências centrais do GPR 
 
Tabela 3. Frequência central x resolução vertical. 
Frequência Central (MHz) Resolução Vertical (m) 
200 0,25 
100 0,50 
50 1,00 
25 2,00 
 Fonte: Modificado de ANNAN (1992). 
 
A resolução horizontal é determinada pelo padrão de radiação de 
antena, o que pode ser comparado a um feixe de luz de uma antena cuja área 
de iluminação se expande com a distância do alvo. O padrão de radiação da 
antena é complexo, mas pode ser aproximado por um cone vertical, com um 
ângulo de abertura de 30° w com o vértice localizado na antena transmissora. 
 
 
13 
Dessa forma, a informação refletida é uma média sobre a superfície refletora 
“iluminada” por esse feixe de ondas eletromagnéticas (Annan, 1992). 
 Coeficiente de reflexão 2.1.6
Quando a onda do radar se propaga em um meio, ela se depara com 
variações nas propriedades dielétricas oriundas da existência de diversas 
camadas. Entretanto, essas variações nas propriedades podem causar uma 
forte impedância elétrica na interface que separa essas camadas, 
determinando a quantidade do sinal que deverá ser refletido. Isso é 
normalmente expresso pelo coeficiente de reflexão. 
As ondas de radar são refletidas e refratadas nas interfaces que 
separam meios com características elétricas diferentes. A reflexão e refração 
de ondas planas são governadas pela lei de Snell e pelas equações de 
Fresnel. A lei de Snell especifica uma relação angular entre a onda EM 
incidente, a onda refletida e a onda refratada. As equações de Fresnel 
relacionam as amplitudes dos campos elétricos e magnéticos. 
Em estudos de GPR, normalmente supõe-se que as ondas EM se 
propagam com uma incidência normal às interfaces das camadas (Davis & 
Annan, 1989). Nessa situação, a amplitude do coeficiente de transmissão (𝑟𝐺𝑃𝑅) 
(12), definida como a razão do campo elétrico transmitido pelo incidente, pode 
ser reduzida para: 
 𝑟
𝐺𝑃𝑅= 
√𝑘1−√𝑘2
√𝑘1+ √𝑘2
 (12) 
 
Onde 𝐾1 e 𝐾2 correspondem às constantes dielétricas acima e abaixo da 
superfície refletora, respectivamente. Maiores detalhes sobre as deduções 
matemáticas desta equação podem ser encontrados em ANNAN (1992). A 
tabela 4 mostra os valores do coeficiente de reflexão típicos. 
 
 
 
 
14 
 
Tabela 4. Coeficientes de Reflexão 
De Para 
Coeficientes de 
Reflexão (%) 
Ar 
Solo seco 
Solo seco 
Solo seco 
Solo saturado 
Solo 
K=1 
K=5 
K=5 
K=5 
K=25 
K=3,5 
Solo seco 
Água 
Solo saturado 
Rocha 
Rocha 
Metal 
K=5 
K=81 
K=25 
K=8 
K=8 
K=∞ 
38 
80 
38 
12 
28 
100 
 Fonte: ANNAN (1992). 
 
A interface ar/solo seco produz uma forte reflexão com 38% de energia 
incidente. Para evitar essa reflexão indesejada nos levantamentos GPR, ou 
pelo menos para minimizar tal reflexão, as antenas devem ser colocadas o 
mais próximo possível do solo. Observa-se que a interface solo seco/água 
também constitui um excelente refletor, apresentando80% da energia 
incidente. Portanto, o GPR pode ser perfeitamente utilizado para a localização 
do nível do lençol freático. 
 
2.2 Aplicação do GPR em rochas Carbonáticas na Bacia de Irecê 
As rochas carbonáticas têm valores de constante dielétrica entre 4 e 8, 
condutividade elétrica entre 0,5 e 2 ms/m e velocidade aproximada de 0,12 
m/ns. Esses valores poderiam mudar significativamente dependendo da 
presença de ruídos ou de material argiloso (Annan 1992), além da presença de 
água que reflete tanto o valor da constante dielétrica como da condutividade 
elétrica. 
Outra característica das rochas carbonáticas que pode influenciar na resposta 
do GPR é a sua susceptibilidade à formação de vazios devido à dissolução, ou 
seja, formação de estruturas cársticas como cavernas ou dolinas SANTOS 
(2013), BOTELHO e ARAÚJO (1996). 
 
 
15 
As cavernas, ou vazios normalmente estão preenchidos com material de 
origem distinta e podem ter várias fontes, como fragmentos de rochas que 
colapsaram do seu teto e da parede, material precipitado em cachoeiras ou 
represas, outros tipos de carbonatos ou também, o que é mais comum, uma 
mistura de diferentes tipos de carbonatos. A maneira como esses materiais se 
distribuem também influencia na resposta do GPR. Loucks (1999) propôs uma 
classificação que englobasse os tipos mais frequentes de preenchimento de 
caverna, a partir de um diagrama triangular, (Figura 2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os trabalhos de BOTELHO E ARAÚJO (1996); BOTELHO E MUFTI 
(1998); HEIMER (2010); FREIRE E BOTELHO (2011) e SANTOS (2013) são 
exemplos da eficácia do uso do GPR em rochas Carbonáticas da Bacia de 
Irecê. Os trabalhos realizados com o GPR foram utilizados com o objetivo de 
estudar a estrutura interna do maciço, identificando fraturas, canais de 
Figura 2. Classificação de brechas e sedimentos de 
preenchimento de cavernas. 
Brecha em mosaico 
rica em matriz 
Brecha em mosaico 
Brecha caótica 
Caverna com sendimentos 
de preenchimento 
Sendimentos de caverna 
com clastos 
Brecha caótica suportada 
por matriz 
Brecha caótica suportada 
por clastos com matriz 
Dominado 
Dominado 
por clasto 
Dominado 
Por sedimento 
Aumento de Matriz 
Cascalho 
Areia 
Argila 
Brechas quebradas 
16 
dissolução e presença de vazios com aplicabilidade no estudo de risco 
geotécnico, identificando zonas favoráveis ao desabamento em rodovias e 
cidades. 
Os estudos realizados com ênfase em jazidas de rochas carbonáticas 
também se mostrou eficaz na identificação de zonas fraturas, otimizando a 
qualidade do material para à exploração mineral. 
 
2.3 Princípios teóricos do funcionamento da Eletrorresistividade 
O método eletrorresistivo caracteriza-se pela medida da diferença de 
potencial entre dois pontos, devido à excitação de um substrato rochoso por 
campos elétricos artificiais criados pela injeção no solo de uma corrente elétrica 
contínua ou de frequência muito baixa. 
O primeiro a introduzir correntes elétricas na terra, para que, através da 
distribuição de potencial medida na superfície, fosse possível estudar a 
subsuperfície, foi Conrad Schlumberger. Sua ideia consistia em comparar a 
distribuição de potencial conseguida por uma corrente aplicada à terra real, 
com a distribuição que existiria se a terra fosse homogênea (Martins, 2000). 
Com base nestes estudos, surgiu o método de eletrorresistividade que foi 
aplicado pela primeira vez em 1920 para a prospecção de ferro na Normandia. 
Portanto, mapeando-se a distribuição do potencial elétrico por meio de dois 
eletrodos, obtém-se a resistividade elétrica das rochas, que depende de fatores 
como: seu conteúdo em fluido, a constituição mineralógica, a textura e a 
estrutura do material. 
 
 Princípios do funcionamento do Método de Eletrorresistividade – ER 2.3.1
A ER é um método geofísico, cujo princípio está baseado na 
determinação da resistividade elétrica dos materiais que, juntamente com a 
constante dielétrica e a permeabilidade magnética, expressam, 
fundamentalmente, as propriedades eletromagnéticas dos solos e rochas. Os 
diferentes tipos de materiais existentes nos ambientes geológicos apresentam, 
como uma de suas propriedades fundamentais, o parâmetro físico de 
 
 
17 
resistividade elétrica, o qual reflete algumas de suas características, servindo 
para caracterizar seus estados, em termos de alteração, fraturamento, 
saturação, etc., e até identificá-los litologicamente, sem necessidade de 
escavações físicas (Braga, 2007). 
Da lei de Ohm, define-se que a relação entre a resistividade (ρ) e a 
resistência (R) de um condutor homogêneo, de forma cilíndrica ou prismática 
(Figura 3), é dada pela equação 13 abaixo: 
 𝜌 = 𝑅 
𝑆
𝐿 
 (𝑜ℎ𝑚.𝑚) (13) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Onde L é o comprimento e S a seção transversal do condutor. Deste 
modo, pode-se definir a resistência elétrica deste corpo como sendo dada pela 
equação 14 abaixo: 
 𝑅 = 𝜌 𝐿/𝑆 (ohm.m) (14) 
Na Terra, ou qualquer corpo tridimensional, a corrente elétrica não flui 
por um único caminho, como no caso do condutor da Figura 4. Considerando 
uma bateria conectada ao solo (Figura 5), através de cabos e eletrodos, por 
dois pontos distantes um do outro, a Terra, que não é um isolante perfeito, 
conduz a corrente elétrica gerada pela bateria. 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Relação resistividade e resistência (Braga, 2007) 
18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aplicando a equação 13 no semiespaço, tem-se a equação 15: 
 
 𝑅 = 
𝜌. 𝑟
2𝜋.𝑟2
=
𝜌
2𝜋.𝑟
 , substituindo em V = R.I (lei de ohm), resulta em : 
 𝑉 =
𝜌𝐼
2𝜋𝑟
 (15) 
Portanto, considerando o subsolo com uma resistividade constante, 
pode-se determinar a resistividade, conforme equação 16: 
 𝜌 = 2𝜋𝑟 
𝑉
𝐼
 (16) 
Onde: V= potencial, I= corrente, 𝜌 = resistividade e r = distância entre o 
eletrodo de corrente e o ponto no qual o potencial é medido. 
Ao se conectar um cabo condutor de uma bateria em um eletrodo de 
corrente, pode-se medir o valor da intensidade da corrente e, conectando um 
Figura 4. Potencial no semiespaço (Braga, 2007). 
Figura 5. Diferença de potencial de campo (Braga, 2007). 
 
 
19 
voltímetro a dois eletrodos, um localizado próximo ao de corrente e outro mais 
afasta do (distância r), pode-se medir a diferença de potencial (∆𝑉), entre estes 
dois locais. 
Ocorre que, na prática, este procedimento não é usual, devido à grande 
distância entre os dois eletrodos de corrente. Portanto, devem-se reduzir as 
distâncias entre os quatros eletrodos. Então, a configuração usual, consiste em 
se utilizar quatro eletrodos (AMNB), conforme figura 6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em geral, os arranjos de desenvolvimento dos métodos geoelétricos 
principais constam de quatro eletrodos cravados na superfície do terreno. Um 
par de eletrodos serve para introduzir a corrente elétrica no subsolo (AB), 
enquanto que o outro par é utilizado para medir a diferença de potencial que se 
estabelece entre eles (MN), como resultante da passagem desta corrente. A 
determinação do potencial resultante deste campo elétrico criado pode ser 
demonstrada da seguinte maneira: a corrente elétrica de intensidade ι é 
introduzida no subsolo por meio dos eletrodos A e B e o potencial V gerado é 
medido por meio dos eletrodos denominados de M e N. Ao supor que o meio 
investigado é homogêneo e isotrópico e tomar a Equação 15, tem-se que o 
potencial nos eletrodos M e N, respectivamente,será dado pelas seguintes 
equações 17 e 18: 
Figura 6. Configuração Tetraeletródica usual de campo (Braga, 2007). 
20 
 𝑉
𝑀= 
𝐼𝜌
2𝜋
[
1
𝐴𝑀
− 
1
𝐵𝑀
] (17) 
 
 𝑉
𝑁= 
𝐼𝜌 
2𝜋
= [
1
𝐴𝑁
− 
1
𝐵𝑁
] (18) 
A diferença de potencial medida no equipamento para determinada 
posição dos eletrodos MN, será: ∆𝑉𝑀𝑁 = 𝑉𝑀 − 𝑉𝑁 , assim (19): 
 ∆𝑉𝑀𝑁 = 
𝐼𝜌
2𝜋
(
1
𝐴𝑀
−
1
𝐵𝑀
−
1
𝐴𝑁
−
1
𝐵𝑁
) (19) 
 
Pode-se, então, calcular o valor da resistividade 𝜌 do meio investigado, 
mediante as equações 20 e 21: 
 𝜌 = 𝐾.
∆𝑉
𝐼
 (20) 
Onde, 
 𝑘 = 2𝜋. (
1
𝐴𝑀
− 
1
𝐵𝑀
− 
1
𝐴𝑁
 − 
1
𝐵𝑁
)
−1
 (21) 
 
Portanto, o uso do método da eletrorresistividade, no campo, é baseado 
na capacidade do equipamento em introduzir uma corrente elétrica no subsolo 
a diferentes profundidades de investigação e calcular as resistividades dos 
materiais geológicos e estas várias profundidades. 
Ao utilizar o mesmo arranjo de eletrodos para efetuar medições sobre 
um meio homogêneo (Figura 7a), a diferença de potencial observada ∆𝑉 será 
diferente da registrada sobre um meio heterogêneo (Figura 7b), pois o campo 
elétrico deverá sofrer modificações em função desta heterogeneidade dos 
materiais geológicos. 
Figura 7. Resistividade em meios homogêneos (a) e heterogêneos (b) 
 
 
21 
Como, na prática, o subsolo não pode ser considerado um meio 
homogêneo, a quantia medida representa uma média ponderada de todas as 
resistividades verdadeiras em um volume de material em subsuperfície 
relativamente grande. Portanto, ao efetuar as medições pertinentes, obtém-se 
uma resistividade aparente (𝜌𝑎), a qual é uma variável que expressa os 
resultados das medições de alguns dos métodos geoelétricos e é a que se 
toma como base para a interpretação final. As dimensões da resistividade 
aparente, em virtude de sua definição, são as mesmas da resistividade e sua 
unidade será também ohm.m. Em solos e rochas, os mecanismos pelos quais 
a corrente elétrica se propaga são caracterizados pela sua condutividade σ, 
que numericamente pode ser expressa como o inverso da resistividade 
(equação 22), portanto: 
 𝜎 = 
1
𝜌
 (Siemens/ m) (22) 
 
Esses mecanismos de propagação das correntes elétricas podem ser do 
tipo condutividade eletrônica ou iônica. A classificação destes tipos de 
condutividade e pode ser sintetizada da seguinte maneira: 
 
Quadro 1. Classificação dos tipos de Condutividade 
Condutividade 
eletrônica 
Deve-se ao transporte de elétrons na matriz da 
rocha, sendo a sua resistividade governada pelo 
modo de agregação dos minerais e o grau de 
impurezas. 
Condutividade iônica 
Deve-se ao deslocamento dos íons existentes nas 
águas contidas nos poros de uma massa de solo, 
sedimentos inconsolidados ou fissuras das rochas. 
 
Praticamente, todas as rochas possuem poros em proporção maior ou menor, 
os quais podem estar ocupados, total ou parcialmente, por eletrólitos, sendo 
que, em conjunto, elas se comportam como condutores iônicos, de 
resistividades muito variáveis. 
22 
Uma rocha condutora de corrente elétrica pode ser considerada como 
sendo um agregado com estrutura de minerais sólidos, líquidos e gases, na 
qual sua resistividade é influenciada pelos seguintes fatores: 
1) resistividade dos minerais que formam a parte sólida da rocha; 
2) resistividade dos líquidos e gases que preenchem seus poros; 
3) umidade e porosidade da rocha; 
4) textura da rocha e a forma e distribuição de seus poros; 
5) processos que ocorrem no contato dos líquidos contidos nos poros e 
a estrutura mineral, tais como: processo de adsorção de íons na superfície do 
esqueleto mineral, diminuindo a resistividade total destas rochas. 
Portanto, a resistividade das rochas, depende de vários fatores para que 
se possa atribuir um só valor para um determinado tipo litológico. Um mesmo 
tipo litológico pode apresentar, então, uma ampla gama de variação nos 
valores de resistividade. Como relata SUMNER (1976) apud BRAGA (2007), 
individualmente, os minerais são razoavelmente consistentes em suas 
características elétricas, mas num agregado, como ocorre na natureza, a 
variação total de suas resistividades é muito maior. A Figura 8, apresenta as 
variações típicas nos valores de resistividade para sedimentos inconsolidados 
saturados e rochas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Segundo BRAGA (2007), para efetuar uma correlação adequada com a 
geologia, em uma determinada área de estudo, é fundamental a localização 
geográfica e o entendimento da geologia local em termos estratigráficos. 
Na maioria dos casos, as soluções aquosas contêm diversos sais 
minerais dissolvidos, sendo um dos principais o Cloreto de Sódio (NaCl). A 
resistividade das águas é inversamente proporcional à concentração destes 
sais dissolvidos. A quantidade e a classe desses sais minerais dependem da 
natureza das rochas nas quais as águas tenham percolado em seu fluxo 
superficial ou subterrâneo. Como a maioria das rochas existentes na natureza 
é constituída por minerais, tais como, o quartzo, os silicatos, a calcita, etc., os 
quais são considerados praticamente isolantes em termos de propagação da 
100000 
50000 
30000 
20000 
10000 
5000 
3000 
2000 
1000 
500 
300 
 200 
100 
50 
30 
20 
10 
Argiloso | Argilo- | Areno – | Arenoso | Argilito | Arenito | Marga | Calcário | Anidrita | Basalto | Meta- | Ígnea 
 Arenoso Argiloso 
 
 
R
e
s
is
ti
v
id
a
d
e
 (
o
h
m
.m
) 
 
Saturados 
Sedimento Rochas 
mórfica 
e/ou 
Diabásio 
Figura 8. Faixas de Resistividade/Litologia (Braga, 2007). 
24 
corrente elétrica, estas rochas seriam mal condutoras de eletricidade, sendo 
consideradas, portanto, no seu todo, praticamente isolantes. Em alguns casos, 
as rochas com quantidade apreciável de alguns minerais semicondutores, tais 
como, pirita, pirrotita, magnetita, etc., poderiam ser consideradas condutoras. 
Entretanto, praticamente todas as rochas possuem poros em 
quantidades variáveis, os quais podem estar preenchidos por eletrólitos. Estas 
rochas comportam-se como condutoras iônicas, pois a corrente elétrica flui 
praticamente através do eletrólito de saturação, pois a estrutura mineral, como 
dito anteriormente, conduz mal a corrente elétrica. A relação entre a 
resistividade global das rochas e a do eletrólito que preenche seus poros pode 
ser determinada através do coeficiente (F) Fator de Formação, através de: F = 
ρr/ ρa, onde, ρr é a resistividade média da rocha (matriz e poros incluídos) e ρa 
é a resistividade da solução de saturação dos poros. 
O fator de formação é um coeficiente importante nos estudos da 
resistividade do subsolo, podendo determinar, a partir de levantamentos 
geofísicos por eletrorresistividade, uma estimativa bastante próxima do real, 
das porosidades de diferentes formações geológicas. 
Portanto, na interpretação dos dados de resistividades dos materiaisno 
subsolo, obtidos a partir da superfície do terreno, é fundamental, tanto a 
experiência do intérprete como o conhecimento geológico da área estudada, 
não se podendo realizar esta associação (parâmetro físico-geológico) de forma 
puramente automática. 
As resistividades dos solos, quando saturados, seguem os padrões 
descritos anteriormente, identificando e caracterizando os diferentes tipos de 
materiais geológicos localizados em subsuperfície. Entretanto, quando os solos 
se encontram secos, na porção localizada acima do nível d'água, seus valores 
são considerados atípicos, apresentando uma ampla faixa de variação (por 
exemplo, 100 a 10.000 ohm.m), não identificando os materiais em 
subsuperfície em termos litológicos. As variações das resistividades, neste 
caso, refletem apenas as pequenas variações de saturação existentes. 
 
 
25 
2.4 Técnicas de investigação dos métodos geoelétricos 
As técnicas de ensaios geofísicos dos métodos geoelétricos podem ser 
de três tipos principais: caminhamentos, perfilagens e sondagens. A diferença 
básica entre essas técnicas está no procedimento de campo para se obter o 
parâmetro físico a ser estudado, ou seja, na disposição dos eletrodos na 
superfície do terreno ou interior de furos de sondagens e a maneira de 
desenvolvimento dos trabalhos para se obter os dados de campo, ligada aos 
objetivos da pesquisa e geologia da área. A Sondagem Elétrica – SE (Figura 
9a) é empregada em situações cujos objetivos sejam investigar, em 
profundidade, os diferentes tipos e situações geológicas, determinando suas 
espessuras e resistividades e /ou cargabilidades, a partir de um ponto fixo na 
superfície de terreno. 
A técnica do Caminhamento Elétrico - CE (Figura 9b) aplica-se 
principalmente, em situações cujos objetivos das pesquisas visam determinar 
descontinuidades laterais nos materiais geológicos, tais como: diques e “sills”, 
contatos geológicos, fraturamentos e /ou falhamentos, corpos mineralizados, 
mapear plumas de contaminação no subsolo, etc. 
A Perfilagem Elétrica – PERF (Figura 9c) é uma técnica utilizada e 
desenvolvida no interior de furos de sondagens mecânicas. Seus objetivos 
principais são os de estudar as variações de parâmetros físicos in situ. 
 
 
 
Figura 9. Técnicas de Investigação (Braga, 2007) 
26 
Para se obter uma maior performance da SE, as investigações devem 
ser efetuadas, preferencialmente, em terrenos compostos por camadas 
lateralmente homogêneas em relação ao parâmetro físico estudado e limitadas 
por planos paralelos à superfície do terreno- meio estratificado. As sondagens 
elétricas podem ser simétricas ou dipolares. As simétricas são denominadas de 
Sondagens Elétricas Verticais – SEV, enquanto que as dipolares são 
denominadas de Sondagens Elétricas Dipolares – SED. 
 
2.5 Geologia da área de estudo 
 Geologia Regional 2.5.1
As litologias que compõem o substrato rochoso da Bacia de Irecê são 
atribuídas a um intervalo de idade que se estende desde o Neoproterozoíco até 
o Quaternário recente. Na região estudada afloram apenas a Formação Salitre, 
representante do Grupo Una. 
 Formação Salitre 2.5.2
Ocupa toda a porção central da área da bacia, estando subdividida, da 
base para o topo, nas unidades: Nova América, Jussara e Irecê. Estas 
unidades foram distribuídas, por SOUZA et al. (1993), em quatro ciclos de 
sedimentação, sendo o primeiro e o terceiro regressivos e o segundo e o 
quarto transgressivos. É constituída por um conjunto dominantemente 
carbonático, com pelitos subordinados e composta de uma sequência de 
calcários cinzas estratificados, com níveis dolomíticos e ardósia intercalada. 
- Unidade Nova América: relacionados ao primeiro ciclo regressivo, os 
representantes desta unidade ocorrem nas porções leste, sul e sudoeste da 
bacia hidrogeológica estudada, enquanto que, nas porções central e noroeste, 
ocorrem os representantes do terceiro ciclo regressivo. É subdividida, da base 
para o topo, nas subunidades Nova América Inferior, Nova América Superior e 
Sarandi. 
a) Subunidade Nova América Inferior – com largura variável, aflora como 
uma faixa contínua, ocupando as porções extremo leste, sudoeste e oeste da 
área, estando parcialmente recoberta por sedimentos detríticos nas porções 
 
 
27 
sul, sudoeste e norte. No extremo leste, apresenta-se sobreposta à Formação 
Bebedouro, com a qual se interdigita e sobre representantes da Formação 
Morro do Chapéu. O seu contato, muitas vezes, não pode ser observado, 
devido ao recobrimento por coberturas tércio-quaternárias. É representada 
litologicamente por calcissiltitos com laminação plano-paralela e laminitos 
algais fracamente ondulados. 
 b) Subunidade Nova América Superior – na área de estudo, esta 
subunidade ocorre desde o Nordeste até o extremo sul, apresentando os 
seguintes litotipos, da base para o topo: dolarenitos cinza-claro, dolarenitos e 
dolorruditos oolítico-oncolíticos, calcissiltitos, calcilutitos pretos e, raramente, 
silexitos. 
c) Subunidade Sarandi – esta subunidade apresenta-se em contato 
interdigitado com dolomitos da Subunidade Nova América Superior, com 
laminitos algais da Subunidade Nova América Inferior e com calcarenitos da 
Subunidade Jussara Superior. Na sua composição litológica principal, destaca-
se a presença de calcissiltitos e calcarenitos peloidais cinza-escuros, por 
vezes, contendo oncolitos e intraclastos. 
Unidade Jussara: litologias ocorrendo nas porções centro-norte e 
noroeste, relacionadas ao ciclo transgressivo IV, enquanto que, no centro e 
centro-sul da área de estudo, estão relacionadas ao ciclo transgressivo II. Está 
subdividida, da base para o topo, nas subunidades Jussara Inferior e Jussara 
Superior. 
a) Subunidade Jussara Inferior - ocorre irregularmente, com orientações 
E-W, a ENE da cidade de São Gabriel e a oeste e norte da cidade de Jussara. 
Ocorre, também, embora em pequena quantidade, na porção centro-oeste da 
área, a NE da cidade de Uibaí. Possui contato inferior com rochas da 
Subunidade Nova América Inferior, enquanto que, no topo, faz contato 
gradacional com feições geológicas da Subunidade Jussara Superior. 
Litologicamente, é representada na área por calcarenitos oolíticos e/ou 
oncolíticos, calcissiltitos e calcarenitos, calcarenitos com concreções. 
b) Subunidade Jussara Superior – com ocorrência extensiva a toda a 
área, apresenta-se como faixas de formas e dimensões diversas. Formando 
28 
cristas e serrotes orientados a E-W, aparece no Norte e no Sul da área, 
parcialmente recoberta por sedimentos do ciclo Velhas. A base da sequência 
se encontra em contato, na maioria das vezes, com litotipos da Subunidade 
Nova América Inferior e, por vezes, com a Subunidade Nova América Superior. 
Eventualmente se interdigita com a Unidade Irecê. Dentre os litotipos 
presentes, destacam-se os calcarenitos finos, calcarenitos médios e 
calcarenitos grossos oolíticos e/ou oncolíticos. 
Unidade Irecê: ocorre interdigitado dentro das demais unidades da formação 
Salitre, em todos os quatro ciclos de sedimentação, embora sempre associada 
com fácies de água mais profunda (Unidade Jussara e Subunidade Nova 
América Superior). Encontrada em toda a área como faixas irregulares, existe 
uma concentração nas porções centro ocidental e centro-sul. Sua orientação 
principal se dá a E-W. As litologias típicas desta unidade são representadas por 
uma alternância de níveis de calcarenitos finos a calcilutitos, cor cinza-escuro a 
preta, com níveis de margas, siltitos, arenitos imaturos e sílex. A figura 10 
espacializa as unidades presentes na região estudada, tendo como base o 
mapeamento geológico do Estado da Bahia (Inda & Barbosa, 1996). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 10. Mapa geológico da área em estudo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.6 Processo de carstificação