métodos da eletrorresistividade e polarização induzida aplicados
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
Instituto de Geociências e Ciências Exatas
“MÉTODOS DA ELETRORRESISTIVIDADE E POLARIZAÇÃO
INDUZIDA APLICADOS NOS ESTUDOS DA CAPTAÇÃO E
CONTAMINAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS: UMA ABORDAGEM
METODOLÓGICA E PRÁTICA”
Antonio Celso de Oliveira Braga
Tese apresentada ao concurso público para
obtenção do título de Livre-Docente na disciplina
“Métodos Geoelétricos Aplicados à
Hidrogeologia” do Programa de Pós-Graduação em
Geociências e Meio Ambiente do Instituto de
Geociências e Ciências Exatas da Universidade
Estadual Paulista.
Rio Claro, 2006
Braga, A.C.O.
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ÍNDICE
CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................ 1
1.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS....................................................................................... 1
1.2. JUSTIFICATIVAS E OBJETIVOS............................................................................... 2
1.3. METODOLOGIA DA PESQUISA ............................................................................... 3
CAPÍTULO 2. GEOFÍSICA APLICADA E A HIDROGEOLOGIA .................................. 4
2.1. GEOFÍSICA APLICADA............................................................................................. 4
2.2. HIDROGEOLOGIA ..................................................................................................... 8
CAPÍTULO 3. PRINCIPAIS MÉTODOS GEOELÉTRICOS E TÉCNICAS DE CAMPO
............................................................................................................................................. 14
3.1. CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS GEOELÉTRICOS............................................. 14
3.2. MÉTODO DA ELETRORRESISTIVIDADE .............................................................. 17
3.3. MÉTODO DA POLARIZAÇÃO INDUZIDA ............................................................. 24
3.4. TÉCNICAS DE CAMPO DOS MÉTODOS GEOELÉTRICOS.................................... 28
3.4.1. Sondagem Elétrica Vertical - SEV ...................................................................... 29
3.4.2. Caminhamento Elétrico - CE............................................................................... 38
3.5. PARÂMETROS E FUNÇÕES DE DAR ZARROUK .................................................. 41
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA GEOELÉTRICA APLICADA NA HIDROGEOLOGIA
............................................................................................................................................. 47
4.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS..................................................................................... 47
4.2. METODOLOGIA GEOELÉTRICA ADEQUADA...................................................... 47
4.2.1. Objetivos Gerais e Geologia Local ...................................................................... 49
4.2.2. Objetivos Específicos e Critérios de Análises ..................................................... 51
4.3. PROGRAMAÇÃO E DESENVOLVIMENTO DOS ENSAIOS GEOELÉTRICOS ...... 53
4.3.1. Sondagem Elétrica Vertical - Schlumberger ........................................................ 53
4.3.2. Caminhamento Elétrico – Dipolo-Dipolo ............................................................ 67
CAPÍTULO 5. MÉTODOS GEOELÉTRICOS NA CAPTAÇÃO DE ÁGUAS
SUBTERRÂNEAS............................................................................................................... 69
5.1. ROCHAS SEDIMENTARES...................................................................................... 69
5.1.1. Aqüíferos Granulares .......................................................................................... 70
5.1.2. Aqüíferos Cársticos............................................................................................. 77
5.1.3. Estimativa de Parâmetros Hidráulicos ................................................................. 78
5.2. ROCHAS CRISTALINAS.......................................................................................... 81
5.2.1. Aqüíferos Fraturados........................................................................................... 82
Braga, A.C.O.
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5.2.2. Rochas Basálticas e Diabásios............................................................................. 86
CAPÍTULO 6. MÉTODOS GEOELÉTRICOS NOS ESTUDOS DA CONTAMINAÇÃO
DE SOLOS, ROCHAS E ÁGUAS SUBTERRÂNEAS ....................................................... 88
6.1. ROCHAS SEDIMENTARES...................................................................................... 88
6.1.1. Mapa Potenciométrico......................................................................................... 89
6.1.2. Identificação e Delimitação de Plumas de Contaminação .................................... 91
6.1.3. Aplicação dos Parâmetros de Dar Zarrouk......................................................... 102
6.2. ROCHAS CRISTALINAS........................................................................................ 109
6.2.1. Identificação e Delimitação de Plumas de Contaminação .................................. 110
CAPÍTULO 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS.................................................................... 113
7.1. MÉTODOS GEOELÉTRICOS APLICADOS NA HIDROGEOLOGIA..................... 113
7.1.1. Considerações Metodológicas ........................................................................... 113
7.1.2. Tratamento dos Dados e Produtos Obtidos ........................................................ 114
7.2. CONCLUSÕES........................................................................................................ 116
BIBLIOGRAFIAS REFERENCIADAS E CONSULTADAS .......................................... 117
Braga, A.C.O.
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“MÉTODOS DA ELETRORRESISTIVIDADE E POLARIZAÇÃO INDUZIDA
APLICADOS NOS ESTUDOS DA CAPTAÇÃO E CONTAMINAÇÃO DE
ÁGUAS SUBTERRÂNEAS: UMA ABORDAGEM METODOLÓGICA E
PRÁTICA”
CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO
1.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS
A Geofísica, cujas metodologias ao longo dos anos têm sido aperfeiçoadas e adaptadas
em função da solicitação crescente nos mais variados campos de atuação, tem nas questões
relacionadas às águas subterrâneas, um papel de extrema importância, tanto em estudos
visando à captação para abastecimento, como estudando e solucionando problemas
decorrentes de contaminações através de fontes variadas.
Tradicionalmente empregados nos estudos hidrogeológicos, os métodos geoelétricos,
apresentaram uma evolução na obtenção e tratamento dos dados, tanto na parte instrumental,
como no desenvolvimento de softwares visando à inversão dos dados de campo para obtenção
de modelos mais precisos e confiáveis.
Inicialmente esses métodos tiveram como objetivos maiores, a identificação de camadas
promissoras para captação de águas subterrâneas, visando o abastecimento de um modo geral.
Hoje em dia, além desses objetivos, e considerando a crescente contaminação em
subsuperfície através dos mais variados tipos de contaminantes, atuam em investigações,
relativamente rasas, procurando identificar e mapear contaminantes em solos, rochas e águas
subterrâneas, envolvendo as fases de: (1) investigações preventivas, na caracterização da
geologia, identificando áreas vulneráveis a contaminantes, e, (2) investigações
confirmatórias, remediação e monitoramento, estudando as possíveis alterações no meio
geológico, frente aos contaminantes.
A introdução de alguns tipos principais de contaminantes no subsolo, altera
significativamente os valores naturais dos principais parâmetros geoelétricos dos materiais
geológicos, dos quais os métodos geoelétricos se utilizam (por exemplo, a resistividade
elétrica e cargabilidade). Levantamentos pela eletrorresistividade, efetuados em refinarias de
combustíveis, procurando delimitar plumas de contaminação de derivados de hidrocarbonetos
através de vazamentos de gasolina e óleo diesel, obtém excelentes resultados, podendo
estimar inclusive a variação temporal das contaminações.
Braga, A.C.O.
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Outra questão a ser levantada, diz respeito a pouca utilização, em nosso país, dos
parâmetros de Dar Zarrouk. Tais parâmetros têm se revelado de extrema utilidade,
contribuindo, em algumas situações, de maneira decisiva na definição dos objetivos
propostos. São parâmetros simples de serem utilizados, não envolvendo acréscimos nos custos
e prazos finais de uma campanha.
De um modo geral, os métodos geoelétricos apresentam ainda, uma particularidade em
relação a outros métodos geofísicos, ou seja, englobam vários métodos, técnicas de campo e
uma infinidade de arranjos possíveis de serem utilizados. Dessa maneira podem ser adaptados
em função da área a ser estudada. Entretanto, existem destaques dentro dessa vasta
metodologia, que devem ser priorizados em relação às demais
1.2. JUSTIFICATIVAS E OBJETIVOS
A utilização inadequada de técnicas geofísicas e/ou arranjos de campo, em função da
geologia e dos objetivos que se propõem alcançar em um determinado projeto, pode levar a
erros graves na definição final do modelo geoelétrico da área estudada. Portanto a escolha da
metodologia geofísica, constitui o primeiro passo para o sucesso ou fracasso da campanha
como um todo.
Vários casos comprovados de resultados incorretos obtidos por levantamentos
geoelétricos, atribuídos à “ineficiência da Geofísica”, foram resultados do emprego de
técnicas inadequadas em função dos objetivos esperados e da geologia local. Portanto, a
programação correta de uma campanha geofísica não é simples nem deve ser “automática”.
Ressalta-se também, que poucos autores e trabalhos técnicos utilizam os parâmetros de
Dar Zarrouk nas definições dos modelos geoelétricos finais. Constata-se, que quando são
utilizados, em alguns casos, o são de maneira incorreta. O emprego adequado de tais
parâmetros pode ser decisivo em várias situações, contribuindo no entendimento do modelo
geral da área estudada.
Considerando o exposto anteriormente, a pesquisa tem como objetivos gerais à aplicação
dos métodos geoelétricos na hidrogeologia, visando: (1) estudos para captação de águas
subterrâneas para abastecimento em geral; e, (2) estudos das contaminações de solos, rochas e
águas subterrâneas, envolvendo as fases de investigação preventiva, confirmatória,
remediação e monitoramento.
Como objetivos específicos, através da aplicação dos métodos da eletrorresistividade e
polarização induzida, utilizando-se das técnicas de campo da sondagem elétrica vertical –
arranjo Schlumberger e caminhamento elétrico – arranjo dipolo-dipolo, e dos parâmetros de
Braga, A.C.O.
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Dar Zarrouk, tem-se uma discussão e proposição metodológica e prática, em função da
geologia local, sobre os produtos obtidos por essa metodologia, tais como: caracterização
geológica na identificação de aqüíferos promissores e investigação de áreas contaminadas
e/ou sujeitas à contaminação.
1.3. METODOLOGIA DA PESQUISA
A seqüência metodológica adotada na presente pesquisa é apresentada na Figura I-01.
Após o estabelecimento do tema da pesquisa com justificativas e objetivos, tem-se uma
conceituação teórica básica da Geofísica Aplicada e Hidrogeologia, com destaque na
utilização dos métodos geoelétricos – eletrorresistividade e polarização induzida, técnicas de
campo da sondagem elétrica vertical (SEV) e caminhamento elétrico (CE) e parâmetros de
Dar Zarrouk (DZ).
A seguir discutem-se as aplicações dessa metodologia na Hidrogeologia, considerando
as atuações nos estudos visando à captação de águas subterrâneas e envolvendo
contaminações dos materiais geológicos em subsuperfície, em função da geologia local,
definindo a(s) metodologia(s) adequada(s). Dessa maneira conclui-se sobre a interpretação
dos dados e produtos resultantes considerando o tema proposto, e casos históricos de
aplicação.
GEOFÍSICAAPLICADA HIDROGEOLOGIA
TEMA DA PESQUISA
Justificativas e Objetivos
Classificação dosMétodos Geoelétricos
Métodos Geoelétricos
Aplicações na Hidrogeologia
Captação de Águas Subterrâneas
Contaminação de Solos, Rochas e Águas
Subterrâneas
Metodologia, Programação e
Desenvolvimento
Considerações Finais e Conclusões
Técnicas de Campo• SEV – Schlumberger• CE – Dipolo-Dipolo
Métodos Geoelétricos• Eletrorresistividade• Polarização Induzida
Parâmetros de Dar Zarrouk• Resistência Transversal• Condutância Longitudinal
Investigação preventiva, confirmatória, remediação,
e monitoramento
Abastecimento, irrigação, industrial, lazer, etc.
Geologia• Rochas Sedimentares• Rochas Cristalinas
Figura I-01 - Fluxograma metodológico da pesquisa.
Braga, A.C.O.
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CAPÍTULO 2. GEOFÍSICA APLICADA E A HIDROGEOLOGIA
2.1. GEOFÍSICA APLICADA
A origem da Geofísica Aplicada data de muitos anos atrás, sendo baseada em um
conjunto de técnicas físicas e matemáticas, cujo início e desenvolvimento foi relacionado à
exploração do subsolo, procurando localizar e estudar estruturas favoráveis à acumulação de
substâncias úteis para a sociedade humana, tais como, petróleo, águas subterrâneas, minerais,
etc..
A aplicação da Geofísica em estudos ambientais, envolvendo a contaminação de solos e
rochas e as águas subterrâneas, através de contaminantes inorgânicos e orgânicos, tais como
os resultantes de resíduos de aterros sanitários e/ou vazamentos de combustíveis, tem sido
freqüente e despertado a atenção de pesquisadores.
Geofísica pode ser definida, como: “a ciência que se ocupa do estudo das estruturas do
interior da Terra e da localização nesta, de corpos delimitados pelos contrastes de alguma de
suas propriedades físicas com as do meio circundante, usando medidas tomadas na sua
superfície, interior de furos de sondagens e levantamentos aéreos” (modificado de Orellana,
1972).
É uma ciência que apresenta uma íntima relação com a Física e a Geologia, procurando
resolver, a partir da Física, problemas colocados em termos geológicos. Tanto o geofísico
como o geólogo, estudam a parte sólida da Terra, e apesar de utilizarem instrumentos de
trabalho diferentes, seus objetivos convergem em uma mesma direção. É importante destacar
a necessidade do geólogo na programação dos trabalhos geofísicos, pois o conhecimento deste
profissional contribui para a definição das metodologias geofísicas adequadas e também suas
modalidades de aplicação, bem como na formulação do modelo final interpretado.
Os principais fenômenos físicos que ocorrem no interior da Terra (Figura II-01), nos
quais a Geofísica se baseia, estão ligados ao: campo magnético terrestre; fluxo geotérmico;
propagação de ondas sísmicas; gravidade; campos elétricos e eletromagnéticos; correntes
telúricas, e; radioatividade. Em função do parâmetro físico estudado, a Geofísica pode ser
dividida em quatro grupos de destaque, que podem ser denominados de métodos maiores:
gravimétrico, magnetométrico, geoelétricos e sísmicos.
Os métodos da gravimetria e magnetometria, são de campo natural, estudando as
perturbações que determinadas estruturas ou corpos produzem sobre campos preexistentes. Os
métodos geoelétricos (exceção do potencial espontâneo e magnetotelúrico) e os sísmicos são
Braga, A.C.O.
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artificiais, ou seja, o campo físico a ser estudado é criado por meio de equipamentos
apropriados.
Os fundamentos teóricos desses
métodos geofísicos baseiam-se na
determinação de propriedades físicas que
caracterizam os diferentes tipos de materiais
que se encontram no ambiente geológico, e
nos contrastes que estas propriedades podem
apresentar.
Ressalta-se o fato de que uma eventual
intervenção do homem neste ambiente pode
gerar mudanças nos vários campos físicos e
nas suas propriedades.
Gravimetria
Paleomagne-tismo
Radiometria
Geotermia
Sismologia
Sísmicos
Magnetome-tria
Geoelétricos
MÉTODOSGEOFÍSICOS
Gravimetria
Paleomagne-tismo
Radiometria
Geotermia
Sismologia
Sísmicos
Magnetome-tria
Geoelétricos
MÉTODOSGEOFÍSICOS
Figura II-01 - Principais métodos
geofísicos.
Várias definições podem ser encontradas na literatura para definir os campos de atuação
da Geofísica, tais como, Geofísica Básica ou Geofísica da Terra Sólida: ...área da Geofísica
que estuda a estrutura, composição e evolução da Terra em grande escala, envolvendo as
camadas mais profundas do planeta, sua origem e evolução. Normalmente estes estudos
visam aprofundar os conhecimentos sobre o planeta, e são desenvolvidos nas grandes
Universidades e centros de pesquisa, assumindo assim um caráter tipicamente acadêmico...; e
ainda Geofísica Aplicada: ...área da Geofísica que lida com a busca de minerais, petróleo,
água subterrânea ou auxilia grandes obras de engenharia civil, determinando parâmetros
geofísicos e estruturais...*1.
Ainda existem algumas tais como, Geofísica Pura: investiga as propriedades físicas da
Terra e sua constituição interna a partir de fenômenos físicos ligados a ela; e, Geofísica
Aplicada: estuda as ocorrências ou estruturas geológicas, relativamente pequenas,
localizadas na crosta terrestre ∗2.
Em outra definição, têm-se as divisões de Geofísica da Terra Sólida e Geofísica de
Exploração: ...Tectônica de placa, o estudo da estrutura interior da terra, e tais áreas
relacionadas como processos globais e regionais são coletivamente conhecidas como
Geofísica da Terra Sólida. A subdisciplina conhecida como Geofísica de Exploração, envolve
*1 http://www.iag.usp.br/siae98/geofisica/geofisica.htm, acessado: 11/04/2005. ∗2 http://www.igc.usp.br/geologia/geofisica_aplicada.php, acessado: 26/07/2005
Braga, A.C.O.
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o uso de teoria geofísica e instrumentação, para localizar petróleo e outras fontes minerais.
Diferentemente da Geofísica da Terra Sólida, a Geofísica de Exploração, geralmente se
concentra em achar heterogeneidades laterais em uma parte relativamente pequena da crosta
da terra...∗3
Entretanto, mesmo estudos em “grande” (sic) escala , acadêmicos ou envolvendo a
constituição interna da Terra, podem ser aplicados a alguma atividade, por exemplo,
Geologia do Petróleo. A separação de atividades em função do tipo de campo utilizado
(natural ou artificial), resolução e profundidade de investigação, parece não ser a mais
adequada, resultando em sobreposições. A Figura II-02, define portanto, as principais
atividades da Geofísica, de um modo geral.
GEOFÍSICA
GEOFÍSICA BÁSICA GEOFÍSICA APLICADA
Hidrogeologia
GeologiaAmbiental
EngenhariaCivil
ProspecçãoMineral
Geologia doPetróleo
GeologiaBásica
Arqueologia
Domínio Teórico- Desenvolvimento de softwares e
instrumentação geofísica.- Estudos teóricos de fenômenos físicos.
Domínio Prático- Investigação de situações ou estruturas
existentes nos meios geológicos –partes rasas ou profundas da Terra.
Principais Áreas de Atuaçãoda Geofísica Aplicada
Terremotos/Sismos
(1) Geofísica Básica: cujas atividades envolvem o desenvolvimento de softwares e instrumentação geofísica, e estudos sobre os fenômenos físicos que ela utiliza, limitando na teoria, sua área de atuação –Domínio Teórico; e, (2) Geofísica Aplicada: cujas atividades envolvem a aplicação da teoria e instrumentação geofísica, na investigação de situações ou estruturas existentes nos meios geológicos (partes rasas ou profundas da Terra), visando, a exploração de águas subterrâneas, minerais, petróleo; auxiliar obras de engenharia civil; identificar a contaminação de solos, rochas e águas subterrâneas; etc. – Domínio Prático.
Figura II-02 – Geofísica Aplicada – principais áreas de atuação.
A interface entre essas duas atividades nem sempre é clara, podendo haver uma
sobreposição, como por exemplo, o desenvolvimento de um instrumental geofísico com
finalidade específica para uma área de atuação, por exemplo, Hidrogeologia.
A bibliografia disponível sobre Geofísica Aplicada é vasta, com inúmeros trabalhos
desenvolvidos para os mais variados fins. Vários métodos geofísicos têm sido utilizados em
estudos aplicados à Hidrogeologia, Geologia Ambiental, Prospecção Mineral, Geologia de
Engenharia, etc.. Destacam-se as possibilidades da Geofísica Aplicada, no controle das
alterações provocadas pelo homem no meio ambiente geológico, a qual seria baseada nas
∗3 http://seg.org/you-geo/definition.shtml - acessado: 26/07/2005
Braga, A.C.O.
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investigações das deformações dos campos físicos e propriedades da litosfera, sob impacto
das atividades do homem. As observações geofísicas, de forma geral, não afetam o ambiente
geológico, podendo ser, se necessário, executadas várias vezes em uma mesma área.
Nos levantamentos geofísicos de campo, não deve ser descartada “a priori” a
possibilidade de se efetuarem algumas perfurações por sondagens mecânicas. Estas
sondagens, ainda que, normalmente, mais onerosas que os métodos geofísicos, fornecem
dados seguros e exatos sobre o subsolo, os quais servem para auxiliar na interpretação
geofísica, ajustando o modelo inicial.
Entretanto, em função dos custos elevados de uma perfuração, é preferível e mais
adequado cobrir uma determinada área, com levantamentos geofísicos, e programar as
sondagens mecânicas em função desses resultados. Deve-se lembrar que, os resultados da
Geofísica não devem ser encarados como definitivos, mas sim, como dados complementares
para o geólogo responsável decidir qual é o melhor caminho a ser seguido para solucionar os
problemas expostos.
Outra consideração que pode ser destacada, diz respeito ao fato de que, com freqüência,
se recorre aos métodos geofísicos somente quando as perfurações fracassam, devido, por
exemplo, às complexidades geológicas locais. Nestes casos, investigações que poderiam ser
realizadas economicamente por métodos geofísicos, com cobertura contínua e espacial da
área, aliados a perfurações de apoio, resultam muito onerosas e com prazos inadequados. Em
vários trabalhos desenvolvidos, por exemplo, na locação de poços tubulares profundos,
visando à captação de água subterrânea, comprovou-se esta realidade, sendo a Geofísica
Aplicada solicitada após perfurações sem sucesso.
Merece destaque ainda, o fato que diz respeito aos cuidados que se deve ter na escolha
da metodologia geofísica adequada. Em nosso país, cujas condições geológicas e geotécnicas
são diferentes dos países europeus e norte-americanos, têm-se espessas camadas de solo e
material alterado, portanto, os métodos e equipamentos geofísicos devem ser escolhidos
considerando nossas condições.
Entre os principais métodos geofísicos, os métodos geoelétricos, com suas diversidades
de modalidades, são muito utilizados no mundo inteiro, atuando nas mais variadas áreas de
conhecimento. Esta atuação abrange desde levantamentos puramente acadêmicos, até
levantamentos procurando atender solicitações mais práticas e de interesse imediato da
população, tais como: na Geologia de Engenharia, Prospecção Mineral, Hidrogeologia,
Geologia Ambiental, etc.. Neste Grupo, destacam-se os métodos da eletrorresistividade,
Braga, A.C.O.
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polarização induzida e radar de penetração no solo, como sendo os mais utilizados e
importantes.
2.2. HIDROGEOLOGIA
A água existente na natureza faz parte de um sistema circulatório conhecido como o
ciclo hidrológico (Figura II-03). Conceitualmente, o ciclo hidrológico pode ser definido como
sendo uma sucessão de fases percorridas pela água ao passar da atmosfera ao solo e vice-
versa: evaporação do solo, do mar e das águas continentais; condensação para formar as
nuvens; precipitação; acumulação no solo ou nas massas de água, escoamento direto ou
retardado para o mar e re-evaporação.
Da precipitação então, a água:
(a) retorna à atmosfera: evaporação
das superfícies das águas e do solo
ou transpiração das plantas
(Evapotranspiração); (b) regressa
aos oceanos sob a forma de
escoamento superficial ou "Run-
off" (sobre a superfície do solo); e,
(c) penetra no subsolo: infiltração. Figura II-03 – Ciclo hidrológico.
A Hidrogeologia é o ramo da geologia que trata da água subterrânea e, especialmente,
de sua ocorrência. Pode ser definida como o estudo da origem, distribuição, escoamento e
avaliação dos recursos hídricos subterrâneos, envolvendo o estudo das recargas, reservas
totais, volumes explotáveis e suas condições de explotação e a proteção das águas
subterrâneas. Os materiais geológicos na subsuperfície podem ser divididos,
esquematicamente, em duas partes principais: zona não saturada e zona saturada (Figura II-
04).
A zona não saturada pode ser subdividida em:
(1) zona de evapotranspiração, onde se tem a
umidade retida pelas plantas e a evaporação; (2)
zona de retenção, onde se tem muito pouca água; e,
(3) zona capilar, com a umidade próxima da
saturação.
Água subterrânea é a massa da água contida,
Zona
não
sa
tura
da -
aera
ção
nível freático (NA)
Zona saturada
zona de evapotranspiração umidade do solo
zona de retenção - poros praticamente não saturados
zona capilar
Braga, A.C.O.unesp
1. Aquece os solos e as águas
2. Água aquecida, evapora
evapotranspiraçãoevapotranspiração
2. Água aquecida, evapora
evapotranspiraçãoevapotranspiração
3. Vapor de água -
condensação
4. Água líquida - chuva
precipitaçãoprecipitação
4. Água líquida - chuva
precipitaçãoprecipitação
escoamento escoamento superficialsuperficial
infiltraçãoinfiltração
Braga, A.C.O.
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principalmente, na zona saturada. O limite de
separação entre estas duas zonas principais é
conhecido como nível d’água subterrânea ou nível
freático (NA).
Figura II-04 – Distribuição das águas no solo.
A crosta terrestre é um vasto reservatório subterrâneo constituído de rochas com
numerosos interstícios ou vazios, que variam em formas e dimensões (de cavernas a muito
pequenas). Geralmente, os interstícios são interligados, permitindo o deslocamento das águas
infiltradas. Quando não são interligados, impede a circulação da água.
A água subterrânea, quando presente, ocorre em extensas áreas. Se esta ocorrência
coincide com áreas de demanda, não há necessidade de sistemas de distribuição, pois o
aqüífero pode ser acessado diretamente por poços. O crescimento da demanda é atendido com
a perfuração de mais poços, respeitando a capacidade do aqüífero prospectado.
Os custos de implementação de poços profundos, geralmente, são inferiores aos sistemas
superficiais, pois não envolvem custos com indenizações, barragens, adutoras e estações de
tratamento; a captação de águas subterrâneas, independe de períodos de estiagens prolongados
para recarga, não esta sujeita ao intenso processo de evapotranspiração e não provoca impacto
ambiental como, por exemplo, inundações de grandes áreas.
Entretanto, a avaliação final, em termos de atendimento à demanda requerida e custos da
implantação das obras de captação, será efetuada em função das relações oferta/demanda
obtidas através de estudos envolvendo, tanto a disponibilidade hídrica superficial quanto a
disponibilidade hídrica das águas subterrâneas.
Os estudos hidrogeológicos têm a finalidade de estabelecer o conhecimento de
numerosos dados para a estimativa dos recursos hídricos subterrâneos, de forma racional de
explotação e conservação. Referem-se às estruturas hidrogeológicas; características
hidrogeológicas da rocha armazenadora; fatores que condicionam o movimento das águas
subterrâneas; características físico-químicas das águas subterrâneas; características técnicas e
econômicas das obras de captação; balanço; e, reservas e recursos. A partir destes dados, é
possível estabelecer normas de explotação, proteção e conservação dos recursos das águas
subterrâneas.
Os materiais geológicos naturais, podem ser classificados em quatro grupos, de acordo
com a menor ou maior facilidade de armazenar e liberar as águas subterrâneas:
a. Aqüíferos: materiais porosos, saturados, que armazenam água e permitem sua circulação,
são verdadeiros reservatórios de águas subterrâneas. São constituídos por solos, sedimentos
Braga, A.C.O.
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e rochas sedimentares com porosidade granular, maciços rochosos com porosidade de
fraturas e rochas com porosidade cárstica.
b. Aqüicludes: materiais porosos, saturados, que armazenam água mas permitem a circulação
apenas de forma muito lenta, com velocidades insuficientes a proporcionar um
abastecimento apreciável a um poço ou a uma fonte. São essencialmente argilosos, onde a
água está firmemente fixada em poros de pequenas dimensões por pressões moleculares e
tensões superficiais.
c. Aqüitardos: materiais porosos que, apesar de armazenarem água, permitem a circulação da
água com velocidade muito reduzida, em comparação a um aqüífero. São constituídos de
argilas siltosas ou arenosas.
d. Aqüífugos: materiais impermeáveis, com baixíssimo grau de porosidade, sem interstícios
interconectados, incapazes, portanto, de absorver ou transmitir água. São constituídos por
rochas duras, cristalinas, metamórficas e vulcânicas, sem fraturamento ou alteração.
A quantidade ou volume de água subterrânea que se pode dispor em uma determinada
área, depende das características hidrogeológicas dos aqüíferos e da capacidade de infiltração
ou recarga. Os principais tipos de aqüíferos, são denominados de:
• Aqüíferos Livres: as águas neles contidas estão como se estivessem em um reservatório
ao ar livre (submetidas, apenas, à pressão atmosférica); e,
• Aqüíferos Confinados: as águas neles contidas se encontram entre camadas
impermeáveis, sob pressão superior à atmosférica.
Em função das características principais dos materiais geológicos que o compõe os
aqüíferos e forma como as águas são armazenadas, podem-se destacar os tipos:
Rochas Aqüíferos Descrição
Granulares Compostos por materiais granulares (solos, rochas sedimentares, etc.), em que a água ocorre ocupando os espaços intergranulares.
Sedimentares Cársticos
Compostos por rochas duras ou materiais granulares, em que a água ocorre ocupando os espaços vazios formados pela dissolução do material original.
Cristalinas Fraturados Compostos por rochas compactas, em que a água ocorre ocupando fissuras, fendas ou fraturas dessa rocha.
Alguns parâmetros na Hidrogeologia, são de fundamental importância na caracterização
dos aqüíferos. Dentre esses, pode-se citar a condutividade hidráulica e a transmissividade.
A condutividade hidráulica ou coeficiente de permeabilidade (K), pode ser definido,
como uma propriedade de um meio poroso combinada à do fluido escoando-se nesse meio
saturado e que determina a relação, chamada lei de Darcy, entre a descarga específica e o
gradiente hidráulico que a origina (ANA, 2001). O termo K, possui dimensão de uma
Braga, A.C.O.
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velocidade (m/s). Essa propriedade, considera as características do meio, incluindo:
porosidade; tamanho, distribuição, forma e arranjo das partículas; e, as características do
fluido que esta escoando (viscosidade e massa específica).
A transmissividade (T) é um parâmetro importante nos estudos visando à captação de
águas subterrâneas, permite avaliar, a capacidade de transmissão dessas águas, pelo meio
geológico, através de toda sua espessura saturada. Pode ser determinada pelo produto da
condutividade hidráulica da formação, por sua espessura: T = K . E (m2/s).
Quanto ao movimento, as águas subterrâneas, de um modo geral, escoam lentamente no
subsolo, com velocidade relativamente pequena devido ao atrito nas paredes dos capilares e
dos poros. Numa areia a água movimenta-se com a velocidade de cerca de 1 m/dia; e nas
argilas o movimento é praticamente nulo. Nas rochas muito fraturadas a velocidade pode ser
muito rápida.
As águas que circulam os meios naturais (considerada um fluido perfeito, com
viscosidade nula e em fluxo permanente) apresentam energia total (h) conforme a equação:
(m) 2V
γpzh
2p
a g++= II-01
onde: h = carga de energia total em cada ponto do meio; z = carga de elevação – referência a
um datum; v2/2g = carga de velocidade; p/γa = carga de pressão; v = velocidade de percolação
intersticial; e, γa = peso específico da água.
Como pode ser observado
na Figura II-05, em cada ponto
de um meio saturado (fluido em
equilíbrio) existe uma pressão
na água (aqüífero livre =
pressão atmosférica, aqüífero
confinado = p/γa).
Poço Nível freático
Nível piezométrico
Plano de Referência - Datum
A
B
confinadomei
o im
perm
eáve
l
meio perm
eável saturado
livre
Bz BhAh
Az
a
Apγ
Figura II-05 – Potencial hidráulico em meio saturado.
Porém, nos fluxos em meios porosos, o termo que representa a carga de velocidade
(v2/2g) é muito pequeno, podendo ser desprezado na equação II-01. Se os pontos A e B estão
associados a um plano de referência (z) – nível do mar (cota), a carga de energia total ou nível
piezométrico (h) corresponde ao potencial hidráulico, e é dado por:
(m) γpzh
a
AAA += II-02 (m) zh BB = II-03
Braga, A.C.O.
12
aqüíferos confinados aqüíferos livres As diferenças de potencial hidráulico (perda de carga) resultantes do gradiente
hidráulico, são indispensáveis para o escoamento através de um meio poroso. Só existe
movimento das águas subterrâneas quando ocorrem variações no potencial hidráulico (Figura
II-06).
O fluxo se dá dos pontos de maior
para os de menor potencial hidráulico (não
no sentido das menores pressões
hidrostáticas).
As águas podem escoar de zonas da
baixa pressão para zonas de alta pressão –
se a diferença do potencial hidráulico for
favorável.
Perda de Carga - hL
h1h1
h2h2L
Gradiente Hidráulico
fluxo
+
γ−
+
γ= 2
21
1L z
pz
ph
Lh
Lhhi L21 =
−=
P1P2
γpzh
a
111 +=
γpzh
a
222 +=
Braga, A.C.O.unesp
Figura II-06 – Fluxo d’água subterrâneo.
Portanto, em um determinado meio, conhecendo-se o nível piezométrico em vários
pontos podem-se traçar mapas de isopotencial hidráulico, os quais são denominados de Mapas
Piezométricos ou Mapas Potenciométricos. A confecção desses mapas permite estabelecer o
padrão do fluxo subterrâneo, expressando, o comportamento geral do escoamento subterrâneo,
evidenciado pelas redes de fluxo, que possibilitam a determinação do sentido e da direção do
fluxo.
Através desses mapas (Figura II-07),
é possível determinar os limites de uma
bacia hidrogeológica, os quais são as
extremidades laterais de uma determinada
área, a partir das quais os fluxos
subterrâneos não mais se direcionam para
o interior.
Se ao longo destes eixos os fluxos
são divergentes, ou seja, apresentam a
mesma direção mas sentidos opostos, estes
correspondem ao divisor de águas
subterrâneas.
divisor
limite
linhas de isovalor da cota do NAlinhas de fluxo das águas subterrâneas
590
Figura II-07 – Mapa potenciométrico.
Braga, A.C.O.
13
Esses mapas permitem ainda, definir os gradientes hidráulicos, onde os limites e
divisores da bacia hidrogeológica são eixos, ao longo dos quais, as cargas hidráulicas são
máximas, relativamente às áreas adjacentes, e se relacionam, normalmente, às áreas de
recarga, ou seja, são porções do terreno onde ocorre a alimentação do aqüífero pela infiltração
das águas de superfície.
Áreas de menor carga hidráulica correspondem às áreas de descarga, para as quais
convergem as linhas de fluxo. Estas áreas podem estar associadas aos elementos de drenagem
superficial (rios, fontes, lagos, etc.), ou a elementos de drenagem artificial ou profunda dos
maciços (drenos em obras civis, escavações subterrâneas, cavernas em calcário, etc.).
Os mapas de fluxo das águas subterrâneas, são de extrema importância em estudos
ambientais, envolvendo fases pré e pós-empreendimento, tais como locais com aterros,
tanques de combustível, refinarias, etc., indicando zonas de concentração, direção e sentido
de eventuais plumas de contaminação. Esses mapas auxiliam a locação de poços de
monitoramento e/ou coleta do contaminante. Cabe ressaltar que, só tem sentido a confecção
dos mapas potenciométricos, quando os aqüíferos são sedimentares – livres ou confinados, e
não quando são fraturados.
A Hidrogeologia tem como suas principais aplicações os estudos das características de
solos e rochas, envolvendo o fluxo de fluidos em meios porosos, visando, principalmente, a
captação de água subterrânea para as mais variadas finalidades. Uma de suas atuações
importantes, hoje em dia, diz respeito aos estudos envolvendo a contaminação de solos,
rochas e águas subterrâneas, onde contaminantes, resultantes de aterros, vazamentos de
combustíveis, etc, tem degradado e comprometido suas qualidades.
Portanto, nesse trabalho as aplicações dos métodos geoelétricos em estudos
hidrogeológicos, deverão contemplar a:
1- Captação de água subterrânea: para abastecimento público, doméstico, industrial,
agricultura, lazer, etc.; e,
2- Estudos ambientais: para diagnóstico e monitoramento de solos, rochas e águas
subterrâneas frente a contaminantes.
Uma outra atuação da Hidrogeologia que cabe ser destacada, envolve a execução de
obras civis e mineiras, sistemas de culturas agrícolas, instalação de equipamentos públicos e
privados, etc., onde , por exemplo, é necessário o rebaixamento do lençol freático para a
execução das obras.
Braga, A.C.O.
14
CAPÍTULO 3. PRINCIPAIS MÉTODOS GEOELÉTRICOS E TÉCNICAS DE
CAMPO
3.1. CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS GEOELÉTRICOS
Uma questão importante quando se discute, não só os métodos geoelétricos, mas a
Geofísica como um todo, diz respeito à identificação de suas várias modalidades existentes. É
comum, encontrar profissionais ligados a esta área, ou até mesmo, os que dela se utilizam
como uma ferramenta de apoio, apresentarem certas confusões sobre as denominações das
modalidades em uso.
Os termos métodos, técnicas e arranjos, são utilizados algumas vezes de maneira
inadequada, trazendo, principalmente ao usuário leigo sobre o assunto, dificuldades no
entendimento da Geofísica como aplicação. Como citado anteriormente, os métodos
geoelétricos aplicados possuem inúmeras modalidades de uso, contribuindo para aumentar
essas confusões.
Em várias oportunidades, pode-se comprovar na prática, essa situação, onde o usuário da
Geofísica, solicitava determinada técnica de campo inadequada aos objetivos propostos,
quando na realidade, estava-se pensando no método. Mesmo, alguns geofísicos experientes,
quando solicitam a utilização do método da eletrorresistividade, por exemplo, estão
“pensando”, no emprego da técnica da sondagem elétrica vertical, ou vice-versa.
Como exemplo, pode-se citar Cetesb (1999), no Capítulo 4 na determinação de pluma
inorgânica na água subterrânea (íons e sais dissolvidos), tem-se: ...Para a determinação
desses contrastes de condutividade, o método eletromagnético indutivo é mais indicado que a
eletrorresistividade, principalmente pela rapidez de execução do levantamento e pela
precisão na determinação de variações laterais... Esta clara, na afirmação citada que os
autores devem se referir às técnicas de campo e não aos métodos. Ressalta-se porém que, o
método da eletrorresistividade, desenvolvido pela técnica do caminhamento elétrico – arranjo
dipolo-dipolo, permitindo estudar uma faixa vertical e lateral em subsuperfície, é bem mais
rápido e preciso que o levantamento eletromagnético, no qual, normalmente a profundidade
de investigação é rasa.
Algumas obras da literatura internacional, procuram apresentar uma classificação para
os métodos geoelétricos, tentando normalizar estas denominações. Iakubovskii & Liajov
(1980), apresentam uma classificação baseada em características, tais como: sistema de
excitação e medição do campo elétrico (Tabela III-01).
Braga, A.C.O.
15
Tabela III-01. Classificação dos métodos geoelétricos - Iakubovskii & Liajov (1980).
A. Métodos de Campo Constante (freqüência 0)
A-1. Método do campo natural A-2. Método da resistividade – caminhamento e sondagem elétrica A-3. Método de carga A-4. Método de linhas equipotenciais A-5. Método de relação de potenciais
B. Métodos de Campo Variáveis de Baixa Freqüência e não estacionários (freqüência 10-2 a 104 Hz)
B-1. Métodos do potencial induzido B-2. Método do campo magnetotelúrico (sondagem e caminhamento magnetotelúrico) B-3. Sondagem eletromagnética de freqüência B-4. Sondagem do campo em processo de formação (tempo do processo de formação 100 a 102 s) B-5. Métodos indutivos de baixa freqüência (variantes terrestre, aérea e de poço) B-6. Método dos processos transitórios (tempo do processo de formação 10-3 a 10-2 s)
C. Métodos de Campo Variáveis - Freqüências Radiofônicas (105 a 107 Hz)
C-1. Métodos de radiografia C-2. Caminhamento com ondas radiofônicas C-3. Método rádio comparativo
Ainda segundo os autores referidos, em função da natureza dos campos
eletromagnéticos investigados, se diferenciam os métodos de campo natural e métodos de
campo artificial. O segundo grupo é mais numeroso, o que está relacionado com a diversidade
dos métodos de excitação do campo. Em relação com a situação da fonte do campo e dos
pontos de observação, se diferenciariam em: superficiais, profundos, marinhos e aéreos.
Orellana (1972), apresenta uma classificação (Tabela III-02), também baseada no campo
eletromagnético criado: natural ou artificial, acrescentando outro critério, relacionado à
atribuição em subsuperfície, da informação obtida, ou seja, na vertical a partir de um ponto,
variando com a profundidade ou, então, ao longo de um perfil na superfície do terreno com
profundidades aproximadamente constantes (respectivamente, sondagens e caminhamentos).
Este autor referido, também considera se o campo eletromagnético é constante (corrente
contínua) ou varia com o tempo (métodos de campo variável).
Tabela III-02. Classificação dos métodos geoelétricos – Orellana (1972). A. Métodos de Campo Natural
A-1. Método do potencial espontâneo A-2. Método de correntes telúricas
A-3. Método magneto-telúrico (sondagens e caminhamentos) A-4. Método AFMAG
B-1. Métodos de Campo Constante
B-1-1. Método das linhas equipotenciais e do corpo carregado (mise-a-la-masse) B-1-2. Sondagens Elétricas (simétricas, dipolares, etc.) B-1-3. Caminhamentos elétricos (várias modalidades)
B-2. Métodos de Campo Variável
B-2-1. Sondagens de freqüência B-2-2. Sondagens por estabelecimento de campo (transitórios) B-2-3. Caminhamentos eletromagnéticos (métodos de inclinação de campo, Turam, Slingram, etc.) B-2-4. Método “Radio-Kip” B-2-5. Método de radiografia hertziana
B. Métodos de Campo Artificial
B-3. Método da Polarização Induzida
Braga, A.C.O.
16
Entretanto, essas classificações propostas ainda não são as mais adequadas, podendo
apresentar certas confusões para o usuário leigo, misturando parâmetros físicos medidos com
procedimentos de campo.
Uma classificação proposta para os métodos geoelétricos, é baseada apenas em três
critérios: métodos geoelétricos, técnicas de investigação e arranjos de desenvolvimento de
campo. Essa classificação, procura revelar os métodos geoelétricos para qualquer tipo de
usuário, tornando simples o entendimento de suas várias modalidades existentes, e
conseqüentemente, seus empregos adequados em função dos objetivos e geologia a serem
estudadas.
Método nos leva a identificar as características dos diferentes materiais, pelas quais
alcançamos determinado fim ou objetivos, pode-se considerar uma forma de se chegar à
natureza de um determinado problema, quer seja para estudá-lo, quer seja para explicá-lo. Os
diferentes materiais geológicos apresentam, determinadas propriedades físicas características,
as quais definem os métodos geofísicos. Portanto, considera-se como método geoelétrico,
aquele decorrente do parâmetro físico obtido, através de equipamentos apropriados. O método
visa levar a uma caracterização e identificação dos diferentes materiais geológicos,
procurando atingir os objetivos da pesquisa.
O método geoelétrico, se faz acompanhar das técnicas de campo, que são o suporte
prático de desenvolvimento, são os instrumentos que o auxiliam para que se possa chegar a um
determinado resultado. Para se estudar as variações do(s) parâmetro(s) físico(s) obtido(s) dos
materiais geológicos, tanto no campo como em laboratório, podem-se assumir três formas
práticas de investigação:
(a) investigações das variações do(s) parâmetro(s) físico(s) em profundidade, a partir de um
ponto fixo na superfície do terreno (sondagens);
(b) investigações laterais a partir de pontos não fixos na superfície do terreno, com uma ou
mais profundidades constantes (caminhamentos); e,
(c) investigações no interior de furos de sondagens mecânicas (perfilagens).
Para o desenvolvimento das técnicas de campo, diferentes procedimentos de campo
podem ser adotados, levando ao mesmo fim. Esses procedimentos referem-se à disposição dos
acessórios (eletrodos) necessários para a execução das técnicas, e são denominados de
arranjos de campo, os quais, apresentam uma grande variedade de opções.
Esses critérios, na prática, revelam-se de fácil entendimento e utilização, tornando claro
o tipo de levantamento geofísico empregado. Portanto, em função do exposto, apresenta-se
uma proposição para a classificação dos métodos geoelétricos aplicados, a qual pode ser
Braga, A.C.O.
17
definida conforme a Figura III-01. A Figura III-02, apresenta um detalhamento da
classificação proposta.
MÉTODO
GEOELÉTRICO
Tipo de investigação dos parâmetros físicos
Parâmetro físico obtido (variável)
Procedimento de desenvolvimento das técnicas
TÉCNICA DEINVESTIGAÇÃO
ARRANJO DEDESENVOLVIMENTO
• caracteriza e identifica os materiais geológicos
• suporte prático de auxílio, para se atingir os objetivos
• disposição dos acessórios –eletrodos, para execução das técnicas
Figura III-01 - Classificação dos métodos geoelétricos - geral.
Eletrorresistividade
Polarização Induzida
Potencial Espontâneo
Eletromagnético -Domínio do tempo
Radar de Penetração no Solo
Sondagem ElétricaVertical - SEV
Sondagem ElétricaDipolar - SED
Sondagem Eletro-magnética - TDEM
Caminhamento Elétrico - CE
Caminhamento Eletromagnético - CEM
Schlumberger; Wenner.
Axial; Equatorial; Azimutal.
Dipolo-Dipolo; Polo-Dipolo; Polo-Polo; Gradiente; Schlumberger; Wenner.
Perfilagem Elétrica - PERF
CaminhamentoCommon Offset
Common Mid Point- CMP
Wide Angle Reflectionand Refraction - WARR
Resistividade (ρ)
Cargabilidade (M)
PotencialNatural (V)
PermissividadeDielétrica (ε)
Sond
agen
s
Paralelo; Perpendicular; Broadside; Endfire; Polarização cruzada.
Vertical loop; Horizontal loop - Slingam; Turam.
Eletromagnético -Domínio da freqüência
Loop Central.
Sondagem Eletro-magnética - SEM
Resistividade (ρ)
Condutividade (σ)
MÉTODOS TÉCNICAS ARRANJOS(principais)
Parâmetros físicos- Variáveis
Gal
vâni
cos
Indu
tivos
Dipolo magnético e horizontal.
Figura III-02 – Classificação dos métodos geoelétricos - detalhamento.
3.2. MÉTODO DA ELETRORRESISTIVIDADE
Pertencente ao grupo dos métodos geoelétricos, a eletrorresistividade – 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 no ambiente geológico, apresentam como
uma de suas propriedades fundamentais o parâmetro físico resistividade elétrica, o qual reflete
algumas de suas características servindo para caracterizar seus estados, em termos de
Braga, A.C.O.
18
alteração, fraturamento, saturação, etc., e até identificá-los litologicamente, sem necessidade
de escavações físicas.
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 III-03), é dada pela
equação:
SL R ρ= (ohms) III-01
ACircuitoI
Cilindro condutor
L
SR
Figura III-03 - Relação resistividade e
resistência.
onde, L é o comprimento e S a seção transversal do condutor. A magnitude ρ é um coeficiente
que depende da natureza e do estado físico do corpo considerado e recebe o nome de
resistividade. Deste modo pode-se definir a resistividade elétrica deste corpo como sendo:
LS R=ρ (ohm.m) III-02
Portanto, a dimensão da resistividade é o produto de uma resistência elétrica por uma
longitude; em função disto, a unidade de resistividade no sistema SI será ohm.m. De maneira
simplista, a resistividade pode ser definida como sendo uma medida da dificuldade que a
corrente elétrica encontra na sua passagem em um determinado material, e isto está ligado aos
mecanismos pelos quais a corrente elétrica se propaga.
Na Terra, ou qualquer corpo tri-dimensional, a corrente elétrica não flui por um único
caminho, como no caso do condutor da Figura III-03.
Considerando uma bateria conectada ao
solo (Figura III-04), 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.
Neste estágio, assume-se que a
resistividade do solo é uniforme.
A
rlinha de corrente
linha de
equipotencial
superfície do terreno
Figura III-04 – Potencial no semi-
espaço.
Aplicando a Equação III-01 no semi-espaço, tem-se: r.2π
r . 2πr . R 2
ρρ== ,
substituindo em V = R . I (Lei de Ohm), resulta em:
r2I V
πρ
= III-03
Braga, A.C.O.
19
Portanto, considerando o subsolo com uma resistividade constante, pode-se determinar
sua resistividade:
IVr 2π=ρ III-04
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 a um eletrodo de corrente (Figura III-
05), pode-se medir o valor da intensidade de
corrente – I; e, conectando um voltímetro a
dois eletrodos, um localizado próximo ao de
corrente e outro mais afastado (distância r),
pode-se medir a diferença de potencial (∆V),
entre estes dois locais.
V A
r
linha de
equipotencial
linha de corrente
superfície do terreno
Figura III-05 – Diferença de potencial
no campo. Ocorre que na prática, este procedimento não é usual, devido a 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), mantidos
conforme a Figura III-06.
A
V
Braga, A.C.O.unespA M N B
O
linha de corrente
linha de
equipotencial
Figura III-06 – Configuração tetraeletródica usual de campo.
Em geral, os arranjos de campo 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.
∗ Lei de Ohm: em um cilindro condutor, a corrente (I) é proporcional a voltagem (V) – V = R . I
Braga, A.C.O.
20
A determinação do potencial resultante deste campo elétrico criado, pode ser
demonstrado da seguinte maneira: conforme esquema apresentado na Figura III-06, a corrente
elétrica de intensidade I 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 III-03,
tem-se que o potencial no eletrodo M e N, respectivamente, será dado por:
−=
BM1
AM1
2IVM πρ III-05
−=
BN1
AN1
2IVN πρ III-06
A diferença de potencial medida no equipamento para determinada posição dos
eletrodos MN, será: ∆VMN = VM – VN, assim:
+−−=∆
BN1
AN1
BM1
AM1
2IVMN πρ III-07
Pode-se então, calcular o valor da resistividade ρ do meio investigado mediante as
seguintes equações:
I∆VK.=ρ III-08 onde,
1
BN1
AN1
BM1
AM1.2K
−
+−−π= III-09
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 a estas várias
profundidades.
Ao utilizar o mesmo arranjo de eletrodos para efetuar medições sobre um meio
homogêneo (Figura III-07a), a diferença de potencial observada ∆V será diferente da
registrada sobre um meio heterogêneo (Figura III-07b), pois o campo elétrico deverá sofrer
modificações em função desta heterogeneidade dos materiais geológicos.
Meio homogêneo Meio heterogêneo
ρ1ρ2
ρ1
Braga, A.C.O.unesp(a) (b)
A M
Braga, A.C.O.unesp
N B A M N B
Figura III-07 – Resistividade em meios homogêneos (a) e heterogêneos (b).
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
Braga, A.C.O.
21
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 que para a 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, portanto:
1 ρ
σ = (siemens/m) III-10
Esses mecanismos de propagação das correntes elétricas podem ser do tipo
condutividade eletrônica ou iônica. A classificação destes tipos de condutividade pode ser
sintetizada da seguinte maneira:
Condutividade eletrônica
metais e semicondutores:
• 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
eletrólitos sólidos (dielétricos) e
eletrólitos líquidos:
• deve-se ao deslocamento dos íons existentes nas águas contidas nos poros de uma massa de solo, sedimentos inconsolidados ou fissuras das rochas. Este tipo de mecanismo é o que interessa na Hidrogeologia.
A resistividade das rochas que possuem condutividade iônica é função decrescente da
quantidade de água, da natureza dos sais dissolvidos e da porosidade total comunicante∗.
Praticamente, todas as rochas possuem poros em proporção maior ou menor, os quais podem
estar ocupados, totais ou parcialmente, por eletrólitos sendo que, em conjunto, elas se
comportam como condutores iônicos, de resistividades muito variáveis.
Segundo Iakubovskii & Liajov (1980), 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 adsorsão de íons na superfície do esqueleto
mineral, diminuindo a resistividade total destas rochas.
∗ Segundo Orellana (1972), a água contida em poros isolados tem pouca importância.
Braga, A.C.O.
22
Portanto, a resistividade das rochas, depende de vários fatores para que se possa atribuir
um só valor para um determinado tipo litológico. Rochas de mesma natureza, podem
apresentar suas resistividades influenciadas pelas condições locais de: conteúdo em água;
condutividade da água; e, tamanho dos grãos, porosidade, metamorfismo, efeitos tectônicos,
etc.
Um mesmo tipo litológico pode apresentar, então, uma ampla gama de variação nos
valores de resistividade. Como relata Sumner (1976), 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 III-08, apresenta
as variações típicas, nos valores de resistividade para sedimentos não saturados e saturados, e
rochas.
10
100
1000
10000
100000
2030
50
200300
500
20003000
5000
2000030000
50000
Res
istiv
idad
e (o
hm.m
)
Sedimentos Rochas
ígneasmeta-mórficas
basalto e/ou
diabásio
anidritacalcáriomargaarenitoargilitoarenosoareno-argiloso
argilo-arenoso
argilosonãosaturado
Figura III-08 – Faixas de variações nos valores de resistividade – solos/sedimentos e
rochas.
Para se 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. Entretanto, para a interpretação dos dados do método da eletrorresistividade,
alguns critérios para efetuar a associação resistividade/litologia, podem ser observados e
seguidos:
1. em uma área estudada, as margens de variação são bem mais reduzidas e em geral podem
identificar as rochas em função das resistividades;
Braga, A.C.O.
23
2. a partir de dados coletados previamente (SEV´s paramétricas, perfilagens elétricas,
mapeamento geológico, perfis geológicos de poços confiáveis, etc.), o modelo final pode
ser determinado.
Como demonstrado por diversos autores, as resistividades das águas que saturam os
materiais no subsolo, podem apresentar uma variação muito ampla, mas de baixos valores. Na
maioria dos casos, estas 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 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
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 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.
Os trabalhos de Griffiths (1976), Kelly (1977a e 1977b), Niwas & Singhal (1981),
Worthington (1976) e Orellana (1972), discutem a utilização da resistividade na determinação
da porosidade e permeabilidade das rochas.
Como se discutiu até agora, pode-se deduzir que as resistividades das rochas dependem,
realmente, de inúmeros fatores e podem apresentar uma ampla gama de variação. Portanto, na
interpretação dos dados de resistividades dos materiais no subsolo, obtidas a partir da
superfície do terreno, é fundamental, tanto a experiência do intérprete como o conhecimento
Braga, A.C.O.
24
geológico da área estudada, não 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 encontram-se secos, 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.
3.3. MÉTODO DA POLARIZAÇÃO INDUZIDA
O método da polarização induzida – IP, teve sua origem por volta de 1920, quando o
pesquisador Conrad Schlumberger, ao realizar trabalhos geofísicos com os métodos
geoelétricos próximos de jazimentos de sulfetos, observou que, quando a corrente elétrica
introduzida no subsolo era interrompida, o campo elétrico criado não desaparecia
bruscamente, mas sim de uma maneira lenta (Orellana, 1974).
Esta polarização induzida ou residual, também denominada de sobretensão, não teve sua
importância considerada por Schlumberger, talvez não acreditando em sua utilidade prática.
Na obra de Sumner (1976), considerada uma das principais publicações referentes a esta
metodologia geofísica, é citado, historicamente, como sendo Schlumberger, o primeiro que
descreveu conclusivamente a "resposta IP".
Em estudos hidrogeológicos, Börner et al (1996), procuraram estimar a permeabilidade
hidráulica de um aqüífero, a partir da polarização induzida, citando que as propriedades
elétricas e hidráulicas de um material geológico são governadas pela geometria do espaço-
poro e pela relação das microestruturas do espaço poroso.
Conforme observado por pesquisadores, desde o início do século passado, na teoria, a
resposta da polarização induzida é uma quantidade, com dimensões, muito reduzida, sendo na
prática medida tal como uma variação de voltagem em função do tempo ou freqüência,
denominados, respectivamente, de IP-Domínio do Tempo (usado na presente pesquisa) e IP-
Domínio da Freqüência.
No IP - Domínio do tempo, ao se aplicar, por intermédio de eletrodos de corrente
denominados convencionalmente de A e B, cravados na superfície do terreno, uma diferença
de potencial ∆V primária ao solo, é provocada conseqüentemente uma polarização do mesmo.
Braga, A.C.O.
25
Esta diferença de potencial
primária (∆Vp) não se estabelece e nem
se anula instantaneamente quando a
corrente é emitida e cortada em pulsos
sucessivos.
Ela varia com o tempo na forma de
uma curva ∆VIP = f(t). Esta curva, liga a
assíntota ∆Vp em regime estacionário
com a assíntota zero após o corte da
corrente (Figura III-09).
∆Vp
t0 t1 t0 t1 t2 t3 t4 t
+∆Vp
−∆Vp
enviorepouso
envio
repousoforma da onda da voltagem
primária transmitida
forma da onda da voltagem
secundária ou curva de
descarga IP
∆Vip (t)
Vs (t0)
M1 M2 M3
Figura III-09 - Curva de descarga IP-
Domínio do Tempo. A amplitude de um valor ∆VIP (t) está diretamente ligada à maior ou menor capacidade
que os terrenos têm de se polarizarem, constituindo-se, portanto, na base do método. Esta
capacidade de polarização constitui a susceptibilidade IP dos materiais da terra.
Analogamente, pode-se descrever o fenômeno da polarização induzida, como se o solo
contivesse pequenos condensadores, que se carregariam durante a emissão de corrente,
descarregando-se após o corte. A curva ∆VIP = f(t) poderia ser chamada então de curva de
descarga IP.
Os fenômenos físico-químicos que poderiam explicar a polarização induzida são muito
complexos, sendo que a maior parte dos autores concordam em distinguir duas origens
possíveis para a polarização induzida:
a) Polarização Metálica ou Eletrônica: na superfície limite de um corpo ou partícula metálica
submetido à uma corrente elétrica, têm-se uma passagem da condução iônica para a
eletrônica, e vice-versa. Isto resulta no fato de que em duas superfícies opostas do corpo
sejam produzidas concentrações de íons, os quais não cederam suas cargas ao corpo, ou seja,
não tomaram elétrons do corpo nem cederam a ele.
Ao se cortar essa corrente, a distribuição dos íons se modifica e volta a seu estado
inicial levando, para isto, um certo tempo, durante o qual existe uma polarização no corpo,
atribuída aos efeitos observados (Figura III-10).
Figura III-10 - Sobretensão de uma partícula metálica submergida em um
eletrólito (Orellana, 1974).
+++++++++
----------
-+
++
+++
+
--
----
++
++
-
-
--
++
- +
conduçãoiônica
conduçãoeletrônica
conduçãoiônica
sentido da corrente Braga, A.C.O.unesp
Braga, A.C.O.
26
Este fenômeno pode ser utilizado, na prática, na prospecção de minerais metálicos
condutores (condutibilidade eletrônica), os quais não precisam apresentar uma boa
continuidade elétrica. O fenômeno IP é tão mais intenso quanto menor a continuidade elétrica
entre os grãos minerais. As mineralizações finamente disseminadas em uma rocha fornecem
respostas muito intensas e isto constitui a grande vantagem da polarização induzida com
relação aos outros métodos geoelétricos, tais como, eletrorresistividade e eletromagnético.
b) Polarização de Membrana: este fenômeno ocorre em rochas carentes de substâncias
metálicas, e é devido a uma diferença de mobilidade entre os ânions e cátions, produzida pela
presença de minerais de argila (Figura III-11).
Figura III-11 - Polarização de membrana. (a) meio poroso antes da aplicação de um campo elétrico. (b) meio poroso após a aplicação de um
campo elétrico (Ward, 1990).
- - - -- - - - - - - -- - - --- -
---
---+
+ ++
++ +
+ ++
+ + + ++ + +++ +
+ +
- - - -- - - - - - - -- - - -+ + +- ++- +
++
+
+ ++-
- --
-++
++ + +
+
++ + +-
+
caminhodo poro
nuvemcatiônica
eletrólito comcargas normais
partículas de argilacom carga negativa
zona deconcentraçãode íons
zona dedeficiênciade íons
ânionsbloqueados
passagemde cátions
(a)
(b)
Braga, A.C.O.unesp
Tais minerais se carregam negativamente, atraindo uma "nuvem catiônica" que permite a
passagem dos portadores positivos mas não dos negativos, exercendo o efeito de uma
membrana. Assim, são produzidos gradientes de concentração, que levam um tempo a
desaparecer depois de suprimida a tensão exterior, e que originam, portanto, uma sobretensão
residual.
Sumi (1965), relata que a polarização induzida em minerais e rochas não metálicas seria
causada principalmente pelo potencial de membrana, que aparece, se no eletrólito, contido
nos poros dos materiais, a corrente elétrica circula através de uma membrana semipermeável
(minerais de argila existentes na natureza). Isto ocorreria devido ao fato de que esta
membrana seria permeável somente para cátions.
Segundo Sumi (op.cit.), os minerais polieletrolíticos reagiriam com os eletrólitos de tal
maneira que a troca de íons na solução ocorreria entre eles mesmos. Minerais de argila
possuiriam a propriedade de conservar certos ânions e cátions durante a troca, atuando
portanto, como membranas semipermeáveis. Esta polarização da membrana atuaria também
após o corte do campo elétrico aplicado, até que a concentração de equilíbrio fosse
novamente obtida.
Braga, A.C.O.
27
Vacquier et al. (1957), em seus estudos sobre a aplicabilidade da polarização induzida
em aqüíferos, chegaram a algumas conclusões interessantes, quais sejam: (1) em arenitos ou
aluviões saturados com água, a polarização induzida aparece quando as superfícies da areia ou
cascalho são parcialmente revestidas com uma película de argila; (2) areia quartzosa pura,
saturada com água, não mostra quase nenhum efeito IP; (3) a magnitude da polarização
induzida depende da resistividade da solução, da quantidade e espécie de argila, e do cátion
que satura a argila; e, (4) geralmente, a polarizabilidade diminui com a diminuição da
resistividade, então camadas de argilas e águas salgadas dão pequenos efeitos IP.
Para o entendimento das variações da resistividade e cargabilidade com a litologia dos
materiais, pode-se utilizar o trabalho de Draskovits et al. (1990) - Figura III-12. Esses
autores, após uma correlação geológica-geoelétrica, obtida através das técnicas de campo, da
sondagem elétrica vertical e perfilagem elétrica IP-Resistividade, apresentaram as seguintes
conclusões:
(1) a resposta IP, em camadas com
misturas de areias e argilas, é bem
maior que a resposta em camadas
argilosas puras;
(2) argilas puras, apresentam baixa
resistividade e baixa polarização;
(3) camadas arenosas, apresentam alta
resistividade e cargabilidade
intermediária; e,
(4) camadas siltosas, apresentam alta
polarização e resistividade
intermediária.
0 20 40 60 80 100
RESISTIVIDADE APARENTE (ohm.m)
0
2
4
6
8
10
CAR
GAB
ILID
ADE
APAR
ENTE
(%
)
SILTES
AREIAS FINAS
AREIAS GROSSASE
CASCALHO
ARGILAS
Figura III-12 – Resistividade, cargabilidade e
a litologia, (Draskovits et al., 1990). Existem na literatura, diversas proposições de parâmetros para expressar as observações
da polarização induzida. No IP-Domínio do Tempo, a curva de descarga ∆VIP = f(t) é o objeto
de estudo. Na Figura III-09, mostrada anteriormente, tem-se a forma da onda primária
transmitida e a curva de descarga IP. A curva de descarga pode ser estudada em sua totalidade
ou apenas amostrada em alguns intervalos de tempo.
O parâmetro medido em IP (Tempo) é chamado de cargabilidade (M) e pode ser
expressa em % ou mV/V (Equação III-11), ou ainda ms, dependendo do equipamento
utilizado.
Braga, A.C.O.
28
P
IP
∆V1000∆V M ×
= (mV/V) III-11
Como ocorre no método da eletrorresistividade, se as medidas da polarização induzida
são efetuadas sobre um terreno cujo subsolo é homogêneo, qualquer das magnitudes definidas
acima podem ser utilizadas como medida de sua polarização verdadeira. Na prática, como o
meio pode ser considerado heterogêneo, o parâmetro resultante das medidas, no IP-Domínio
do Tempo, é denominado de cargabilidade aparente (Ma).
3.4. TÉCNICAS DE CAMPO DOS MÉTODOS GEOELÉTRICOS
Como apresentado no sub-item 3.1., 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.
Esses três tipos de técnicas de prospecção pelos métodos geoelétricos amplamente
utilizados, são ilustradas e definidos a seguir.
A técnica do caminhamento elétrico – CE,
aplica-se principalmente, em situações cujos
objetivos das pesquisas visam determinar
descontinuidades laterais dos materiais
geológicos em subsuperfície, tais como: diques e
"sills", contatos geológicos, fraturamentos e/ou
falhamentos, corpos mineralizados, etc..
Investigação lateral
A M N B
Investigações laterais das variações de parâmetros geoelétricos, a uma ou mais
profundidades fixas, efetuadas na superfície do terreno.
Esta técnica pode ser empregada também em estudos ambientais, como determinar a
posição do lençol freático e a direção do fluxo d’água subterrâneo (menor precisão que as
SEV’s), e mapear a plumas de contaminação no subsolo.
Braga, A.C.O.
29
A perfilagem elétrica – PERF, 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. É aplicada na
hidrogeologia e na prospecção de petróleo, como
por exemplo, na determinação de níveis
arenosos/argilosos, permeabilidades, etc.
Investigação “in situ”BB
MMNN
A
Investigações laterais e em profundidade das variações de parâmetros geoelétricos,
efetuadas no interior de furos de sondagens mecânicas.
A sondagem elétrica - SE, 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 M N B
Investigação em profundidadeInvestigações das variações de parâmetros geoelétricos com a
profundidade, efetuadas na superfície do terreno a partir de um ponto fixo.
Para se obter uma maior performance dessa técnica, 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 (Orellana, 1972). Além de apresentar
excelentes resultados, a SEV é uma das mais utilizadas no mundo inteiro, envolvendo estudos
rasos aplicados à Geologia de Engenharia, Ambiental, Hidrogeologia, etc., como, pode ser
utilizada também, para estudos profundos de cunho acadêmico ou aplicados à Geologia de
Petróleo.
Essas técnicas de investigação do subsolo, apresentam maneiras de disposição dos
eletrodos na superfície do terreno - arranjos de campo - variando em função dos objetivos do
trabalho e de situações gerais de campo, tais como, topografia, ruídos artificiais indesejáveis,
urbanização, etc.
3.4.1. Sondagem Elétrica Vertical - SEV
A técnica da sondagem elétrica consiste em uma sucessão de medidas de um parâmetro
geoelétrico (resistividades e/ou cargabilidades aparentes), efetuadas, a partir da superfície do
Braga, A.C.O.
30
terreno, mantendo-se uma separação crescente entre os eletrodos de emissão de corrente e
recepção de potencial. Quando os eletrodos são alinhados na superfície do terreno de maneira
simétrica, ou assimétrica com um eletrodo no “infinito”, e durante a sucessão de medidas, a
direção do arranjo e o centro do dipolo de recepção de potencial permanecem fixos, tem-se a
sondagem elétrica vertical.
Existem dois tipos principais de arranjos de campo para o desenvolvimento da técnica
da SEV: Schlumberger e Wenner (Figura III-13). Enquanto que o primeiro, é utilizado na
maioria dos países europeus, principalmente, França e Rússia e no Brasil, o segundo tipo é
utilizado mais no Canadá, Estados Unidos e Inglaterra.
Braga, A.C.O.unesp
(a) Schlumberger
A M
Braga, A.C.O.unesp
N B A M N B
aL L
O
a: fixoL: crescente
O
a a a(b) Wenner
a: crescente
MN ≤ AB/5
Figura III-13 - Arranjo de campo Schlumberger - SEV.
Apesar das diferenças entre estes dois tipos de arranjo, serem pequenas, o Schlumberger
pode ser considerado superior, tanto em praticidade como em qualidade dos resultados
(Tabela III-03), e é o adotado na maioria dos trabalhos desenvolvidos em nosso país.
Tabela III-03. Diferenças práticas entre os arranjos Schlumberger e Wenner.
Schlumberger Wenner - Mais prático no campo, é necessário o
deslocamento de apenas dois eletrodos
(AB);
- As leituras estão menos sujeitas às
interferências produzidas por ruídos
indesejáveis; e,
- Menos susceptível a erros interpretativos
em terrenos não homogêneos.
- Menos prático no campo, é necessário o
deslocamento dos quatro eletrodos (AMNB);
- As leituras estão mais sujeitas às interferências
produzidas por ruídos indesejáveis;
- Mais susceptível a erros interpretativos devido a
heterogeneidades laterais; e,
- Ideal para medidas da resistividade e/ou resistência
do solo para fins, por exemplo, de aterramento.
Arranjo Schlumberger
A idéia básica deste arranjo (Figura III-13/a), é fazer com que à distância a que separa
os eletrodos M e N se mantenha fixa e tenda a zero em relação à distância crescente de L
Braga, A.C.O.
31
(entre AO e OB). O modelo geoelétrico final obtido, através da interpretação dos dados, é
atribuído ao ponto central do arranjo.
As leituras, neste tipo de arranjo, estão menos sujeitas às variações laterais no parâmetro
físico medido, irregularidades na superfície topográfica e ruídos produzidos por fontes
artificiais. Com isto as leituras de campo apresentam maior precisão, resultando numa
interpretação mais próxima da realidade e coerente com os princípios gerais que norteiam a
técnica da SEV.
Segundo Orellana (1972), o erro produzido por esse tipo de arranjo, que se reflete nos
dados de campo, em função dos ajustes necessários nas equações gerais básicas, pode ser
considerado insignificante, não se traduzindo em desvantagem. Nas medições de campo,
pode-se adotar a norma sugerida pelo autor referido quanto à relação entre os eletrodos: MN
≤ AB/5; então, para MN = a e AB = 2L, demonstrou-se que para esta relação o erro nas
leituras de campo seria de aproximadamente 4%.
No desenvolvimento de uma SEV – arranjo Schlumberger, ao introduzir, no subsolo, a
corrente elétrica (I) por meio dos eletrodos A e B, resulta que entre os eletrodos M e N mede-
se a diferença de potencial (∆V) criada. As medidas obtidas são utilizadas para o cálculo da
resistividade aparente, utilizando-se as equações:
I∆VK.a =ρ (ohm.m); III-12
( )MN
AN.AM π.K = III-13
onde, K é um fator geométrico que depende do espaçamento AMNB utilizado. Durante o corte
da corrente elétrica, o equipamento analisa e fornece o valor da cargabilidade aparente. Ao
aumentar-se à distância entre os eletrodos de corrente AB, o volume total da subsuperfície
incluída na medida também aumenta, permitindo alcançar camadas cada vez mais profundas.
Os resultados sucessivos estarão, portanto, estritamente ligados com as variações da
resistividade e/ou cargabilidade com a profundidade. A utilização de curvas logarítmicas, para
representação e interpretação dos dados de campo, se dá por que, nestes tipos de curvas, as
variações das estruturas geoelétricas representativas são realçadas, e, principalmente, reduzem
os cálculos teóricos para o traçado das curvas-modelos, usadas na interpretação (Iakubovskii
& Liajov, 1980; Kunetz, 1966; e, Orellana, 1972).
Braga, A.C.O.
32
Os dados geoelétricos, assim obtidos,
em cada SEV, são representados por meio
de uma curva bilogarítmica em função dos
espaçamentos adotados entre os eletrodos
correspondentes - AB/2 (Figura III-14).
As interpretações das curvas de
campo das SEV’s, devem ser efetuadas
considerando os fundamentos que regem a
aplicação desta técnica, cuja utilização se
dá em áreas nas quais a distribuição do
parâmetro físico no subsolo corresponde,
com razoável aproximação, ao modelo dos
meios estratificados.
1 10 1002 4 6 8 20 40 60 80Espaçamento AB/2 (m)
1
10
100
2
4
6
8
20
40
60
80
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te (o
hm.m
)
Figura III-14 – Plotagem dos dados - SEV.
A finalidade da interpretação de uma SEV é, portanto, (1) determinar a distribuição
espacial dos parâmetros físicos no subsolo, partindo dos dados das curvas de campo
observados na superfície do terreno, e (2) buscar o significado geológico de tais parâmetros.
Ambas as etapas não são de fácil execução, sendo que a primeira se baseia em leis físico-
matemáticas, e a segunda depende fundamentalmente de correlações entre os dados físicos e
geológicos, envolvendo muito a experiência do intérprete.
Os vários processos existentes na literatura para se cumprir a primeira etapa citada
anteriormente, são denominados de processamento dos dados de campo, já que a
"interpretação" inclui, também, a correlação entre os resultados de diferentes SEV’s e a
associação com a geologia das camadas geoelétricas e suas estruturas.
O modelo geoelétrico processado das SEV’s, pode ser obtido por softwares adequados
para computadores, tais como: IX1D versões 2 e 3 (Interpex Limited-USA), IPI2Win versão 3
– Resistivity sounding interpretation (Moscow State University). Esses softwares, além de
apresentarem maior rapidez no processamento, trouxeram uma maior precisão nos modelos
geoelétricos finais. A Figura III-15, ilustra as etapas necessárias na interpretação de uma
SEV, onde após a obtenção das curvas de campo e suavização dos dados, tem-se:
Braga, A.C.O.
33
• etapa-1, análise da morfologia das
curvas de campo, procurando identificar
as camadas geoelétricas existentes,
definindo um modelo de tipo de curvas.
Esta etapa é efetuada analisando-se
todas as SEV's em conjunto;
• etapa-2, processamento dos dados das
curvas, em função do modelo do item
anterior, utilizando-se de curvas
preexistentes e/ou programas
computacionais, obtendo as
resistividades/cargabilidades e
espessuras reais das camadas
geoelétricas;
INTERPRETAÇÃOSEV
Curvas de Campo
1. Análise Morfológica
3. Associação coma Geologia
2. Processamento dosDados de Campo
4. Modelo GeoelétricoInicial
5. Modelo GeoelétricoFinal
Figura III-15 – Etapas na interpretação - SEV.
• etapa-3, associação com a geologia, envolvendo uma correlação dos modelos obtidos
entre as SEV’s e a geologia local, estabelecendo um modelo geoelétrico inicial (etapa-4);
se necessário, deve-se voltar a novo processamento dos dados de campo, procurando o
melhor ajuste do modelo inicial com a geologia; e, finalmente,
• etapa-5, estabelecimento do modelo geoelétrico final (Figura III-16).
10
1
20
30
40
5060
2
3
4
56789
Pro
fund
idad
e (m
)
1.5m
5.5m
22.0m
42.0m
400
650
3200
180
20
9.5
3.6
11.0
4.5
17.4
1 10 100 10002 4 6 8 20 40 60 80 200 400 600800
Espaçamento AB/2 (m)
1
10
100
1000
10000
2
468
20
406080
200
400600800
2000
400060008000
ρ a (o
hm.m
) e M
a (m
V/V)
resIP
Curva de Campo
Obs.: nível geoelétrico descrito em termos de predominânciado material geológico.
SEV - ER/IPModelo Geoelétrico
NAsedimentosarenosos
aqüífero livre
sedimentossuperficiais
nãosaturados
sedimentosargilosos
IP ER
modelo geoelétrico
Figura III-16 – Interpretação de uma SEV-ER/IP – modelo geoelétrico final.
Braga, A.C.O.
34
A análise morfológica, constitui-se em uma das etapas mais importante da interpretação
das SEV´s. É, nesta análise, que o intérprete define, de maneira qualitativa, o modelo
geoelétrico da área estudada. Ela deve ser efetuada de maneira visual, com todas as SEV´s em
conjunto, procurando identificar as camadas geoelétricas e seus comportamentos em termos
espaciais ao longo da área estudada, considerando, sempre, a geologia local.
Uma questão importante nas análises morfológicas das SEV’s, diz respeito às variações
das resistividades em subsuperfície, correspondendo às distribuições verticais das
resistividades e/ou cargabilidades dentro de um volume determinado do subsolo. Estas
variações podem ser classificadas segundo seu número de camadas geoelétricas, isto é: de
uma (difícil na prática), duas, três, quatro camadas, etc. Em função do número de camadas
identificadas e das variações de resistividades, as colunas geoelétricas podem ser dos tipos:
• duas camadas - a) ascendente: ρ1<ρ 2; b) descendente: ρ1>ρ2;
• três camadas - a) K: ρ1<ρ2>ρ3; b) H: ρ1>ρ2<ρ3; c) A: ρ1<ρ2<ρ3; e, d) Q: ρ1>ρ2>ρ3;
• quatro camadas - a) KH: ρ1<ρ2>ρ3<ρ4; b) QH: ρ1>ρ2>ρ3<ρ4; etc.
As etapas anteriores, relacionadas à interpretação dos dados de uma SEV, são
importantes de serem destacadas, pois a definição do modelo final não é um simples ajuste
das curvas de campo com modelos teóricos, efetuados, principalmente, por meio de
programas existentes para computadores, sem levar em consideração uma análise dos dados
com a geologia da área.
A interpretação puramente automática pode levar a erros graves na definição do modelo
geoelétrico, resultando em uma descrença da técnica e até em prejuízos financeiros para os
usuários. Na prática, já se comprovou inúmeros casos ocorridos em que, a interpretação
efetuada de maneira inadequada, levou a resultados incompatíveis com a geologia da área;
normalmente, atribuindo à ineficiência da técnica.
Cabe destacar as metodologias de processamento dos dados de campo antes do advento
dos softwares existentes hoje em dia. Essas metodologias, apesar de trabalhosas e menos
precisas, são extremamente didáticas e devem ser utilizadas pelos geofísicos interpretes
iniciantes. Nessa linha tem-se o método da superposição, adotado pelos geofísicos franceses
da escola Schlumberger, o qual consiste basicamente na comparação da curva de campo com
curvas teóricas de catálogos existentes, até encontrar uma que coincida perfeitamente com a
de campo.
Uma limitação desta metodologia diz respeito ao fato de que, apesar da utilização de
escalas logarítmicas reduzirem os parâmetros da seção, a quantidade de casos possíveis leva à
Braga, A.C.O.
35
necessidade de uma derivação deste método para outro denominado de método do ponto
auxiliar (Koefoed, 1979a), entre os quais destaca-se o método de Ebert.
Segundo o autor referido, basicamente, o método de Ebert consiste em reduzir
artificialmente o número de camadas da curva de campo, substituindo as duas primeiras por
uma só equivalente a elas e assim sucessivamente, o que permite aplicar o método da
superposição com uma coleção de curvas teóricas de duas ou três camadas para seções
geoelétricas de várias camadas.
Zohdy (1965), apresenta uma relação importante entre o método do ponto auxiliar com
os parâmetros de Dar Zarrouk, ilustrada graficamente, mostrando a utilidade destes
parâmetros na interpretação das curvas de SEV. Considerações sobre a utilização desses
métodos de interpretação e uma coleção de curvas teóricas podem ser encontradas nas obras
de Orellana & Mooney (1966), Compagnie Générale de Géophysique (1963) e Rijkswaterstaat
(1969).
Entretanto, em qualquer método utilizado na interpretação das SEV’s, uma das
dificuldades que o intérprete dos dados encontra, diz respeito à ambigüidade na obtenção do
modelo final, uma vez que as curvas de campo podem admitir muitas soluções. Entre estas, o
intérprete têm que escolher, dentro das margens de variações possíveis, aquele conjunto de
soluções que tenham maior probabilidade de representar a seqüência geológica real da área.
Nessa ambigüidade, dois efeitos são muito importantes e fundamentais na interpretação
das SEV’s:
(1) Supressão de Camadas: uma
camada relativamente delgada, em
relação à sua profundidade de
ocorrência, cuja resistividade é
intermediária entre às das camadas
que a delimitam, pode influir muito
pouco na curva de campo, tornando-
se difícil sua visualização.
1 10 1002 4 6 8 20 40 60 80
Espaçamento AB/2 (m)
100
1000
10000
200
400
600
800
2000
4000
6000
8000
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te (o
hm.m
)
SEV-01
SEV-02
SEV-03
100
600
80
5000
SEV-03 SEV-02100
600
75
5000
SEV-01100
600
85
5000camada de visualização difícil na curva de campo
da SEV-01
Modelo Geoelétrico
Braga, A.C.O.
36
(2) Equivalência: baseado no fato de
que diferentes seções geoelétricas
podem corresponder a curvas de
campo iguais ou muito semelhantes
entre si, resultantes das relações entre
as espessuras e resistividades das
camadas existentes.
1 10 1002 4 6 8 20 40 60 80
Espaçamento AB/2 (m)
10
100
1000
20
40
60
80
200
400
600
800
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te (o
hm.m
)
ρ1 = 100 E1 = 1,9
ρ2 = 10 E2 = 7,8
ρ3 = 9.000
ρ1 = 97 E1 = 2,2
ρ2 = 4 E2 = 2,4
ρ3 = 11.000
Modelo 1 Modelo 2
Koefoed (1979a), Kunetz (1966), Queiroz & Rijo (1995), Orellana (1972) e Souza &
Rijo (1995), discutem de forma detalhada esses efeitos mencionados, mostrando suas
conseqüências teóricas e práticas. Rigoti & Crossley (1987), apresentam um estudo
procurando reduzir essa ambigüidade na interpretação geofísica usando vários parâmetros
simultâneos na interpretação, tais como resistividade-DC, cargabilidade domínio-tempo e
dados magnetotelúricos.
Cabe destacar, que ao utilizar os dados de resistividade e cargabilidade em conjunto,
têm-se enormes vantagens sobre apenas a resistividade, pois no subsolo, podem ocorrer
camadas com respostas "IP" que não necessariamente correspondam a camadas de
resistividade, podendo ser identificadas.
Entretanto, para reduzir as ambigüidades, são fundamentais, a qualidade dos dados de
campo, o conhecimento geológico da área estudada, a familiaridade do intérprete com os
princípios teóricos básicos do método e técnica utilizados, bem como sua experiência. Deve-
se ressaltar que, em ensaios geofísicos pela técnica da sondagem elétrica vertical, é
importante, tanto na interpretação dos dados obtidos, como na redução das ambigüidades do
modelo geoelétrico final, a execução de algumas SEV's de calibração, tal como ensaios
executados junto a furos de sondagens mecânicas que contenham descrições geológicas
confiáveis, visando obter uma perfeita modelagem dos dados de campo com os dados
geológicos.
Cabe ressaltar ainda que, o modelo geoelétrico final reflete variações do parâmetro
físico obtido com a profundidade, a partir de investigações efetuadas na superfície do
terreno, de forma indireta, estando sujeito a imprecisões de acordo com a teoria da
Braga, A.C.O.
37
metodologia geofísica desenvolvida. Segundo Orellana (1972), o erro do modelo final, em
condições normais de trabalho, pode ser tomado como 10%.
Como referência, podem-se destacar alguns trabalhos pioneiros que discutem os
métodos interpretativos de uma SEV e suas ambigüidades, quais sejam: Bhattacharya & Patra
(1968), Kunetz & Rocroi (1970), Mooney & Wetzel (1956), Oldenburg & Li (1994), Seara &
Conaway (1980) e Zohdy (1968 e 1974).
As SEV’s – ER/Schlumberger, apresentam como vantagens principais, a característica
de permitir um recobrimento de extensas áreas, de maneira rápida, precisão satisfatória,
custos relativamente reduzidos e de efetuar investigações rasas até profundas, a partir da
superfície do terreno, sem alterar as condições e estados naturais dos materiais em superfície
e subsuperfície, o que pode ocorrer com as perfurações de poços tubulares.
Em relação a outros métodos geofísicos, outra vantagem da SEV, diz respeito a sua
pouca sensibilidade a “ruídos” provocados, por exemplo, por instalações elétricas, cabos de
alta tensão, etc., pois a gama de leitura dos potenciais primários gerados, normalmente são
superiores a esses ruídos. Ressaltam-se, principalmente, trabalhos efetuados no interior de
refinarias de combustíveis, onde o elevado nível de “ruídos”, inviabiliza a maioria dos
métodos/técnica geofísicos; sendo a SEV-ER, perfeitamente capaz de ser executada. O que já
não ocorre com o método da polarização induzida.
Outros métodos/técnicas geofísicos podem apresentar limitações nas profundidades de
investigação. Tais limitações práticas podem ser do tipo: camadas resistivas (refrator) –
sísmica de refração ou camadas muito condutivas – GPR; as quais podem limitar as
investigações dessas metodologias. Isso já não ocorre na SEV-ER, onde, independentemente
da seqüência estratigráfica, pode alcançar grandes profundidades. Cabe ressaltar ainda, que
normalmente os custos dos equipamentos geofísicos de eletrorresistividade -
eletrorresistivímetros, são considerados os mais baixos no mercado, possibilitando mais
facilmente suas aquisições.
Como limitações impostas a essa metodologia, podem-se destacar os efeitos produzidos
nos dados de campo por situações, tais como: presença de tubulações; cabos de alta tensão;
vazios no solo resultante de formigueiros, cupins ou erosões internas; fugas de corrente no
circuito AB; etc.; os quais podem ser significativos se localizados próximos dos eletrodos de
potenciais MN. Outra limitação prática das SEV’s, diz respeito aos espaços disponíveis para o
desenvolvimento do arranjo AB, onde, dependendo dos locais de ensaios, não se permite
atingir um espaçamento necessário conforme os objetivos programados.
Braga, A.C.O.
38
Na etapa de processamento dos dados, podem-se destacar, principalmente, os fenômenos
da ambigüidade (destacados anteriormente) e a precisão e qualidade dos softwares utilizados.
A disponibilidade de dados geológicos dos locais estudados, são fatores de extrema
importância. Entretanto, as limitações citadas podem ser minimizadas e/ou eliminadas desde
de que todos os cuidados recomendados na execução das SEV’s sejam observados e seguidos
com rigor.
3.4.2. Caminhamento Elétrico - CE
A técnica do caminhamento elétrico (CE) se baseia na análise e interpretação de um
parâmetro geoelétrico (resistividade e/ou cargabilidade), obtido a partir de medidas efetuadas
na superfície do terreno, investigando, ao longo de uma seção, sua variação na horizontal, a
uma ou mais profundidades determinadas.
Os resultados obtidos se relacionam entre si através de mapas (a uma ou mais
profundidades determinadas), ou de seções (com várias profundidades de investigação -
vários níveis de investigação). No desenvolvimento desta técnica, existem vários tipos de
arranjo possíveis de serem utilizados, tais como: dipolo-dipolo, polo-dipolo, gradiente,
Schlumberger, Wenner, etc.. Na presente pesquisa, discute-se o arranjo dipolo-dipolo.
Arranjo Dipolo-Dipolo
No desenvolvimento desse arranjo de campo, podem-se utilizar simultaneamente vários
dipolos de recepção (MN) dispostos ao longo da linha a ser levantada (Figura III-17). Cada
dipolo MN corresponde a um nível de investigação, podendo, dependendo do caráter do
trabalho, estudar as variações horizontais de um parâmetro geoelétrico ao longo de um perfil
com um ou mais dipolos, atingindo várias profundidades de investigações.
Nesse tipo de arranjo a profundidade teórica atingida em cada nível investigado, é
tomada, segundo alguns autores, como sendo Z = R/2 (metros), onde R é a distância entre os
centros dos dipolos considerados (AB e MN). Entretanto, na prática, essa relação é mais real
se for tomada como sendo aproximadamente R/4.
Braga, A.C.O.
39
45 o45 o 45 o45 o) (
n1
n2
n3
n4
n5
V V V V V
M1 N1 M2 N2 M3 N3 M4 N4 M5 N5A B
Braga, A.C.O.unesp
Sentido docaminhamento
Z = R / 2
Linhas de corrente
Linhas deequipotencial
x xnxR
A
●●
●●
●x = espaçamento dos dipolosR = espaçamento entre os
centros dos dipolos considerados
n = níveis teóricos de investigação
Z = profundidade teórica investigada
Figura III-17 – Arranjo de campo Dipolo-Dipolo - CE. O ensaio é desenvolvido ao longo de perfis previamente estaqueados, com espaçamento
(x) constante, em função das profundidades de investigações requeridas, pois tanto o
espaçamento entre os dipolos como os números de dipolos utilizados regulam as
profundidades de investigações atingidas. Após a disposição do arranjo no terreno, e obterem-
se as leituras pertinentes, todo o arranjo é deslocado para a estaca seguinte e efetuadas as
leituras correspondentes, continuando este procedimento até final do perfil a ser levantado.
O sistema de plotagem dos parâmetros geoelétricos obtidos, é efetuado considerando
como ponto de atribuição das leituras, uma projeção de 45o a partir dos centros dos dipolos
AB e MN, até atingir-se o ponto médio entre os centros destes dipolos. Após a plotagem de
todos os parâmetros geoelétricos obtidos em um perfil levantado, tem-se uma pseudo-seção de
resistividade ou cargabilidade aparente.
No método da eletrorresistividade, o parâmetro obtido – resistividade aparente - é
determinado a partir da Equação III-08, onde, o coeficiente geométrico K, nesse caso, é dado
por:
2n1
1n2
n1
1G com ,G x . 2K
++
+−
== π III-14
sendo, portanto: K = fator geométrico que depende da disposição dos eletrodos ABMN na
superfície do terreno, x = espaçamento dos dipolos AB e MN adotado e n = nível de
investigação correspondente.
Como na SEV, durante o corte da corrente elétrica, o equipamento analisa e fornece o
valor da cargabilidade aparente – método da polarização induzida.
A interpretação desses dados pode ser efetuada tanto em perfis como em mapas, sendo
entretanto, mais usual, efetuar-se primeiramente uma interpretação dos perfis individualmente
e posteriormente em conjunto podendo, representar e ilustrar os resultados dessa interpretação
Braga, A.C.O.
40
através de mapas de isovalores. A Figura III-18, ilustra as etapas necessárias na interpretação
de um CE, onde após a obtenção dos dados de campo e plotagem das pseudo-seções, tem-se:
• etapa-1, análise qualitativa das
variações do parâmetro físico obtido,
considerando-se o sistema de plotagem
de 45o graus e a posição dos dipolos –
podendo-se definir o modelo
qualitativo final;
• etapa-2, processamento dos dados,
através de programas computacionais,
obtendo as resistividades e/ou
cargabilidades e espessuras reais das
camadas geoelétricas – 2D;
INTERPRETAÇÃOCE
Pseudo-Seções
1. Análise Qualitativa
3. Associação coma Geologia
2. Processamento dosDados de Campo
5. Modelo GeoelétricoFinal – 2D
4. Modelo GeoelétricoInicial
Modelo QualitativoFinal
Figura III-18 – Etapas na interpretação - CE.
• etapas-3, 4 e 5, associação com a geologia e definição do modelo geoelétrico final.
As pseudo-seções do CE-DD podem ser processadas (quantificadas) através da inversão
2D dos dados de campo por softwares adequados, tais como: Res2dinv V. 3.5 - 2D e Res3dinv
V. 2.15 – 3D Resistivity and IP Inversion (Geotomo Software – Malaysia); RESIX-IPDI V.
3.04 - 2-D Resistivity and IP Forward and Inverse Modeling (Interpex - USA); e, DC
Resistivity 2.5d – forward modelling and inversion software versão 1.0 (Zond - Rússia).
Dessa maneira, pode-se obter uma seção geoelétrica real.
A Figura III-19 ilustra as etapas descritas anteriormente na interpretação de uma
pseudo-seção, desde a plotagem, análise qualitativa e inversão dos dados de campo,
resultando na seção geoelétrica. Normalmente, as anomalias resultantes de corpos ou
estruturas geológicas refletem dois flancos anômalos nas pseudo-seções, um em função dos
eletrodos de potenciais e outro em função dos eletrodos de corrente. A intensidade desses
flancos varia em função da geologia local.
Essa Figura, mostra uma anomalia condutora, associada a falhamento, posicionada na
superfície do terreno (barra azul). Pode-se observar que, o flanco anômalo à esquerda é
resultante da passagem dos eletrodos de potencial sobre a falha (anomalia de potencial) e que
o flanco anômalo à direita é resultante da passagem dos eletrodos de corrente (anomalia de
corrente). Na seção geoelétrica, as anomalias condutoras são posicionadas com maior
precisão, sendo a principal, localizada entre as E-260-300, com extensão para a direita (E-
440).
Braga, A.C.O.
41
40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600Linha 3 - Seção Geoelétrica
-60
-40
-20
0
Prof
undi
dade
(m)
40
60
100
200
400
600
1000
2000
4000
7000
Res
istiv
idad
e (o
hm.m
)
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640Linha 3 - Pseudo Seção de Resistividade Aparente
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
Prof
undi
dade
teór
ica
(m)
366689
17002100
1950
330452
6461130
151
3861130
1270203
95
408603
13290
242
422118
92203
237
20795
238292
363
8071
9397
95
180254
353537
373
254296
268537
650
408350
410580
700
600
723780
920
12501510
985
12501130
1245
micaxistos, filitos
solo - materiais detríticos
calcários
micaxistos,filitos
solo - alteração dasrochas metamórficas
cavidade -calcário
cavidade- solo
Figura III-19 – Interpretação do CE – Dipolo-Dipolo (software Res2dinv). Visando determinar com maior precisão a posição na superfície do terreno das
anomalias qualitativas identificadas, as pseudo-seções podem ser filtradas, procurando
“eliminar” os flancos resultantes. Uma das maneiras consiste no sistema de plotagem
denominado médias dos triângulos. As médias triangulares podem ser obtidas de duas
maneiras (Figura III-20): médias triangulares totais - consiste em obter as médias de todos os
valores incluídos no triangulo, considerando os níveis investigados; e, médias triangulares
laterais - consiste das médias dos valores externos do triangulo. Nos dois sistemas, os valores
médios são plotados no centro do triangulo, na vertical.
40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640
Metodologias de Obtenção da Resistividade Média Triangular
FAIXA DE VALORES
NÃO CONSIDERADA
1
1 2
1 2 3
1 2 3 4
1 2 3 4 5resistividade aparente média
triangular total
11 2
1 2
1 2
1 2resistividade aparente média
triangular lateral
FAIXA DE VALORES
NÃO CONSIDERADA
posição de plotagem dos valores médios obtidos
M
Figura III-20 – Sistema de plotagem pelas médias triangulares – CE/Dipolo-Dipolo.
3.5. PARÂMETROS E FUNÇÕES DE DAR ZARROUK
Nas discussões teóricas sobre os meios condutores estratificados, determinados
parâmetros têm fundamental importância na interpretação e entendimento do modelo
geoelétrico para uma determinada situação geológica em profundidade. Tais parâmetros
resultam de uma combinação, por meio de multiplicação ou divisão, da espessura e
resistividade de cada camada geoelétrica obtida no modelo.
Como citado em Henriet (1975), Koefoed (1979a), Orellana (1963 e 1972) e Zohdy
(1965 e 1975), a importância desses parâmetros foi relatada pela primeira vez por Maillet
(1947), em trabalho, considerado por Orellana (1972), como decisivo para a teoria dos
Braga, A.C.O.
42
métodos geoelétricos. Neste trabalho Maillet propôs para os novos parâmetros a denominação
de parâmetros de Dar Zarrouk - DZ.
Considerando-se uma seção geoelétrica, como a indicada na Figura III-21, a corrente
elétrica ao fluir no subsolo pode tomar dois caminhos preferenciais: um perpendicular e outro
paralelo à estratificação. No fluxo perpendicular à estratificação as diferentes camadas
comportam-se como condutores em série cujas resistências se somam.
Portanto, a resistência de uma camada i,
sendo L seu comprimento e S sua seção
transversal, será dada por:
iii
iii EE
SLR ρρρ =
×==
11 III-15
1m 1m
ρ1 E1
ρ2 E2
ρ3 E3
ρ4 E4 Figura III-21 – Parâmetros de DZ.
Este produto é denominado de resistência
transversal unitária ″T″, resultando, portanto:
ET iii ρ= III-16
O conjunto das n primeiras
camadas, corresponderá à resistência
total:
ET iii
i ρ∑= III-17
As dimensões de T são as de uma resistividade por uma longitude e sua unidade é ohm.m2 ∗.
No fluxo de corrente paralelo à estratificação, a resistência da camada i será:
i
i
iiii EES
LR ρρρ =×
==1
1´ III-18
Assim estas resistências não podem ser somadas, por estarem em paralelo, portanto é
conveniente passar às suas inversas - as condutâncias, já que estas possuem a propriedade
aditiva.
Ao denominar de Si, a condutância da
camada i, tem-se a condutância longitudinal
unitária ″S″, ou seja:
ESi
ii ρ
= III-19
Cujo conjunto das n primeiras
camadas da seção dará uma condutância
total:
∑=i i
ii
ESρ III-20
As dimensões de S são as de uma condutância, medida em siemens (ou mhos).
∗ Nas dimensões dessa magnitude, deve-se considerar que a seção transversal não influi, já que por definição, é igual à unidade de superfície em qualquer sistema de unidades (Orellana, 1972).
Braga, A.C.O.
43
Os parâmetros T e S representam as componentes vertical e horizontal da resistência.
Como em geral, a direção da corrente no subsolo é oblíqua, tem-se que considerar ambas
magnitudes. Pode-se portanto, introduzir um novo conceito em função desses parâmetros, ou
seja, a resistividade transversal - ρT, e a resistividade longitudinal - ρL.
Considerando-se a Figura III-22 como um pacote homogêneo de uma camada com
espessura E, de modo que T e S sejam iguais para todo o conjunto, e a partir das Equações III-
16 e III-19, tem-se que:
ET Tρ= III-21 E
SLρ
= III-22
Dadas essas equações, Orellana (1972) concluiu em sua obra, que um pacote de camadas
homogêneas e isotrópicas se comportam, de certa maneira, como um meio anisótropo, este
fenômeno foi denominado por Maillet de pseudo-anisotropia ∗.
As deduções de Orellana (op.cit.) podem ser sintetizadas da seguinte maneira:
• a pseudo-anisotropia A pode ser expressa
numericamente a partir de:
AL
T
ρρ
= III-23
• e, definindo uma resistividade média ρm
, tal que:
LTm ρρρ = III-24
Das equações anteriores, resultam:
A mT ρρ = III-25 A
mL
ρρ = III-26
Como foi demonstrado por Koefoed (1979a), Orellana (op.cit.) e Zohdy (1975), os
parâmetros T e S podem ser calculados, não só para camadas individualizadas, mas também
para profundidades intermediárias.
Ao multiplicar-se por E as Equações III-25 e 26, e considerando as III-21 e III-22, tem-
se portanto:
S.TAZ ∑ ∑= III-27 ST
m ∑∑=ρ III-28
Então, dado uma seção geoelétrica, é possível calcular os valores de T e S que
correspondem a cada profundidade z, e a partir destes, por meio das Equações III-27 e III-28,
a pseudoprofundidade (ou profundidade DZ) Az e a resistividade média (ou resistividade DZ)
ρm correspondente a cada z.
∗ Denominação utilizada para diferenciar das anisotropias usuais.
Braga, A.C.O.
44
A Figura III-22 ilustra, de um modo geral, a relação entre as resistividades em função da
litologia de solos e rochas, sem considerar as profundidades dos materiais em subsuperfície:
• Figura III-22a: o esqueleto mineral e poros
da rocha, estão orientados desordenadamente
(materiais arenosos), como conseqüência, a
resistividade da rocha será a "mesma" em
qualquer direção.
• Figura III-22b: mostra o esqueleto mineral e
poros com formas alongadas, orientadas
(materiais argilosos), sendo a resistividade
transversal (ρT) maior que a resistividade
longitudinal (ρL).
ρT ρL
a)
b)
Figura III-22 - Relação da resistividade de uma rocha com sua estrutura
mineral (Iakubovskii & Liajov, 1980).
A diferença entre estas resistividades, é a pseudo-anisotropia "A". Portanto, as
resistividades obtidas, refletem as resistividades longitudinais (Iakubovskii & Liajov, 1980).
A combinação das resistividades e espessuras das camadas geoelétricas, resultando nos
parâmetros e curvas de Dar Zarrouk, têm grande importância na teoria e interpretação de um
modelo geoelétrico obtido pelas curvas de resistividades aparentes de uma SEV.
Esses parâmetros, além de auxiliarem na definição do modelo final, podem ser utilizados
em outras questões práticas, como bem demonstrou Henriet (1975), cujo trabalho trata da
utilização dos parâmetros de Dar Zarrouk em estudos hidrogeológicos. O parâmetro T, pode
ser empregado na avaliação de propriedades hidrogeológicas de aqüíferos, tal como a
transmissividade; e o parâmetro S da camada sobrejacente, em estudos sobre a proteção de
aqüíferos frente a poluentes.
As Figuras III-23 e III-24, apresentam as relações dos parâmetros, respectivamente,
resistência transversal unitária e condutância longitudinal unitária, com as resistividades e
espessuras, em função da litologia.
Na correlação com a transmissividade de aqüíferos (Figura III-23), como sugestão,
pode-se adotar os valores de T ≥ 500 ohm.m2 (mínimo de T > 250,0 ohm.m2), como sendo
adequados em termos de potencial aqüífero.
Na correlação com a proteção de aqüíferos frente a contaminantes (Figura III-24),
recomenda-se os valores de S ≥ 1,0 siemens (mínimo de S > 0,3) para as camadas
sobrejacentes, como os adequados.
Braga, A.C.O.
45
1 10 100 1000
Resistividade (ohm.m)
1
10
100
1000
Esp
essu
ra (m
)
1000
10000
100000
1000000
Res
istê
ncia
Tra
nsve
rsal
Uni
tária
(ohm
.m2 )
argi
loso
s
aren
osos
argi
lo-a
reno
sos
aren
o-ar
gilo
sos
T = 10020 40 60
T = 500
T = 1000T = 50
T = 250
T = 2500
T = 5000
faixa de valoresideal -
aqüíferos maispromissores
Figura III-23 – Relação resistência transversal unitária/transmissividade.
1 10 100 1000Resistividade (ohm.m)
1
10
100
1000
Esp
essu
ra (m
)
0.001
0.01
0.1
1
Con
dutâ
ncia
Lon
gitu
dina
l Uni
tária
(sie
men
s)
argi
loso
s
aren
osos
argi
lo-a
reno
sos
aren
o-ar
gilo
sos
S = 1,0
S = 0,5
S = 0,1
S = 3,0
S = 0,0
5
S = 5,0
20 40 60
S = 0,0
1
S = 0,3
faixa de valoresideal -
aqüíferos maisprotegidos
Figura III-24 – Relação condutância longitudinal unitária/proteção do aqüífero. A Figura III-25 ilustra as aplicações comentadas anteriormente, para uma seção
geoelétrica. Para a camada aqüífera, observa-se um aumento da resistividade no sentido da
Braga, A.C.O.
46
SEV-04, conseqüentemente, pode-se assumir um aumento da condutividade hidráulica. Com o
aumento da resistividade e espessura da camada nesse sentido, tem-se um aumento da
resistência transversal unitária, conseqüentemente, assume-se um aumento da
transmissividade. Para a camada sobrejacente ao aqüífero, os valores de S > 1,0 indicam
locais de maior proteção frente a contaminantes.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
SEV-01 SEV-02 SEV-03 SEV-04
aqüiclude
aqüiclude
não saturado
aqüitardo
aqüífero
ρ = 35S = 0,37
ρ = 9ρ = 15
ρ = 12
ρ = 1500 ρ = 2500 ρ = 2000 ρ = 900
ρ = 10
ρ = 10S = 1,5 ρ = 10
S = 1,7ρ = 10S = 1,5
ρ = 65T = 650 ρ = 80
T = 1280 ρ = 95T = 1425 ρ = 120
T = 3240ρ → Kρ e E → T
S > 1: maior proteção do
aqüífero
maior
S < 1: menor proteção do
aqüífero
NA
Figura III-25 – Relação condutância longitudinal unitária/proteção do aqüífero.
Braga, A.C.O.
47
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA GEOELÉTRICA APLICADA NA
HIDROGEOLOGIA
4.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS
A técnica da SEV–ER, tem sido ao longo dos anos, importante instrumento de apoio em
estudos aplicados à Hidrogeologia, tendo como aplicação principal, investigações de
aqüíferos aluvionares (sedimentos inconsolidados) e aqüíferos sedimentares (rochas
sedimentares), visando à locação de poços tubulares para a captação de águas subterrâneas.
Em áreas de rochas calcárias e cristalinas (rochas ígneas e metamórficas), envolvendo a
identificação de aqüíferos, respectivamente, cársticos e fraturados, a técnica da SEV não
apresenta resultados satisfatórios. A técnica do CE–ER/IP (dipolo-dipolo), inicialmente muito
empregada na prospecção mineral, com o passar dos anos, foi sendo utilizada com mais
freqüência em estudos referentes a esses aqüíferos.
Em estudos ambientais, envolvendo a contaminação de solos, rochas e águas
subterrâneas, as técnicas da SEV e CE, em conjunto, tem sido utilizadas com grande sucesso,
tanto no que se refere à precisão dos resultados obtidos, quanto aos custos e prazos
relativamente reduzidos, resultando em um excelente apoio em nesses tipos de estudos. O
método da polarização induzida, tem sido utilizado nessas questões, juntamente com a
eletrorresistividade, ainda de maneira insatisfatória. Entretanto, a contribuição desse
parâmetro físico (cargabilidade), é significativa, auxiliando a interpretação da resistividade,
principalmente, quando se tem ocorrência de minerais argilosos.
Uma questão que merece destaque, na aplicação, não só dos métodos geoelétricos, mas
da Geofísica como um todo, diz respeito à divergência, dos resultados obtidos em um
levantamento geofísico, com dados geológicos de sondagens mecânicas. A primeira vista, a
Geofísica é sempre questionada quanto à sua “eficácia”, “não funciona”, é o comum de se
constatar, infelizmente. Antes de qualquer conclusão precipitada, estando seguro sobre a
correta metodologia geofísica utilizada, devem-se, além de rever as interpretações, rever a
geologia local, principalmente se os dados geológicos existentes são incompletos e pouco
esclarecedores.
4.2. METODOLOGIA GEOELÉTRICA ADEQUADA
No estabelecimento de uma programação de uma campanha pelos métodos geoelétricos,
a estratégia metodológica adotada é importante para se atingir com sucesso, os objetivos
Braga, A.C.O.
48
propostos. A Fig. IV-01, apresenta uma seqüência de etapas mínimas de um projeto de
desenvolvimento, que se aplica de um modo geral a toda Geofísica.
Tema do Projeto
Estabelecimento dos Problemas - Justificativas
Geologia da Área
Metodologia Geoelétrica
Execução dos Trabalhos de Campo
Processamento e Interpretação dos Dados
Análises e Conclusões
Pesquisa Bibliográfica e Compilação de Dados
Programação dos Ensaios
Objetivos Gerais
ObjetivosEspecíficos Critérios de Análises
Figura IV-01 – Etapas de uma campanha geoelétrica aplicada à Hidrogeologia. Após o estabelecimento do tema do projeto com os objetivos gerais, a compilação de
dados pré-existentes é importante, pois além de fornecer dados geológicos sobre a área a ser
estudada, pode informar sobre suas condições gerais, tais como, topografia, acidentes
naturais, etc.. Essas características, dependendo das condições, podem inviabilizar uma
determinada metodologia geoelétrica.
Portanto, para melhor entendimento e utilização dos métodos geoelétricos na
Hidrogeologia, envolvendo a definição da metodologia mais adequada, e posterior
processamento dos dados, interpretação e obtenção de seus produtos finais, deve-se
considerar, inicialmente, os objetivos gerais e a geologia local, ou seja:
Objetivos Gerais Geologia Local - captação de água subterrânea – para fins de
abastecimento, agricultura, industria, lazer;
- contaminação de solos, rochas e águas
subterrâneas - envolvendo as fases de investigação
preventiva, confirmatória e de remediação, e
monitoramento.
- sedimentos inconsolidados – aqüíferos granulares
(ex. aluvião, coluvião);
- rochas sedimentares – aqüíferos granulares e
cársticos (ex. arenito, calcário);
- rochas cristalinas – aqüíferos fraturados (ex.
granito, gnaisse).
A partir dos objetivos gerais e das características geológicas da área de interesse,
podem-se definir os objetivos específicos da pesquisa, tais como: identificação litológica,
identificação de aqüíferos sedimentares ou fraturados, elaborar mapas potenciométricos, etc..
Braga, A.C.O.
49
Portanto, em função dos objetivos gerais do projeto, geologia local e objetivos
específicos (considerando a classificação geoelétrica proposta - Capítulo 3), define-se a
metodologia geoelétrica adequada a ser utilizada. A partir desse estabelecimento
metodológico, podem-se obter produtos finais com segurança e sucesso, visando atingir os
objetivos propostos do trabalho.
4.2.1. Objetivos Gerais e Geologia Local
Quando o projeto visa à captação de águas subterrâneas, deve-se considerar a geologia
local: sedimentos inconsolidados (aqüíferos tipo granular; podendo, dependendo da situação
geológica, ser denominado de aqüíferos aluvionares), rochas sedimentares (aqüíferos
granulares ou cársticos) ou rochas cristalinas (aqüíferos fraturados).
No caso de sedimentos inconsolidados e rochas sedimentares, a utilização dos métodos
da eletrorresistividade e polarização induzida, em conjunto, leva a uma caracterização
litológica mais consistente, servindo para identificar sedimentos arenosos, argilosos e areno-
argilosos e/ou argilo-arenosos. Em rochas cristalinas, a cargabilidade pode indicar a presença
de materiais argilosos preenchendo as fraturas.
Quando o trabalho envolve estudos ambientais, visando um diagnóstico de solos,
rochas e águas subterrâneas frente a prováveis contaminantes, deve-se ressaltar que os
parâmetros geoelétricos determinados, refletem o meio investigado, ou seja, solos e rochas
saturados, incluindo as águas subterrâneas, ou não saturados. Nesses estudos deve-se
considerar, inicialmente, além da geologia, a fase do empreendimento, por exemplo, se o
aterro, industria, refinaria de combustíveis, etc., já existem (pós-empreendimento) ou se estão
em fase de implantação (pré-empreendimento).
Na fase pré-empreendimento – investigação preventiva, os métodos geoelétricos
auxiliam na caracterização da geologia, determinação do nível d’água e elaboração de mapas
potenciométricos, e ainda caracterizando a área quanto ao grau de proteção de determinada
camada geológica frente a contaminantes.
Na fase pós-empreendimento, envolvendo investigação confirmatória, de remediação e
monitoramento, deve-se considerar a provável ocorrência de plumas de contaminação. Nesse
caso, os métodos geoelétricos podem delimitar eventuais plumas, tanto lateralmente como em
profundidade, auxiliando a locação de poços de monitoramento, e orientando a instalação
desses poços, quanto a eventuais riscos de perfuração de tanques enterrados contendo
resíduos, ou de dutos e galerias subterrâneas. Pode-se estimar, ainda, através da Geofísica,
áreas e volumes para as atividades de remoção e remediação de solos contaminados.
Braga, A.C.O.
50
Outro condicionante a ser considerado nesses estudos ambientais, refere-se, como na
captação, à geologia local: sedimentos inconsolidados (porosidade granular), rochas
sedimentares (porosidade granular ou cárstica) ou rochas cristalinas (porosidade de fratura).
Como a metodologia geoelétrica utilizada é a mesma, e para facilitar as discussões, os
sedimentos inconsolidados são incorporados nas discussões das rochas sedimentares.
De um modo geral, nos estudos visando a captação de águas subterrâneas e ambientais
em sedimentos inconsolidados e rochas sedimentares, envolvendo aqüíferos granulares, deve-
se recorrer a técnicas, cujos princípios teóricos se baseiam em situações semelhantes a
modelos geológicos do meio estratigráfico − bacias sedimentares, cujas camadas devem
ocorrer, aproximadamente, plano paralelas à superfície do terreno.
A técnica a ser utilizada, deve ser desenvolvida
a partir da superfície do terreno; com os
espaçamentos entre os eletrodos A-B crescentes;
sendo o levantamento pontual, estudando as
variações verticais do parâmetro físico medido, e
conseqüentemente, o centro do arranjo AMNB,
deverá permanecer fixo durante todo o
SONDAGEM ELÉTRICA VERTICAL
Braga, A.C.O.unesp
A BM N
Investigação em profundidade
ρ1
ρ2
ρ3
desenvolvimento do ensaio. Todas as condições citadas, definem a técnica da sondagem
elétrica vertical – arranjo Schlumberger.
No caso de rochas sedimentares (aqüíferos cársticos) e rochas cristalinas (aqüíferos
fraturados), as técnicas ideais, referem-se a aquelas que permitem obter um estudo lateral das
estruturas geológicas, ocorrendo, aproximadamente, de forma descontínua à superfície do
terreno, como seria o caso de fraturas e falhamentos, contatos geológicos, diques, etc. Nesse
caso, a variação lateral do parâmetro físico obtido interessa no ensaio, diferentemente das
SEV’s.
A técnica a ser utilizada, nesse caso, deve ser
desenvolvida a partir da superfície do terreno; com
os espaçamentos entre os eletrodos A-B e M-N
constantes; sendo o levantamento efetuado ao longo
de perfis, estudando as variações laterais do
parâmetro físico medido, conseqüentemente, o
centro do arranjo AMNB, não deverá permanecer
fixo
CAMINHAMENTO ELÉTRICOBraga, A.C.O.
unesp
Investigação lateral
A B M N
ρ1
ρ2
ρ3
ρ3
ρ1
ρ4
Braga, A.C.O.
51
durante todo o desenvolvimento do ensaio. Todas as condições citadas, definem a técnica do
caminhamento elétrico – arranjo dipolo-dipolo.
A Fig. IV-02 apresenta a metodologia ideal nesses estudos, considerando a geologia
local e em função da resolução do método/técnica de investigação.
Captação de Águas Subterrâneas
Rochas Sedimentares
AqüíferosGranulares
EletrorresistividadePolarização Induzida
Sondagem ElétricaVertical - SEV
RochasCristalinas
AqüíferosFraturados
CaminhamentoElétrico - CE
AqüíferosCársticos
SedimentosInconsolidados
MetodologiaGeoelétrica
Pré-empreendimento Pós-empreendimento
Contaminação de solos, rochas e
águas subterrâneas
Rochas Sedimentares
RochasCristalinas
Sondagem ElétricaVertical - SEV
CaminhamentoElétrico - CE
Rochas Sedimentares
RochasCristalinas
Sondagem ElétricaVertical - SEV
Figura IV-02 – Metodologia geoelétrica – captação de águas subterrâneas e estudos
ambientais.
4.2.2. Objetivos Específicos e Critérios de Análises
Na definição da metodologia geoelétrica adequada, além dos condicionantes citados
anteriormente e em função da classificação dos métodos geoelétricos proposta, deve-se
considerar os objetivos específicos do trabalho e certos critérios de análises. Como já
comentado anteriormente, os objetivos específicos de um trabalho envolvem a identificação
litológica, identificação de aqüíferos sedimentares ou fraturados, determinação do nível
d’água e elaboração de mapas potenciométricos, etc.. Esses objetivos devem estar claramente
definidos, pois esta é uma condição básica e essencial para o desenvolvimento e obtenção de
conclusões sérias.
A Tabela IV-01 apresenta a metodologia ideal na captação de águas subterrâneas e
estudos ambientais detalhando a Fig. IV-02, com os objetivos específicos principais
(produtos) a serem obtidos.
A Tabela IV-02, apresenta uma relação dos critérios a serem considerados para,
juntamente com as condições citadas anteriormente, definir a metodologia adequada com
melhor precisão.
Braga, A.C.O.
52
Tabela IV-01 – Metodologia e produtos geoelétricos.
- Fraturas, falhamentos e contaminação
- Fraturas, falhamentos e contaminação
- Cavidades
- Cavidades
- Fraturas e falhamentos
- Parâmetros hidráulicos
- Fraturas e falhamentos
- Contato água doce/salgada
- Profundidade e espessura do aqüífero
- Parâmetros hidráulicos
SEV-ER/IP- Litologia - Topo rochoso
SEV-ER/IP- Litologia - Topo rochoso
SEV-ER/IP- Litologia - Topo rochoso
SEV-ER/IP
- Litologia - Topo rochoso
Cárstica - Cárstes e contaminação
FraturaRochas Cristalinas
- Evolução de plumas de contaminação
- Plumas de contaminação
- Cavidades
- Cavidades
CE-ER/IP
SEV-ER- Nível d’água - Mapa potenciométrico
GranularSedimentos
Inconsolidados e/ouRochas
Sedimentares
Investigações para
remediação e monitoramento
FraturaRochas Cristalinas
- Cárstes e contaminaçãoCársticaCE-ER/IP
SEV-ER- Nível d’água - Mapa potenciométrico
GranularSedimentos
Inconsolidados e/ouRochas
SedimentaresInvestigações confirmatórias
Pós
FraturaRochas Cristalinas
- CárstesCárstica CE-ER/IP
SEV-ER- Nível d’água - Mapa potenciométrico
GranularSedimentos
Inconsolidados e/ouRochas
SedimentaresInvestigações
PréviasPré
Estudos Ambientais -
Contaminação de Solos, Rochas
e Águas Subterrâneas
FraturaRochas Cristalinas
- CárstesCárstica CE-ER/IP
SEV-ER- Nível d’água - Mapa potenciométrico
GranularSedimentos
Inconsolidados e/ouRochas
Sedimentares
Avaliação Hidrogeológica -Identificação de
aqüíferos promissores (locação de poços
tubulares)
Captação de Águas
Subterrâneas
PorosidadeTipoMetodologia Geoelétrica
Objetivos Específicos – Principais Produtos
GeologiaFases do Empreendimento
Objetivos Gerais
- Fraturas, falhamentos e contaminação
- Fraturas, falhamentos e contaminação
- Cavidades
- Cavidades
- Fraturas e falhamentos
- Parâmetros hidráulicos
- Fraturas e falhamentos
- Contato água doce/salgada
- Profundidade e espessura do aqüífero
- Parâmetros hidráulicos
SEV-ER/IP- Litologia - Topo rochoso
SEV-ER/IP- Litologia - Topo rochoso
SEV-ER/IP- Litologia - Topo rochoso
SEV-ER/IP
- Litologia - Topo rochoso
Cárstica - Cárstes e contaminação
FraturaRochas Cristalinas
- Evolução de plumas de contaminação
- Plumas de contaminação
- Cavidades
- Cavidades
CE-ER/IP
SEV-ER- Nível d’água - Mapa potenciométrico
GranularSedimentos
Inconsolidados e/ouRochas
Sedimentares
Investigações para
remediação e monitoramento
FraturaRochas Cristalinas
- Cárstes e contaminaçãoCársticaCE-ER/IP
SEV-ER- Nível d’água - Mapa potenciométrico
GranularSedimentos
Inconsolidados e/ouRochas
SedimentaresInvestigações confirmatórias
Pós
FraturaRochas Cristalinas
- CárstesCárstica CE-ER/IP
SEV-ER- Nível d’água - Mapa potenciométrico
GranularSedimentos
Inconsolidados e/ouRochas
SedimentaresInvestigações
PréviasPré
Estudos Ambientais -
Contaminação de Solos, Rochas
e Águas Subterrâneas
FraturaRochas Cristalinas
- CárstesCárstica CE-ER/IP
SEV-ER- Nível d’água - Mapa potenciométrico
GranularSedimentos
Inconsolidados e/ouRochas
Sedimentares
Avaliação Hidrogeológica -Identificação de
aqüíferos promissores (locação de poços
tubulares)
Captação de Águas
Subterrâneas
PorosidadeTipoMetodologia Geoelétrica
Objetivos Específicos – Principais Produtos
GeologiaFases do Empreendimento
Objetivos Gerais
Tabela IV-02 – Critérios de análise na definição da metodologia geoelétrica adequada.
Profundidade de investigação a ser
atingida
Estudos envolvendo o uso e ocupação do solo (questões ambientais): métodos e técnicas geofísicas de estudos rasos. Estudos visando à captação de águas subterrâneas: métodos e técnicas geofísicas de estudos relativamente profundos.
Espessura e forma do corpo a ser prospectado
Corpos com pequena espessura, localizados estratigraficamente a uma grande profundidade, em relação à superfície do terreno, podem não ser detectados dependendo da técnica utilizada. Corpos planos paralelos à superfície do terreno sugerem técnicas de investigação diferentes de corpos verticais ou subverticais à superfície do terreno.
Contrastes de propriedades físicas -
corpo investigado/meio
encaixante
Dependendo do tipo de materiais geológicos, determinados métodos geofísicos não apresentam contrastes de propriedades físicas. Portanto, a escolha do método deve considerar as diferentes situações em cada tipo de pesquisa.
Poder de resolução, custo e rapidez
Os métodos e técnicas a serem utilizadas, devem aliar, a capacidade de atingir os objetivos propostos, com custos dos ensaios e prazos adequados.
Topografia e área de estudo
Topografias muito acidentadas e áreas ocupadas por instalações diversas, podem inviabilizar determinadas técnicas, necessitando o emprego de técnicas não muito precisas, mas adequadas à situação.
Braga, A.C.O.
53
4.3. PROGRAMAÇÃO E DESENVOLVIMENTO DOS ENSAIOS GEOELÉTRICOS
Após a escolha da metodologia a ser utilizada na pesquisa, deve-se proceder à
programação e o desenvolvimento dos ensaios, também considerados fundamentais para o
sucesso da campanha, pois, numa pesquisa Geofísica, os resultados obtidos, podem ser
considerados satisfatórios, na medida em que a coleta de dados e a interpretação final,
apresentem, do ponto de vista técnico, segurança e precisão.
Nada adianta, um geofísico intérprete, experiente e conhecedor das leis básicas que
regem a metodologia utilizada, se os dados de campo forem obtidos por operadores
inexperientes, levando a uma não confiabilidade nos dados coletados. Ressalta-se que, até
mesmo operadores experientes podem enfrentar situações adversas, as quais podem resultar
em dados não confiáveis. Pode ocorrer ainda, a situação inversa, na qual os dados são
confiáveis, mas o intérprete não tem uma razoável experiência ou não dispõe de dados
geológicos consistentes.
Nas discussões, a seguir, sobre as técnicas da SEV e CE, os arranjos referidos, são,
respectivamente, o Schlumberger e o Dipolo-Dipolo, em função de suas precisões, qualidade
dos resultados e praticidade nas operações de campo.
4.3.1. Sondagem Elétrica Vertical - Schlumberger
Como já ressaltado, uma campanha por SEV – Schlumberger, depende do tipo de
investigação a ser efetuada, ou seja: objetivos propostos do trabalho, geologia a ser estudada,
profundidade a serem atingidas, etc..
Para a programação de uma campanha por SEV, além de uma visita prévia na área de
estudo, é importante dispor de alguns dados gerais, tais como: mapas topográficos, mapas e
seções geológicas, informações de subsuperfície (poços, cacimbas, etc.), geologia em detalhe
e outras informações sobre a infra-estrutura, tais como: vias de comunicação, clima, presença
de instalações industriais, redes de energia elétrica, rios, etc. Os mapas devem ser em escala
adequada ao trabalho a ser executado e os dados de poços devem ser confiáveis.
Outra condição para a utilização adequada de uma SEV diz respeito à topografia. Se esta
apresenta uma inclinação muito acentuada, os dados podem ser imprecisos e até inviabilizar
os trabalhos, considerada suas dimensões em relação aos espaçamentos dos eletrodos
utilizados.
Braga, A.C.O.
54
O mergulho das camadas
geológicas, em relação à
superfície do terreno, também
deve ser considerado.
A Fig. IV-03 ilustra
situações inadequadas em relação
à topografia do terreno (a) e
mergulho acentuado das camadas
(b) e (c); e, adequadas (d) ao
desenvolvimento das SEV’s.
A
B
MN
A BM N
ρ1ρ2
ρ2
ρ1
A BM N
ρ2
ρ1
a)A BM N
ρ2ρ1
ρ3
b)
c) d)
Figura IV-03 –Desenvolvimento de uma SEV.
A programação de uma campanha de SEV inclui, além das questões de organização,
logística, infra-estrutura, etc., a escolha da densidade das medições, situação dos locais dos
centros das SEV´s, direções das linhas AMNB, e ainda, a determinação do espaçamento final
– profundidade de investigação, ou seja, quando dar por encerrada uma SEV?
Densidade dos Ensaios
A distância entre os centros de SEV´s contínuas – malha adotada, depende, de um lado,
do caráter e fase da investigação, e de outro, das estruturas geológicas existentes. Para que os
modelos geoelétricos, resultantes das interpretações das SEV´s, tenham uma correlação
satisfatória, recomenda-se que a distância adequada de separação entre os locais de
investigação, seja menor ou igual a duas vezes a profundidade do objetivo a ser atingido. Na
medida do possível, deve-se iniciar por um levantamento de caráter regional e posteriormente
detalhar os locais de maior interesse.
Para estabelecer uma malha de ensaios, estimando a quantidade de SEV’s a serem
executadas em função da profundidade de investigação (m) e das dimensões da área de estudo
(m2), pode-se utilizar a Equação IV-01. 2
.ínv.prof2área SEV
×= IV-01
Entretanto, a programação de uma campanha por SEV, deve aliar além da qualidade e
segurança dos resultados, prazos disponíveis e custos. Em áreas de grandes dimensões, com
profundidades de investigação relativamente pequenas, as relações anteriores, podem-se
tornar inviável, tanto economicamente como em termos de prazos. As relações entre, as
dimensões da área de estudo e a escala do trabalho, devem ser consideradas na definição da
malha ideal.
Braga, A.C.O.
55
Entretanto, uma das dificuldades encontradas na programação, principalmente
envolvendo profissionais inexperientes, diz respeito às relações entre as dimensões da área de
estudo e escala adequada a ser utilizada, ou seja, quais os tipos de escala mais adequados para
representar uma anomalia em níveis de detalhes diferenciados. Normalmente, utiliza-se o bom
senso, mas em alguns casos, os mapas apresentados, não apresentam uma representatividade
em função do grau de detalhe exigido na pesquisa.
Como uma tentativa de contribuição na programação de uma campanha de SEV, a Fig.
IV-04, apresenta um ábaco, que pode ser utilizado como um indicativo inicial para orientar a
quantidade de ensaios a serem desenvolvidos, em uma determinada área de trabalho. A
utilização do ábaco da Fig. IV-04 é simples: 1) de posse das dimensões da área de pesquisa - z
(metros quadrados), deve-se encontrar a reta correspondente; 2) ao longo dessa reta,
determinar a escala (x) de trabalho a se utilizada; e, 3) nesse ponto, tomar o valor
correspondente ao eixo y – quantidade de SEV’s recomendadas (y). Recomenda-se,
entretanto, um número mínimo de três ensaios.
1000 100002000 3000 5000 20000 30000 50000500ESCALA DA PESQUISA (1:)
1
10
100
1000
2
3
4
56789
20
30
40
5060708090
200
300
400
500600700800900
QU
ANTI
DAD
E D
E SE
V
1,000,000
10,000,000
100,000,000
2000000
3000000
5000000
20000000
30000000
50000000
200000000
300000000
500000
300000
200000
Dim
ensõ
es d
a Ár
ea (m
2 )
limite mínimo recomendado
a b c d fg
h
i
j
e
Braga, A.C.O.unesp
k
l
Dimensões da Área (m2)a) 2.500b) 5.000c) 10.000d) 20.000e) 40.000f) 80.000
g) 160.000h) 320.000i) 640.000j) 1.280.000k) 3.000.000l) 5.400.000m)10.000.000
m
Figura IV-04 – Densidade de ensaios/escala – Programação de SEV.
Ressalta-se que esse ábaco foi elaborado, considerando áreas de trabalho até 10.000.000
m2 (10 Km2). Isso se deve ao fato, de que a grande maioria dos trabalhos, para fins
Braga, A.C.O.
56
hidrogeológicos e ambientais, apresentam áreas menores que este limite estabelecido, e a
metodologia de cálculo deve mudar para áreas maiores.
Entretanto, através das Equações IV-02 e IV-03, a metodologia anterior pode ser
sintetizada, incluindo áreas maiores que as do ábaco, estimando-se a quantidade de SEV’s, em
função das dimensões da área de pesquisa e das escalas sugeridas, simultaneamente:
Áreas (m2) Escalas Sugeridas (1:) Equações
≤ 1.280.000 ≤ 20.000
1.280.000 a 10.000.000 10.000 a 30.000 ( ) ( )0,9051 z 14,1x y ×= − IV-02
> 10.000.000 25.000 a 500.000 ( ) ( )1,052 z 7,16x y ×= − IV-03
onde, y = quantidade de SEV’s recomendadas; x = escala de trabalho e z = dimensões da área de
pesquisa (m2).
Os valores obtidos para as quantidades de SEV’s, devem ser aproximados, de
preferência para mais, facilitando a programação. Deve-se ressaltar entretanto, que a
quantidade de ensaios finais, estará sempre ligada às especificidades de cada projeto. A
Tabela IV-03, apresenta alguns exemplos de aplicação dessas equações.
Tabela IV-03 – Estimativa da quantidade de SEV’s em função das dimensões da área de
pesquisa e da escala sugerida.
Área - z (m2) Escalas Sugeridas (1:) - x
Quantidade de SEV’s recomendadas - y
1.000 5 10.000 500 10
5.448.437 (5,45 Km2) - (Fundunesp, 1998) 12.000 119 Equação IV-02
624.000.000 (624 Km2) ~ Folha IBGE/1:50.000 50.000 12
500.000 62 250.000.000.000 (250.000 Km2) ~ Geológico do Estado de São Paulo/1:500.000 - IPT 250.000 248
Equação IV-03 Levantamentos de
caráter regional
Escolha do Local do Centro da SEV e Direção da Linha AMNB
A escolha do local do centro da SEV (ponto de atribuição dos resultados) é de
fundamental importância. Deve-se proceder a um reconhecimento prévio, procurando evitar
situações em possam interferir na qualidade dos resultados, tais como: encanamentos e
tubulações, formigueiros com grandes dimensões, caixas de alta tensão, etc.. Tais ocorrências,
situadas entre os eletrodos de potencial MN, podem provocar uma distorção do campo
elétrico, alterando os resultados de maneira contínua, afetando grande parte da curva de
campo. Já, próximas dos eletrodos de corrente AB, apresentam distorções pontuais, podendo
ser desprezadas, não prejudicando a curva final de campo.
Braga, A.C.O.
57
A Fig. IV-05, ilustra uma situação em que, os eletrodos de potenciais foram afetados
pelos materiais em subsuperfície. Esses eletrodos, cravados em solos pouco compactos, com
muitas raízes e presença de seixos (situação 1 – M1), não apresentam um contato eletrodo/solo
adequado, podendo resultar em dados totalmente imprecisos. Já na situação 2 – M2, com os
eletrodos de potenciais cravados em um solo mais compacto, resultou em dados adequados,
com a curva de campo dentro do esperado.
Observa-se ainda nessa
figura, que a camada superficial, de
pequena espessura, ainda pode ser
notada em função da diferença nos
segmentos de MN/2 = 0,30 e MN/2
= 2,0; já não se fazendo notar, com
os segmentos de MN/2 = 2,0 e
MN/2 = 5,0. 1 10 1002 4 6 8 20 40 60 80
Espaçamento AB/2 (m)
10
100
20
40
60
80
200
400
600
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te (o
hm.m
)
MN/2=0,3MN/2=2,0MN/2=5,0
M1 - leituras com os eletrodosde MN cravados em solo fofo(grama com raízes)M2 - leituras com os eletrodosde MN cravados maisprofundos (ultrapassandoa grama com raízes) solo seco, fofo,
com muitas raízessolo seco, compacto,sem raízes
M1
M2
Figura IV-05 – Efeitos nos eletrodos de
potenciais - SEV. Devido a resistências de contato solo/eletrodo elevadas, o trabalho pode até ser
inviabilizado. Estas resistências afetam, tanto o circuito de emissão de corrente, como o
circuito de recepção de potencial.
Circuito de Emissão:
Este circuito consiste basicamente, de: uma fonte de alimentação; dois eletrodos de
barras de aço inoxidável (A e B); de um amperímetro (ou miliamperímetro) para as medidas
de I; e, dois cabos e elementos de conexões necessários. A partir da equação III-12, sendo K
= cte, tem-se que ∆V é proporcional a I. Tomando um esquema equivalente (Figura b) ao de
campo (Figura a), pode-se denominar: RF = resistência da fonte; RC = resistência ôhmica dos
cabos, RA e RB = resistência de contato eletrodos/solo; e, U = f.e.m. do gerador.
Braga, A.C.O.
58
Como RF e RC (linhas curtas) são pequenos, I só
depende de RA e RB. Ressalta-se que U é limitado por
razões práticas e de segurança. Portanto, conclui-se que,
as resistências de contato entre eletrodos/solo, são fatores
que limitam na prática o valor da intensidade I.
A B
a) esquema prático
b) esquema equivalente
RFRC
RA RB
RF RC RA RB+ + +I = U
mA
mA
Circuito de Recepção:
Para este circuito, tem-se: RI = resistência do
equipamento; RM e RN = resistência de contato
eletrodos/solo. Disso, resulta: o ∆V’ é o potencial lido no
equipamento, que é menor que o potencial criado. Isto se
deve à RM e RN, as quais produziriam uma queda de
tensão na leitura do equipamento. Como RM e RN não
podem ser diminuídos além de um certo limite, é melhor
que RI seja muito maior que estas, ou seja, deve-se
empregar um equipamento de impedância de entrada
muito grande.
mVM N
a) esquema prático
b) esquema equivalente
RIRM RM
mV
Ressalta-se que na utilização de eletrodos metálicos para medidas do potencial (M e N),
o fenômeno da polarização que ocorre entre estes e o solo (ORELLANA, 1972), normalmente
induz a erros nas leituras do potencial analisado, principalmente, na polarização induzida
(cargabilidade), na qual os valores são muitos baixos.
Visando minimizar estes efeitos de
polarização do solo, recomenda-se a
utilização de eletrodos impolarizáveis
do tipo pote de cerâmica (Fig. III.8),
parcialmente saturados, com solução
aquosa de sulfato de cobre, conectado à
linha de medição através de placas de
cobre eletrolítico.
Parte externaimpermeabilizada
Parte externaporosa
rolha
placas de cobre
solução de sulfatode cobre
circuito demedição de MN
Braga, A.C.O.unesp
Figura III.8 – Eletrodo de recepção
Braga, A.C.O.
59
impolarizável.
A solução de CuSO4, entra em contato com o solo, através de uma parte inferior porosa
do eletrodo. Deste modo, se consegue que essas polarizações sejam iguais em ambos eletrodos
e se anulem.
Situações naturais, tais como: depressões acentuadas no terreno, variações litológicas,
etc., também podem resultar em imprecisões nas leituras de campo. Portanto, o centro de uma
SEV deve atender uma melhor aproximação das condições de homogeneidade lateral,
atendendo a teoria dos meios estratificados.
A direção da linha AMNB deve se manter paralela às estruturas geológicas (contatos,
falhas, etc.) e de modo que a superfície topográfica apresente a mínima variação na direção
escolhida. Os eletrodos, preferencialmente, não devem cruzar falhamentos e/ou contatos
geológicos, pois essas variações laterais de resistividade, podem distorcer os campos elétricos
criados, levando à obtenção de dados imprecisos.
A Fig. IV-06, ilustra o desenvolvimento
adequado de várias SEV’s, em situação de
ocorrência de falhamento geológico, com
diferentes resistividades dos materiais presentes
em superfície e subsuperfície.
O perfil investigado é perpendicular à
estrutura geológica, enquanto que a direção da
linha AMNB se mantém aproximadamente
paralela à estrutura, procurando manter os
eletrodos sem heterogeneidades laterais.
Falha/Contato Geológico
B
SEV – direção do azimute AMNB
Braga, A.C.O.unesp
1
3
5
7
911
2
4
6
810
12
A
ρ1 ρ2
Figura IV-06 – Locação das SEV’s.
Os cuidados citados anteriormente, no desenvolvimento dos trabalhos de campo, são
considerados de extrema importância, para a qualidade dos dados de uma SEV. De nada vale,
softwares sofisticados, intérpretes experientes, se os dados não apresentam qualidade
adequada.
Espaçamento AB Final – Profundidade de Investigação
O espaçamento AB final de uma SEV, para se atingir os objetivos propostos, deve ser
estimado na programação dos ensaios. Pode-se tomar a relação AB/4 como sendo a
profundidade teórica atingida. Na prática alguns procedimentos podem ser seguidos para
escolher sobre o AB final:
Braga, A.C.O.
60
1) basear-se em resultados de campanhas
anteriores realizadas na área ou em áreas
geologicamente semelhantes;
2) efetuar algumas SEV´s em pontos
estratégicos da área ou junto a poços que
contenham descrições confiáveis; e,
3) tomar a relação AB/4 e prosseguir as
leituras, até se obter, no mínimo, três
pontos na curva de campo após atingir o
objetivo esperado (Fig. IV-07).
1 10 1002 4 6 8 20 40 60 80
Espaçamento AB/2 (m)
100
1000
200
400
600
800
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te
(ohm
.m)
Figura IV-07 – Espaçamento AB final - SEV.
Na Hidrogeologia, as profundidades solicitadas visando à captação de águas
subterrâneas, de um modo geral, situam-se entre 100 e 500 metros. Portanto, a técnica a ser
utilizada não pode apresentar limitações, principalmente, quando envolve grandes
profundidades, sendo a técnica da SEV – Schlumberger, superior às demais, tanto na
resolução quanto na penetração.
Em estudos profundos, como é o caso do aqüífero Guarani (por volta de 1.500 metros
nas regiões oeste e noroeste do Estado de São Paulo), as SEV’s – Schlumberger, podem ser
utilizadas com sucesso. Nesse caso, podem-se destacar os trabalhos efetuados pelo Consórcio
CESP/IPT - PAULIPETRO (Fig. IV-08 - IPT, 1980).
Os objetivos dessas SEV’s foram o de determinar o topo do embasamento cristalino, em
áreas de afloramento dos sedimentos da Bacia do Paraná. O espaçamento utilizado foi de AB
= 10.000 m, determinando o topo do embasamento cristalino a 2.082,0 metros de
profundidade.
Braga, A.C.O.
61
1000
100
10
2000
3000
4000
200
300
400500600700800900
20
30
405060708090
Pro
fund
idad
e (m
)
10.0m
23.0m
138.0m
400.0m
2082.0m
1600
34
340
42
500010 100 1000 1000020 30 50 200 300 500 20003000 5000
Espaçamento AB/2 (m)
10
100
1000
10000
20
40
6080
200
400
600800
2000
4000
60008000
Res
istiv
idad
e A
pare
nte
(ohm
.m)
Curva de Campo
Obs.: níveis geoelétricos descritos em termos de predominânciado material geológico.
Sondagem Elétrica Vertical - Arranjo SchlumbergerSEV- 002/49Local: Folha de Avaré/SP (1:50.000 - IBGE)Data: 28/01/1980 - Coordenadas UTM: 719,90E - 7.453,40N
MODELO GEOELÉTRICO
NA
Fm Bauru
sedimentossuperficiaiszona nãosaturada
Fm Serra Geral
SEV-002/49
SedimentosMesozóicos e/ou
Paleozóicos
EmbasamentoCristalino
Figura IV-08 – SEV profunda (IPT, 1980).
Entretanto, para profundidades maiores que, aproximadamente, 2.500 metros (AB =
10.000 m), as SEV’s – arranjo Schlumberger não são produtivas, em termos de rendimento de
campo. Neste caso, deve-se recorrer às sondagens elétricas dipolares – arranjo equatorial
(Orellana, 1972). Em investigações envolvendo a contaminação de solos, rochas e águas
subterrâneas, as profundidades de investigação requeridas, são relativamente rasas,
normalmente não ultrapassando 100 metros. Nesses casos, as SEV’s apresentam uma relação
custo/benefício, satisfatória, sendo empregadas com sucesso.
As profundidades de investigação de uma SEV (AB/4), referidas anteriormente, são
teóricas, pois na prática, camadas de alta e baixa resistividade, podem mudar a relação
proposta. Uma questão importante na SEV-ER, diz respeito à profundidade de investigação
em terrenos sedimentares de alta resistividade, localizados superficialmente na zona não
saturada. A ocorrência desses materiais, pode ocasionar um “atraso” significativo nas curvas
de campo, deslocando os espaçamentos AB.
Orellana (1972), cita que em alguns casos, onde ocorre uma camada de alta resistividade
(podendo ser considerada isolante), a penetração de uma SEV não cresceria com o
espaçamento AB. O referido autor ressalta também que, a presença de camadas espessas e de
altas resistividades, em relação às camadas sobrejacentes, produziria na curva de
resistividades aparentes um ramo ascendente seguido de outro descendente, sendo que para se
Braga, A.C.O.
62
obter uma definição da camada resistiva, que permitiria sua interpretação, o espaçamento AB
teria que ser superior a dez vezes ou mais a profundidade de seu topo.
Em estudos geofísicos desenvolvidos nos estados de Tocantins e Pará (IPT, 1985/86),
foram executados ensaios por sísmica de refração e eletrorresistividade (SEV). De um modo
geral, as curvas de campo das SEV’s, apresentaram altos valores de resistividades aparentes
para as camadas superficiais. Essas curvas mostraram nos ramos iniciais, configuração
semelhante à descrita anteriormente por Orellana (op. cit.).
Analisando o tipo das curvas obtidas, constatou-se esse efeito em mais de 90% das
SEV’s executadas. Ao efetuar a interpretação dessas SEV’s, o modelo geoelétrico resultante
não era compatível com as informações geológicas disponíveis e com os resultados da sísmica
de refração – profundidades muito elevadas, indicando um claro deslocamento dos
espaçamentos AB.
Após várias análises dessas curvas, pode-se observar que o ramo final poderia ser
deslocado, mantendo as resistividades aparentes, para a esquerda do gráfico até coincidir com
as primeiras leituras de campo, eliminando com isso o efeito devido à camada resistiva
resultando em uma curva “reduzida”. Tomando-se um ou dois pontos AB/2 coincidentes, a
relação entre eles resulta em um fator denominado de fator de redução da profundidade –
FRP (equação IV-04).
( )campo
reduzido
2/AB)2/AB(
FRP = IV-04
As Fig.s IV-09 e IV-10 ilustram as situações descritas, sendo apresentadas as curvas de
campo, curva reduzida, modelo geoelétrico de campo e modelo geoelétrico reduzido e o
modelo da sísmica de refração.
No caso 1 (Fig. IV-09) os dados de campo, a partir do AB/2 = 30, foram deslocados até
coincidir com o início da curva original de campo (AB/2 = 3,0) resultando em um FRP = 0,1.
Tomando-se as profundidades do modelo de campo e aplicando o FRP, eliminando as
camadas superficiais delgadas, tem-se o modelo reduzido perfeitamente compatível com a
situação esperada.
No caso 2 (Fig. IV-10), tomou-se para redução os AB/2 = 6,0 e 60,0; sendo nesse caso
as resistividades aparentes do ramo inicial reduzidas. Observa-se nesse caso, a perfeita
correspondência do modelo reduzido com a sísmica de refração.
Braga, A.C.O.
63
100
10
200
20
40
60
80
8
6
4
2
Pro
fund
idad
e (m
)
1.5m
5.4m
15.8m
42.8m
127.4m
200.0m
1.6m
4.3m
12.7m
20.0m
4.0m
12.0m
20.0m
5700.0
2500.0
6500.0
277.0
23.0
230.0
6000.0
220.0
22.0
290.0
0.3
1.4
2.7
1 10 100 10002 3 5 20 30 50 200 300 500
Espaçamento AB/2 (m)
10
100
1000
10000
20
40
6080
200
400
600800
2000
4000
60008000
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te (o
hm.m
)
RES - campoRES - reduzida
Curva de Campo
Obs.: nível geoelétrico descrito em termos de predominânciado material geológico.
Sondagem Elétrica Vertical - Arranjo SchlumbergerSEV-35-E11/MDLocal: Tocantins - Santa Isabel - Marabá/PAEixo Sono 4 - Margem Direita/TOData: 29/04/1986
Modelocampo
Modeloreduzido
ModeloRefração
fator de redução daprofundidade
1
10,02,020,0
AB/2AB/2
FRPreduzida
campo ===
SEV - Resistividade Velocidade daonda sísmica
NA
não saturado
solo arenoso
arenito
Figura IV-09 – Efeito da resistividade na curva de campo – Caso 1.
100
10
200
20
40
60
80
8
6
4
2
Pro
fund
idad
e (m
) 1.2m
4.5m
14.6m
38.6m
165.8m
250.0m
1.5m
3.8m
16.6m
25.0m
3.5m
16.5m
25.0m
15100.0
2770.0
5000.0
824.0
54.0
300.0
12000.0
1270.0
51.0
320.0
0.5
1.6
2.6
1 10 100 10002 3 5 20 30 50 200 300 500
Espaçamento AB/2 (m)
10
100
1000
10000
20
40
6080
200
400
600800
2000
4000
60008000
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te (o
hm.m
)
RES - campoRES - reduzida
Curva de Campo
Obs.: nível geoelétrico descrito em termos de predominânciado material geológico.
Sondagem Elétrica Vertical - Arranjo SchlumbergerSEV-20-E5/MELocal: Tocantins - Santa Isabel - Marabá/PAEixo Balsas 2 - Margem Esquerda/TOData: 23/04/1986
Modelocampo
Modeloreduzido
ModeloRefração
fator de redução daprofundidade
1
10,02,020,0
AB/2AB/2
FRPreduzida
campo ===
SEV - Resistividade Velocidade daonda sísmica
NA
arenito
solo arenoso
não saturado
Figura IV-10 – Efeito da resistividade na curva de campo – Caso 2.
Desenvolvimento dos Trabalhos de Campo
Os trabalhos de campo de uma SEV iniciam-se pela escolha do local exato do centro da
linha AMNB, considerando o exposto anteriormente. Neste local coloca-se uma estaca
Braga, A.C.O.
64
identificando o número da sondagem; recomenda-se que a numeração de identificação das
SEV’s seja seqüencial, independente das localizações. A partir desta estaca, mantendo a
direção da linha AMNB de acordo com o programado, esticam-se duas trenas, uma para cada
lado, previamente demarcadas com os espaçamentos a serem utilizados.
As trenas podem ter o comprimento de 100 metros com as devidas marcas dos
espaçamentos, o que facilita muito o início do ensaio, tornando-o mais rápido. A partir de 100
metros, as marcas (podem ser de 50 em 50 metros) devem ser fixadas nos próprios cabos das
bobinas, sendo controladas pelo operador. Como já comentado, ao introduzir-se, no subsolo, a
corrente elétrica (I) por meio dos eletrodos A e B, resulta que entre os eletrodos M e N mede-
se a diferença de potencial criada (∆V). As medidas obtidas são utilizadas para o cálculo da
resistividade aparente utilizando-se as Equações III-12 e III-13. O aumento do espaçamento
AB, implica em um aumento da profundidade de investigação.
Na obtenção do parâmetro cargabilidade aparente (método da polarização induzida), o
procedimento de campo e a atribuição dos dados obtidos é o mesmo descrito anteriormente,
diferindo na análise do potencial obtido. Enquanto que, na obtenção da resistividade o
equipamento analisa o momento de envio de corrente no subsolo, estudando o potencial
primário criado, na obtenção da cargabilidade aparente, o equipamento analisa o potencial
secundário (curva de descarga), no momento do corte da corrente elétrica.
No gráfico utilizado para a representação dos dados tem-se no eixo das ordenadas o
valor da resistividade aparente – ρa (ohm.m) e/ou cargabilidade aparente - Ma (mV/V ou ms)
e no eixo das abscissas a distância - AB/2 (m).
Cabe ressaltar a importância da utilização do gráfico, com os cálculos de campo sendo
plotados simultaneamente às leituras. Uma técnica, cuja interpretação deve resultar em
modelos quantitativos reais de campo, obrigatoriamente tem que ter um maior controle sobre
a qualidade dos dados de campo obtidos. Em levantamentos de campo, esperam-se curvas
suaves, sem interrupções bruscas, situações que só através dessas curvas, podem ser
identificadas (Fig.s IV-05 e IV-06).
A profundidade de investigação, como já comentado, de uma SEV é governada,
principalmente, pelo espaçamento entre os eletrodos de corrente AB, podendo ser tomada
como = AB/4. É definida como uma profundidade teórica investigada, pois, dependendo dos
contrastes entre, por exemplo, as resistividades das camadas geoelétricas, na prática, esta
relação pode ser alterada.
No desenvolvimento de uma SEV (arranjo Schlumberger), ao aumentar-se o
espaçamento entre os eletrodos AB (MN = fixo), o valor de ∆V diminui rapidamente, podendo
Braga, A.C.O.
65
atingir valores imprecisos. Uma das maneiras de se manter o ∆V com valor razoável, seria
através do aumento da intensidade da corrente I, entretanto, existe um limite, tanto devido às
características técnicas do equipamento em uso, como devido a problemas de segurança.
Visando melhorar as leituras de potenciais, uma operação utilizada, em conjunto com o
aumento da intensidade de corrente (I), é a chamada operação "embreagem". Esta operação
consiste, em aumentar o valor de ∆V, aumentando a separação entre os dois eletrodos de
potencial, mantendo-se fixos os dois eletrodos de corrente. Para isto, com o espaçamento AB
fixo, realizam-se duas leituras da diferença de potencial: uma com o espaçamento MN inicial;
e, outra com um espaçamento MN maior.
Após estas duas leituras, passa-se para o espaçamento AB seguinte, no qual, novamente,
realiza-se duas leituras de potencial, com os mesmos espaçamentos de MN anteriores.
Recomenda-se que para cada espaçamento AB/2, sejam efetuadas duas leituras do parâmetro
físico até o final do ensaio. Teremos, portanto, vários segmentos de curva plotados no gráfico.
A operação embreagem, além de melhorar o sinal medido, determina a qualidade dos
resultados obtidos, pois os vários segmentos de curva, devem manter um paralelismo. A Fig.
IV-11 ilustra um exemplo de embreagem com dois espaçamentos de MN. A diferença entre os
ramos se dá em função da área investigada em subsuperfície, sendo essa diferença mais
realçada quanto maior as variações laterais do terreno investigado.
A BM1 N1M2 N2
∆V1
100
1000
10000
1 10 100AB/2 (m)
a (o
hm.m
)
∆V2
Figura IV-11 – Esquema da embreagem nas curvas de SEV.
Os espaçamentos dos eletrodos AB e MN, a serem utilizados em um levantamento de
SEV são importantes e muitas vezes fundamentais. Dependendo do espaçamento, pode
ocorrer que uma camada de pequena espessura, não seja identificada em uma curva de campo.
Como já ressaltado, a identificação das camadas geoelétricas em uma curva de campo de
SEV, depende, além da existência de contrastes entre as propriedades físicas da camada com
as adjacentes, da relação de sua espessura com a profundidade em que esta camada ocorre.
Uma camada geoelétrica de pequena espessura (por exemplo: 2 metros), localizada a
pequena profundidade (10 metros), pode ser visualizada em uma curva de SEV; entretanto,
Braga, A.C.O.
66
esta mesma camada localizada a uma maior profundidade (por exemplo: 500 metros), não será
identificada. Portanto, o espaçamento ideal para os eletrodos AB, deve apresentar um bom
detalhamento, sem, entretanto, serem exagerados.
Ressalta-se ainda, que os espaçamentos utilizados, devem manter o limite da relação
MN ≤ AB/5 (Schlumberger), pois, desta maneira, trabalha-se com potenciais mais elevados,
reduzindo os efeitos perturbadores dos potenciais indesejáveis.
Fugas de Corrente
Uma das causas de erro mais freqüente e grave nas medidas de campo de uma SEV,
consiste no aparecimento das chamadas "fugas de corrente" no circuito de emissão. Estas
"fugas" se dão em função de um "escape" de corrente, gerada pelo transmissor, em um ponto
do circuito diferente das posições dos eletrodos A e B, aparecendo normalmente em dias de
chuva. Isto pode ocorrer devido a problemas de isolamento dos cabos, tal como pedaços de
fios descascados, situados em solo muito úmido e/ou fios submersos em poças d´águas e rios,
ou ainda, nas próprias bobinas do circuito AB.
A presença destas fugas equivaleria ao
de um eletrodo suplementar, que produziria
uma diferença de potencial adicional (∆V2)
no circuito, em função da corrente adicional
I2, resultando em uma leitura da ∆VMN = ∆V1
+ ∆V2 (Fig. IV-12).
A BM N
I1 I2
∆VMN = ∆V1 + ∆V2
Figura IV-12 – Fuga de corrente.
Estas fugas podem ser percebidas durante a plotagem dos valores calculados da
resistividade aparente na curva de campo. As embreagens, que deveriam manter um
paralelismo, começam, de maneira suave, a se distanciar. A Fig. IV-13, ilustra duas situações
de fugas de corrente.
Na Fig. IV-13(a) a fuga se dá próxima de um dos eletrodos com espaçamento de MN/2 =
0,30, resultando em um ramo da curva com falsa tendência de indicar a presença de uma
camada geoelétrica de alta resistividade. Pode-se observar, neste caso, que o espaçamento
MN/2 = 2,0 não é afetado pela corrente adicional, como foi demonstrado pela curva real
obtida após a eliminação dessa fuga. Na Fig. IV-13(b), a fuga, próxima de um dos eletrodos
MN/2 = 2,0, começou a partir da leitura do espaçamento de AB/2 = 20,0, quando se iniciou
uma forte chuva.
Braga, A.C.O.
67
1 10 1002 3 4 5 6 7 8 9 20 30 40 50 60 708090
Espaçamento AB/2 (m)
100
1000
10000
200
300
400
500600700800900
2000
3000
4000
50006000700080009000
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te (o
hm.m
)
MN/2=0,30MN/2=2,0MN/2=5,0MN/2=0,30MN/2=2,0
1 10 1002 3 4 5 6 7 8 9 20 30 40 50 60 708090
Espaçamento AB/2 (m)
1000
10000
100000
2000
3000
4000
50006000700080009000
20000
30000
40000
5000060000700008000090000
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te (o
hm.m
)
MN/2=0,30MN/2=2,0MN/2=5,0
(a) (b)
- sem fuga
- com fuga
leituras afetadas pelafuga de corrente
leituras afetadas pelafuga de corrente
Figura IV-13 – Exemplos de campo de fugas de corrente.
Uma maneira de comprovar sua existência, é executar o "teste de fuga": (1) desconectar
o cabo de um dos eletrodos A ou B, mantendo sua extremidade isolada; (2) enviar corrente
pelo equipamento; (3) se as leituras não são nulas, existem fugas deste lado do circuito.
Repetir este procedimento para o outro segmento do circuito. Comprovada sua existência,
deve-se proceder a uma verificação dos cabos, procurando localizar trechos expostos e efetuar
o devido isolamento, ou ainda, providenciar o isolamento das bobinas. Este teste deve ser
efetuado com cuidado, evitando possíveis choques no pessoal ajudante.
4.3.2. Caminhamento Elétrico – Dipolo-Dipolo
A programação de uma campanha pela técnica do CE - Dipolo-Dipolo, inclui, como na
SEV, além das questões de organização, logística, infra-estrutura, etc., a escolha do:
espaçamento entre os eletrodos AB-MN, os níveis a serem investigados, os espaçamentos
ideais entre os perfis, e ainda, as direções das linhas ABMN.
Espaçamento Entre os Eletrodos AB-MN e Níveis de Investigação
Tomando a Fig. III-17, tem-se que, o espaçamento x a ser utilizado deve ser definido em
função dos objetivos do trabalho e da profundidade máxima de investigação a ser atingida,
controlada pelo número de níveis investigados. Para estudos envolvendo a locação de poços
para captação de águas subterrâneas, em meios fraturados, recomenda-se adotar o
espaçamento x = 40 m – mínimo de cinco níveis. Para estudos ambientais, pode-se utilizar o
espaçamento x = 20 m – mínimo de cinco níveis.
Na escolha do espaçamento, deve-se considerar o número ideal de mudanças em função
das dimensões da área estudada, a fim de se obter uma seção representativa. Recomenda-se
Braga, A.C.O.
68
obter 10 mudanças completas de cinco níveis, e que o arranjo se inicie e termine além da área
de interesse de investigação.
Programação e Desenvolvimento dos Trabalhos de Campo
Os levantamentos devem ser executados, em linhas, previamente estaqueadas, paralelas
entre si, mantendo, de preferência, uma distância entre elas de 2 vezes o espaçamento dos
dipolos (x). As linhas devem manter uma direção perpendicular às estruturas de interesse,
como ilustrado na Fig. IV-14.
CE – direção do azimute ABMN
Braga, A.C.O.unesp
ρ1A NB M
b)
A B M N
A B M N
pluma de contaminação
ρ2
Aterro sanitário
CE – direção do azimute ABMN
Braga, A.C.O.unespρ1 ρ2
A B M
A NB M
N
A B M N
Falha/Contato Geológico
a)
x x x
2x
Figura IV-14 – Locação das linhas do CE.
No caso de zonas de fraturamento e/ou falhamento, as linhas devem ser locadas
perpendiculares às estruturas de interesse - Fig. IV-14(a), de modo a interceptar as prováveis
zonas de falhas. No caso de mapeamento de plumas de contaminação (aterros, vazamentos,
etc.) as linhas devem ser locadas paralelas ao aterro - Fig. IV-14(b), acompanhando as curvas
de nível (topografia do terreno), e perpendiculares à provável direção da pluma. As direções e
sentidos da evolução das plumas de contaminação, podem ser estimados previamente a partir
de mapas potenciométricos obtidos por SEV’s.
No desenvolvimento do CE - Dipolo-Dipolo, após a disposição do arranjo no terreno, e
obterem-se as leituras pertinentes, todo o arranjo é deslocado para a estaca seguinte e
efetuadas as leituras correspondentes, continuando este procedimento até final do perfil a ser
levantado.
Uma das grandes vantagens desse arranjo, é o fato de poder utilizar, simultaneamente,
vários dipolos de recepção dispostos ao longo da linha a ser levantada. Como já comentado,
cada dipolo refere-se a um nível de investigação, podendo, dependendo do caráter da
pesquisa, estudar as variações laterais de um parâmetro geoelétrico, ao longo de um perfil,
com um ou mais dipolos, atingindo várias profundidades de investigações. Dessa maneira, em
estudos ambientais, eventuais plumas de contaminação, podem ser delimitadas lateralmente e
em profundidade.
Braga, A.C.O.
69
CAPÍTULO 5. MÉTODOS GEOELÉTRICOS NA CAPTAÇÃO DE ÁGUAS
SUBTERRÂNEAS
5.1. ROCHAS SEDIMENTARES
Nos estudos hidrogeológicos para captação de águas subterrâneas, visando
abastecimento de determinada população, para fins industriais, agricultura, etc., em
sedimentos inconsolidados e rochas sedimentares, o aqüífero granular é constituído por
camadas predominantemente arenosas, de certo modo, plano paralelas à superfície do terreno.
A Figura V-01 apresenta a metodologia recomendada em estudos visando à captação de águas
subterrâneas em rochas sedimentares, com os principais produtos a serem obtidos.
METODOLOGIAGEOELÉTRICA
Litologia –Topo Rochoso
Profundidade do Nível d´Água
Prof. e Espessura do Aqüífero
Estimativa de Par. Hidráulicos
Contato Água Doce/Salgada
MapaPotenciométrico
Carstes eCavidades
CE-ER-IPDipolo-Dipolo
Captação de Águas Subterrâneas
Rochas Sedimentares
AqüíferosGranulares
AqüíferosCársticos
SEVSchlumbergerER ER-IP
Figura V-01 – Metodologia e produtos na captação de água subterrânea – Rochas
Sedimentares. Ressalta-se que, neste caso também, os sedimentos inconsolidados foram incorporadas
nas discussões envolvendo as rochas sedimentares – aqüíferos granulares. Dos produtos
referidos, destacam-se a determinação da: profundidade do nível d’água e identificação
litológica – caracterização do aqüífero, contato água doce/salgada – aqüíferos sedimentares
costeiros, cavidades em sedimentos, e estimativa de parâmetros hidráulicos.
Braga, A.C.O.
70
5.1.1. Aqüíferos Granulares
Após a análise qualitativa das curvas de campo, identificando os vários níveis
geoelétricos presentes, e o processamento dos dados de campo através de softwares
adequados, procurando determinar as resistividades, cargabilidades e espessuras reais das
diferentes litologias presentes, define-se a estratigrafia geoelétrica inicial da área. Nessa fase,
cabe destacar que na definição do modelo inicial, a inversão conjunta dos dados de
resistividade e cargabilidade podem contribuir para diminuir a ambigüidade da interpretação –
efeito de supressão de camadas (Capítulo 3).
A Figura V-02, ilustra um caso, no qual a definição do 2o e 5o nível geoelétrico, efetuou-
se com precisão, a partir da curva de cargabilidade aparente, pois a resistividade não
identificou com clareza estes níveis. Esse tipo de supressão de camada (5o nível), se dá, não
tanto em função de espessuras reduzidas, mas, mais em função dos contrastes de
resistividades, uma vez que, um nível geoelétrico com alta resistividade, pode "atrasar" a
identificação de outro subjacente.
Figura V-02 - Supressão de camada na curva de
resistividade aparente, identificada pela
cargabilidade - Fm Rio Claro (Modificado de Braga,
1997).
1 10 1002 4 6 8 20 40 60 80 200 400
Espaçamento AB/2 (m)
10
100
1000
20
40
6080
200
400
600
800
2000
4000
Res
istiv
idad
e ap
aren
te(o
hm.m
)
campo-ERcampo-IPmodelo-ERmodelo-IP
1
10
100
2
4
68
20
40
60
80
200
400
Car
gabi
lidad
e ap
aren
te (m
V/V
)
1o nível
5o nível
2o nível
3o nível
4o nível
1o nível
2o nível
3o nível
4o nível
5o nível
Pode ocorrer a situação inversa, na qual, a definição de um nível geoelétrico, seria
efetuada a partir da curva de resistividade aparente, não sendo clara, sua identificação na
cargabilidade.
Profundidade do Nível d’Água
Braga, A.C.O.
71
Na identificação da profundidade do nível d’água (NA), delimitando as zonas não
saturada e saturada, recomenda-se a SEV-ER; cuja determinação do NA deve ser efetuada,
inicialmente, de maneira qualitativa nas curvas de campo, procurando identificar as “quebras”
nos valores de resistividade aparente.
A Figura V-03, ilustra duas situações típicas de SEV’s executadas em áreas de rochas
sedimentares. A parte inicial das curvas é do tipo K, evidenciando, nas duas primeiras
camadas geoelétricas, as porções do solo não saturado: zona de evapotranspiração e retenção.
A terceira camada, que corresponderia à franja capilar, pode variar em função da litologia
local.
Na SEV-01, a franja capilar,
praticamente não ocorre, ou ocorre mas
com espessuras pequenas, apresentando
uma queda acentuada nos valores (AB/2
= 6,0 a 8,0) - curva tipo KH,
característica de sedimentos arenosos.
Já, a SEV-02, apresenta uma
inflexão intermediária na queda dos
valores (AB/2 = 20,0), caso típico de
sedimentos argilosos, resultando na
ocorrência da franja capilar de
espessura significativa, identificada nas
curvas de campo - curva tipo KQH.
1 10 1002 4 6 8 20 40 60 80
Espaçamento AB/2 (m)
10
100
1000
20
40
60
80
200
400
600
800
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te (o
hm.m
)
SEV-01
SEV-02
saturado
saturado
franja capilar
Figura V-03 – Curva de campo e o NA - SEV.
Na definição do nível d’água, tem-se constatado em vários trabalhos de campo, que a
cargabilidade não apresenta a mesma resolução que a resistividade. Procurando ilustrar essa
constatação, foram efetuadas medidas em laboratório, em amostras de sedimentos areno-
argilosos, conforme esquema da Figura V-04.
As medidas foram efetuadas
inicialmente na amostra seca e
posteriormente com a amostra
totalmente saturada, com três
espaçamentos de MN (2, 6 e 10 cm).
A BV
A
M N
30cm
Figura V-04 – Esquema de medidas em amostras.
Braga, A.C.O.
72
Pode-se observar na Figura V-05, que as resistividades apresentam uma ampla variação
nas faixas de valores para a amostra não saturada e saturada. Já a cargabilidade apresenta uma
insignificante variação entre os valores da amostra não saturada e saturada.
Figura V-05 – Medidas de resistividade e cargabilidade em
amostra não saturada e saturada.
0 0.04 0.08 0.120.02 0.06 0.1Espaçamento MN (m)
100
1000
200
300
400
500600700800900
2000
3000
4000
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te (o
hm.m
)
1
10
2
3
4
56789
20
30
40
Car
gabi
lidad
e Ap
aren
te (m
s)
Resistividade seco saturado
Cargabilidade seco saturado
No campo, conforme Braga (1997) - Figura V-06, sedimentos argilosos da Formação
Corumbataí (COR), apresentaram os valores de cargabilidade para a zona não saturada
aproximadamente com a mesma faixa de variação que os valores para zona saturada.
100 1000 10000 100000Resistividade (ohm.m)
0.1
1
10
100
Car
gabi
lidad
e (m
V/V
)
Fm Rio ClaroZona não saturadaZona saturada
10 100 1000 10000Resistividade (ohm.m)
0.1
1
10
100
Car
gabi
lidad
e (m
V/V
)
Fm CorumbataíZona não saturadaZona saturada
sed. arenosos
sed.
ar e
no- a
r gi lo
sos
Figura V-06 – Resistividade/Cargabilidade e o NA (modificado de Braga, 1997).
Para os sedimentos arenosos da Formação Rio Claro (RC), os valores de cargabilidade
da zona não saturada são mais elevados que para os valores da zona saturada, enquanto que os
sedimentos areno-argilosos dessa formação, apresentaram faixas de cargabilidade semelhantes
para as zonas não saturada e saturada. Já, a resistividade, para as duas formações geológicas,
Braga, A.C.O.
73
define claramente as duas zonas de saturação dos solos, não importando a predominância
litológica.
Pode-se concluir das análises anteriores que, para sedimentos arenosos a cargabilidade
poderia definir a posição do nível d’água, embora sem a mesma intensidade que as
resistividades; já para sedimentos com ocorrência das argilas, essa definição seria inviável.
Identificação Litológica
A partir da quantificação do modelo inicial, faz-se então, a correlação com os dados
geológicos disponíveis, visando definir o tipo litológico identificado nas camadas geoelétricas
– modelo geoelétrico final (Figura V-07). Na zona não saturada, os valores de resistividade
apresentam uma ampla gama de variação, em função, principalmente, das variações no
conteúdo em água nesses sedimentos.
Dessa maneira, nessa porção do solo, os
valores de resistividade não caracterizam a
litologia local. Apenas podem indicar a
ocorrência estratigráfica das faixas de
evapotranspiração, retenção e capilar.
Na zona saturada, os valores de
resistividade definem, em termos de
predominância, as diferentes litologias presentes,
em função do conhecimento geológico da área em
questão.
ρ1 = 1.200Modelo Geoelétrico
Sedimentos superficiais Zona não saturada
Sedimentos arenosos
Sedimentos argilosos
Rocha sã - Basalto
SEV
Zona saturada
ρ2 = 5.000
ρ3 = 300
ρ4 = 80
ρ5 = 10
ρ6 = 300
Evapotranspiração
NA10,0m
25,0m
52,0m
9,0m
4,0m
Retenção
Capilar
Figura V-07 – Modelo geoelétrico.
A partir da coletânea de resultados de vários trabalhos desenvolvidos, a Tabela V-01
apresenta faixas de variação dos valores de resistividade e cargabilidade para sedimentos e
alguns tipos de rochas, para zona não saturada e saturada.
Tabela V-01 – Resistividade/cargabilidade e a litologia.
Tipo Litológico: Sedimentos/(Rochas) Resistividade (ohm.m)
Cargabilidade (mV/V)
Zona não saturada 20 a 30.000 2,0 a 25,0 Sedimentos Argilosos – (Argilitos) ≤ 20 Sedimentos Argilo-Arenosos 20 a 40
1,0 a 2,0
Sedimentos Areno-Argilosos 40 a 60 Sed. Silte-Argilosos – (Siltitos Argilosos)
7,0 a 30,0
Sed. Silte-Arenosos – (Siltitos Arenosos) 25 a 40
Zona saturada
Sedimentos Arenosos – (Arenitos) ≥ 60 2,5 a 6,0
Braga, A.C.O.
74
A Figura V-08, ilustra a correlação entre sedimentos arenosos e argilosos com a
resistividade e cargabilidade, para os sedimentos da zona saturada.
Figura V-08 – Variações da resistividade e cargabilidade em
função da litologia na zona saturada.
10 10020 40 60 80 200 400Resistividade (ohm.m)
1
10
2
3
4
5
6789
20
30
40
Car
gabi
lidad
e (m
V/V)
sedimentosargilosos
ou argilitos
sedimentosargilo-
arenosos
sedi
men
tos
silte
-are
noso
s
sedi
men
tos
aren
o-ar
gilo
sos
sedi
men
tos
silte
-arg
iloso
s
sedimentosarenosos
ou arenitos
Portanto, na definição da litologia visando identificar camadas geológicas com potencial
aqüífero para captação de águas subterrâneas, a partir da resistividade e cargabilidade, e
ainda, considerando as conclusões de Vacquier et al. (1957) e Draskovits et al. (1990) -
Capítulo 3, algumas considerações podem ser efetuadas:
1) a Figura V-08, modo geral concorda com os limites propostos por Draskovits et al. (op cit)
– Figura III-12, e utilizados por Braga (1997), e as camadas argilosas apresentam baixos
valores de resistividade e cargabilidade;
2) camadas argilo-arenosas, silte-arenosas e silte-argilosas, com a mesma faixa de variação
nos valores de resistividade, podem ser individualizadas a partir da cargabilidade;
3) camadas siltosas ou arenosas, com misturas de argilas (sedimentos siltes-argilosos e areno-
argilosos), apresentam uma resposta IP bem maior que a resposta em camadas argilosas ou
arenosas puras;
4) camadas arenosas, apresentam alta resistividade e cargabilidade intermediária; e,
5) em rochas sedimentares, os aqüíferos a serem explorados, em função da resistividade
e cargabilidade, devem apresentar valores, respectivamente, entre: 60,0 < ρ < 300,0
ohm.m e 2,5 < M < 6,0 mV/V.
A Figura V-09, apresenta um caso (Braga et al., 2005) de identificação litológica do
primeiro nível geoelétrico saturado – aqüífero livre (mapa) e uma seção geoelétrica, perfil
Braga, A.C.O.
75
AB, da seqüência estratigráfica da área, procurando delimitar a ocorrência dos aqüíferos livre
e confinado, a partir da técnica da SEV.
-29 51´ 58´´
-29 52´ 31´´
50 49´ 26´´50 52´ 31´´
O
O
O O
Braga, A.C.O.unesp
?
?
sondagem elétrica vertical
área industrial
lago
Rio Sapucaia
resistividade (ohm.m)101520253040506080100150200250
0m 200m 400m 600m
não saturado
aqüífero livre sed. argilosos
aqüífero confinado
sed. argilosos
0m 200m 400m 600m
A B
A Bescala horizontal
>60 arenoso 41-60 areno-argiloso 20-40 argilo-arenoso <20 argiloso
Figura V-09 – Mapa de resistividade do primeiro nível geoelétrico saturado e seção
geoelétrica AB (modificado de Braga et al., 2005). A Figura V-10a mostra
um caso de SEV-ER
executada no município de
Nova Odessa-SP, com a
finalidade de auxiliar a
locação de poço tubular
profundo para captação de
água subterrânea.
Pode-se observar a curva
de campo – resistividade
aparente, a curva de
resistividade real – modelo
geoelétrico e o perfil do poço
tubular perfurado.
1 10 100 10002 4 6 8 20 40 60 80 200 400 600 800
Espaçamento AB/2 (m)
100
1000
10000
200
400
600
800
2000
4000
6000
8000
80
60
40
20
Res
istiv
idad
e Ap
aren
te (o
hm.m
)
sedimentossuperficiais
nãosaturados
NA=
2,2m
solo
de
alte
raçã
o de
dia
bási
o
diabásio - rocha sã
Poço Tubular
arenito
embasamentocristalino
diabásio rocha sã
arenitoVazão = 12.000 l/hBomba a 220m
27,0
m
250,
0m
350,
0m
solo de alt. de diabásio e/ou diabásio fraturado
embasamentocristalino
4,6m
e/ou diabásio fraturado
Figura V-10a – SEV na locação de poço tubular
profundo. A seqüência estratigráfica da geologia local, indicava uma perfuração de risco, espessa
intrusão de diabásio e incerteza na ocorrência de aqüíferos promissores em profundidade
Braga, A.C.O.
76
(Formação Itararé). Após a perfuração do poço tubular, com uma vazão de 12.000 l/h, os
dados obtidos mostraram a boa precisão do modelo geoelétrico obtido previamente.
De acordo com a geologia e área a ser estudada, a técnica do CE-DD, pode ser
empregada na identificação litológica e determinação do nível d’água subterrâneo, com maior
detalhe que as SEV’s, as quais podem ser executadas, em menor número, sendo utilizadas
para calibrar o modelo da inversão do CE. A Figura V-10b, apresenta três seções geoelétricas
processadas, cujo modelo é associado com a geologia local.
Seção Geoelétrica - Linha 1 - Petrosix
770
775
780
785
790
795
800
Elev
ação
(m)
15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 145 155 165 175 185 195 205 215 225 235 245 255265 275 285
solo argiloso secofolhelhofolhelho e margamargasiltito
SEV-03/E68
solo argiloso siltito argilosofolhelho
e/ou margaResistividade (ohm.m)
falh
amen
to
Descrição dassondagens mecânicas
siltito arenoso 4080600
Seção Geoelétrica - Linha 1 - Mogi Guaçu
-20
-15
-10
-5
0
Prof
undi
dade
(m)
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
204060Resistividade (ohm.m)
argilosoargilo-arenosoareno-argilosoarenoso
40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760Seção Geoelétrica - CE-DD - Coronel Macedo-SP
-60
-40
-20
0
Prof
undi
dade
(m)
40100300Resistividade (ohm.m)
arenoso argilosodique diabásio
ou capilarnão saturado
37014367331
57
Figura V-10b – Seções geoelétricas do CE-DD e a litologia.
Aqüíferos Sedimentares Costeiros
Uma aplicação importante da SEV-ER e com excelentes resultados, diz respeito a estudo
para captação de água subterrânea em aqüíferos sedimentares costeiros, onde nesse caso, as
intrusões salinas poderiam ser classificadas como poluição “natural”, podendo ser induzida
pelo homem.
Braga, A.C.O.
77
A Figura V-11 ilustra um
exemplo de estudo em zona litorânea,
com duas SEV’s executadas. Para os
sedimentos arenosos saturados com
água doce, a resistividade é bem mais
elevada (85 e 90 ohm.m) que para os
mesmos sedimentos saturados com
água salgada (4 ohm.m).
oceano
SEV-01600
85
5000
cunha
salina
água subterrânea
doce
água subterrânea
salgada
5000
90
300
4
nível do mar
SEV-02nível freático
embasamento cristalino
Figura V-11 – Aqüíferos sedimentares
costeiros.
Cavidades em Sedimentos
A Figura V-12 apresenta o modelo geoelétrico resultante da inversão dos dados de
campo da técnica do CE-DD, em estudos de identificação de cavidades em sedimentos,
visando: a proteção de frentes de lavras em mineração de areias – Caso 1, e a captação de
águas subterrâneas superficiais – Caso 2. Nos dois casos, as cavidades apresentam-se
saturadas – resistividades baixas.
CASO 1 - Seção Geoelétrica - Linha R4 - Jundu
620
630
640
650
660
Elev
ação
(m)
40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380
1500200025003000400050006000800010000Resistividade (ohm.m)
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140
CASO 2 - Seção Geoelétrica - Itirapina
-30
-20
-10
0
Prof
undi
dade
(m)
300400500600700800100015002000250030004000Resistividade (ohm.m)
anomalias condutoras projetadasprovável extensão lateralprovável cavidade não saturada
NA
NA
235803360
8790
380
SEV-01
Figura V-12 – Cavidades em sedimentos.
5.1.2. Aqüíferos Cársticos
Neste tipo de aqüífero, um caso particular de bacias sedimentares – rochas calcárias, é
importante, tanto a caracterização dos materiais de maneira pontual (SEV), como a
caracterização de estruturas descontinuas a superfície do terreno (CE), como no caso de
falhamentos e cavidades por dissolução do material calcário. Como técnica principal, têm-se o
Braga, A.C.O.
78
CE-DD, o qual apresenta boa precisão. A técnica da SEV, pode ser utilizada para determinar
o topo das camadas, nível d´água, etc..
Como os resultados e produtos obtidos pelo CE-DD, em rochas calcárias, são
semelhantes aos obtidos em rochas cristalinas, serão discutidos no sub-item Rochas
Cristalinas.
5.1.3. Estimativa de Parâmetros Hidráulicos
O parâmetro físico resistividade pode ser correlacionado com certos parâmetros
importantes utilizados na Hidrogeologia, essas correlações, mesmo apresentando um caráter
aproximado, podem contribuir no entendimento dos modelos hidrogeológicos de uma
determinada área de estudo, minimizando os custos e prazos dos projetos.
Resistividade e a Porosidade
As relações entre as resistividades de uma formação aqüífera saturada não argilosa, a do
eletrólito que preenche seus poros e a porosidade total, podem ser estimadas através do
coeficiente F - Fator de Formação (Archie, 1942). Este fator pode ser calculado a partir das
equações:
W
RFρρ
= , e V-01F1Pm = V-02
onde, ρR = resistividade média da rocha (matriz e poros incluídos); ρW = resistividade da
solução de saturação dos poros; P = porosidade total; e, m = coeficiente de cimentação. Das
equações anteriores, tem-se:
R
WmPρρ
= V-03
Medidas da porosidade em laboratório, permitem calcular "m"; senão, tomando ρW = 10
ohm.m e a Equação V-01, pode-se estimar a porosidade a partir do gráfico da Figura V-13.
Vacúolos isolados não são considerados, portanto, obtém-se a porosidade total comunicante.
Assume-se que, para valores de porosidade total > 45%, predominam sedimentos argilosos.
Nesse gráfico, foram lançados valores de resistividade obtidos por 120 SEV’s por Braga
et al. (2005), aplicadas a estudos de aqüífero livre e confinado, apresentando a correlação
fator de formação/porosidade, com a litologia dos sedimentos definida pelos valores de
resistividade.
Na faixa de sedimentos argilo-arenosos (20<ρ<40 ohm.m), valores de porosidade >
45%, indicam muito pouco material arenoso; já valores de porosidade < 45%, indicam
Braga, A.C.O.
79
aumento na ocorrência de sedimentos arenosos. O aumento da granulometria dos sedimentos,
implica em um aumento dos valores de resistividade, e conseqüentemente, numa diminuição
da porosidade.
1 10 100 10002 4 6 8 20 40 60 80 200 400 600 800
Fator de Formação
10
100
20
30
40
50
60
70
80
90
9
8
7
6
5
4
3
Poro
sida
de T
otal
(%)
10 100 1000 1000020 40 60 80 200 400 600 800 2000 4000 60008000
Resistividade (ohm.m)
45
1 2
3
sedimentos argilosos
sedimentos argilo-arenosos
sedimentos areno-argilosos
sedimentos arenosos
• curva 1 (m = 1,3):
formação fofa – sedimentos
inconsolidados;
• curva 2 (m = 1,9): rocha
consolidada com
porosidade de interstícios
(quartzitos, arenitos);
• curva 3 (m = 2,35): rocha
consolidada, para a qual a
porosidade resultante da
fissuração é mais
importante que a de
interstício (calcários,
derrames basálticos).
Figura V-13 – Fator de formação e a porosidade (modificado de Archie, 1942).
Resistividade e a Condutividade Hidráulica e Transmissividade
A condutividade hidráulica (K) e a transmissividade (T) de uma camada geológica
(Capítulo 2), podem ser correlacionados com os parâmetros geoelétricos resistividade e
espessura das camadas processadas. Como demonstraram, entre outros, Henriet (1975) e
Griffiths (1976), a resistividade elétrica de sedimentos arenosos e argilosos saturados, pode
ser tomada como sendo diretamente proporcional à condutividade hidráulica desses materiais.
Portanto, como a resistência
transversal unitária TDZ (Capítulo 3), é o
produto da resistividade pela espessura
de uma camada (Equação III-16), tem-se
a seguinte correlação:
Transmissividade - T Resistência Transversal Unitária - TDZ
T = K x E (m2/s) TDZ = ρ x E (ohm.m2)
Como: K é diretamente proporcional a ρEntão: T é diretamente proporcional a TDZ
Em estudos hidrogeológicos envolvendo camadas arenosas ou argilosas saturadas, a
associação de mapas de resistência transversal unitária com mapas de resistividade, referentes
Braga, A.C.O.
80
a uma determinada camada de interesse, contribui significativamente com esses estudos,
podendo dirigir a locação dos poços tubulares em alvos mais promissores.
Como exemplo de aplicação desse parâmetro TDZ, apresentam-se a seguir alguns
resultados da campanha geofísica por Braga et al. (2005). A Figura V-14, mostra os valores
obtidos pelo modelo geoelétrico referente à primeira camada geoelétrica saturada, lançados no
gráfico padrão (Figura III-24). O estudo dessa primeira camada saturada, visou caracterizar o
aqüífero livre.
1 10 100 1000Resistividade (ohm.m)
1
10
100
1000
Esp
essu
ra (m
)
argi
loso
s
aren
osos
argi
lo-a
reno
sos
aren
o-ar
gilo
sos
T = 100
20 40 60
T = 500
T = 1000T = 50
T = 250
T = 2500
T = 5000
faixa de valoresideal -
aqüíferos maispromissores
Figura V-14 – Relação resistência transversal unitária/transmissividade (Braga et al.,
2005). Os valores de TDZ para os sedimentos arenosos, tendem a serem mais elevados que para
os sedimentos argilosos, entretanto podem-se observar também valores para os sedimentos
argilosos maiores que para os sedimentos arenosos; isto se dá em função de um aumento da
espessura dessa camada. Portanto, os valores de TDZ têm que estar associados a litologia –
mapa de resistividade.
A Figura V-15 mostra o mapa de TDZ para a área estudada, indicando locais associados à
maior transmissividade do aqüífero livre (TDZ > 400 ohm.m2), correlacionado com o mapa de
resistividade dessa primeira camada saturada.
Braga, A.C.O.
81
-29 51´ 58´´
-29 52´ 31´´
50 49´ 26´´50 52´ 31´´
O
O
O O
Braga, A.C.O.unesp
?
?
2resistência transversal
T (ohm-m )
> 400
Rio Sapucaia sondagem elétrica verticalárea industrial
lago
101520253040506080100150200250resistividade (ohm.m)
0m 200m 400m 600m
arenoso argilosoareno-argiloso argilo-arenoso
Figura V-15 – Mapa de resistência transversal unitária e resistividade do aqüífero livre (Braga et al., 2005).
5.2. ROCHAS CRISTALINAS
Na captação de águas subterrâneas, visando abastecimento, em terrenos cristalinos, o
aqüífero é constituído por falhas e/ou fraturas nas rochas, normalmente não paralelas à
superfície do terreno, cujo objetivo principal da geofísica é o de posicionar os falhamentos
e/ou fraturamentos em superfície, indicando o sentido de mergulho.
Conforme já comentado no sub-item
4.2.1., a técnica mais adequada sugerida, é o
caminhamento elétrico – arranjo dipolo-
dipolo (CE-DD), com os métodos da
eletrorresistividade e polarização induzida. A
técnica do SEV, pode ser utilizada em
situações específicas, com menor detalhe do
que a técnica do CE.
A Figura V-16, apresenta a metodologia
recomendada em estudos visando à captação
de águas subterrâneas em rochas cristalinas,
com os principais produtos a serem obtidos.
Com destaque para a determinação de falhas
e fraturamentos.
Contatos Geológicos
TopoRochoso
Falhas eFraturamentos
Diques/Derrames Basálticos
SEV-ER-IPSchlumberger
CE-ER-IPDipolo-Dipolo
Rochas Cristalinas
METODOLOGIAGEOELÉTRICA
Captação de Águas Subterrâneas
AqüíferosFraturados
Figura V-16 – Metodologia e produtos na captação de água subterrânea – Rochas
Cristalinas.
Braga, A.C.O.
82
5.2.1. Aqüíferos Fraturados
Este tipo de aqüífero é composto por rochas compactas, nas quais a água ocorre
ocupando fissuras, fendas ou fraturas dessa rocha. Ressalta-se que nesse caso, devido ao
caráter da anomalia visada, incluem-se nessa discussão os aqüíferos cársticos (rochas
sedimentares). Através do CE, pode-se posicionar, em superfície, a zona de anomalia
condutora (associada a falhamentos e/ou fraturamentos saturados), bem como estimar o
mergulho da estrutura identificada.
Recomenda-se, a utilização do arranjo dipolo-dipolo, com no mínimo três linhas
topográficas de levantamento, espaçamento entre os dipolos x = 40 metros e, no mínimo,
cinco níveis de investigação, os quais atingiriam a uma profundidade teórica total de 120
metros, satisfatória para se identificar anomalias significativas. De um modo geral, as
resistividades das rochas cristalinas (por exemplo, granito, gnaisses) e calcárias, possuem
valores elevados, apresentando um bom contraste com as zonas fraturadas e/ou falhadas
saturadas com água – faixas de baixa resistividade.
Inicialmente, a determinação das anomalias geofísicas, pode ser efetuada
qualitativamente, nas pseudo-seções, posicionando-as na superfície do terreno, com o
mergulho indicado. Mapas dos vários níveis investigados pelo dipolo-dipolo, podem ser
traçados, procurando localizar, em planta, as direções das zonas de interesse, em várias
profundidades de investigação, constituindo uma visão em 3D.
Procurando analisar as anomalias resultantes de fraturas/falhamentos na rocha, quanto a
sua forma e intensidade, alguns casos históricos são discutidos, sendo aplicados os parâmetros
DZ: condutância longitudinal total (S), resistência transversal total (T) e resistividade média
(ρm). As pseudo-seções, obtidas pelo CE, podem ainda ser interpretadas em 2D utilizando-se
de softwares que possibilitam a inversão dos dados de resistividade aparente – interpretação
quantitativa, gerando um modelo geoelétrico real.
Caso Histórico - 1:
A Figura V-17 ilustra uma aplicação em aqüíferos cársticos. Observa-se nessa figura,
que a intensidade da anomalia na seção de condutância longitudinal total (S) é maior que na
seção de resistência transversal total (T), isto se deve, principalmente, ao fato de que nesta
situação a resistividade longitudinal é mais sensível à zona fraturada que a resistividade
transversal.
A seção de resistividade média, “filtra” as resistividades aparentes, indicando a posição
da anomalia na superfície do terreno, e a direção do mergulho (E-280 para E-360, à direita da
seção); fato confirmado por dados geológicos disponíveis.
Braga, A.C.O.
83
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640Linha 3 - Resistividade Aparente - Cajamar
-120
-100
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Prof
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ica
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366
689
1700
2100
1950
330
452
646
1130
151
386
1130
1270
203
95
408
603
132
90
242
422
118
92
203
237
207
95
238
292
363
80
71
93
97
95
180
254
353
537
373
254
296
268
537
650
408
350
410
580
700
600
723
780
920
1250
1510
985
1250
1130
1245
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640Linha 3 - Condutância Longitudinal Total - Cajamar
-120
-100
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0
Prof
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teór
ica
(m)
0.11
0.09
0.05
0.05
0.06
0.12
0.13
0.12
0.09
0.79
0.10
0.05
0.06
0.49
1.26
0.10
0.10
0.61
1.11
0.50
0.09
0.51
0.87
0.49
0.51
0.19
0.63
0.34
0.34
0.33
0.50
0.85
0.86
1.03
1.26
0.22
0.24
0.23
0.19
0.32
0.16
0.20
0.30
0.19
0.18
0.10
0.17
0.20
0.17
0.17
0.07
0.08
0.10
0.11
0.03
0.04
0.08
0.03
0.05
0.03
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640Linha 3 - Resistência Transversal Total - Cajamar
-120
-100
-80
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-20
Prof
undi
dade
teór
ica
(m)
14640
41340
136000
210000
234000
13200
27120
51680
113000
18120
15440
67800
101600
20300
11400
16320
36180
10560
9000
29040
16880
7080
7360
20300
28440
8280
5700
19040
29200
43560
3200
4260
7440
9700
11400
7200
15240
28240
53700
44760
10160
17760
21440
53700
78000
16320
21000
32800
58000
84000
23986
43400
62061
92120
50000
90600
78878
50000
67800
49772
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640Linha 3 - Resistividade Média - Cajamar
-120
-100
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0
Prof
undi
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teór
ica
(m)
366
534
888
1175
1343
330
398
493
663
421
386
729
917
537
331
408
516
280
194
205
422
199
146
162
180
207
130
169
203
240
80
74
82
87
89
180
221
272
346
354
254
278
274
349
419
408
372
388
448
512
600
671
717
784
1250
1400
1198
1250
1177
1245
ST
m ∑∑=ρ
∑=i i
ii
ESρ
ET iii
i ρ∑=
Figura V-17 – Resistividade aparente e os parâmetros de DZ – CE-DD (Caso 1). Procurando analisar a anomalia condutiva, quanto a sua forma e intensidade, a Figura V-
18 apresenta a pseudo-seção de resistividade aparente plotada pelo sistema de média
triangular lateral (sub-item 3.4.2. – Figura III-20). A posição e o mergulho da anomalia
condutora, ficam bem evidentes.
11 2
1 2
1 2
1 2resistividade aparente média
triangular lateral
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640Linha 3 - Resistividade Aparente Média Triangular Lateral - Cajamar
-120
-100
-80
-60
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0
Prof
undi
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teór
ica
(m)
422
360
681
666
1093
207
106
185
247
262
80
83
92
93
95
180
162
295
370
307
254
275
180
414
443
408
323
381
338
531
Figura V-18 – Pseudo-seção de resistividade aparente – plotagem média triangular
lateral. A Figura V-19, mostra o resultado da inversão da Linha 3 – resistividade aparente,
utilizando o software Res2dinv, com a seção geoelétrica real, sendo as resistividades e
profundidades obtidas pela inversão das resistividades aparentes. Observa-se, pela inversão,
Braga, A.C.O.
84
uma anomalia condutiva vertical, centralizada entre as estacas 280 e 320, com pequeno
prolongamento à direita, semelhante à Figura V-18.
40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600
Seção Geoelétrica - Linha 3 - Cajamar
-60
-40
-20
0
Prof
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(m)
58132031487511617927843267010391613250238827502Resistividade (ohm.m)
Figura V-19 – Inversão da Linha 3 – Caso 1 - Res2dinv (Geotomo).
Caso Histórico - 2:
A Figura V-20, ilustra um caso de rochas cristalinas (Fundunesp, 1997/a), sendo que as
mesmas considerações e conclusões anteriores podem ser aplicadas nesse caso. Com destaque
para as seções de resistividade média e condutância longitudinal.
160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000 1040
-140
-120
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Prof
undi
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teór
ica
(m)
0.120.25
0.260.24
0.130.23
0.190.26
0.250.13
0.230.33
0.200.20
0.110.18
0.250.29
0.230.14
0.220.30
0.140.24
0.330.29
0.120.25
0.130.44
0.350.15
0.290.32
0.340.16
0.080.15
0.170.18
0.280.17
0.310.32
0.310.29
0.110.43
0.650.69
0.680.75
0.060.27
0.310.31
0.20
0.080.25
0.240.20
0.080.26
0.220.21
0.240.13
0.070.30
0.260.31
0.140.94
0.410.27
0.400.20
1.241.57
160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000 1040
Campinas - LINHA 1 - Resistividade Aparente
-140
-120
-100
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-60
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-20
0
Prof
undi
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ica
(m)
577317
402471
587
1042
325239
307418
911
610
215227
324752
531
418
202299
740565
485
482
176437
366336
281248
240346
963
566
310136
226670
417
440
118364
972649
686
793
142343
260312
391
484
356139
123145
177
186
635222
262327
588
491244
339499
499229
364481
508
1102
538197
305322
831
149
97225
198503
97
89
160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000 1040
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Prof
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dade
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(m)
1300014340
2456041800
10932085400
860013620
2592075200
6372058520
808017940
5920056500
5820067480
704026220
2928033600
1124014880
1920034600
11556079240
124008160
1808067000
5004061600
472021840
7776064900
82320111020
568020580
2080031200
4692067760
142408340
984014500
2124026040
2540013320
2096032700
70560
1964014640
2712049900
1996013740
2912048100
60960154280
2152011820
2440032200
9972020860
388013500
1584050300
1164012460
160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000 1040
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Prof
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ica
(m)
325270
286327
449610
215222
263385
421418
202255
410455
463482
176302
327330
330
281261
251282
416566
310190
204314
338440
118230
422478
524793
142240
248269
300484
356204
165158
163186
635341
306313
377
491324
330382
382
499314
334380
4131102
538297
300307
416149
97160
175255
19489
ET iii
i ρ∑=
ST
m ∑∑=ρ
∑=i i
ii
ESρ
Resistividade Média
Condutância LongitudinalTotal
Resistência TransversalTotal
Figura V-20 – Resistividade aparente e os parâmetros de DZ – CE-DD (Caso 2). A Figura V-21, mostra o resultado da inversão da Linha 1, utilizando o mesmo software
anterior. O modelo geoelétrico definiu, como nas seções da Figura V-20, uma anomalia
condutora, posicionada entre as E-520 a E-560; entretanto o modelo apresenta um
fraturamento horizontal ao longo da seção.
Braga, A.C.O.
85
200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000
Seção Geoelétrica - Linha 1 - Campinas
-60
-40
-20
0Pr
ofun
dida
de (m
)
20040050060080010001500200030005549Resistividade (ohm.m)
Figura V-21 – Inversão da Linha 1 – Caso 2 - Res2dinv (Geotomo).
A pseudo-seção de resistividade aparente, foi processada e plotada pelo sistema de
média triangular lateral (Figura V-22). Observa-se na seção “filtrada” que a anomalia
condutora não apresenta uma continuidade em profundidade, evidenciando um fraturamento
lateral, como mostra a Figura V-21. Nesse caso, o poço tubular perfurado entre as estacas
560-600, apresentou uma vazão que atendia à demanda, entretanto com rebaixamento
significativo, não mantendo a vazão inicial.
160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000 1040
Campinas - LINHA 1 - Resistividade Aparente Média Triangular Lateral
-140
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undi
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ica
(m)
281342490549937804
310192296617474525
118250606492585605
142353243329435483
356241547407570393
635117261488502583
491233241405643545
499236313313449947
538213332324504316
97211281501342137
11 2
1 2
1 2
1 2resistividade aparente média
triangular lateral Figura V-22 – Pseudo-seção de resistividade aparente – plotagem média triangular
lateral (Caso 2). Caso Histórico - 3:
Cabe ressaltar que os levantamentos
geofísicos, podem inviabilizar uma perfuração
para captação de água subterrânea, dependo
dos resultados obtidos. A Figura V-23, ilustra
um caso de aplicação do CE – arranjo
gradiente, na identificação de zonas favoráveis
à locação de poço tubular (UHE Balbina/AM).
Nesse caso, as resistividades
determinaram uma faixa anômala de altos
valores de resistividades, indicando uma zona,
de falhamento resistivo, não adequada à
locação de poços visando à captação de água
subterrânea.
3000375050006500800095001100013000 3000375050006500800095001100013000
Figura V-23 – CE/Gradiente.
Braga, A.C.O.
86
Posteriormente, mesmo com os resultados da geofísica, foi perfurado um poço no centro
da anomalia, e como se esperava, totalmente seco, indicando uma falha preenchida de arenito
silicificado.
5.2.2. Rochas Basálticas e Diabásios
A Figura V-24, apresenta um caso de mapeamento de um dique de diabásio em rochas
sedimentares da Bacia do Paraná-SP, através da técnica do CE-DD. A anomalia resistiva da
pseudo-seção de resistividade aparente, associada ao dique, é bem definida, apresentando um
flanco (efeito dos eletrodos de corrente) mais intenso, indicando um forte mergulho aparente à
direita da linha. Nesse caso, interpreta-se o sentido do mergulho para esquerda da linha.
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800
CE-DD - Dique - Resistividade Aparente
-120
-100
-80
-60
-40
Prof
. teó
rica
(m)
60 278 735 531 407 729 596 358 133 1252 787 355 206 230 270 102 76
45 47 62 64 60 71 53 68 89 267 133 80 110 38 62 69 41
45 23 29 36 39 49 55 51 63 103 109 63 58 22 66 56
35 24 29 47 70 59 41 46 44 176 117 45 38 28 61
34 12 34 92 93 43 36 29 77 176 92 32 50 30
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800
-120
-100
-80
-60
-40
Prof
. teó
rica
(m)
0.67 0.14 0.05 0.08 0.10 0.05 0.07 0.11 0.30 0.03 0.05 0.11 0.19 0.17 0.15 0.39 0.53
1.33 1.28 0.97 0.94 1.00 0.85 1.13 0.88 0.67 0.22 0.45 0.75 0.55 1.58 0.97 0.87 1.46
1.78 3.48 2.76 2.22 2.05 1.63 1.45 1.57 1.27 0.78 0.73 1.27 1.38 3.64 1.21 1.43
2.86 4.17 3.45 2.13 1.43 1.69 2.44 2.17 2.27 0.57 0.85 2.22 2.63 3.57 1.64
3.53 10.00 3.53 1.30 1.29 2.79 3.33 4.14 1.56 0.68 1.30 3.75 2.40 4.00
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800
-120
-100
-80
-60
-40
Prof
. teó
rica
(m)
2400 11120 29400 21240 16280 29160 23840 14320 5320 50080 31480 14200 8240 9200 10800 4080 3040
2700 2820 3720 3840 3600 4260 3180 4080 5340 16020 7980 4800 6600 2280 3720 4140 2460
3600 1840 2320 2880 3120 3920 4400 4080 5040 8240 8720 5040 4640 1760 5280 4480
3500 2400 2900 4700 7000 5900 4100 4600 4400 17600 11700 4500 3800 2800 6100
4080 1440 4080 11040 11160 5160 4320 3480 9240 21120 11040 3840 6000 3600
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800
-120
-100
-80
-60
-40
Prof
. teó
rica
(m)
60 278 735 531 407 729 596 358 133 1252 787 355 206 230 270 102 76
50 99 180 157 135 193 150 136 105 507 280 148 142 81 114 81 53
48 57 97 93 85 121 109 94 84 268 197 106 96 50 92 69
43 45 73 78 81 101 84 76 67 240 169 81 70 42 81
40 32 63 81 84 83 69 59 69 223 145 63 64 39
40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760Seção Geoelétrica - CE-DD - Coronel Macedo-SP
-60
-40
-20
0
Prof
undi
dade
(m)
40100300
Resistividade (ohm.m)
arenoso argilosodique diabásio
ou capilarnão saturado
diquediabásio
ResistividadeMédia
CondutânciaLongitudinal
Total
ResistênciaTransversal
Total
∑=i i
ii
ESρ
ET iii
i ρ∑=
ST
m ∑∑=ρ
Figura V-24 – Resistividade (CE-DD) – rocha intrusiva/diabásio.
Braga, A.C.O.
87
As seções DZ, apenas destacam a anomalia resistiva referida. A seção geoelétrica
resultante da inversão dos dados de resistividade aparente, define a posição do dique,
indicando o sentido de mergulho. Observa-se, nas seções, a posição do nível d’água bem
definida.
Os resultados do levantamento magnetométrico executado na mesma linha que o CE-DD
são apresentados na Figura V-25. Pode-se observar que os resultados são semelhantes,
confirmando a posição e o sentido de mergulho do corpo do dique, definidos na seção
geoelétrica – modelo geoelétrico resultante da inversão.
23100
23200
23300
23400
23500
23600
23700
Cam
po T
otal
- nT
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800Estacas - Magnetometria
-40
-30
-20
-10
0
Prof
undi
dade
(m)
320 360 400 440 480Estacas
Modelo daMagnetometriaProfundidade = 16,0mLargura = 40,0mDireção = N60WMergulho = 35 SW
35o
Figura V-25 – Magnetometria – rocha intrusiva/diabásio.
Procurando analisar a anomalia resistiva do caso anterior, quanto a sua forma e
intensidade, a Figura V-26 apresenta a pseudo-seção de resistividade aparente plotada pelo
sistema de médias triangulares laterais. Observa-se que a pseudo-seção resultante indica a
posição real de mergulho da anomalia, conforme os resultados indicados anteriormente da
magnetometria e seção geoelétrica com inversão dos dados.
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800
CE-DD - Dique - Resistividade Aparente Média Triangular Lateral
-120
-100
-80
-60
-40
Prof
. teó
rica
(m)
407
62
34
47
64
729
66
43
44
28
596
62
47
44
35
358
61
50
58
61
133
79
59
52
85
1252
178
77
109
110
787
200
86
82
64
355
107
83
45
31
206
95
84
107
64
230
74
43
73
103
11 2
1 2
1 2
1 2resistividade aparente média
triangular lateral Figura V-26 – Pseudo-seção de resistividade aparente – plotagem média triangular
lateral (rocha intrusiva/diabásio). O método de plotagem dos dados de campo, pela média triangular lateral, pode auxiliar
na interpretação final, de maneira qualitativa, posicionando as anomalias com maior precisão.
Braga, A.C.O.
88
CAPÍTULO 6. MÉTODOS GEOELÉTRICOS NOS ESTUDOS DA
CONTAMINAÇÃO DE SOLOS, ROCHAS E ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
6.1. ROCHAS SEDIMENTARES
Nos estudos ambientais, visando obter um diagnóstico de solos, rochas e águas
subterrâneas, frente a contaminantes, em sedimentos inconsolidados e rochas sedimentares,
tem-se as técnicas mais adequadas sugeridas, considerando resolução, custo e rapidez, a
sondagem elétrica vertical – arranjo Schlumberger (SEV) e o caminhamento elétrico – arranjo
Dipolo-Dipolo (CE), com os métodos da eletrorresistividade e polarização induzida.
A técnica do CE-DD, assume papel importante nesses estudos ambientais, delimitando
com detalhe, lateralmente e em profundidade, eventuais plumas de contaminação, com maior
resolução e prazos reduzidos em relação as SEV’s e demais métodos/técnicas geofísicas.
Quanto à resolução, a superioridade dessa técnica em relação, por exemplo, ao radar de
penetração no solo (GPR), deve-se ao fato de que, além de não ser afetada por várias
interferências comuns no GPR, não apresenta problemas quanto à profundidade de
investigação na presença de camadas muito condutoras, podendo, dependendo do
espaçamento entre os dipolos, atingir profundidades ideais nesse tipo de estudo.
Como já ressaltado
anteriormente, nos estudos envolvendo
prováveis contaminações, a fase do
empreendimento, pré ou pós-
instalação, juntamente com a geologia
local, é importante na definição da
metodologia geoelétrica e nos
produtos a serem obtidos.
A Figura VI-01, apresenta a
metodologia recomendada, com os
principais produtos. Ressalta-se que,
neste caso também, os sedimentos
inconsolidados foram incorporadas nas
discussões envolvendo as rochas
sedimentares – aqüíferos granulares.
METODOLOGIAGEOELÉTRICA
Rochas Sedimentares
Contaminação de Solos, Rochas e
Águas Subterrâneas
Préempreendimento
Pósempreendimento
Litologia –Topo Rochoso
MapaPotenciométrico
Estimativa de Par. Hidráulicos
Profundidade do Nível d´Água
Plumas de Contaminação
Contaminação CE-ER-IPDipolo-Dipolo
SEV-ERSchlumberger
SEV-ER-IPSchlumberger
SEV-ERSchlumberger
SEV-ER-IPSchlumberger
CE-ER-IPDipolo-Dipolo
Figura VI-01 – Metodologia e produtos em estudos ambientais – Rochas Sedimentares.
Braga, A.C.O.
89
Dos produtos referidos na Figura VI-01, destacam-se a determinação da: profundidade
do nível d’água, mapa potenciométrico, identificação litológica, identificação e delimitação
de plumas de contaminação e estimativa de parâmetros hidráulicos. Os produtos
profundidade do nível d’água e identificação litológica, foram abordados no Capítulo 5, e
suas discussões aplicam-se nos estudos ambientais envolvendo as fases pré e pós-
empreendimento.
6.1.1. Mapa Potenciométrico
Na elaboração do mapa potenciométrico, o método da eletrorresistividade com a técnica
da SEV – Schlumberger, adquire um papel fundamental, para o entendimento do fluxo d’água
subterrâneo, permitindo um recobrimento de pequenas a grandes áreas de estudos, de maneira
rápida, precisão satisfatória e custos relativamente reduzidos.
Outro fato que merece destaque, diz respeito à coleta de dados do nível d’água de poços
de monitoramento (PM) para elaboração do mapa potenciométrico, pois se deve prestar a
atenção nos aqüíferos perfurados pelos poços (Figura VI-02). Não tem sentido misturar dados
referentes a aqüíferos livres e confinados, e traçar um mapa.
Em muitos dados de poços
disponíveis, essa informação não esta
clara. Neste ponto, as SEV’s são
fundamentais, pois podem individualizar
esses diferentes aqüíferos, fornecendo
com certeza os dados necessários.
Aqüífero confinado
Sed. argilosos
Sed. argilosos
1500
80
15
12
SEV – NA=5,0m
20
10
0
18161412
8642
zhlivre =
PM – NA=3,2m
γ/pzh aconf +=
NA-poço
65
Não saturadoNA
Aqüífero livre
filtro
Figura VI-02 – Nível d’água – PM e SEV.
Na identificação do NA, para elaboração de mapas potenciométricos, cabe ressaltar
ainda que, na zona não saturada, os valores de resistividade tendem a serem altos
(normalmente, superiores a 500 ohm.m), diminuindo, significativamente, quando atingem as
zonas saturadas, sendo possível identificar com razoável precisão o nível d’água. A Figura VI-03 (Braga et al., 2005) apresenta os mapas topográfico e potenciométrico
em 3D de uma refinaria de combustível. A área apresenta grandes dimensões (> 4 Km2),
inviabilizando o levantamento através de poços, mais caro e demorado que as SEV’s. A partir
dos resultados da campanha de 120 SEV’s, poços de monitoramento foram locados com maior
precisão em alvos pré-determinados, diminuindo a quantidade inicialmente programada.
A Figura VI-04, ilustra os mapas topográfico e potenciométrico 3D, em área de
mineração de areia. Nesse caso, efetua-se um monitoramento anual do comportamento das
águas subterrâneas frente ao avanço da lavra.
Braga, A.C.O.
90
MAPA POTENCIOMÉTRICO - 3D
MAPA TOPOGRÁFICO - 3D
0m 500m 1000m
curvas de nível (metros)20
fluxo
curvas de nível das águassubterrâneas (metros)
Sapucaia River
Sapucaia River
lago
área industrial
SEV
Figura VI-03 – Potenciométrico em 3D – SEV (modificado de Braga et al., 2005).
MAPA POTENCIOMÉTRICO - 3D
TOPOGRAFIA - 3D
isovalor da cota do NA
sondagem elétrica verticalSE-01F2
linhas de fluxo
divisor de águassubterrâneas
0m 40m 80m120m
Figura VI-04 – Potenciométrico em 3D - SEV.
Entretanto, em áreas pós-
empreendimento, com ocorrência de
poluentes, as resistividades naturais da
zona não saturada, normalmente,
diminuem devido à presença de
determinados tipos de poluentes,
dificultando a correta definição do NA
(Figura VI-05a).
aterro
ρ = 90
ρ = 12
sedimentos arenosos
NA
ρ = 80
ρ = 15
ρ = 1800zona não saturadasedimentos arenosos
sedimentos argilosos
SEV-01SEV-02 Braga, A.C.O.
unesp
ρ = 1500
ρ = 18
ρ = 1200
chorume
aqüífero livre
Figura VI-05a – NA e contaminantes.
Essa alteração, em função da presença de contaminantes, nos valores dos parâmetros
geoelétricos dos materiais geológicos, também pode trazer certas dificuldades na identificação
litológica. A interpretação conjunta de várias SEV’s, dados de poços e localização dos
ensaios, revelam-se fundamentais na definição do modelo final.
A Figura VI-05b, apresenta uma situação típica, na qual o nível geoelétrico condutor
identificado na SEV-02 (15 ohm.m), foi caracterizado como sedimentos arenosos
contaminados em função, tanto dos dados dos poços como suas localizações na área de
estudo.
Braga, A.C.O.
91
planta
L-1
L-2
Aterro
SEV-1 SEV-2 SEV-3
P-1P-2
seçãorio
Sed. arenosos
Rocha sã - Granito
27,0m
P1 NA=12,0m
28,0m
P2
Sed. arenosos
Rocha sã - Granito
NA=11,0m
0
5
10
15
20
25
30
0
5
10
15
20
25
30
SEV-1
1200
80
5000
1350
85
5000
1250
60
5000
15
Sed. arenosos
Cristalino
Não saturadoNA
SEV-2 SEV-3L-1
contaminante
0
5
10
15
20
25
30 Figura VI-05b – Identificação de contaminantes - SEV.
6.1.2. Identificação e Delimitação de Plumas de Contaminação
A introdução de alguns tipos principais de contaminantes no subsolo, altera
significativamente os valores naturais dos principais parâmetros geoelétricos. Experiências de
campo, comprovam que valores de resistividades, por exemplo, de sedimentos arenosos, na
presença de chorumes, podem diminuir até dez vezes o valor natural. Na identificação e
delimitação de plumas de contaminação, a técnica do CE-DD, é de extrema utilidade.
Através dessa técnica, as
evoluções das plumas podem ser
estudadas lateralmente e em
profundidade a partir de mapas
extraídos das pseudo-seções, revelando
o comportamento dos contaminantes em
3D.
A Figura VI-06(a) (Fundunesp,
1997/b), ilustra os resultados obtidos
pela técnica do CE-DD, representados
pelos mapas de resistividades aparentes
referentes ao primeiro, terceiro e quinto
nível de investigação. A pluma de
contaminação, é bem caracterizada, e
tem sua evolução bem definida
lateralmente e em profundidade.
Primeiro NívelProfundidade
Teórica de Investigação = 10,0 m
Terceiro NívelProfundidade
Teórica de Investigação = 20,0 m
Quinto NívelProfundidade
Teórica de Investigação = 30,0 m
1525
4060
100200
300500
8001500
resi
stiv
idad
e ap
aren
te (o
hm.m
)
Figura VI-06 (a) – Mapas de resistividade aparente (Fundunesp-1997/b).
Braga, A.C.O.
92
A Figura VI-06(b) - Funep, 2005(b), mostra um caso de identificação e delimitação da
pluma de contaminação pela técnica do CE-DD (n1 = 10,0 metros) e o mapa potenciométrico
pela técnica da SEV-Schlumberger. Podendo ser observada a correspondência das plumas com
as direções e sentidos do fluxo subterrâneo.
1020
3040
5060
8010
0R
esis
tivid
ade
Apar
ente
(ohm
.m)
Prov
ável
oco
rrên
cia
de c
onta
min
ante
s
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
SEV-01
SEV-02
SEV-03
SEV-04
SEV-05
SEV-06
SEV-07
SEV-08
SEV-09
SEV-10
0 0.025 0.05 0.075
Escala (m)
25 50 75
SEV-04
L-2
L-3
L-4
SEV-01
anomalia condutoraprojeta na superfície
SEV
CE - DD200 220
L-1
L-1
linhas defluxo
divi
sor
de á
guas
subt
errâ
neas
Figura VI-06(b) – Pluma de contaminação e mapa potenciométrico (Funep, 2005b).
As SEV’s também podem ser utilizadas na identificação de plumas de contaminação;
entretanto apresentam resultados pontuais, exigindo um detalhamento improdutivo (custos e
prazos) em relação ao CE-DD. O emprego das SEV’s é recomendado em situações onde as
áreas de estudos são de grandes dimensões, por exemplo > 4 Km2, onde, nesse caso, o CE-DD
não é aconselhável; podendo ser utilizado, entretanto, em detalhamento das anomalias
identificadas nas SEV’s.
Derivados de Hidrocarbonetos
Nesse caso em particular, a contaminação dos materiais em subsuperfície por derivados
de hidrocarbonetos, por exemplo, gasolina e óleo diesel, apresentam um aspecto em
particular, no qual as resistividades desses materiais geológicos, apresentam uma variação
com o tempo (Sauck, 2000 e Fapesp, 2005).
(1) Projeto FAPESP (2005) – Ensaios em Laboratório
Ensaios geofísicos pelos métodos da eletrorresistividade e polarização induzida, através
das técnicas de campo da SEV - (arranjo Schlumberger), CE (arranjos dipolo-dipolo e
gradiente) e PERF (arranjo polo-dipolo), foram efetuados em modelos reduzidos de
Braga, A.C.O.
93
laboratório, em três tanques contendo sedimentos areno-argilosos e arenosos da Formação Rio
Claro, contaminados por derivados de hidrocarbonetos (gasolina e óleo diesel).
As SEV’s apresentaram um espaçamento máximo AB/2 de 16 cm. Para o CE – arranjo
dipolo-dipolo, o espaçamento utilizado, considerando o fator de escala 100, foi de 5 cm, com
quatro níveis de investigação. No arranjo Gradiente, os espaçamentos foram os seguintes: AB
= 40 cm; MN = 2 cm; cuja profundidade teórica de investigação foi de 10 cm. O terço central
investigado foi de 14x16 cm. Foram locadas 9 linhas, de 14 cm cada, espaçadas entre si de 2
cm.
No tanque 3, de dimensões 100,0 cm x 34,0 cm x 40,0 cm (Figura VI-07), com
sedimentos secos (solo orgânico) e saturados (areia da Fm Rio Claro) – nível d’água = 6,0 cm,
foram executadas as técnicas do caminhamento elétrico – arranjos dipolo-dipolo e gradiente, e
da sondagem elétrica vertical – arranjo Schlumberger.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
Tanque Seção
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
Nível d'Água
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
CE-GRADCE-DD SEV
solo orgânico
areia - Fm RC trincheiraFuros - introdução docontaminante
0cm 5cm 10cm 15cm
Escala Gráfica
Figura VI-07 – Esquema do tanque 3 utilizado nos ensaios de laboratório (Fapesp, 2005).
As contaminações foram monitoradas durante dez meses. Para apresentação nesse
trabalho, apenas alguns resultados das SEV’s e CE-DD, mais representativos, do tanque 3
(gasolina), são discutidos, sendo que todas as observações referentes à gasolina, aplicam-se
ao óleo diesel (tanques 1 e 2). Os ensaios geofísicos foram iniciados da seguinte maneira:
Data Técnica Geoelétrica/Arranjo Situação 05/01/04 SEV – Schlumberger • sem contaminação
CE - Dipolo-Dipolo e Gradiente • sem contaminação CE – Gradiente • 30 minutos após contaminação 06/01/04 SEV – Schlumberger • 60 minutos após contaminação
07/01/04 CE - Dipolo-Dipolo • com contaminação Conforme resultados do projeto de pesquisa desenvolvido, demonstrou-se que os valores
de resistividade de sedimentos areno-argilosos não saturados, aumentaram até 4 vezes o
valor natural no dia seguinte à contaminação por gasolina. Depois de seis meses de
Braga, A.C.O.
94
monitoramento (aproximadamente 219 dias), esses valores inverteram e tornaram-se
condutivos em relação aos valores naturais. Os valores de cargabilidade apresentaram uma
variação, também significativa, com valores mais baixos que os naturais, sem contaminação.
Entretanto, com o tempo, os valores se tornaram, aproximadamente, constantes,
diferentemente da resistividade. Em todos os ensaios, pode-se observar que a cargabilidade
não responde imediatamente à presença da gasolina, como a resistividade.
A Figura VI-08, apresenta resultados obtidos pelas SEV –ER/IP, ao longo do tempo.
0.01 0.1 1Espaçamento AB/2 (m)
1
10
100
2
4
6
8
20
40
60
80
Car
gabi
lidad
e A
pare
nte
(ms)
0.01 0.1 1Espaçamento AB/2 (m)
10
100
1000
20
40
60
80
200
400
600
800
Res
istiv
idad
e A
pare
nte
(ohm
.m)
05/01 - sem contaminação06/01 - 60 minutos após04/02 - 29 dias após03/03 - 57 dias após22/04 - 107 dias após12/08 - 219 dias após08/10 - 275 dias após
Figura VI-08 – SEV–ER/IP (Fapesp, 2005).
Na Figura anterior, são apresentadas algumas curvas de campo, pois o monitoramento se
desenvolveu com pelo menos quatro SEV’s por mês. Ressalta-se que as SEV’s foram
desenvolvidas com um espaçamento AB/2 máximo de 16 cm, e mantendo o MN/2 de 0,3 cm,
procurando evitar o efeito lateral das caixas nas leituras (Orellana, 1972).
Na discussão qualitativa, observa-se que as curvas de campo de resistividade e
cargabilidade aparentes, apresentaram alterações significativas, variando totalmente o ciclo na
escala logarítmica (eixo y), considerando a SEV-05/01 – sem gasolina e SEV-06/01 – com
gasolina. Os valores de resistividade aumentaram expressivamente, já os valores de
cargabilidade diminuíram.
A partir do mês de agosto, nas SEV’s 12/08 (219 dias após contaminação) e 08/10 (275
dias após contaminação), a parte inicial das curvas de campo de resistividade, tornaram-se
mais condutivas que a SEV-05/01; enquanto que os valores de cargabilidade continuavam
abaixo dos valores iniciais, sem contaminante; entretanto a SEV 08/10, apresenta uma
tendência de se aproximar da SEV 05/01.
Braga, A.C.O.
95
O CE-DD (Figura VI-09), foi desenvolvido com espaçamento de 5 cm, com quatro
níveis de investigação (profundidades teóricas: 2,5 – 3,75 – 5,0 – 6,25 cm). A contaminação
por gasolina se deu entre as estacas 20 e 25, cuja anomalia resultante resistiva, esta
perfeitamente definida na DD-2 (dia 07/01). A cargabilidade apresenta uma anomalia de
baixos valores.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50DD1 - Dia 06/01 - Cargabilidade Aparente - sem contaminação
-12.5
-10.0
-7.5
-5.0
-2.5
0.0
Prof
. teó
rica
(cm
)
2.73.4
3.33.2
3.03.2
3.53.5
2.63.6
3.04.0
3.04.6
3.72.3
6.86.5
2.83.2
5.45.3
3.1
5.53.0
8.3
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50DD2 - Dia 07/01 - Resistividade Aparente - 1 dia após contaminação
-12.5
-10.0
-7.5
-5.0
-2.5
0.0
Prof
. teó
rica
(cm
)
42.040.6
63.226.9
30.658.8
24.723.5
72.930.5
34.430.0
40.042.5
38.336.5
67.777.0
73.763.8
40.046.8
42.4
44.845.9
39.5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50DD2 - Dia 07/01 - Cargabilidade Aparente - 1 dia após contaminação
-12.5
-10.0
-7.5
-5.0
-2.5
0.0
Prof
. teó
rica
(cm
)
1.31.5
0.16.7
1.11.6
1.57.4
1.61.6
1.71.5
1.61.6
2.10.9
0.70.5
1.71.8
1.81.7
1.6
1.71.9
1.8
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50DD10 - Dia 05/08 - Cargabilidade Aparente - 212 dias após contaminação
-12.5
-10.0
-7.5
-5.0
-2.5
0.0
Prof
. teó
rica
(cm
)
0.00.1
0.60.3
0.30.6
0.20.4
0.50.2
0.50.2
0.50.4
0.40.6
0.20.1
0.50.3
0.50.4
0.3
0.30.4
0.3
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50DD10 - Dia 05/08 - Resistividade Aparente - 212 dias após contaminação
-12.5
-10.0
-7.5
-5.0
-2.5
0.0
Prof
. teó
rica
(cm
)
16.820.4
25.319.8
15.223.4
20.117.0
23.824.5
22.616.2
18.621.4
17.717.8
21.222.0
25.922.1
18.826.1
23.9
22.623.0
19.420253040506080
00.10.30.511.5234567.5
Resistividade Aparente (ohm.m)
Cargabilidade Aparente (ms)
Anomalia projetada na superfície do terreno- contaminante
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50DD1 - Dia 06/01 - Resistividade Aparente - sem contaminação
-12.5
-10.0
-7.5
-5.0
-2.5
0.0
Prof
. teó
rica
(cm
)
26.138.4
39.732.2
45.647.5
44.640.4
34.735.1
32.328.1
30.238.6
32.427.7
48.045.1
35.437.4
33.437.5
36.7
43.445.8
65.3
Figura VI-09 – CE-DD (Fapesp, 2005).
O levantamento DD-10 (dia 05/08) foi desenvolvido 212 dias após contaminação,
mostrando, como nas SEV’s, que os valores de resistividades aparentes foram mais baixos que
os registrados antes da contaminação (DD-1 - 06/01), e as cargabilidades continuam com
valores baixos.
Na Figura VI-10, tem-se a inversão dos dados de resistividade aparente, com seus
modelos geoelétricos, dos três levantamentos anteriores. Observa-se na seção invertida DD-2
a contaminação pela gasolina perfeitamente definida, mostrando uma evolução à direita da
seção. Na DD-10 fica claro o caráter condutivo temporal dos sedimentos, em relação à DD-1.
Nessas seções invertidas, pode-se observar o nível d’água a 6,0 cm.
Os dados da cargabilidade aparente foram processados e as seções resultantes da
inversão dos dados de campo são apresentadas na Figura VI-11. Como nas SEV’s, observa-se
na DD-2 uma anomalia de baixos valores de cargabilidade entre as estacas 15-25. Na DD-10,
os valores ainda continuam baixos em relação à DD-1.
Braga, A.C.O.
96
5 10 15 20 25 30 35 40 45DD-1 - Resistividade - Seção Geoelétrica - sem contaminação
-6
-4
-2
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45DD-2 - Resistividade - Seção Geoelétrica - 1 dia após contaminação
-6
-4
-2
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45DD-10 - Resistividade - Seção Geoelétrica - 212 dias após contaminação
-6
-4
-2
0
Prof
undi
dade
(m)
Prof
undi
dade
(m)
P rof
undi
dade
(m)
Res
istiv
idad
e (o
hm.m
)
10
20
30
40
50
60
80
100
150
190
solo - Fm
NA
NA
plumacontaminação
NA
solo - Fm
solo - Fm
Figura VI-10 – CE-DD - Modelo geoelétrico/resistividade (Fapesp, 2005).
5 10 15 20 25 30 35 40 45DD-10 - Cargabilidade - Seção Geoelétrica - 212 dias após contaminação
-6
-4
-2
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45DD-2 - Cargabilidade - Seção Geoelétrica - 1 dia após contaminação
-6
-4
-2
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45DD-1 - Cargabilidade - Seção Geoelétrica - sem contaminação
-6
-4
-2
0
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
4.0
5.0
6.0
8.0
10.0
11.0
Car
gabi
lidad
e (m
s)
Prof
undi
dade
(m)
Prof
undi
dade
(m)
Prof
undi
dade
(m)
solo - Fm
solo - Fm
solo - Fm
plumacontaminação
Figura VI-11 – CE-DD - Modelo geoelétrico/cargabilidade (Fapesp, 2005).
A Figura VI-12 apresenta os resultados do CE-Gradiente, com destaque para o perfil da
linha 5. Ressaltando que a profundidade teórica de investigação desse arranjo é de 10 cm.
Braga, A.C.O.
97
L-1
L-2
L-3
L-4
L-5
L-6
L-7
L-8
L-9
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31 32
33 34 35 36 37 38 39 40
41 42 43 44 45 46 47 48
49 50 51 52 53 54 55 56
57 58 59 60 61 62 63 64
65 66 67 68 69 70 71 72
GRAD1 - Dia 06/01 - sem contaminação1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31 32
33 34 35 36 37 38 39 40
41 42 43 44 45 46 47 48
49 50 51 52 53 54 55 56
57 58 59 60 61 62 63 64
65 66 67 68 69 70 71 72
GRAD2 - Dia 06/01 - 30 minutos após
Resistividade (ohm
.m)
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31 32
33 34 35 36 37 38 39 40
41 42 43 44 45 46 47 48
49 50 51 52 53 54 55 56
57 58 59 60 61 62 63 64
65 66 67 68 69 70 71 72
GRAD3 - Dia 07/01 - 1 dia após1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31 32
33 34 35 36 37 38 39 40
41 42 43 44 45 46 47 48
49 50 51 52 53 54 55 56
57 58 59 60 61 62 63 64
65 66 67 68 69 70 71 72
GRAD12 -Dia 05/08 - 212 dias após
30
40
50
60
80
100
150
170
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31 32
33 34 35 36 37 38 39 40
41 42 43 44 45 46 47 48
49 50 51 52 53 54 55 56
57 58 59 60 61 62 63 64
65 66 67 68 69 70 71 72
GRAD13 -Dia 15/09 - 252 dias após0cm 2cm 4cm 6cm
fontes de contaminação
GRAD-1GRAD-2GRAD-3
GRAD-12GRAD-13
Estacas
Gradiente - L5 - Resistividade
40
60
80
100
120
140
160
180
Res
istiv
idad
e (o
hm.m
)
33 34 35 36 37 38 39 40
L-1
L-2
L-3
L-4
L-5
L-6
L-7
L-8
L-9 Figura VI-12 – CE-GRAD (Fapesp, 2005).
A pesquisa demonstrou que a resistividade dos sedimentos aumentou significativamente,
imediatamente após a introdução dos contaminantes, enquanto a cargabilidade diminuiu. Com
o passar do tempo, aproximadamente seis meses após a contaminação, os valores de
resistividade diminuíram, tornando os sedimentos mais condutivos em relação ao meio não
contaminado. A cargabilidade, apesar de não voltar ao padrão inicial, apresentou uma
tendência de elevação nos valores.
Portanto, pode-se concluir de uma maneira geral, que em vazamentos de derivados de
hidrocarbonetos, o fator tempo é fundamental na caracterização dos parâmetros geoelétricos:
resistividade e cargabilidade. Em relação ao meio natural (sem contaminante), vazamentos
recentes deverão apresentar: resistividades altas – anomalias resistivas e cargabilidades
baixas – anomalias de baixa cargabilidade. Em vazamentos antigos, a situação se inverte: a
resistividade deverá ser baixa - anomalias condutivas, e a cargabilidade alta - anomalias de
alta cargabilidade.
(2) Refinarias de Combustível - Petrobrás
Braga, A.C.O.
98
Em áreas de grandes dimensões envolvendo um diagnóstico do solo, rochas e águas
subterrâneas frente a eventuais contaminantes, como é o caso de refinarias de combustíveis (>
4 Km2), as SEV’s podem ser utilizadas em forma de semidetalhe, visando à elaboração de
mapas potenciométricos, identificação litológica e de eventuais contaminações no subsolo.
Conforme já comentado, se for necessário, pode-se utilizar o CE-DD, inviável em termos de
prazos e custos nesses casos, em locais de maior interesse, detalhando os resultados das
SEV’s.
Nessas áreas, o método da eletrorresistividade é insubstituível, pois com equipamentos
adequados, as leituras de campo apresentam precisão satisfatória. A utilização da técnica da
SEV, apresenta a vantagem de que, em eventuais interferências locais nas leituras de campo
(existência de tubulações, galerias, etc.), estas podem ser desprezadas nas curvas de campo,
não afetando a interpretação final como um todo.
No projeto Cubatão-SP Fundunesp (1999/a), a Figura VI-13 apresenta o mapa, com
valores de resistividades correspondentes à zona não saturada, onde normalmente os valores
tendem a serem altos. Portanto, baixos valores podem ser associados à presença de
contaminantes não recentes, nos sedimentos superficiais não saturados. Essa tendência é
perfeitamente coerente com os mapas do topo do embasamento cristalino e potenciométrico,
cujo fluxo subterrâneo esta associado ao contorno do embasamento.
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
2.0
2.0
0.0
0.00.0
1.5
0.0
1.1
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
1.1
0.0
0.0
1.3
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.01.4
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
3.6
0.0
0.0
0.0
0 0
0.0
0.0
0.0
0.00.0
0.0
0.00.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.00.0
0.81.00.7
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.7
0.0
0.0
0.0
0.0
0.9
0.0
0.00.0
0.0
0.00.00.00.00.0
0.0
0.0
0.4
0.0
0.0 0.0
0.0
0.0
0.0
0.00.70.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.7
0.0
0.0
1.2
0.0
0.0
0.0
0.0
0.00.0
0.0
0.0
0.0
0.00.0
0.0
0.0 0.0
0.0
0.00.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0 0.0
0.0
0.0
0.00.0
0.00.00.00.00.00.00.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.00.0
7.18
6.18
24.46
29.75
33.46
22.60
19.86
7.72
17.64
25.00
6.06
4.914.49
5.54
5.77
6.47
12.48
11.74
7.15
8.29
9.52
7.62
12.42
7.83
10.14
8.08
5.97
5.44
7.09
6.93
4.60
7.23
7.507.05
7.19
23.20
9.31
11.41
8.79
8.37
10.05
9.64
8.95
23.61
21.23
17.87
5.75
4.23
4 79
7.94
8.00
6.45
6.477.10
9.57
7.857.54
7.40
7.91
7.84
7.24
12.1537.43
10.2710.0910.19
10.28
6.55
7.10
6.76
7.24
6.96
6.64
6.33
6.66
7.36
7.75
15.34
9.45
9.43
9.42
11.9211.29
11.89
12.6612.6112.6312.7012.79
9.40
9.31
8.17
5.54
5.87 6.19
6.64
6.08
6.18
6.246.845.26
5.09
5.41
6.01
6.11
6.10
4.97
6.09
6.40
11.72
7.05
7.39
7.02
7.17
7.057.50
7.25
5.30
7.73
6.557.61
9.30
8.40 8.55
8.41
8.758.76
7.35
7.65
7.75
8.50
7.05 6.85
6.00
6.40
6.466.65
9.579.308.858.759.459.009.50
8.80
11.00
13.00
16.40
12.75
11.00
10.50
11.25
12.00
8.006.85
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
1.98
2.01
0.00
0.000.00
1.45
0.00
1.10
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
1.12
0.00
0.00
1.26
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.001.37
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
3.56
0.00
0.00
0.00
0 00
0.00
0.00
0.00
0.000.00
0.00
0.000.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.000.00
0.791.010.66
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.72
0.00
0.00
0.00
0.00
0.92
0.00
0.000.00
0.00
0.000.000.000.000.00
0.00
0.00
0.44
0.00
0.00 0.00
0.00
0.00
0.00
0.000.690.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.65
0.00
0.00
1.17
0.00
0.00
0.00
0.00
0.000.00
0.00
0.00
0.00
0.000.00
0.00
0.00 0.00
0.00
0.000.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00 0.00
0.00
0.00
0.000.00
0.000.000.000.000.000.000.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.000.00
56.0
94.0
232.0
558.0
583.0
151.0
79.0
370.0
107.0
156.0
112.0
217 0
47.0
131.0
63.0
474.0
440.0
558.0
92.0
248.0
185.0
225.0
6.8
298.0
514.0
63.0
301.0
653.0
339.0
208.0
315.0
354.0117.0
376.0
183.0
769.0
273.0
176.0
407.0
190.0
207.0
246.0
331.0
166.0
184.0
142.0
111.0
533.0
126.0
345.0
268.070.0
167.0
128.051.0
132.0
167.0
210.0
241.0
200.0686.0
2.02.09.0
451.0
85.0
53.0
103.0
152.0
147.0
165.0
188.0
67.0
139.0
283.0
256.0
261.0
450.0
144.0
232.0131.0
175.0
22.06.0235.091.0128.0
172.0
128.0
118.0
231.0
160.0 43.0
122.0
404.0
227.0
144.081.087.0
214.0
225.0
482.0
122.0
95.0
106.0
223.0
229.0
125.0
163.0
239.0
272.0
112.0
167.0206.0
181.0
155.0
235.0
103.0130.0
207.0
119.0 764.0
162.0
218.096.0
125.0
122.0
90.0
59.0
185.0
87.0146.0
773.0
264.0
380.0488.0
797.0207.0311.0108.0585.0858.0472.0
143.0
100.0
312.0
183.0
929.0
664.0
373.0
271.0
259.0
242.0
89.043.0
10.32
6.22
6.37
5.57
8.12
10.27
7.37
8.38
11.80
10.06
10.17
7.40
9.42
8.54
9.82
5.78
11.90
8.90
8.08
1
2
3
47
8
9
10
11
12
1314
15
16
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20
21
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23
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30
31
32
33
3435
36
40
41
42
44
45
46
47
48
49
50
51
52
5354
555657
58
5960
61
62
63
64
6567
68697071
72
73
7475
7677
78
79
80
81
82
8384
85
8687
88
8990919293
9495
96
97
98 99100
101
102
103104105
106
107
108
109110
111
112
113
114
115
116
117
118
199120
121
122123
124125
126
127 129
130
132
134
135136
137138139
140141
142143
144145146147148149152
153154
155
156
157
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159
160
161162
P1
P2
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P5
P6
P7
P8
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P10
P11
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P13
P16
P17P18
P19
P20
P21
mEscala
Res
istiv
idad
e ap
aren
te (o
hm.m
)
0 200 400 600
50
150
250
350
450
550
650
750
850
sed.
sec
osnã
o co
ntam
inad
osse
d. s
ecos
com
prov
ável
con
tam
inaç
ão
área construídada Refinaria
Rio Cubatão
Figura VI-13 – Mapa de resistividade do nível não
saturado (Fundunesp, 1999/a).
A Figura VI-14 apresenta um dos resultados do projeto Fundunesp (1999/b),
desenvolvido visando mapear pluma de contaminação no solo não saturado, resultante de
vazamento de óleo diesel. Observa-se nas seções de resistividade aparente e geoelétrica
Braga, A.C.O.
99
(inversão) da linha 3, anomalia condutora bem definida, entre as estacas 70-95 e estaca 120,
associada à contaminação por óleo diesel. Ressalta-se que de acordo com as conclusões
anteriores, essa anomalia deve corresponder a vazamentos com mais de quatro a cinco meses
de ocorrência.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200CE3 - Pseudo Seção de Resistividade Aparente
-25-20-15-10
-50
Prof
. teó
rica
(m)
215512
754754
4901221
12816368
12641643
2355867
1055995
772490
490588
414791
177196
433414
92286
30175
279445
38377
14923
207188
34392
3581432
537398
1714904
5733240
20541545
39943640
32031959
10361259
9041055
56904672
50876029
41454898
6029
53696707
4936
20030040050080010001500200030004000500080001000025000 Resistividade (ohm.m)
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200CE3 - Seção Geoelétrica
-10
-5
0
Prof
. (m
)
contaminantesolo não saturado Figura VI-14 – Linha 3 – CE-DD (Fundunesp, 1999/b).
Nos estudos ambientais que se desenvolvem na refinaria de combustível da Petrobrás,
em Paulínia-SP (Fundunesp, 2002/b), foram executadas 100 SEV’s, visando traçar o mapa
potenciométrico, identificar a litologia e eventuais plumas de contaminação (Figura VI-15).
Nessa Figura, tem-se o mapa de resistividade da zona não saturada, com as faixas de baixos
valores de resistividades (< 200 ohm.m), associadas à provável antigas contaminações desses
sedimentos, e o potenciométrico.
SEV01
SEV02SEV03
SEV04
SEV05
SEV06 SEV07
SEV08SEV09
SEV10
SEV11
SEV12
SEV13
SEV14
SEV15
SEV19
SEV20
SEV21
SEV22
SEV23
SEV24
SEV25
SEV26
SEV27SEV28
SEV29
SEV30
SEV31
SEV32
SEV33
SEV34SEV35
SEV36SEV37
SEV38SEV39 SEV40
SEV41
SEV42
SEV43
SEV44
SEV45
SEV46
SEV47
SEV48
SEV49
SEV50SEV51
SEV52
SEV53SEV54
SEV55 SEV56
SEV57
SEV58
SEV59
SEV60SEV61
SEV62SEV63SEV64
SEV65SEV66
SEV67
SEV68SEV69
SEV70
SEV71
SEV72
SEV73 SEV74SEV75
SEV76 SEV77
SEV78SEV79
SEV80
SEV81 SEV82SEV83
SEV84SEV85
SEV86
SEV87
SEV88
SEV89SEV90
SEV91 SEV92
SEV93SEV94 SEV95
SEV96
SEV97
SEV98SEV99
SEV100
10203040506080100200Resistividade do não saturado (ohm.m) - Contaminado
isovalor da cota do NAlinhas de fluxo divisor de águas subterrâneas
0m 500m 1000m
Figura VI-15 – Potenciométrico e Resistividade do não saturado (Fundunesp, 2002/b).
Disposição de Outros Tipos de Resíduos – Aterros
Braga, A.C.O.
100
A Figura VI-16 apresenta os resultados do CE-DD – seção geoelétrica (inversão) de
duas linhas representativas dos ensaios efetuados em área de disposição de resíduos sanitários
(lixão) no município de São Carlos/SP. A linha 1 foi executada próxima do lixão e a linha 2 à
jusante.
20406010020040010003000500010000Resistividade (ohm.m)
contaminante - chorume
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Seção Geoelétrica - Linha 2 - São Carlos
-15
-10
-5
0
Prof
undi
dade
(m)
20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210
Seção Geoelétrica - Linha 1 - São Carlos
-15
-10
-5
0
Prof
undi
dade
(m)
chorume - pluma de contaminação
chorume - pluma de contaminação
Figura VI-16 – Área de lixão/Linhas 1 e 2 - CE-DD.
Pode-se observar nas figuras anteriores, o contraste significativo entre os valores de
resistividade do solo não saturado e do solo contaminado pelo chorume (E-40 a E-170 – Linha
1; e, E-40 a 80 – Linha 2), resultante da decomposição dos resíduos. Poços de monitoramento
podem ser locados com grande precisão, resultando em dados representativos.
O projeto Fundunesp (2002/c), apresentou um resultado interessante, em termos de
identificação de plumas de contaminação. A indústria estudada localiza-se no município de
Matão-SP, e os resíduos gerados da fundição, dispostos na superfície do terreno, são:
chumbo, cromo total, alumínio, ferro e manganês, conforme análises efetuadas.
A Figura VI-17 apresenta a
localização dos ensaios geofísicos
realizados, sendo quatro linhas de
CE-DD e três SEV’s.
O nível d’água, na época do
levantamento, localizava-se a uma
profundidade de 15,0 a 17,0 metros,
conforme dados das SEV’s e poço
tubular existente.
01
23
45
67
89
1011
1213
1415
1617
1819
2021
2223
24
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23
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1213
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01
23
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67
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1011
1213
1415
16
1718
1920
2122
23
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10
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1314
1516
1718
1920
21
L-1
L-2
L-3
L-4
0m 10m 20m 30m
linhas do caminhamento elétrico - CEestacas topográficas
sondagem elétrica vertical - SEV
SEV-01
SEV-02SEV-03
SEV-01
01
Disposição de
resíduos
Figura VI-17 – Mapa de localização dos ensaios
geofísicos (Fundunesp, 2002/c). Entretanto, conforme se pode observar na Figura VI-18, as seções de resistividade
aparente e geoelétricas (inversão) de duas linhas representativas (L-1 e L-2) identificaram
Braga, A.C.O.
101
camadas planas-paralelas à superfície do terreno, cujas resistividades aparentes diminuem em
profundidade, até atingir o terceiro nível (muito condutor). Já, o último nível de investigação,
apresentou valores extremamente altos, indicando, como nos dados das SEV’s e poço, que a
seção do CE investigou a zona não saturada, não atingindo o nível d’água.
Portanto, pode-se concluir que os valores baixos de resistividade devem refletir os
resíduos metálicos dispostos no terreno, “devidamente” cobertos e compactados, não
refletindo percolação iônica. Ressaltando que os ensaios geofísicos foram executados em um
período de, aproximadamente, cinco meses sem chuvas. Nesse caso, a resistividade é
influenciada, principalmente, pela condutividade eletrônica dos minerais metálicos dispostos,
e não pela condutividade iônica – fluidos incompressíveis, como nos casos anteriores
discutidos.
Linha 1
Linha 2
Figura VI-18 – CE-DD - linhas 1 e 2 (Fundunesp, 2002/c).
Braga, A.C.O.
102
O modelo do CE-DD - Linha 2, foi ajustado ao modelo da SEV-02, executada na E-100
do CE (Figura VI-19), mostrando a perfeita identificação dos níveis contaminantes. Portanto,
nesse tipo de geologia e situação, a técnica do caminhamento elétrico executada com, por
exemplo, oito níveis de investigação, poderiam definir com precisão a situação da área
estudada com maior detalhe que as SEV’s.
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210
Linha 2 - Seção Geoelétrica - Matão
-15
-10
-5
0
Prof
undi
dade
(m) 1500
1884
548
7Resistividade (ohm.m)
SEV-02
sedimentosargilosos saturados
contaminante NA 2003005008001500300050007000
Figura VI-19 – Modelo do CE-DD – linha 2 - ajustado com modelo da SEV-02.
6.1.3. Aplicação dos Parâmetros de Dar Zarrouk
Na fase de prevenção, ou seja, pré-empreendimento, a aplicação dos parâmetros de Dar
Zarrouk pode contribuir de maneira significativa com os estudos hidrogeológicos. Através dos
parâmetros resistividade e resistência transversal unitária - TDZ, discutidos no Capítulo
anterior, podem-se estimar áreas de maior condutividade hidráulica e transmissividade das
formações geológicas.
O parâmetro condutância longitudinal unitária - SDZ, na fase de pré-empreendimento,
assume papel de extrema importância nos estudos de prevenção a contaminantes, envolvendo
aqüíferos. Através desse parâmetro, pode-se ter uma avaliação de quanto esse aqüífero estaria
vulnerável ou não a determinado tipo de contaminante. Seus resultados poderiam orientar
futuras instalações de áreas de disposição de resíduos, bacias de tratamento de efluentes, etc.
A Figura VI-20, apresenta a correlação SDZ com o
grau de proteção de um aqüífero (camada 3). Calculando a
condutância longitudinal unitária para a camada 2, tem-se
que, quanto maior o valor de S2, maior será o grau de
proteção do aqüífero, frente a contaminantes superficiais,
pois: (1) Quanto maior a espessura da camada 2: maior o
tempo de percolação do poluente – maior filtro; e, (2)
Quanto menor sua resistividade: mais argiloso – mais
impermeável.
ρ1E1
ρ2E2
ρ3E3
Camada 1 – não saturado
Camada 3 – aqüífero
Camada 2 ES2
22 ρ
=
Figura VI-20 – Condutância
longitudinal unitária/proteção do aqüífero.
A seguir apresentam-se os resultados da campanha geofísica por SEV’s, já referida em
Braga et al. (2005). Os valores da condutância longitudinal da camada sobrejacente ao
aqüífero confinado, foram calculados e lançados no gráfico padrão (Figura III-24) e
Braga, A.C.O.
103
apresentados na Figura VI-21. Para sedimentos argilosos, os valores de SDZ, tendem a serem
mais elevados que para os sedimentos arenosos, entretanto têm-se valores para os sedimentos
arenosos maiores que para os sedimentos argilosos (função das espessuras), portanto, o valor
de SDZ, como no caso de TDZ tem que estar associado a litologia, para uma perfeita
associação.
1 10 100 1000Resistividade (ohm.m)
1
10
100
1000
Esp
essu
ra (m
)
argi
loso
s
aren
osos
argi
lo-a
reno
sos
aren
o-ar
gilo
sos
S = 1,0
S = 0,5
S = 0,1
S = 3,0
S = 0,05
S = 5,0
20 40 60
S = 0,01
S = 0,3
faixa de valoresideal -
aqüíferos maisprotegidos
Figura VI-21 – Condutância
longitudinal unitária resultante da relação
resistividade - espessura (Braga et al.,
2005).
A Figura VI-22 apresenta o mapa da condutância longitudinal unitária sobreposto ao
mapa de resistividade da camada sobrejacente ao aqüífero confinado.
Braga, A.C.O.
104
Braga, A.C.O.unesp
3
fracamédia
Condutância Longitudinal Unitária da Camada Sobrejacente (siemens)< 0.5
0.5 - 1.0
Resistividade da Camada Sobrejacente (ohm.m) < 20 argila20 - 40 argilo-arenoso
-29 51´ 58´´
-29 52´ 31´´
50 49´ 26´´50 52´ 31´´
O
O
O O
0m 200m 400m 600m
sondagem elétrica vertical
área industrial
lago
Rio Sapucaia
1.0 - 3.0>3.0
boamuito boa
Figura VI-22 – Relação condutância longitudinal unitária e resistividade da camada sobrejacente ao aqüífero confinado (Braga et al., 2005).
Na figura anterior tem-se que, locais com SDZ > 1,0 siemens apresentam boa proteção ao
aqüífero confinado, destacando as faixas com valores SDZ > 3,0 siemens. Já nos demais locais,
recomenda-se cuidados, pois esse aqüífero apresenta-se mais vulnerável às contaminações, ou
devido à ocorrência de sedimentos mais arenosos, ou em função de menor espessura da
camada sobrejacente.
Na fase pós-empreendimento, supondo a existência de contaminantes nos solos e águas
subterrâneas, não tem sentido a aplicação dos parâmetros de Dar Zarrouk na correlação com
parâmetros hidráulicos, pois os valores naturais de resistividade modificam-se em função da
presença dos contaminantes, resultando em uma correlação totalmente inadequada.
Entretanto, como discutido no Capítulo anterior, visando analisar as anomalias, resultantes
da técnica do CE-DD, quanto suas intensidades e definições, os parâmetros de DZ podem ser
aplicados em estudos ambientais, auxiliando na interpretação das anomalias existentes.
A Figura VI-23 apresenta os resultados já referidos, do projeto Fapesp (2005), aplicando
os parâmetros de Dar Zarrouk, antes (DD1-06/01) e depois (DD2-07/01 – 1 dia após e DD10-
05/08 – 212 dia após) da contaminação dos sedimentos por gasolina. Esses resultados
compreendem as fases, respectivamente, pré e pós-empreendimento. As escalas de cores das
pseudo-seções foram mantidas as mesmas, antes e depois da contaminação.
As pseudo-seções DD-1 e DD-10, são similares quanto às variações dos valores ao
longo da seção, diferindo no fato de que nas seções da DD-10, o contaminante esta presente
em toda a seção, com valores refletindo essa contaminação, ou seja, valores mais baixos nas
seções de resistividade aparente, resistividade média e resistência transversal total, e mais
Braga, A.C.O.
105
altos na condutância longitudinal total. Ressalta-se que na pseudo-seção de resistência
transversal total da DD-10, a anomalia condutora é mais intensa que nas demais seções desse
levantamento.
Já nas pseudo-seções da DD-2, com a gasolina presente em forma de pluma, as
anomalias são mais significativas, com destaques para a resistência transversal total, e a
resistividade média, pois conforme já comentado anteriormente, a resistividade média “filtra”
os dados de resistividade aparente, e como pode ser observado nesse levantamento,
identificou um flanco mais intenso à direita da seção, indicando uma percolação do
contaminante nessa direção, o que pode ser comprovado pela seção geoelétrica invertida
(Figura VI-10).
Braga, A.C.O.
106
05
1015
2025
3035
4045
50R
esis
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Apa
rent
e
-12.
5
-10.
0
-7.5
-5.0
-2.50.0
Prof. teórica (cm)
26.1 38
.4 39.7 32
.2
45.6 47
.5 44.6 40
.4
34.7 35
.1 32.3 28
.1
30.2 38
.6 32.4 27
.7
48.0 45
.1 35.4 37
.4
33.4 37
.5 36.7
43.4 45
.865.3
05
1015
2025
3035
4045
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tivid
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Méd
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-12.
5
-10.
0
-7.5
-5.0
-2.50.0
Profundidade teórica (cm)
2633
3634
4647
4644
3535
3432
3035
3432
4846
4140
3336
364345
65
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1015
2025
3035
4045
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otal
-12.
5
-10.
0
-7.5
-5.0
-2.50.0
Profundidade teórica (cm)
0.19
0.20
0.25
0.39
0.11
0.16
0.22
0.31
0.14
0.21
0.31
0.44
0.17
0.19
0.31
0.45
0.10
0.17
0.28
0.33
0.15
0.20
0.27
0.12
0.16
0.08
05
1015
2025
3035
4045
50R
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otal
-12.
5
-10.
0
-7.5
-5.0
-2.50.0
Profundidade teórica (cm)
131 28
8 397 40
2
228 35
6 446 50
5
173 26
4 323 35
1
151 29
0 324 34
6
240 33
8 354 46
7
167 28
1 367
217 34
4326
DD
1 - 0
6/01
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05
1015
2025
3035
4045
50C
ondu
tânc
ia L
ongi
tudi
nal T
otal
0.12
0.18
0.16
0.46
0.16
0.13
0.41
0.53
0.07
0.25
0.29
0.42
0.13
0.18
0.26
0.34
0.07
0.10
0.14
0.20
0.12
0.16
0.24
0.11
0.16
0.13
05
1015
2025
3035
4045
50R
esis
tênc
ia T
rans
vers
al T
otal
210 30
5 632 33
6
153 44
1 247 29
3
365 22
9 344 37
5
200 31
9 383 45
7
338 57
8 737 79
7
200 35
1 424
224 34
5197
05
1015
2025
3035
4045
50R
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ade
Apa
rent
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42.0 40
.6 63.2 26
.9
30.6 58
.8 24.7 23
.5
72.9 30
.5 34.4 30
.0
40.0 42
.5 38.3 36
.5
67.7 77
.0 73.7 63
.8
40.0 46
.8 42.4
44.8 45
.939.5
05
1015
2025
3035
4045
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Méd
ia
4241
5040
3145
3530
7343
3936
4041
4039
6873
7370
4044
434545
39
05
1015
2025
3035
4045
50C
ondu
tânc
ia L
ongi
tudi
nal T
otal
0.09
0.16
0.21
0.32
0.17
0.20
0.33
0.46
0.09
0.17
0.24
0.33
0.16
0.22
0.30
0.42
0.09
0.15
0.21
0.28
0.13
0.18
0.24
0.10
0.15
0.11
05
1015
2025
3035
4045
50R
esis
tênc
ia T
rans
vers
al T
otal
266 36
1 471 49
5
151 28
5 304 34
2
269 33
6 422 48
0
155 26
0 330 37
5
268 36
4 477 55
9
185 31
2 417
256 38
5226
05
1015
2025
3035
4045
50R
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tivid
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Apa
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e
16.8 20
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15.2 23
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.5 22.6 16
.2
18.6 21
.4 17.7 17
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21.2 22
.0 25.9 22
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18.8 26
.1 23.9
22.6 23
.019.4
05
1015
2025
3035
4045
50R
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Méd
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1719
2121
1520
2019
2424
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1920
1919
2122
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1923
232323
19
2025
3040
5060
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ade
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0.05
0.1
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0.2
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0.4
0.5
0.55
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10) d
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ntam
inaç
ão -
(Fap
esp,
200
5).
Braga, A.C.O.
107
Pode-se concluir que, nas investigações de anomalias associadas a plumas de
contaminação em terrenos sedimentares, a resistividade transversal é mais representativa que
a resistividade longitudinal, conseqüentemente a resistência transversal total deve refletir,
essas anomalias, com maior intensidade, e que a resistividade média posiciona com maior
precisão as anomalias resultantes dos contaminantes presentes, mostrando uma seção bem
próxima da real.
Exemplos das conclusões anteriores podem ser vistos nos casos históricos, já
comentados anteriormente, e destacados a seguir:
(1) Projeto REVAP (Fundunesp, 1999/b)
A aplicação dos parâmetros de Dar Zarrouk nos dados de campo desse projeto (Figura
VI-24), mostra que a seção geoelétrica resultante da inversão (Figura VI-14) é bem
semelhante à pseudo-seção de resistividade média, em termos de posicionamento da anomalia
condutiva devida à ocorrência do óleo diesel (entre as E-60-125, com centro nas E-100-110 e
70-80).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
CE3 - Resistividade Aparente
-25.0-20.0-15.0-10.0
-5.00.0
Prof
. teó
rica
(m)
215512
754754
4901221
12816368
12641643
2355867
1055995
772490
490588
414791
177196
433414
92286
30175
279445
38377
14923
207188
34392
3581432
537398
1714904
5733240
20541545
39943640
32031959
10361259
9041055
56904672
50876029
41454898
6029
53696707
4936
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200CE3 - Resistividade Média
-25.0-20.0-15.0-10.0
-5.00.0
Prof
. teó
rica
(m)
215347
468538
490811
9641829
12641462
17691410
10551021
913748
490542
487568
177187
263302
92172
211154
279361
139175
14954
85103
34127
170306
537455
783815
5731473
16411614
39943793
35452929
10361154
10471050
56905100
50955375
41454548
5090
53696075
4936
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200CE3 - Condutância Longitudinal
-25.0-20.0-15.0-10.0
-5.00.0
Prof
. teó
rica
(m)
0.0470.024
0.0200.023
0.0200.010
0.0120.003
0.0080.008
0.0060.020
0.0090.013
0.0190.036
0.0200.021
0.0360.022
0.0560.064
0.0350.042
0.1090.044
0.0500.233
0.0360.028
0.3950.046
0.0670.543
0.0720.093
0.2940.032
0.0420.012
0.0190.031
0.0090.019
0.0170.004
0.0070.011
0.0030.003
0.0050.009
0.0100.010
0.0170.017
0.0020.003
0.0030.003
0.0020.003
0.002
0.0020.002
0.002
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200CE3 - Resistência Transversal
-25.0-20.0-15.0-10.0
-5.00.0
Prof
. teó
rica
(m)
21506400
1131013195
490015263
19215111440
1264020538
3532515173
1055012438
115808575
49007350
621013843
17702450
64957245
9203575
45151313
27905563
5706598
1490288
31053290
3404900
537025060
53704975
2571015820
573040500
3081027038
3994045500
4804534283
1036015738
1356018463
5690058400
76305105508
4145061225
90435
5369083838
49360
ET iii
i ρ∑=
ST
m ∑∑=ρ
∑=i i
ii
ESρ
Figura VI-24 – Parâmetros de DZ – Pós-empreendimento (Fundunesp, 1999/b).
(2) Projeto Limeira (Fundunesp, 1997/b)
Braga, A.C.O.
108
Nesse projeto, a linha 3 foi destacada (Figura VI-25). A anomalia condutora principal
esta situada entre as E-150-160 com prolongamento para o final da linha, outra anomalia
localiza-se entre as E-10-20. Interessante notar na seção de resistividade média os efeitos
correspondentes a essas anomalias identificadas. Enquanto que a anomalia entre as E-10-20
assume um caráter mais pontual, com mergulho definido à direita da pseudo-seção, a
anomalia entre as E-150-160 evidencia uma extensão do condutor no sentido do final da linha,
comportando-se como uma camada de baixa resistividade. O efeito registrado nessa pseudo-
seção, nas E-10-20, é semelhante ao registrado nas rochas cristalinas identificando fraturas e
falhamentos (Capítulo 5).
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260
Seção Geoelétrica - Linha 3 - Limeira
-15-10-50
Prof
. (m
)
38204511025060014003900Resistividade (ohm.m)
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270
Limeira - Linha 3 - Resistividade Aparente
-30-25-20-15-10
-50
prof
undi
dade
teór
ica
(m)
1051754
286138
13551522
603207
346
1338641
254414
462
612335
546565
791
234482
589761
791
291369
433414
392
186291
309241
293
315414
904420
475
351358
484558
590
233403
539575
646
271463
543593
725
270411
492618
676
264411
596699
857
207407
546701
462
232401
565373
227
238457
326234
218
277252
223122
145
140170
89109
145
9645
94117
112
1549
6366
59
3630
3532
36
6189
96117
152
4350
6079
260
3644
63188
142
2540
11883
162
3692
73143
188
8667
141171
76179
212
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270
Limeira - Linha 3 - Condutância Longitudinal
-30-25-20-15-10
-50
prof
undi
dade
teór
ica
(m)
0.010.03
0.090.22
0.010.01
0.030.12
0.09
0.010.02
0.080.06
0.06
0.020.04
0.040.04
0.04
0.040.03
0.030.03
0.04
0.030.04
0.050.06
0.08
0.050.05
0.060.10
0.10
0.030.04
0.020.06
0.06
0.030.04
0.040.04
0.05
0.040.04
0.040.04
0.05
0.040.03
0.040.04
0.04
0.040.04
0.040.04
0.04
0.040.04
0.030.04
0.03
0.050.04
0.040.04
0.06
0.040.04
0.040.07
0.13
0.040.03
0.060.11
0.14
0.040.06
0.090.20
0.21
0.070.09
0.230.23
0.21
0.100.33
0.210.21
0.27
0.680.31
0.320.38
0.51
0.280.50
0.570.78
0.83
0.160.17
0.210.21
0.20
0.230.30
0.330.32
0.12
0.280.34
0.320.13
0.21
0.400.38
0.170.30
0.19
0.280.16
0.280.17
0.16
0.120.22
0.140.15
0.130.08
0.09
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270
Limeira - Linha 3 - Resistência Transversal
-30-25-20-15-10
-50
prof
undi
dade
teór
ica
(m)
1576915072
71594154
1354622834
120585181
10386
133769608
508710362
13847
61235030
1092714130
23738
23367235
1177519028
23738
29115539
866610362
11770
18614369
61806029
8803
31466217
1808610503
14243
35145369
968413942
17705
23276048
1077614366
19386
27136952
1085214837
21760
27046161
983415449
20277
26386161
1192617474
25717
20726104
1092717521
13847
23176019
113049326
6825
23836856
65195840
6528
27693787
44653062
4352
14042543
17712732
4352
961678
18842920
3363
147729
12621649
1780
355452
697801
1088
6081328
19222920
4550
433752
12061978
7814
363661
12624710
4253
250593
23552072
4847
3641379
14513580
5638
8601012
28264286
7652685
4239
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270
Limeira - Linha 3 - Resistividade Média
-30-25-20-15-10
-50
prof
undi
dade
teór
ica
(m)
1051869
545350
13551453
980560
498
1338863
506476
472
612427
475505
577
234360
445536
599
291336
376389
390
186243
270260
269
315371
552504
495
351355
408456
492
233323
404457
505
477476
484498
527
510503
502511
525
513508
513523
543
529525
525533
529
520516
518511
490
484483
478465
450
447442
434414
397
392386
370357
347
342325
317309
301
279271
264256
246
241233
224214
205
203201
200198
198
196193
190188
189
187185
182183
182
179177
176175
175
173172
171171
171
170169
169169
169169
169
ET iii
i ρ∑=
ST
m ∑∑=ρ
∑=i i
ii
ESρ
contaminaçãocont.
Figura VI-25 – Rochas sedimentares - Aplicação dos parâmetros de DZ – Pós-
empreendimento (Fundunesp, 1997/b).
(3) Projeto Capivari (Funep, 2005-c)
As mesmas considerações do projeto anterior, aplicam-se nesse caso (Figura VI-26),
com destaque para a pseudo-seção de resistividade média.
Braga, A.C.O.
109
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
Linha 1 - Condutância Longitudinal
-20
-15
-10
-5
0
Prof
undi
dade
teór
ica
(m)
0.030.04
0.070.07
0.030.04
0.090.03
0.030.06
0.090.15
0.050.08
0.130.19
0.030.05
0.110.16
0.030.07
0.090.12
0.060.08
0.110.21
0.070.10
0.160.21
0.100.16
0.200.26
0.140.17
0.230.11
0.180.22
0.100.09
0.230.09
0.080.10
0.080.06
0.060.10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
Linha 1 - Resistência Transversal
-20
-15
-10
-5
0
Prof
undi
dade
teór
ica
(m)
39383768
33914352
39564145
25729034
33162685
24022044
18651969
16961583
37683109
19781912
31272393
25432638
15732016
21201451
13751611
13851451
991980
11021187
703914
9892769
544725
23173231
4301714
29113099
12382675
34762967
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
Linha 1 - Resistividade Aparente
-20
-15
-10
-5
0Pr
ofun
dida
de te
óric
a (m
)
394301
226249
396332
171516
332215
160117
187158
11390
377249
132109
313191
170151
157161
14183
138129
9283
9978
7368
7073
66158
5458
154185
43137
194177
124214
232170
12
ET iii
i ρ∑=
ST
m ∑∑=ρ
∑=i i
ii
ESρ
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
Linha 1 - Resistividade Média
-20
-15
-10
-5
0
Prof
undi
dade
teór
ica
(m)
394339
289275
291332
232315
317296
160135
146148
14090
156177
165151
313238
208188
183161
150119
122123
9287
9087
8468
6970
6985
5456
85107
94137
166170
160169
179177
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170Seção Geoelétrica - Linha 1 - Capivari
-10
-5
0
Prof
. (m
)
040508010015020030040060080010001780Resistividade (ohm.m)
2 1
Figura VI-26 – Rochas sedimentares - Aplicação dos parâmetros de DZ – Pós-
empreendimento (Funep, 2005-a).
6.2. ROCHAS CRISTALINAS
Nos estudos ambientais, visando obter um diagnóstico dos aqüíferos fraturados, frente a
contaminantes, em rochas cristalinas, tem-se a técnica mais adequada, considerando
resolução, custo e rapidez, o caminhamento elétrico – arranjo Dipolo-Dipolo (CE-DD), com
os métodos da eletrorresistividade e polarização induzida. Nesse caso, o radar de penetração
no solo (GPR), também pode ser utilizado com relativo sucesso, entretanto, caracteriza-se por
atingir pequenas profundidades de investigação, o que não é o caso do CE-DD.
Como já ressaltado anteriormente, nos estudos envolvendo prováveis contaminações,
resultantes de aterros, refinarias, postos de combustíveis, etc., a fase do empreendimento, pré
ou pós-instalação, juntamente com a geologia local, é importante na definição da metodologia
geoelétrica e nos produtos a serem obtidos. A Figura VI-27, apresenta a metodologia
recomendada, com os principais produtos a serem obtidos, considerando as fases do
Braga, A.C.O.
110
empreendimento. Dos produtos referidos nessa figura, destaca-se a determinação de: falhas e
fraturamento e plumas de contaminação.
METODOLOGIAGEOELÉTRICA
Contaminação de Solos, Rochas e
Águas Subterrâneas
Rochas Cristalinas
Préempreendimento
Pósempreendimento
Topo Rochoso
Plumas de Contaminação
CE-ER-IPDipolo-Dipolo
SEV-ER-IPSchlumberger
SEV-ER-IPSchlumberger
CE-ER-IPDipolo-Dipolo
Falhas eFraturamentos
Diques/Derrames Basálticos
Figura VI-27 – Metodologia e produtos em estudos ambientais – Rochas Cristalinas.
Nas fases pré e pós-empreendimento, envolvendo a determinação de falhas e
fraturamentos, a metodologia geoelétrica e análise dos dados seguem o descrito no Capítulo 5.
6.2.1. Identificação e Delimitação de Plumas de Contaminação
Como já comentado no Capítulo 5, os valores de resistividade das rochas cristalinas -
granitos, gnaisses, etc., são altos (normalmente, superiores a 3.000 ohm.m), sendo que, nesse
caso, técnicas geoelétricas aplicadas visando identificar aqüíferos fraturados, determinará
anomalias condutoras em relação ao meio, associadas a fraturas/falhas nas rochas.
Portanto, tanto na fase pré-empreendimento quanto na fase pós-empreendimento,
determinam-se zonas de fraturamento, com suas direções e mergulhos, caminho provável dos
contaminantes, sendo difícil identificar se as águas percolantes estão ou não contaminadas.
A Figura VI-28, apresenta mapa de resistividade aparente do primeiro nível, de um
estudo visando determinar provável pluma de contaminação (Fundunesp, 2002/a). O resíduo
industrial disposto no tanque, é resultante da industria de curtume da região. Os resultados
obtidos na interpretação das pseudo-seções, estão sintetizados na figura com o mapa do
primeiro nível.
O estudo se deu em rochas basálticas fraturadas. Pode-se observar nessa figura, uma
zona de baixos valores de resistividade, associada à zona de fratura na rocha, passando ao
lado do tanque de resíduos.
Braga, A.C.O.
111
Mapa de Resistividade Aparente - Primeiro Nível
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
0m 10m 20m 30m
tanque de disposiçãode resíduos
L-1
L-2
L-3
L-4
anomalias condutoras projetadasna superfície do terreno
10030050080015002500400060009000resistividade aparente (ohm.m)
Figura VI-28 – Mapa de resistividade aparente – Fundunesp (2002/a).
Devido à ocorrência da anomalia condutora na Linha 1, realçada a partir do segundo
nível – mais profunda (pseudo-seção – Linha 1) e situada à montante da área estudada
(topograficamente mais elevada), não se pode afirmar a priori, que o condutor reflete
contaminação.
Nesse caso, pode-se simplesmente indicar zona de fratura condutora, sendo, portanto,
necessário a locação de um poço de monitoramento (Linha 3 – E-60), para coleta e análise das
águas subterrâneas. A partir dos resultados da geofísica, pode-se direcionar com maior
precisão a locação desse(s) poço(s).
Entretanto, o projeto Fundunesp (2000/c), executado em um aterro sanitário localizado
em terrenos cristalinos (Figura VI-29), com aproximadamente 40 metros de resíduos
acumulados, apresentou resultados interessantes utilizando as técnicas da sondagem elétrica
vertical e caminhamento elétrico.
A partir de SEV’s executadas, pode-se traçar o mapa potenciométrico do aterro com as
direções e sentido do fluxo do fluido incompressível (contaminante) subterrâneo. Em função
dos resultados do CE-DD - Linha 1 (Figura VI-30), observa-se duas anomalias condutoras
bem definidas entre as E-120-140 e E-200-240, associadas a fraturamento/falhamento na
rocha.
Essas anomalias do CE-DD, bem caracterizadas na seção geoelétrica, aliadas ao mapa de
fluxo das SEV’s, demonstram uma percolação do contaminante (chorume) nesse sentido (NE),
contrariando a tendência geral de sentido leste. A ocorrência do contaminante nessa região,
foi confirmada após a instalação de poço de monitoramento e coleta e análise das águas.
Braga, A.C.O.
112
linhas de isovalor da cotado nível d´água (m)
linhas de fluxo d´água subterrâneo
anomalia muito condutora (CE)
Legenda dos Resultados da Geofísica
sondagens elétrica verticaisSEV
caminhamento elétricoCE-DD
0m 30m 60m 90m
LINHA 1C
LINHA 3C
LINHA 4C
LINHA 2C
E-120-140 E-200-240
Figura VI-29 – Mapa potenciométrico e resultados do CE-DD – Fundunesp (2000/c).
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
260280
300320
340360 380 400 420 440
Seção Geoelétrica - Linha 1 - Jundiaí
740
750
760
770
780
790
800
Elev
ação
(m)
251232822105401400Resistividade (ohm.m)
Seção Geoelétrica - Linha 4 - Jundiaí
750
760
770
Elev
ação
(m)
20 30 40 50 6070
8090 100 110 120 130 140
5102045952004209002300Resistividade (ohm.m)
anomalias condutoras projetadasprovável extensão lateral
Figura VI-30 –Seção geoelétrica – processamento das Linhas 1 e 4/CE-DD – Fundunesp
(2000/c). Ressalta-se que na linha 4 do CE-DD, bem no centro, localiza-se um poço de
monitoramento e coleta de chorume para tratamento. A partir desses resultados, novos poços
foram programados.
Braga, A.C.O.
113
CAPÍTULO 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS
7.1. MÉTODOS GEOELÉTRICOS APLICADOS NA HIDROGEOLOGIA
7.1.1. Considerações Metodológicas
Além das considerações teóricas e práticas sobre os métodos da eletrorresistividade e
polarização induzida e das técnicas da sondagem elétrica vertical – Schlumberger e
caminhamento elétrico - dipolo-dipolo, esse trabalho apresentou uma proposta de
classificação para os métodos geoelétricos de maneira geral, na qual procurou-se normalizar
e, principalmente, facilitar o entendimento das variáveis que envolvem esses métodos,
evitando confusões entre, por exemplo: métodos, técnicas e arranjos. Nessa proposta
procuraram-se definir de maneira simples e objetiva, os métodos geoelétricos como aplicação,
principalmente, para usuários da Geofísica.
Discutiu-se ainda a escolha da metodologia geoelétrica mais adequada, considerando os
objetivos gerais do trabalho, ou seja, a aplicação visando à captação de águas subterrâneas,
atendendo às mais variadas finalidades, e estudos de caráter ambiental, envolvendo a
contaminação de solos, rochas e águas subterrâneas. Nessa definição metodológica mais
adequada, a geologia local aliada aos objetivos específicos do trabalho - produtos, é
fundamental na decisão final.
Dependendo da geologia da área estudada, determinada metodologia pode se tornar
inviável, sendo necessário recorrer a outro tipo menos precisa. Os objetivos específicos
envolvem os produtos a serem obtidos, tais como: determinação da profundidade do nível
d’água, mapa potenciométrico, identificação litológica, aqüíferos promissores,etc. No alcance
desses objetivos específicos, certos critérios de análise, devem ser considerados, tais como:
profundidade de investigação a ser atingida, espessura e forma do corpo a ser prospectado
(ligada à geologia), tipos e contrastes de propriedades físicas entre o corpo a ser prospectado
e o meio encaixante, além de levar em consideração as questões de custos e prazos do projeto.
Quanto à definição dessa metodologia, consideraram-se ainda, as diferentes fases de um
projeto envolvendo questões ambientais (pré ou pós-empreendimento), onde a ocorrência ou
não de eventuais plumas de contaminação, somam às outras considerações anteriores na
utilização ou não de determinadas técnicas de campo.
Nas discussões sobre a programação e desenvolvimento da técnica de campo da SEV-
Schlumberger, apresentou-se, como uma tentativa de contribuição na programação, um ábaco,
que pode ser utilizado como um indicativo inicial para orientar a quantidade de ensaios a
serem desenvolvidos, em uma determinada área de pesquisa. Ressalta-se entretanto, que a
Braga, A.C.O.
114
quantidade de ensaios finais, estará sempre ligada às especificidades de cada pesquisa.
Quanto à profundidade de investigação de uma SEV, procurou-se abordar questões práticas,
tais como o efeito de penetração em terrenos de alta resistividade, determinando-se o fator de
redução da profundidade. Várias outras questões práticas, envolvendo também a técnica do
CE-Dipolo-Dipolo, foram abordadas.
7.1.2. Tratamento dos Dados e Produtos Obtidos
Nas discussões envolvendo o tratamento dos dados de campo e seus principais produtos
obtidos (Capítulos 5 e 6), ressalta-se a definição da litologia, a partir da resistividade e
cargabilidade, visando identificar camadas geológicas com potencial aqüífero para captação
de águas subterrâneas em terrenos de rochas sedimentares. Concluiu-se, principalmente, que
os aqüíferos a serem explorados, em função da resistividade e cargabilidade, devem
apresentar valores, respectivamente, entre: 60,0 - 300,0 ohm.m e 2,5 - 6,0 mV/V.
De acordo com a geologia e área a ser estudada, a técnica do CE-DD, pode ser
empregada na identificação litológica e determinação do nível d’água subterrâneo, com maior
detalhe que as SEV’s, as quais podem ser executadas, em menor número, sendo utilizadas
para calibrar o modelo da inversão do CE
As aplicações dos parâmetros de Dar Zarrouk, resistência transversal e condutância
longitudinal, revelam-se de extrema utilidade no entendimento do modelo final. Nos estudos
visando tanto à captação de águas subterrâneas como no diagnóstico ambiental de solos,
rochas e águas subterrâneas, esses parâmetros podem ser utilizados com critérios
estabelecidos.
Nas associações dos parâmetros hidrogeológicos: condutividade hidráulica e
transmissividade, com os parâmetros de Dar Zarrouk, mostrou-se que os valores de resistência
transversal (TDZ) para sedimentos arenosos, tendem a serem mais elevados que para
sedimentos argilosos. Entretanto observaram-se também valores para os sedimentos argilosos
maiores que para os sedimentos arenosos, evidenciando que nesse tipo de correlação, a
litologia, através por exemplo do mapa de resistividade, tem que ser considerada.
Em terrenos de rochas cristalinas ou em rochas cársticas, onde os aqüíferos a serem
investigados apresentam semelhanças em termos de investigação geoelétrica, observou-se
que, de um modo geral, ao aplicar os parâmetros de Dar Zarrouk na técnica do CE-Dipolo-
Dipolo, a intensidade da anomalia na pseudo-seção de condutância longitudinal total (SDZ) é
maior que na pseudo-seção de resistência transversal total (TDZ), isto se deve, principalmente,
ao fato de que nesta situação a resistividade longitudinal é mais sensível à zona fraturada que
Braga, A.C.O.
115
a resistividade transversal. Nas pseudo-seções de resistividade média, observou-se uma
filtragem das resistividades aparentes, indicando posições mais precisas de anomalias e suas
direções de mergulho. As inversões dos dados do CE, através do software Res2dinv
(Geotomo), apresentaram resultados bem satisfatórios, cujos modelos geoelétricos finais são
bem próximos à geologia.
Nas questões ambientais, estudando as diferentes fases de um empreendimento,
destacam-se os resultados obtidos no Projeto FAPESP/2005 – ensaios em laboratório.
Conforme resultados do referido projeto, demonstrou-se que os valores de resistividade, de
sedimentos areno-argilosos não saturados, aumentaram significativamente, imediatamente
após a contaminação por gasolina. Depois de seis meses de monitoramento, esses valores
tornaram-se condutivos em relação aos valores naturais.
Já, os valores de cargabilidade apresentaram uma variação, também significativa, com
valores mais baixos que os naturais, sem contaminação. Entretanto, com o tempo, os valores
se tornaram, aproximadamente constantes, diferentemente da resistividade. Em todos os
ensaios, observou-se que a cargabilidade não responde imediatamente à presença da gasolina,
como a resistividade.
Portanto, conclui-se a partir desses estudos em laboratório que, de uma maneira geral,
em vazamentos de derivados de hidrocarbonetos, atingindo os solos e rochas sedimentares e
as águas subterrâneas, o fator temporal é fundamental. Em relação ao meio natural (sem
contaminante), vazamentos recentes deverão apresentar: resistividades altas – anomalias
resistivas e cargabilidades baixas – anomalias de baixa cargabilidade. Em vazamentos
antigos, a situação tende a se inverter: a resistividade deverá ser baixa - anomalias
condutivas, e a cargabilidade alta - anomalias de alta cargabilidade. Em vários projetos
desenvolvidos em refinarias de combustíveis, antigos vazamentos de derivados de
hidrocarbonetos, apresentaram baixos valores de resistividade em relação ao meio sem
contaminação, fato devidamente comprovado por poços de monitoramento.
Nesses estudos ambientais, a aplicação dos parâmetros de Dar Zarrouk na técnica do
CE-Dipolo-Dipolo, em terrenos sedimentares, mostrou que a resistência transversal total
realçou mais a anomalia que a condutância longitudinal total, isto se deve ao fato de que,
nesses casos, a resistividade transversal predomina sobre a resistividade longitudinal.
Destaca-se ainda a importância da aplicação do parâmetro condutância longitudinal unitária
obtida principalmente através das SEV’s, visando estudar o grau de proteção de uma camada
aqüífera frente a contaminantes.
Braga, A.C.O.
116
A aplicação dos parâmetros de Dar Zarrouk (TDZ e SDZ) é fundamental em uma fase pré-
empreendimento, e não recomendados em fases pós-empreendimento, onde as presenças de
contaminantes alteram os valores de resistividade do meio natural, tornando inviável qualquer
correlação com os tipos litológicos e suas características. Nessa fase pós-empreendimento, a
aplicação dos parâmetros de Dar Zarrouk visa apenas obter uma análise das anomalias
existentes quanto às suas intensidades e definições, auxiliando na interpretação do modelo
final.
7.2. CONCLUSÕES
Somado aos objetivos, amplamente discutidos anteriormente, esse trabalho procurou
apresentar uma discussão sobre os principais métodos e técnicas de campo dos métodos
geoelétricos aplicados em estudos hidrogeológicos, com destaque na captação para
abastecimento e diagnóstico de solos, rochas e águas subterrâneas frente a poluentes.
É evidente que a integração de vários métodos geofísicos, aplicados simultaneamente,
podem definir as diferentes características geológicas de cada área estudada, com maior
precisão e detalhamento. Entretanto, essa proposição metodológica apresentada, procurou
aplicar uma relação entre a resolução de métodos e técnicas com custos e prazos adequados a
um trabalho envolvendo a Geofísica Aplicada em estudos hidrogeológicos.
O emprego da eletrorresistividade, com as técnicas da SEV e CE, por si só, revela-se
decisivo para atingir os mais variados fins envolvendo esses tipos de estudos. A resistividade
elétrica dos materiais geológicos, é definida, principalmente, em função de seus constituintes
mineralógicos e o tipo de fluido presente, sendo, portanto, ideal para os estudos
hidrogeológicos de maneira geral. Cabe ressaltar ainda, que além do fato desse método
apresentar conceitos simples para seu entendimento e os valores de resistividade,
normalmente, não necessitarem de filtros especiais para suas determinações, os equipamentos
eletrorresistivímetros, estão entre os que apresentam os custos mais reduzidos no mercado.
Braga, A.C.O.
117
BIBLIOGRAFIAS REFERENCIADAS E CONSULTADAS
São apresentadas a seguir as publicações que foram referenciadas no desenvolvimento
do texto dessa monografia e as publicações consultadas, importantes no trabalho, mas não
referenciadas. Algumas publicações são consideradas clássicas nas discussões sobre os
métodos geoelétricos e outras apresentam aplicações práticas e atuais.
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