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II Simpósio Brasileiro de Geomática Presidente Prudente - SP, 24-27 de julho de 2007

V Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas ISSN 1981-6251, p. 828-836

J. R. Tavares Jr

BANCO DE DADOS MAGNETOMÉTRICOS E GRAVIMÉTRICOS

JOÃO RODRIGUES TAVARES JUNIOR

Universidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências

Programa de Pós-Graduação em Geociências [email protected]

RESUMO - Este trabalho aborda o uso de banco de dados na organização de dados magnetométricos e gravimétricos com o objetivo de realizar estudos sobre a geometria interna de um trecho continental da Bacia Paraíba, com cerca de 750km2 de área, localizado entre Goiana, Pernambuco e Pitimbú, Paraíba, Nordeste do Brasil. As coordenadas (UTM/SAD69) da área de estudo são: E272000m, N9175902m and E300950m, N9150000m. O banco de dados foi estruturado com o software Access; foi usado o SPRING e MATLAB para interpolação de grids e o ArcView GIS para visualização espacial das estações gravimétricas, estações magnetométricas, poços e afloramentos. ABSTRACT – This paper relates the use of magnetometric and gravimetric database with the objective of to carry out studies about a internal geometry of Paraíba’s Basin continental portion with approach of 750km2 area, localized between Goiana, Pernambuco and Pitimbú, Paraíba, Northeast of Brazil. The coordinates of the study area (UTM/SAD69) are: E272000m, N9175902m and E300950m, N9150000m. The database was structured with software Access, SPRING and MATLAB for grids interpolation, and software ArcView GIS to the spatial visualization of the gravimetric stations, magnetometric stations, wells, outcrops.

1 INTRODUÇÃO

Os levantamentos utilizando os métodos potenciais magnetométrico e gravimétrico geram considerável volume de dados para geração de mapas, perfis e modelos 3-D de estruturas em subsuperfície de bacias sedimentares.

Este artigo mostra como um BD (Banco de Dados) pode participar ativamente no processo de manipular e visualizar espacialmente dados gravimétricos e magnetométricos no contexto da pesquisa acadêmica.

A motivação para a estruturação do BD voltada para a pesquisa resultou de várias necessidades práticas de classificar, armazenar e recuperar dados desde a etapa de coleta de campo até as modelagens. 2 DESENVOLVIMENTO

Os métodos potenciais magnetométrico e gravimétrico são eficientes para o mapeamento e modelagem da geometria do embasamento de bacias sedimentares como demonstram pesquisas que utilizam estas informações em estudos de compartimentação tectônica e evolução das bacias (Rand, 1967; Rand & Manso, 1990; Rand, 1991; Lima Filho, 1998; Oliveira,

1998; Nogueira & Oliveira, 2004; Oliveira et al., 2005).

O método magnetométrico aplicado no mapeamento de bacias sedimentares adquire seus dados por meio da medição das anomalias magnéticas geradas por corpos rochosos. O contraste de susceptibilidade magnética entre rochas do pacote sedimentar e rochas do embasamento permite a geração de modelos 2-D e 3-D relacionados a formas, gradientes e profundidades do embasamento cristalino (Parasnis, 1973; Figueirola, 1974; Telford et al, 1976; Telford et al 1990; Gouveia e Silva, 1995).

O método gravimétrico utiliza o mapeamento das anomalias da aceleração da gravidade também para obter modelos 2-D e 3-D da geometria do embasamento. Rochas de diferentes densidades geram anomalias gravimétricas que são representadas em mapas de isolinhas (Tsuboi, 1999; Figueirola, 1974; Fernandes, 1984; Grant & West, 1965).

A modelagem gravimétrica apresenta algumas limitações, uma delas é a não unicidade das soluções, que é minimizada com a inserção de dados independentes adquiridos por meio de outros métodos, a exemplo dos perfis de densidade de poços (Castro, 2005), e controle da profundidade da bacia em poços que atinjam o embasamento da bacia (Barbosa, 2004), Barbosa & Lima Filho (2006).


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São várias as aplicações das informações adquiridas por meio do método gravimétrico. As aplicações dependem, entre outros fatores, da escala de mapeamento e ramos do conhecimento científico envolvidos nas aplicações. Dentre as aplicações podemos citar a pesquisa de rochas reservatório de hidrocarbonetos (gás e óleo), aqüíferos, jazidas minerais, construção civil, mapeamento geológico, Geodésia Física, etc.

Segundo Silberschatz (1999), Carvalho & Chossi (2001), Date (2004), um BD permite operações que podem ser planejadas para apoiar metodologias de pesquisa, por exemplo, tarefas de armazenamento de todo acervo de dados de um projeto; a classificação e agrupamento dos dados em tabelas separando-os em categorias; a preservação dos dados em cópias de segurança; atualização (correção, substituição, complementação) dos dados, e também o controle de acesso no caso de dados sigilosos. Além dessas operações, a metodologia do BD pode ser adaptada e reproduzida por pesquisadores de distintas áreas do conhecimento científico.

Os métodos de posicionamento e visualização espacial são fundamentais no tratamento de dados obtidos por meio dos métodos potenciais magnetométrico e gravimétrico, desde a etapa de levantamento de campo, até elaboração de mapas e modelos geofísicos. Portanto, é fundamental estruturar adequadamente o BD para atender normas, parâmetros e especificações da informação cartográfica e geodésica vinculadas aos dados do seu acervo, a exemplo de transformações de datum, escala, projeção, especificações de imagem orbital ou fotografia aérea, (Asrar, 1989; Torge, 1991; Seeber, 1993; Robinson et al., 1995; Schowengerdt, 1997; Burity & Philips, 1999; Mônico, 2002; Bugayevskiy & Snyder, 2002). 2.1 Metodologia da pesquisa na qual o BD está inserido

Os dados brutos obtidos no campo utilizaram o gravímetro G-994 (do Laboratório de Geofísica Aplicada, Departamento de Geologia da Universidade Federal de Pernambuco) e o G-939 (Universidade do Rio Grande do Norte), com 0,001m Gal de precisão, ambos da marca Lacoste & Romberg; e um magnetômetro de campo vertical tipo flux gate com precisão de 1nT, da marca Scintrex, modelo DF-2 (do Laboratório de Geofísica Prof. Helmo M. Rand da UFPE). Estes dados foram processados em laboratório no software Oasis montaj para geração de mapas e modelos 2-D e 3-D do embasamento da bacia sedimentar.

No âmbito da etapa final da pesquisa foi realizada a integração de mapas gravimétricos e magnetométricos com o conhecimento geológico da área de estudo.

A Figura 1 apresenta a metodologia da pesquisa dividida em três grandes blocos: � Bloco 1 - planejamento e modelagem, � Bloco 2 - BD – Access, � Bloco 3 - informações de saída.

O Bloco 1 se refere ao planejamento da aquisição dos dados, geração de mapas, modelagem 2-D e 3-D, interpretação dos mapas, modelos e relatórios envolvendo conclusões e recomendações.

Já para o Bloco 2 com o BD – Access tem-se o armazenamento dos dados em tabelas separando os temas entre si (medições, mapas geológicos e topográficos, carta-imagem). Complementando os dados têm-se informações de hiperlinks direcionando buscas para a bibliografia dos temas.

Finalmente para o Bloco 3, de saída, tem-se a consulta, impressão de mapas e relatórios, atualizações, links para internet e rede local, além dos backup sistemáticos de todos os arquivos.

Um dos recursos típicos de BD é a realização de operações combinando duas ou mais tabelas, o que permite a geração de novos dados visando suprir necessidades específicas de uma pesquisa.

Figura 1 – Metodologia na qual o BD está inserido



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A Figura 2(a) mostra a operação de cruzamento entre a tabela 1 (medidas magnetométricas corrigidas ou estações) e a tabela 2 (coordenadas UTM dos pontos medidos no terreno). A tabela 3 põe lado a lado as medidas e suas coordenadas. Supõe-se que o identificador (ID) é o número da estação que está presente nas tabelas 1 e 2.

Novas tabelas podem ser usadas como repositório de coeficientes para cálculos numéricos softwares de programação que permita apreciar os resultados com o conhecimento explícito das equações de modelagem, o que não ocorre com softwares que não revelam o código fonte ou algoritmos.

A tarefa de separação entre “dados originais” e

“dados modelados” é ilustrada na Figura 2(b), onde a tabela 1 é dos dados originais processados no programa INTEP 1 (destinado a interpolação de anomalias Bouguer não calculadas no grid do Oasis montaj) guardado na tabela INTEP 1. Os dados processados no INTEP 1 são armazenados na tabela M1. O programa INTEP 2 se destina a interpolar altitudes ortométricas e é separado da mesma maneira que o INTEP 1.

Cada tabela de separação de arquivos anexa um texto sumarizando os retrospectos de todas as modelagens para lembrar o que foi desenvolvido.

(a) (b)

Figura 2 – Representação esquemática. (a) Cruzamento de tabelas usando o identificador (ID) como o nº. da base. (b)

Separação de dados originais, programas de modelagem e dados modelados.

2.2 Softwares utilizados Foram utilizados o MATLAB R12, Oasis

montaj V.6.3.1, SPRING 4.3 (Sistema de Processamento de Informações Georeferenciadas), Delphi 4, ArcView GIS 3.1, VRML 2.0 (Virtual

Reality Modeling Language) e Access 2000. A seguir são mostradas as contribuições destes

softwares na construção das informações para o Banco de Dados Gravimétrico e Magnetométrico. MATLAB

Para se fazer a comparação entre os mapas gravimétricos antigos e atuais, e para que fosse feito o processamento no Oasis montaj, um programa em MATLAB foi desenvolvido e usado como um programa de transformação de mapas Bouguer analógicos em Bouguer digitais.

Este programa também permite a formatação automática dos arquivos de dados de entrada brutos para o padrão adotado no Oasis montaj, um formato que exige rigorosa precisão na posição dos caracteres

dos arquivos (maiores detalhes em Tavares Junior 2004; Tavares Junior, 2005).

A Figura 3 mostra o fluxograma da metodologia da transformação de mapas Bouguer analógicos em mapas digitais georreferenciados. Em síntese os mapas analógicos são digitalizados e depois georeferenciados (com mudança de datum e projeção), em seguida é gerada uma grade regular; esta grade é modelada em um programa em MATLAB que, por sua vez, formata os arquivos de entrada para o Oasis montaj, plataforma onde são gerados os mapas e modelos gravimétricos.

O MATLAB foi também utilizado em programas de interpolação das medições gravimétricas, cálculos de distância média entre estações gravimétricas, de gravidade normal. Outro programa em MATLAB gerou a interpolação gráfica de modelos 3-D entre poços para mostrar as relações de continuidade lateral de camadas sedimentares medidas no testemunho de poços. Os coeficientes dos modelos gráficos de poços gerados no MATLAB também serviram para modelagem no VRML ampliando bastante a percepção em diferentes opções de perspectivas e manejo dos modelos em escala.



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Figura 3 – Metodologia de transformação de mapas Bouguer analógicos em mapas digitais.

DELPHI

O Delphi possui recursos para criar sistemas de

janelas e chamar facilmente outros programas, tendo sido empregado para criar um programa de analise de formatos de arquivos ASCII de dados de altimetria para rodar em um programa em Fortran 77 que corrige altitudes.

O Delphi é uma plataforma adequada para facilitar a entrada de dados e permitir diálogos com janelas, além de gerar executável dispensando a instalação prévia do software no computador para o usuário final.

SPRING

O SPRING foi escolhido para

georeferenciamento dos mapas geológicos e nas tarefas de elaboração de cartas-imagens de localização das estações magnetométricas e gravimétricas, e também na geração de grids para o Oasis montaj.

ACCESS

O Access foi usado porque roda arquivos com a extensão aceita na importação/exportação das tabelas do banco de dados interno do Oasis montaj. Sendo o Access componente da plataforma Windows, de uso disseminado, fica mais fácil para os usuários manipular os dados do Oasis montaj. Além dessa atribuição dada ao Access foi criada uma tabela de hiperlinks com muitos dos artigos em PDF, fotografias, vídeos, mapas, URL de sites da internet, do material consultado na pesquisa.

Os arquivos do Access foram manipulados no ArcView GIS para visualização em mapas geográficos e também para apoiar a navegação terrestre durante o levantamento de campo dos dados gravimétricos e magnetométricos. Um GPS de navegação, um Note book com a carta-imagem da área de estudo auxiliou muito o acompanhamento e avaliação da coleta dos dados de campo.

ARCVIEW

O ArcView GIS foi usado, inclusive, para

ligação entre as tabelas de informações técnicas de poços e de afloramentos acessadas por meio do cursor do mouse sobre os símbolos de poços e afloramentos nos mapas geográficos.

VRML

O VRML foi usado para observação da

geometria do embasamento de um trecho da sub-Bacia Olinda (Bacia Paraíba), a partir dos dados numéricos dos modelos processados no Oasis montaj. Considerando que o VRML é utilizado em trabalhos científicos de visualização em escala de modelos georreferenciados (Candeias e Wellington, 2001; Sluter, 2001; Tavares Junior, 2003; Tavares Junior, 2005) é possível examinar estruturas geológicas em vários computadores simultaneamente sem custos adicionais de licenças de softwares proprietários.

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Na Figura 4 tem-se a interface de visualização do ArcView GIS interligando um mapa e quatro planos de informação em tabelas (poços, estações



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gravimétricas e magnetométricas, e afloramentos), além de mostrar estradas, cidades-sede de municípios, limites estaduais e municipais, e limites estaduais da Paraíba e Pernambuco) que são importantes referências no estudo. Por meio do cursor do mouse tabelas são acessadas e abertas para edição (correções, substituições, etc.). O detalhamento de cada plano de informação foi distribuído por tabelas adicionais.

A Figura 5 exibe em primeiro plano, uma tabela (solicitada por meio do mouse) com conteúdo exposto

em uma caixa de diálogo, mostrando dados de um poço da área de estudo Com isto a busca de informações é facilitada. Já a Figura 6 apresenta a carta-imagem de localização das estações de medição magnetométricas (símbolos azuis e amarelos) com seu número de ordem, além das bases auxiliares (representadas em círculos vermelhos). Este resultado fornece uma espacialização importante no estudo e facilitando a visualização da área analisada.

Figura 4 – Interface de visualização geográfica com dados armazenados em tabelas do BD

Figura 5 - Janela de diálogo sobre o mapa da área de estudo revelando dados de um poço.



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Figura 6 – Carta-imagem de localização das estações magnéticas e bases auxiliares magnéticas.

Na Figura 7 tem-se os resultados dos mapas Bouguer analógicos (Datum Córrego Alegre) transformados em Bouguer digitais e georreferenciados em SAD69. Este resultado faz com que antigos mapas possam ser mais facilmente armazenados e comparados com novos dados digitais da área.

Figura 7 – Mapas Bouguer analógicos (Datum Córrego Alegre) transformados em Bouguer digitais e georreferenciados em SAD69. (a) mapa de localização. (b) mapa Bouguer analógico; (c) mapa Bouguer (d) mapa residual.

De forma mais detalhada: na Figura 7(a) tem-se o mapa de localização da área do mapa (Figura 7(b));

Já na Figura 7(c) tem-se o mapa Bouguer (soma dos sinais das anomalias regionais, mais profundas, e anomalias residuais, mais rasas) e na Figura 7(d) o mapa residual (fonte de anomalias gravimétricas mais próximas à superfície terrestre).

A Figura 8 apresenta a modelagem em MATLAB das camadas sedimentares entre dois conjuntos de poços alinhados paralelamente entre si, cada um com quatro poços. Por meio dessa modelagem pode-se estudar a distribuição geográfica de depósitos sedimentares a partir de medidas efetuadas em amostras de poços.

Figura 8 – Modelagem 3-D usando camadas definidas por meio de medidas executadas em amostras de poços.



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A Figura 9 mostra um modelo no VRML com a visualização de camadas sedimentares justapostas em transparência – estas camadas foram mapeadas pela análise de amostras coletadas durante a perfuração de três poços. Os dados referentes aos poços (coordenadas, profundidade, litologia, etc.) são obtidos junto a companhias de abastecimento de água, secretarias estaduais de recursos hídricos, Petrobrás, teses, dissertações e em agências locais do Serviço Geológico do Brasil. Usando o MATLAB são criados programas para cálculos de ajustamento de dados reais dos poços e sua visualização em VRML O BD possui menu dos hiperlinks até o diretório dos programas executáveis com o código fonte em VRML que são acionados para observação dos modelos e o usuário pode manejar os comandos na interface do VRML para examinar de outros pontos de vista o modelo virtual além de examinar os efeitos de imersão parcial.

Esta visualização 3D permite uma maior aproximação da realidade das camadas sedimentares associadas aos poços.

Figura 9 – Modelo de três camadas sedimentares mapeadas em três poços visualizadas usando VRML. 4 CONCLUSÕES

A análise de dados gravimétricos e magnetométricos geram grande volume de dados. Eles precisam ser analisados de forma conjunta para gerar conclusões adequadas. Um banco de dados reúne de forma simples estes dados e possibilita suas consultas.

Transformar dados antigos analógicos em digital é também um ponto importante na análise dos dados.

As camadas geradas podem também ser vistas como layers de um SIG (Sistema de Informação Geográfica). Aqui se incorporou os layers de pontos magnetométricos, gravimétricos, poços, aforamento, imagem de satélite, estradas, hidrografia entre outros ao ArcView . Isto facilitou bastante a análise da área visitada

Portanto, este artigo mostrou a definição e implantação de um BD para dados de Geofísica, especificamente dados de magnetometria e gravimetria e dados complementares de poços, afloramentos e material bibliográfico relacionado. Isto facilita o acesso à informação de forma mais prática bem como organiza os dados para futuros trabalhos na área de estudo

O formato digital do acervo do BD de mapas e cartas-imagens organizados com extensões usadas por softwares do tipo CAD (Computer Aided Design) evidentemente facilita a edição e impressão do material. O BD também facilita a impressão de relatórios já que constitui um repositório organizado e roteirizado para todas as informações envolvidas na pesquisa.

Foram obtidos resultados complementares usando MATLAB, DELPHI e VRML. Tais softwares são interessantes para a análise dos dados. AGRADECIMENTOS

A CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) pela bolsa de doutorado, e ao Programa de Pós-Graduação em Geociências da Universidade Federal de Pernambuco.

A professora Dra. Ana Lúcia Bezerra Candeias (UFPE), prof. Dr. Paulo de Barros Correia (UFPE), prof. Dr. Joaquim Alves da Motta (UFPE), prof. Dr. David Lopes de Castro da Universidade Federal do Ceará e ao prof. Dr. Amin Bassrei da Universidade Federal da Bahia.

Ao Laboratório de Geofísica Aplicada do Departamento de Geologia da UFPE, ao Laboratório de Geofísica Prof. Helmo M. Rand da UFPE. REFERÊNCIAS ASRAR, G. 1989. Theory applications of optical Remote Sensing. John Wiley & Sons. 734p. BARBOSA, J. A. 2004. Evolução da Bacia Paraíba durante o Maastrichtiano-Paleoceno – Formações Gramame e Maria Farinha, NE do Brasil. Dissertação de Mestrado. 219p. Programa de Pós-Graduação em Geociências. UFPE.



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