INTERPRETAÇÃO DE SEÇÕES DE RESISTIVIDADE E

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
CURSO DE GRADUAÇÃO EM GEOFÍSICA
GEO213 TRABALHO DE GRADUAÇÃO
INTERPRETAÇÃO DE SEÇÕES DE
RESISTIVIDADE E CARGABILIDADE
APARENTE
EDUARDO MENEZES DE SOUZA AMARANTE
SALVADOR BAHIA
Dezembro 2014
Interpretação de seções de resistividade e cargabilidade aparente
por
Eduardo Menezes de Souza Amarante
Orientador: Prof. Dr. Milton José Porsani
GEO213 TRABALHO DE GRADUAÇÃO
Departamento de Geofísica
do
Instituto de Geociências
da
Universidade Federal da Bahia
Comissão Examinadora
Bel. João José dos Santos Costa
Dra. Susana Silva Cavalcanti
Dr. Milton José Porsani
Data da aprovação: 22/12/2014
Dedicado aos meus pais, José e
Gicelia Amarante
RESUMO
Com o objetivo de investigar e caracterizar a subsuperfície da área de estudo, localizada
próxima da cidade de Santana do Araguaia-PA, foram realizadas 22 sondagens elétricas verticais centradas em pontos acessíveis. Estas foram executadas usando o arranjo Schulumberger
de eletrodos com abertura máxima dos eletrodos de corrente AB/2 igual a 200 m. Foram
coletados, simultaneamente, dados de resistividade e cargabilidade. Os dados de resistividade elétrica foram invertidos automaticamente no computador com o programa RESIST
1.0, usando o critério de ajuste dos mínimos quadrados com respeito aos dados gerados pelo
modelo.
Informações geológicas de poços foram utilizadas no controle das interpretações
através da xação do número de camadas, assim como na determinação das suas espessuras.
Os dados foram apresentados através de seções geoelétricas de resistividade e cargabilidade
e curvas de sondagens que permitiram identicar os locais que foram erodidos e estruturas
como falhas.
iii
ABSTRACT
In order to investigate and characterize the subsurface studied area located near the city
of Santana do Araguaia-PA, there were 22 vertical electrical sounding centered in accessible
locations. These were performed using the Schulumberger electrode array with maximum
aperture of current electrodes AB / 2 equal to 200 m. We collected resistivity and chargeability data.
The electrical resistivity data were reversed automatically on the computer
software RESIST 1.0 using least square method to t the data generated by the model.
Geological wells were used to control the interpretations by setting the number of layers as
well as in determining their thicknesses. The data were presented by geoelectric sections of
resistivity, chargeability surveys and curves that have identied eroded sites and structures
such as faults.
iv
ÍNDICE
RESUMO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iii
ABSTRACT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iv
ÍNDICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
v
ÍNDICE DE FIGURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vi
INTRODUÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
CAPÍTULO 1
3
Métodos Elétricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1
Propriedades Elétricas das Rochas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.2
Fundamentos
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.2.1
Eletrorresistividade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.2.2
Polarização induzida
6
CAPÍTULO 2
Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1
Sondagens exploratórias
2.2
Aquisição geoelétrica
CAPÍTULO 3
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
3.1
Processamento e interpretação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
3.2
Pseudo-seções de resistividade e cargabilidade
. . . . . . . . . . . . . . . . .
13
3.3
Interpretação
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
CAPÍTULO 4
Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
Agradecimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
APÊNDICE A
SEVs: dados de campo e interpretação . . . . . . . . . . .
25
APÊNDICE B
Modelos Geoelétricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
Referências Bibliográcas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
v
ÍNDICE DE FIGURAS
1.1
Arranjos de eletrodos de uso comum.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2
Decaimento da voltagem usado na medida da cargabilidade
2.1
Pers litológicos obtidos com a sondagem exploratória.
2.2
Seção geológica GH.
2.3
Seção geológica IJ.
2.4
Seção geológica CD.
2.5
Equipamento SYSCAL PRO utilizado na aquisição dos dados.
. . . . . . . .
11
2.6
Distribuição das sondagens exploratórias e elétricas verticais. . . . . . . . . .
11
3.1
Curvas das sondagens elétricas verticais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
3.2
Seção de cargabilidade aparente MN.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
3.3
Seção de resistividade aparente MN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
3.4
Seção de cargabilidade aparente OP.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
3.5
Seção de resistividade aparente OP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
3.6
Seção de cargabilidade aparente QR.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
3.7
Seção de resistividade aparente QR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
3.8
Seção de cargabilidade aparente ST. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
3.9
Seção de resistividade aparente ST. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
3.10 Seção MN com os valores de resistividade interpretados. . . . . . . . . . . . .
19
3.11 Seção OP com os valores de resistividade interpretados. . . . . . . . . . . . .
20
3.12 Seção QR com os valores de resistividade interpretados. . . . . . . . . . . . .
21
3.13 Seção ST com os valores de resitividade interpretados. . . . . . . . . . . . . .
22
A.1
SEVs 01 e 02.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
A.2
SEVs 03 e 04.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
A.3
SEVs 05 e 06.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
A.4
SEVs 07 e 08.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
A.5
SEVs 09 e 10.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
A.6
SEVs 11 e 12.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
A.7
SEVs 13 e 14.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
A.8
SEVs 15 e 16.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
A.9
SEVs 17 e 18.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
A.10 SEVs 19 e 20.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
A.11 SEVs 21 e 22.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
m.
6
. . . . . . . .
7
. . . . . . . . . . . .
8
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
vi
INTRODUÇÃO
Os métodos elétricos tem se apresentado bastante versáteis em suas aplicações, tais
como estudos geológicos regionais, exploração mineral, investigação locais de engenharia,
principalmente na geotecnia, investigações hidrogeológicas, estudos ambientais, mapeamento
de pluma de contaminação e lixiviados, localização e denição de objetos metálicos enterrados e em estudos forenses. A literatura no que se trata a aplicação do método é vasta,
apresentando vez após vezes, novos ns para o método. Os métodos elétricos, assim como
qualquer outra técnica geofísica, são métodos indiretos, passíveis de erros de interpretação,
portanto é comum o uso de outra metodologia para que aqueles sejam reduzidos.
Amarante (2013) aplicou do método da eletrorresistividade e polarização induzida, através da técnica da sondagem elétrica vertical (SEV), na região de Alagoinhas para avaliar as
condições hidrogeológicas no entorno do cemitério municipal. O mesmo vericou, sotoposto
ao cemitério, valores baixos de resistividade que foi interpretado como a inuência do cemitério na região, uma pluma de contaminação de provável origem da decomposição dos corpos.
Porciúncula (2011) também fez uso da metodologia da eletrorresistividade e o Ground Pene-
tration Radar (GPR) para mapear uma pluma de contaminação originada pelo vazamento no
reservatório do posto de combustível na mesma cidade. Cavalcanti (1999) aplicou os métodos
IP-resistivo somado ao mapa de potencial elétrico espontâneo com o objetivo de conhecer
as características geológicas e hidrogeológicas na área do novo aterro sanitário de Salvador.
Cavalcanti (2013) monitorou o avanço da pluma de contaminação de chorume oriundo do
aterro controlado do Jokey Club de Brasília através da aplicação dos métodos GPR e eletrorresistividade 2D. Em seguida, o autor corroborou a interpretação geofísica através da análise
físico-química da água coletadas dos furos de sondagens e de poços residenciais. Cunha e
Lima (2007) zeram uso dos métodos elétricos e eletromagnéticos, na porção superior do
vale do Curaçá, município de Jaguari-BA, para delimitar a estrutura do aquífero passível de
contaminação por resíduos de sulfeto de cobre e também avaliar a vunerabilidade do mesmo
em relação as atividades de mineração na qual foi implantada a bacia de rejeitos líquidos da
mineração.
Moreira e Ilha (2011) empregaram a metodologia geoelétrica por meio da técnica do
caminhamento elétrico em arranjo azimutal para estudar ocorrências de cobre na bacia sedimentar do Camaquã (RS). Monteiro e Porsani (2001), buscando de delimitar o aquífero
mais promissor na região de Porto de Seguro-BA, realizaram um total de 60 SEVs distribuídas na área de interesse e adjacências e realizaram a inversão com a técnica ILRMD.
Vogt (2012) aplicou o método da eletrorresistividade, por meio da técnica do caminhamento
1
2
elétrico, arranjo dipolo-dipolo e vericou os pontos mais favoráveis para realizar a sondagens
diretas e avaliar as propriedades geotécnicas das amostras retiradas da encosta no Oleoduto
Araucária-Paranaguá. Salomão et al. (2013) também utilizaram o GPR e a eletrorresistividade com o m de avaliar a sequência sedimentar para possível caracterização dos aquíferos
rasos.
Neste trabalho a aplicação dos métodos elétricos, polarização induzida e eletrorresistividade, teve como objetivo investigar as condições naturais da subsuperfície nas proximidades
da cidade de Santana do Araguaia-PA. A atividade geofísica constituiu na realização de 22
sondagens elétricas verticais, regularmente espaçadas, as quais foram interpretadas utilizando
o software RESIST 1.0.
No capítulo 1, foi apresentado os fundamentos do método geofísico elétrico, neste caso,
o método da eletrorresistividade e da polarização induzida. O capítulo 2 foi reservado para
descrever a metodologia geológica e geofísica, procedimentos de campo, o tratamento dos
dados geoelétricos. No capítulo 3 ocorreu a apresentação dos resultados na forma de mapas,
pseudo-seções de resistividade e cargabilidade e de seções resistividade verdadeira interpretada. A análise dos resultados geofísicos foi efetuada qualitativa e quantitativamente. No
capítulo 4 foram apresentadas a conclusão e sugestões para continuidade do trabalho.
CAPÍTULO 1
Métodos Elétricos
Os métodos geofísicos são métodos de investigação indireta, não invasiva, que envolvem medidas das propriedades físicas da subsuperfície. Tais propriedades são: densidade,
resistividade, permeabilidade magnética, cargabilidade, impedância acústica, etc.
Os mé-
todos geofísicos são classicados em função da propriedade física em análise e tem diversas
aplicações: exploração mineral, petróleo, análise geoambiental, construção civil, entre outros.
Neste trabalho foi utilizado o método elétrico, empregando-se a técnica da sondagem
elétrica vertical (SEV) cujas propriedades físicas investigadas foram: resistividade e a cargabilidade elétrica.
1.1
Propriedades Elétricas das Rochas
A resistividade elétrica é a propriedade física mais relevante na aplicação dos métodos geoelétricos e ela é uma medida do grau de diculdade do transporte de cargas elétricas no meio.
A resistividade, na aplicação do método, é medida indiretamente em função da corrente elétrica e da diferença de potencial medida. A Tabela 1.1 apresenta uma relação de unidades
litológicas com suas resistividades.
É sabido que o transporte de cargas elétricas em um meio pode ocorrer na forma
eletrônica nos minerais, também conhecida como ôhmica, e na forma eletrolítica nas águas
intersticiais. A condução ôhmica ocorre principalmente em metais por possuírem elétrons
livres na sua estrutura eletrônica. Na condução eletrolítica, os portadores de carga são os
íons que se movem em uma taxa mais lenta, devido a viscosidade do uido. A mobilidade
dos íons depende da concentração e da temperatura da solução (Keller e Frischknecht, 1966).
A condutividade elétrica, relação inversa da resistividade, é denida através da relação
fundamental conhecida como Lei de Ohm
~
J~ = σ E,
onde o
J
é a densidade de corrente,
E,
o campo elétrico aplicado e
elétrica.
3
(1.1)
σ,
a condutividade
4
Em rochas porosas, a condutividade varia com a geometria e a disposição dos grãos na
rocha, a quantidade de espaços porosos e a quantidade de água nelas contidas (Telford et al.,
1990). A presença de argila, grate e minerais metálicos nas matrizes das rochas aumenta
sua condutividade elétrica de modo apreciável.
A resistividade de uma rocha de porosidade
de resistividade
ρw ,
φ, com índice de saturação Sw
é dada pela Lei de Achie
ρ = aρw φ−m Swn ,
onde,
de uma água
(1.2)
a, m e n são constantes empíricas para cada tipo rochoso.
Em meios contendo argilas,
depende da porosidade, da quantidade e do tipo de argila presente no meio (Lima et al.,
2005).
1.2
Fundamentos
O método elétrico consiste, basicamente, na injeção de corrente elétrica no solo e na medição
do potencial elétrico através do acoplamento fonte e receptor aos eletrodos parcialmente
enterrados. As medições de resistividade e polarizabilidades aparentes geralmente são feitas
com sistema de quatro eletrodos: dois injetam uma corrente elétrica no solo e os outros dois
medem o potencial. A distribuição do potencial é função da geometria das estruturas, da
resistividade elétrica, da geometria do arranjo e da intensidade da corrente elétrica injetada
no solo.
O método elétrico pode ser aplicado através de duas técnicas:
a sondagem elétrica
vertical (SEV) e o caminhamento elétrico. A escolha da técnica geoelétrica é feita em função
Tabela 1.1: Tipos de rochas e a faixa de resistividade.
ROCHA
RESISTIVIDADE
Ígnea
100-100000
Metamórca
50-1000000
Argila
0,8-100
Areia dura
0,5-10
Areia mole
9-100
Areia
50-1000
Arenito
50-1000
Calcário poroso
Calcário denso
(Ω.m)
90-10000
1000-1000000
5
do objetivo da pesquisa. A SEV consiste na abertura sempre crescentes e simultâneas dos
eletrodos de corrente em torno de um ponto central, também conhecido como centro da
sondagem, com o objetivo de investigar descontinuidades verticais das propriedades elétricas
do meio. À medida que o arranjo é expandido, a investigação torna-se mais profunda.
No caminhamento elétrico, os eletrodos de corrente e de potencial são deslocados simultaneamente, mantendo-se uma distância xa entre eles, ao longo de uma linha de perl.
Essa técnica pode ser usada no gerenciamento ambiental, principalmente na contaminação
por chorume, permitindo determinar os limites laterais de uma pluma de contaminação
(Gallas et al., 2005).
1.2.1 Eletrorresistividade
O método da eletrorresistividade consiste, basicamente, em medir a diferença de potencial
entre dois eletrodos a partir de uma distribuição de corrente elétrica induzida, contínua ou
alternada de baixa frequência, articialmente no meio de estudo. A distribuição das linhas
de corrente no meio é função das propriedade elétricas do mesmo, da geometria do problema
e da intensidade da fonte de corrente.
A distribuição do potencial em um semi-espaço condutor, isotrópico e homogêneo, no
qual uma corrente elétrica I ui, é dada por
Iρ
,
2πr
distância r da
V (r) =
onde
e
I,
V (r) é
o potencial medido a uma
(1.3)
fonte,
ρa
resistividade do semi-espaço
a intensidade da corrente injetada.
A forma como os eletrodos de corrente (A e B) e os eletrodos de potencial (M e N)
são dispostos nos ensaios geoelétricos é denominado de arranjo. Os arranjos mais utilizados
(Figura 1.1) são Schlumberger, Wenner e dipolo-dipolo. Em meios heterogêneos, a resistividade medida chama-se resistividade aparente que possui dependência da conguração dos
eletrodos ou fator geométrico. A resistividade do meio heterogêneo é dada por
ρ=
onde
K
K∆V
,
I
(1.4)
é o fator geométrico relacionado a uma conguração de eletrodos AMNB. A equação
1.3 constitui a base física do método geoelétrico. Através dela, para cada medida de razão
∆V /I
efetuada sobre um subsolo heterogêneo com um dado arranjo de eletrodos, se pode
constituir uma função chamada de resistividade aparente. Ela corresponde a resistividade
do meio homogêneo equivalente que produz a mesma razão
∆V /I .
6
Figura 1.1: Arranjos de eletrodos de uso comum.
1.2.2 Polarização induzida
O fenômeno da polarização induzida (IP), também chamado de sobretensão, acontece quando
a corrente elétrica, que ui por um meio, é cortada. É caracterizado pelo decaimento gradual
e constante no tempo do campo elétrico após o corte. O comportamento do potencial no
tempo, exponencial decrescente, muito assemelha-se à descarga do capacitor. Este efeito é
observado devido a presença de alguns minerais. Pirita e minerais argilosos são encontrados
7
como produtos de alterações de processos hidrotermais. Este efeito proporciona um meio de
detecção de minerais metálicos no subsolo, quer seja na forma de minérios maciços ou como
partículas disseminadas.
O fenômeno da polarização de eletrodo pode acontecer de duas
formas: a polarização de eletrodo e a polarização de membrana. A polarização de eletrodo
tem início quando há acumulação de cargas elétricas negativas na superfície do mineral,
principalmente, os de argila. Esse efeito é comum em minerais disseminados e ocorre quando
o uxo de corrente é parcialmente eletrolítico e eletrônico.
A polarização de membrana
ocorre quando não há minerais metálicos ou com pouca frequência e corrente eletrolítica é a
única forma de condução (Ustra, 2008). A polarização no domínio do tempo é medido por
um parâmetro referido como cargabilidade aparente
1
m=
Vc
Z
(ma )
dada pela expressão
t2
V (t)dt,
(1.5)
t1
Vc é a voltagem primária observada durante a transmissão da corrente, V (t) é a voltagem
transiente medida durante um intervalo de integração ∆t após o desligamento da corrente e
(t2 ,t1 ) é o intervalo de tempo de amostragem (gura 1.2).
onde
I
I
0
V0
V
0
. V =R.I
0
.V
decaimento
t0
t1 t2
Figura 1.2: Decaimento da voltagem usado na medida da cargabilidade
m.
CAPÍTULO 2
Metodologia
2.1
Sondagens exploratórias
Foram realizadas um total de 10 sondagens exploratórias (F1, F2, F4, F7, F11, F12, F15,
F16, F17 e F18), atingindo diferentes níveis de profundidade, na mesma área do levantamento geoelétrico. Pode-se constatar um padrão litológico nos pers obtidos (Figura 2.1),
constituído basicamente por calcário, folhelho carbonoso, sedimento detrítico laterítico e
sedimento detrítico aluvionar.
A distribuição estratégica dessas sondagens permitiu a construção de 3 seções geológicas
(Figuras 2.2, 2.3, 2.4) com diferentes orientações, a partir dos pers litológicos. A ausência
do folhelho aorante em alguns locais, deve-se a erosão ocorrida ao longo do tempo.
F1
F2
F4
F11
F7
5m
8m
13 m
14 m
F15
F12
4m
5m
8m
F16
5m
5m
14 m
18 m
18 m
F18
F17
15 m
25 m
24 m
32 m
38 m
48 m
47 m
48 m
86 m
Folhelho carbonoso
Calcário dolomítico
Sedimento detrítico aluvionar
Sedimento detrítico laterítico
Figura 2.1: Pers litológicos obtidos com a sondagem exploratória.
8
9
280
Escala
270
Horizontal: 1 cm = 20 m
Vertical: 1 cm = 10 m
260
Cota (m)
250
G
F12
240
230
?
?
F16
F15
F11
H
F18
?
?
220
?
?
210
?
200
?
190
180
?
?
?
170
160
LEGENDA:
Calcário
Sedimento detrítico alunionar
Sedimento detrítico laterítico
Figura 2.2: Seção geológica GH.
Escala
40
F7
F1
Horizontal: 1 cm = 20 m
Vertical: 1 cm = 10 m
50
F4
60
Cota (m)
70
J
I
80
?
90
?
100
?
?
?
?
?
?
?
110
120
130
140
160
150
LEGENDA:
Folhelho
Sedimento detrítico alunionar
Sedimento detrítico laterítico
Calcário
Figura 2.3: Seção geológica IJ.
10
Escala
280
Horizontal: 1 cm = 20 m
Vertical: 1 cm = 10 m
270
260
F4
C
Cota (m)
250
D
240
F17
F11
230
?
220
?
?
?
210
?
200
?
?
190
180
170
160
LEGENDA:
Folhelho
Sedimento detrítico alunionar
Calcário
Sedimento detrítico laterítico
Solo
Figura 2.4: Seção geológica CD.
Analisando essas seções qualitativamente observa-se a irregularidade da topograa, o
folhelho aorando nas regiões com maiores cotas e principalmente a variação litológica lateral.
Estas seções serviram de referência para a interpretação geofísica realizada nas Figuras 3.10,
3.11, 3.12 e 3.13.
2.2
Aquisição geoelétrica
Os ensaios elétricos foram distribuídos quase homogeneamente na área de estudo que se
encontra nas adjacências da cidade de Santana do Araguaia-PA. Foram realizadas um total
de 22 SEVs com arranjo Schlumberger de eletrodos, com espaçamento máximo de eletrodos
de corrente igual a 200 m.
O equipamento utilizado na aquisição dos dados foi o Syscal Pro (Figura 2.5), fabricado pela Iris Instruments, que pertence ao CPGG/UFBA. O Syscal é composto por uma
unidade transmissora/receptora integrada e congurada para realizar leituras simultâneas
de resistividade e cargabilidade aparentes a partir da injeção de corrente elétrica no solo
através de eletrodos de cobre. O aparelho possui um sistema de 10 canais que permite até
10 leituras simultâneas de diferenças de potenciais. Uma bateria de 12 V é utilizado como
fonte de alimentação do equipamento.
11
Figura 2.5: Equipamento SYSCAL PRO utilizado na aquisição dos dados.
Os centros dos ensaios geoelétricos foram alocados de modo que pudessem ter a máxima abertura possível dos eletrodos de corrente, assim como maior proximidade dos furos
como pode-se vericar na Figura 2.6. As SEVs, ao longo de cada perl, em geral, manteve
espaçamento regular de 50 m entre os os pontos centrais. Foram construídos 4 pers na área
de estudo, 3 paralelos (MN, OP e QR) e 1 transversal (ST).
Figura 2.6: Distribuição das sondagens exploratórias e elétricas verticais.
CAPÍTULO 3
Resultados
3.1
Processamento e interpretação
Nenhum processamento foi empregado para suavizar e reduzir variações laterais superciais
nos dados registrados para cada SEV. As diferenças de valores nos pontos de embreagem
foram mediadas pelos próprios programas utilizados. Os pontos anômalos nas funções resistividades e cargabilidade aparentes foram tratados como ruídos no procedimento de interpretação geoelétrica adotado. Estes valores foram eliminados na etapa de pré-processamento.
Foi levado em consideração a irregularidade da topograa na inversão dos dados geoelétricos.
Foram aplicadas inversões unidimensionais dos dados geoelétricos, utilizando os softwares RES1D e o RESIST v. 1.0 disponíveis no CPGG/UFBA. Os resultados das inversões
foram agrupados para construir seções geológicas transversais a partir dos modelos geoelétricos das camadas, com valores verdadeiros das resistividades e profundidades.
Os programas RES1D e RESIS v. 1.0 efetuam inversões iterativas que usam técnicas de
otimização por mínimos quadrados para expressar e avaliar o erro no ajuste entre os dados
observados e os dados no modelo ajustado.
As sondagens foram invertidas, baseando-se,
inicialmente, no modelo de camadas litológicas das seções geológicas, no RESIST v. 1.0 para
obter os valores de resistividade verdadeira, cujas profundidades fossem coerentes com os
pers litológicos.
Foram obtidos modelos geoelétricos de resistividade com 2, 3, 4 e 5 camadas, predominando os de 4 camadas. Os erros de ajuste variaram de 1,2 a 4,1%. Os modelos geoelétricos
de resistividade, as curvas teóricas e os dados de campo foram plotados em grácos bilogarítmicos, usando o software Grapher v9. A gura 3.1 apresenta exemplos de curvas das
SEVs invertidas.
Foram elaborados pseudo-seções de iso-cargabilidade e iso-resistividade
aparentes, AB/2 versus distância entre as SEVs, ao longo de cada perl. Para tal, usou-se
o pacote Sufer versão 9.0 da Golden Software, com a técnica estatística de interpolação de
dados 'Natural Neighbor .
12
13
Figura 3.1: Curvas das sondagens elétricas verticais
3.2
Pseudo-seções de resistividade e cargabilidade
A pseudo-seção de iso-cargabilidade aparente MN, gura 3.2, registra a variação lateral e em
profundidade dos valores de cargabilidade aparente. Os valores mais altos estão na faixa de
pseudo-profundidade entre 10 e 40 m. A pseudo-seção de iso-resistividade aparente MN, Figura 3.3, pode-se vericar o aumento gradual dos valores de resitividade com a profundidade.
Na porção superior entre as SEVs 01 e 02, da mesma Figura, nota-se um comportamento
anômalo dos valores de resistividade. Este comportamento também está evidente na pseudoseção de resistividade aparente OP (Figura 3.5) em torno da SEV 05.
Já a pseudo-seção
de iso-cargabilidade, Figura 3.4, apresenta um comportamento anômalo na mesma SEV,
porém deslocado em profundidade.
A porção supercial apresenta os menores valores de
resistividade a cargabilidade aparente.
14
Figura 3.2: Seção de cargabilidade aparente MN.
Figura 3.3: Seção de resistividade aparente MN.
As Figuras 3.6, 3.7 apresentam descontinuidades verticais nos valores de cargabilidade
e resistividade, respectivamente. Todavia, pode-se perceber um padrão lateral somente com
os valores de resistividade que acompanham a litologia local. Nas pseudo-seções ST pode-se
observar respostas semelhantes na distribuição dos valores de resistividade e cargabilidade.
A direita da SEV 22, nota-se uma descontinuidade lateral devido a uma falha.
Figura 3.4: Seção de cargabilidade aparente OP.
15
Figura 3.5: Seção de resistividade aparente OP.
Figura 3.6: Seção de cargabilidade aparente QR.
Figura 3.7: Seção de resistividade aparente QR.
Figura 3.8: Seção de cargabilidade aparente ST.
Figura 3.9: Seção de resistividade aparente ST.
16
17
3.3
Interpretação
A interpretação dos resultados obtidos da inversão dos dados de resistividade foi feita através
de seções de resistividades verdadeiras. Aquela ocorreu sob as luzes dos pers litológicos obtidos com os furos das sondagens exploratórias, características observadas nas pseudo-seções
de resistividade e cargabilidade aparentes e na análise conjunta das inversões individuais das
sondagens elétricas verticais.
Como os pers traçados possuem uma direção similar as seções geológicas, durante a
construção do modelo de resistividade interpretado, tentou-se manter as informações presentes nas seções geológicas, como por exemplo, horizontes e interfaces litológicas, desde
que estas apresentassem contrastes expressivos de resistividades.
Caso contrário, houve a
simplicação das camadas.
As curvas das sondagens presentes nas seções, foram colocadas lado a lado a m de
observar a tendência de aprofundamento das camadas.
encontram-se nas Figuras 3.10, 3.11, 3.12 e 3.13.
Os resultados das interpretações
Na Figura 3.10 pode-se observar que
a topograa do local é regular, os valores de resistividade não variam substancialmente
lateralmente permitindo a delimitação de camadas geoelétricas concordantes com a litologia
local. Observa-se que o modelo geoelétrico predominante nas sondagens integrantes nesta
seção é de 4 camadas, exceto na SEV 4, portanto houve simplicação das camadas. Assim
como nas outras seções, a camada mais supercial, foi interpretada como solo devido as
variações nos valores de resistividade.
Na seção OP, Figura 3.11, pode-se constatar a irregularidade na topograa, e uma
descontinuidade lateral nas proximidades da SEV 05, provocada pela existência de uma
falha.
Esta pode ser observada qualitativamente nas pseudo-seções de iso-cargabilidade e
iso-resistividade nas Figuras 3.8 e 3.9, respectivamente. Pode se vericar o efeito da erosão
na região com a diminuição das quantidades de camadas ao longo da seção assim como a
falta do folhelho na maior parte da seção.
A Figura 3.12, a seção geoelétrica, QR, cujos centros das SEVs estão nas proximidades
do furo F1, percebe-se que, pelas suas curvas o estreitamento e o desaparecimento de camadas
geoelétricas intermediárias. Comparando as curvas das sondagens 05 e 09 da Figura 3.11,com
as das SEVs 10 e 11, tendo em vista as distâncias entre seus pontos centrais, nota-se um
comportamento elétrico semelhante.
A combinação desse conhecimento com o geológico
local, permitiu identicar uma falha ao longo do perl QR concordante com o perl OP.
A Figura 3.13 representa a seção geoelétrica mais extensa deste trabalho, composta
por 7 sondagens elétricas verticais, e corta transversalmente as outras seções.
Esta seção
apresenta diferenças bruscas de litologias lateralmente, que corrobora a intensidade de erosão
diferenciada. As sondagens elétricas verticais que não se enquadraram nas seções geoelétricas
18
foram essenciais para descrever o padrão das curvas das SEVs localmentee.
Desta forma,
pode-se perceber que as sondagens cujos centros estavam mais próximos uns do outros e
distribuídos nos locais com mesma geologia, apresentaram as mesmas curvas.
19
Figura 3.10: Seção MN com os valores de resistividade interpretados.
Seção geoelétrica de resistividade interpretada
SEV 08
20
Profundidade (m)
10
148
SEV 09
F 38
SEV 07
807
SEV 05
247
SEV 06
0
192
670
332
1771
46
-10
489
-20
111
-30
706
-40
1
51
101
151
Distância entre as SEVs (m)
SOLO
SEDIMENTO DETRÍTICO LATERÍTICO
CALCÁRIO DOLOMÍTICO
FOLHELHO CARBONOSO
Figura 3.11: Seção OP com os valores de resistividade interpretados.
20
Figura 3.12: Seção QR com os valores de resistividade interpretados.
21
Seção geoelétrica de resistividade interpretada
SEV 13
30
Profundidade (m)
20
10
0
-10
-20
SEV 22
SEV 21
1082
2378
SEV 08
LEGENDA:
148
1301
537
SEV 03
251
SEV 19
807
2.7
-30
1220
74
102
SEV 18
Calcário dolomítico
Solo
826
2.5
Sedimento detrítico laterítico
199
996
183
-40
Folhelho carbonoso
-50
-60
359
1
51
101
151
201
251
301
351
771
Sedimento detrítico alunionar
Distância entre as SEVs (m)
Figura 3.13: Seção ST com os valores de resitividade interpretados.
22
CAPÍTULO 4
Conclusão
A partir dos dados geológicos levantados da região estudada vericou-se que a litologia
é constituída basicamente de calcário dolomítico, sedimento detrítico aluvionar, sedimento
laterítico e folhelho carbonoso. A área de estudo apresenta uma topograa bastante irregular
indicando o nível de erosão mais intenso nas regiões mais altas. Os locais que não apresentam
o folhelho indicam que este já foi erodido.
O modelo geoelétrico predominante é o de 4 camadas, cuja curva de sondagem é do
tipo KH totalizando 13 SEVs.
Dos 22 ensaios geolétricos realizados no campo, 17 foram
utilizados na construção das seções geoelétricas. As seções de resistividade e de cargabilidade
aparente, em geral, apresentam comportamentos laterais e verticais semelhantes. A locação
das sondagens exploratórias foi útil para iluminar o processo de inversão das sondagens,
principalmente no que tange a determinação das espessuras e profundidades das camadas
geoelétricas. Estes poços mesmo não alcançando grandes profundidades e sendo impossível
determinar a litologia em alguns casos, contribuiu também na identicação de falhas reversas.
Em suma, o levantamento geofísico apresentou-se ecaz no mapeamento da subsuperfície, principalmente o topo do calcário, e na determinação de estruturas. A estruturação de
novos pers em direções diferentes e realização de mapas de resistividade aparente podem
enriquecer o conhecimento acerca da subsuperfície, assim como apresentá-las de forma mais
coesa. Como continuação a este trabalho é sugerido a inversão dos valores de cargabilidade
aparente para complementar as informações da subsuperfície.
23
Agradecimentos
Agradeço a Deus, o Senhor todo soberano, pelas forças dadas para cumprir mais uma
etapa. Agradeço a Rosiane, minha esposa, pelo apoio e compreensão nos momentos críticos.
A minha família, meu pai, minha mãe e meu irmão por estarem o tempo inteiro comigo
me dando forças e palavras de ânimo.
Ao professor Porsani, por aceitar meu convite de
orientador pela contribuição no desenvolvimento deste trabalho.
Ao geólogo Paulo pela
ajuda no trabalho de campo e o apoio logístico durante a aquisição geofísica.
As demais pessoas que contribuíram indiretamente, um muito obrigado!
24
APÊNDICE A
SEVs: dados de campo e interpretação
Espessura (metros)
0.1
1
Espessura (metros)
10
100
1000
0.1
10000
1
10
100
1000
10000
Sev 2
Curva teórica
Dados de campo
Resistividade (Ohm.m)
Resistividade (Ohm.m)
Modelo Geoelétrico
1000
100
1000
100
SEV 1
Curva teórica
Dados de campo
Modelo Geoelétrico
10
10
1
10
100
1000
1
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
10
100
1000
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
Figura A.1: SEVs 01 e 02.
Espessura (metros)
0.1
1
Espessura (metros)
10
100
1000
0.1
10000
1
Sev 3
100
1000
Sev 4
Curva teórica
Dados de campo
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
Dados de campo
Modelo Geoelétrico
Resistividade (Ohm.m)
Resistividade (Ohm.m)
10
10000
1000
100
10
1000
100
10
1
10
100
1000
1
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
10
100
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
Figura A.2: SEVs 03 e 04.
25
1000
26
Espessura (metros)
0.1
1
Espessura (metros)
10
100
1000
0.1
10000
1
Sev 5
100
1000
Sev 6
Dados de campo
Dados de campo
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
Resistividade (Ohm.m)
Resistividade (Ohm.m)
10
10000
1000
100
10
1000
100
10
1
10
100
1000
1
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
10
100
1000
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
Figura A.3: SEVs 05 e 06.
Espessura (metros)
0.1
1
Espessura (metros)
10
100
1000
0.1
10000
1
Sev 7
100
1000
Sev 8
Dados de campo
Dados de campo
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
Resistividade (Ohm.m)
Resistividade (Ohm.m)
10
10000
1000
100
10
1000
100
10
1
10
100
1000
1
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
10
100
1000
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
Figura A.4: SEVs 07 e 08.
Espessura (metros)
0.1
1
Espessura (metros)
10
100
1000
0.1
10
100
1000
10000
Resistividade (Ohm.m)
Resistividade (Ohm.m)
10000
1
1000
100
1000
100
Sev 10
Sev 9
Dados de campo
Dados de campo
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
10
10
1
10
100
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
1000
1
10
100
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
Figura A.5: SEVs 09 e 10.
1000
27
Espessura (metros)
0.1
1
Espessura (metros)
10
100
1000
0.1
10
100
1000
10000
Resistividade (Ohm.m)
Resistividade (Ohm.m)
10000
1
1000
100
1000
100
Sev 12
Sev 11
Dados de campo
Dados de campo
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
10
10
1
10
100
1000
1
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
10
100
1000
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
Figura A.6: SEVs 11 e 12.
Espessura (metros)
0.1
1
Espessura (metros)
10
100
1000
0.1
10
100
1000
10000
Resistividade (Ohm.m)
Resistividade (Ohm.m)
10000
1
1000
100
1000
100
Sev 17
Sev 13
Dados de campo
Dados de campo
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
10
10
1
10
100
1000
1
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
10
100
1000
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
Figura A.7: SEVs 13 e 14.
Espessura (metros)
0.1
1
Espessura (metros)
10
100
1000
0.1
10
100
1000
10000
Resistividade (Ohm.m)
Resistividade (Ohm.m)
10000
1
1000
100
1000
100
Sev 16
Sev 15
Dados de campo
Dados de campo
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
10
10
1
10
100
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
1000
1
10
100
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
Figura A.8: SEVs 15 e 16.
1000
28
Espessura (metros)
0.1
1
Espessura (metros)
10
100
1000
0.1
10
100
1000
10000
Resistividade (Ohm.m)
Resistividade (Ohm.m)
10000
1
1000
100
1000
100
Sev 18
Sev 17
Dados de campo
Dados de campo
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
10
10
1
10
100
1000
1
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
10
100
1000
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
Figura A.9: SEVs 17 e 18.
Espessura (metros)
0.1
1
10
Espessura (metros)
100
1000
0.1
10
100
1000
10000
Resistividade (Ohm.m)
Resistividade (Ohm.m)
10000
1
1000
100
1000
100
Sev 19
Sev 20
Dados de campo
Dados de campo
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
10
10
1
10
100
1000
1
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
10
100
1000
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
Figura A.10: SEVs 19 e 20.
Espessura (metros)
0.1
1
10
Espessura (metros)
100
1000
0.1
10000
1
10
100
Sev 22
Sev 21
Dados de campo
Dados de campo
Curva teórica
Modelo Geolétrico
Curva teórica
Modelo Geoelétrico
1000
Resistividade (Ohm.m)
1000
Resistividade (Ohm.m)
1000
10000
100
10
100
10
1
1
1
10
100
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
1000
1
10
100
Espaçamento dos eletrodos AB/2 (metros)
Figura A.11: SEVs 21 e 22.
1000
APÊNDICE B
Modelos Geoelétricos
Tabela B.1: Modelo geo-elétrico nal da SEV 01, RMS = 2,4%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
757,0
2,0
2,0
2
2158,0
4,8
6,8
3
124,0
16,3
23,1
4
1067,0
-
-
Tabela B.2: Modelo geo-elétrico nal da SEV 02, RMS = 1,9%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
529,2
1,6
1,6
2
970,0
3,1
4,7
3
61,2
11,3
16,0
4
839,5
-
-
Tabela B.3: Modelo geo-elétrico nal da SEV 03, RMS = 1,2%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
264,0
0,6
0,6
2
856,9
2,1
2,7
3
59,5
11,5
14,2
4
950,6
-
-
Tabela B.4: Modelo geo-elétrico nal da SEV 04, RMS = 2,8%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
133,5
1,2
1,2
2
66,2
3,9
5,1
3
474,0
5,9
11,0
4
139,9
7,0
19,0
5
2102,3
-
-
29
30
Tabela B.5: Modelo geo-elétrico nal da SEV 05, RMS = 3,4%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
302,4
1,4
1,4
2
1771,7
15,5
16,9
3
111,5
12,7
29,6
4
706,3
-
-
Tabela B.6: Modelo geo-elétrico nal da SEV 06, RMS = 2,5%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
166,3
0,9
0,9
2
597,3
2,0
2,9
3
46,0
3,1
6,0
4
489,9
-
-
Tabela B.7: Modelo geo-elétrico nal da SEV 07, RMS = 3,1%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
192,3
2,7
2,7
2
40,8
1,7
4,4
3
670,9
-
-
Tabela B.8: Modelo geo-elétrico nal da SEV 08, RMS = 3,9%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
148,0
5,8
5,8
2
807,4
-
-
31
Tabela B.9: Modelo geo-elétrico nal da SEV 09, RMS = 2,5%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
348,3
0,5
0,5
2
680,2
2,9
3,4
3
247,8
8,0
11,4
4
332,7
-
-
Tabela B.10: Modelo geo-elétrico nal da SEV 10, RMS = 1,8%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
296,6
0,7
0,7
2
3022,3
8,1
8,8
3
124,1
15,5
24,3
4
1474,6
-
-
Tabela B.11: Modelo geo-elétrico nal da SEV 11, RMS = 2,0%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
620,5
1,0
1,0
2
2405,4
4
5
3
434,1
-
-
Tabela B.12: Modelo geo-elétrico nal da SEV 12, RMS = 2,5%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
1415,3
4,0
4,0
2
3371,0
3,0
7,0
3
611,0
-
-
Tabela B.13: Modelo geo-elétrico nal da SEV 13, RMS = 2,8%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
861,5
4,3
4,3
2
2378,3
4,0
8,3
3
537,3
-
-
Tabela B.14: Modelo geo-elétrico nal da SEV 14, RMS = 3,8%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
1689,7
0,7
0,7
2
942,3
3,0
3,7
3
878,7
-
-
32
Tabela B.15: Modelo geo-elétrico nal da SEV 15, RMS = 3,3%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
533,1
0,9
0,9
2
4245,6
4,5
5,4
3
116,5
14,5
19,9
4
232,7
-
-
Tabela B.16: Modelo geo-elétrico nal da SEV 16, RMS = 2,8%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
2663,9
0,9
0,9
2
4028,7
9,1
10,0
3
436,5
56,4
56,4
4
1217,0
-
-
Tabela B.17: Modelo geo-elétrico nal da SEV 17, RMS = 2,5%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
447,9
0,7
0,7
2
4185,5
4,2
4,9
3
199,8
42,0
46,9
4
290,1
-
-
Tabela B.18: Modelo geo-elétrico nal da SEV 18, RMS = 4,1%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
826,9
0,6
0,6
2
2495,8
7,9
8,5
3
183,7
37,9
46,4
4
771,8
-
-
33
Tabela B.19: Modelo geo-elétrico nal da SEV 19, RMS = 2,7%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
271,7
0,4
0,4
2
1220,7
6,5
6,9
3
199,1
28,5
48,4
4
359,5
-
-
Tabela B.20: Modelo geo-elétrico nal da SEV 20, RMS = 2,2%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
840
1,0
1,0
2
1522,1
8,5
9,5
3
79,1
16,1
79,1
4
735,5
-
-
Tabela B.21: Modelo geo-elétrico nal da SEV 21, RMS = 2,5%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
499,9
0,3
0,3
2
1082,4
6,5
6,8
3
102,4
18,8
25,6
4
2,7
-
-
Tabela B.22: Modelo geo-elétrico nal da SEV 22, RMS = 2,6%.
Camada
ρ
(ohm.m)
Espessura (m)
Profundidade (m)
1
1783,6
0,6
0,6
2
1007,8
2,6
3,2
3
1301,4
5,1
8,3
4
251,2
23,3
31,6
5
2,5
-
-
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