Copyright © 2016 Oficina de Textos

Grafia atualizada conforme o Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa de 1990, em vigor no Brasil desde 2009.

Conselho editorial Arthur Pinto Chaves; Cylon Gonçalves da Silva; Doris C. C. K. Kowaltowski; José Galizia Tundisi; Luis Enrique Sánchez; Paulo Helene; Rozely Ferreira dos Santos; Teresa Gallotti Florenzano

Capa e projeto gráfico Malu VallimDiagramação Alexandre BabadobulosPreparação de figuras Letícia SchneiaterPreparação de textos Carolina A. MessiasRevisão de textos Pâmela de Moura FalararaImpressão e acabamento Rettec artes gráficas

Todos os direitos reservados à Editora Oficina de TextosRua Cubatão, 798CEP 04013 ‑003 São Paulo SPtel. (11) 3085 ‑7933 fax (11) 3083 ‑0849www.ofitexto.com.bratend@ofitexto.com.br

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Braga, Antonio Celso de Oliveira Geofísica aplicada : métodos geoelétricos em hidrogeologia / Antonio Celso de Oliveira Braga. ‑‑ São Paulo : Oficina de Textos, 2016.

Bibliografia. ISBN 978‑85‑7975‑191‑2

1. Águas subterrâneas 2. Geofísica 3. Métodos 4. Recursos hídricos ‑ Desenvolvimento I. Título.

15‑06661 CDD‑551.49

Índices para catálogo sistemático: 1. Geofísica aplicada : Métodos : Hidrogeologia 551.49

prefácio

O acesso aos recursos hídricos requer a atenção dos gestores públicos

diante do aumento da demanda e da diminuição da oferta em termos

de qualidade, acessibilidade e vazões proporcionadas por recursos

hídricos superciais. O recurso hídrico subterrâneo é uma alternativa

considerada em muitos casos, preferencialmente onde a disponibi-

lidade do recurso supercial é escassa, vindo complementar ou até

substituir essa forma de captação, além de ser relevante em termos

econômicos. A Geofísica, quando aplicada em estudos envolvendo as

águas subterrâneas, representa um subsídio fundamental na gestão

e no planejamento para captação visando ao abastecimento, moni-

toramento e remediação de áreas contaminadas. O uso de métodos

geoelétricos é uma possibilidade nesse contexto, considerando a

sensibilidade de mensuração indireta de parâmetros físicos alteráveis

em presença de poluentes em solos e águas subterrâneas e a ampla

cobertura para investigação em termos espaciais de forma rápida a

um custo relativamente reduzido, quando comparado a técnicas tradi-

cionais diretas de investigação. Além disso, os métodos geoelétricos

auxiliam na indicação de áreas favoráveis de aquíferos promissores

visando à captação de águas subterrâneas.

Este livro visa preencher uma lacuna no meio cientíco brasileiro

em relação a material técnico envolvendo conceitos teóricos básicos e

práticos de aquisição e análise de dados geoelétricos fundamentados em

critérios geológicos, cujos aspectos são abordados no livro e de interesse de

prossionais e pesquisadores envolvidos no tema. O público-alvo principal

deste material são alunos de graduação (de Geologia, Geofísica e Engenha-

ria Ambiental) e pós-graduação (de Geociências e Meio Ambiente), além de

usuários da Geofísica Aplicada de modo geral, pois fornece subsídios para a

escolha das metodologias geofísicas mais adequadas em estudos para capta-

ção e preservação das águas subterrâneas, considerando resolução, custos

e prazos. A falta de conhecimento especíco leva a uma utilização muitas

vezes inadequada das metodologias geofísicas, tornando os dados coletados

e processados imprecisos e não consistentes, com consequente descrédito

dos métodos utilizados. O conteúdo deste livro aborda tanto as questões

teóricas sobre os métodos geoelétricos como as questões extremamente

práticas no desenvolvimento das técnicas e arranjos de campo, fornecendo

orientações na coleta e na interpretação de dados, além de várias ilustra-

ções sobre a metodologia. Casos históricos envolvendo objetivos e geologia

variada são apresentados e discutidos, proporcionando ao leitor subsídios

para a avaliação e a escolha da metodologia empregada mais adequada.

Agradecemos a todos os prossionais que, de alguma forma, cola-

boraram para a conclusão deste trabalho, com ênfase aos prossionais do

Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) e da Univer-

sidade Estadual Paulista (Unesp – Rio Claro). Destacamos particularmente

os seguintes colaboradores por suas participações nas diversas etapas

do trabalho: Prof. Dr. Walter Malagutti Filho (Unesp), geólogos pesquisa-

dores Régis Gonçalves Blanco e Carlos Alberto Birelli (IPT), Prof. Dr. César

Augusto Moreira (Unesp), pelo conteúdo técnico; Fernanda Bacaro (Engenha-

ria Ambiental – IGCE/Unesp) e Richard Fonseca Francisco (pós-graduação

– IGCE/Unesp), pela revisão; arquiteta e designer Maria Carolina de Oliveira

Braga, pelas ilustrações grácas.

Diversos materiais complementares produzidos pelo autor, contendo infográficos e planilhas

sobre conceitos apresentados nesta obra, podem ser encontrados na página do livro na

internet (http://www.ofitexto.com.br/produto/metodos_geoeletricos.html).

As guras com o símbolo são apresentadas em versão colorida entre

as páginas 141 e 155.

sumárioParte I – Conceitos teóricos e práticos dos métodos geoelétricos ............................................... 7

1 Métodos geoelétricos aplicados ..................................15

1.1 Método da eletrorresistividade ..........................15

1.2 Método da polarização induzida ........................21

1.3 Método do potencial espontâneo .......................25

1.4 Parâmetros de Dar Zarrouk ................................26

2 Técnica da sondagem elétrica vertical ......................31

2.1 Sondagem Elétrica Dipolar (SED) .......................31

2.2 Sondagem Elétrica Vertical (SEV) ......................32

3 Técnica do caminhamento elétrico ...........................67

3.1 Caminhamento Elétrico (CE) ..............................67

Parte II – Aplicação dos métodos geoelétricos ........................... 81

4 Métodos geoelétricos na captação

de águas subterrâneas .................................................89

4.1 Aplicações em Investigações Hidrogeológicas ....................................................90

4.2 Casos históricos ..................................................100

5 Métodos geoelétricos na contaminação

das águas subterrâneas .............................................117

5.1 Aplicações em Investigações Hidrogeológicas ..................................................117

5.2 Casos históricos ..................................................126

Referências bibliográcas .......................................157

Parte I Conceitos teóricos e práticos

dos métodos geoelétricos

A Geofísica pode ser denida basicamente como uma ciência aplicada

à Geologia que estuda suas estruturas e corpos delimitados pelos

contrastes de algumas de suas propriedades físicas com as do meio

circundante, utilizando medidas tomadas na superfície da Terra, no

interior de furos de sondagens e em levantamentos aéreos. Apresenta

uma íntima relação da Física com a Geologia, procurando resolver,

com base na Física, questões de ordem geológica. Tanto o geofísico

como o geólogo estudam a parte sólida da Terra e, apesar de esses

prossionais utilizarem instrumentos de trabalho diferentes, seus

objetivos convergem para a mesma direção.

Os principais fenômenos físicos que ocorrem no interior da Terra, nos

quais a Geofísica se baseia, estão ligados a: campo magnético terrestre; uxo

geotérmico; propagação de ondas sísmicas; gravidade; campos elétricos e eletromag-

néticos; correntes telúricas e radioatividade (Quadro I.1).

Em função do parâmetro físico estudado, a Geofísica pode ser divi-

dida em quatro grupos: gravimétrico, magnetométrico, geoelétricos e sísmicos.

Os métodos da gravimetria e magnetometria utilizam campo natural, estu-

dando as perturbações que determinadas estruturas ou corpos produzem

sobre campos preexistentes. Os métodos geoelétricos (exceção do potencial

espontâneo e magneto telúrico) e os sísmicos são articiais, ou seja, o campo

físico a ser estudado é criado por meio de equipamentos apropriados.

Quadro I.1 Fenômenos físicos naturais e os métodos geofísicos

Fenômenos físicos da Terra Métodos geofísicos

Campo magnético terrestre ⇒ Magnetometria

Fluxo geotérmico ⇒ Geotermia

Propagação de ondas sísmicas ⇒ Sísmicos

Força da gravidade ⇒ Gravimetria

Campos elétricos e eletromagnéticos ⇒ Geoelétricos

Radioatividade ⇒ Espectometria

1Métodos geoelétricos aplicados

1.1 Método da eletrorresistividadePertencente ao grupo dos métodos geoelétricos, a eletrorresistividade

(ER) é um método geofísico cujo princípio está baseado na determi-

nação da resistividade elétrica dos materiais que, juntamente com a

constante dielétrica e a permeabilidade magnética, expressa funda-

mentalmente as propriedades eletromagnéticas dos solos e rochas. Os

diferentes tipos de materiais existentes no ambiente geológico apre-

sentam como uma de suas propriedades fundamentais a resistividade

elétrica, parâmetro físico aplicável para caracterização da integridade

física de materiais geológicos, em termos de alteração, fraturamento,

saturação etc., além de possibilitar a identicação de litotipos sem a

necessidade de amostragem ou reconhecimento direto.

Considerando um condutor homogêneo, de forma cilíndrica ou pris-

mática (Fig. 1.1), em que L é seu comprimento e S é a área de sua seção

transversal, com base na lei de Ohm, é denida a relação entre a resistivi-

dade (ρ) e a resistência (R), dada pela Eq. 1.1.

S

R L

ρ = (Ω m) (1.1)

Portanto, o parâmetro resis-

tividade é o produto da resistência

elétrica (Ω) por um comprimento

(m) e área da seção (m2), razão pela

qual a unidade de resistividade no

sistema SI é Ωm. Trata-se de um

A

I

R Cilindro condutor

Circuito

L

S

Fig. 1.1 Relação resistividade e resistência

O infográfico “Lei de Ohm” ilustra a relação entre resistividade e resistência.

1 Métodos geoelétricos aplicados 23

quanto menor a continuidade

elétrica entre os grãos minerais, ou

seja, diretamente proporcional à

disseminação em subsuperfície.

1.2.2 Polarização de membrana ou eletrolítica

Ocorre em rochas com escas-

sez de substâncias metálicas,

fenômeno atribuído a uma diferença de mobilidade entre os ânions

e cátions, produzida pela presença de minerais de argila (Fig. 1.9).

Tais minerais são eletricamente carregados, 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 para

desaparecer depois de suprimida a tensão exterior e que originam,

portanto, uma sobretensão residual.

O trabalho de Sumi (1965) relata que a polarização induzida em minerais

e rochas não metálicas é causada principalmente pelo potencial de membrana,

que aparece quando a corrente elétrica circula, através de uma membrana

semipermeável (argilominerais), no eletrólito contido nos poros dos materiais.

Isso ocorre devido ao fato de essa membrana ser permeável somente para

cátions. Segundo o autor referido, os minerais polieletrolíticos reagem com os

Conferir o infográfico “Polarização metálica ou eletrônica”.

partículametálica

+++++

++

----

--

-

- +

+

++

++

--

-

--

conduçãoeletrônica

+

+

-

-

conduçãoiônica

conduçãoiônica

sentido da corrente

Fig. 1.8 Polarização metálica

Fonte: adaptado de Orellana (1974).

Fig. 1.9 Polarização de membrana: (A) antes e (B) após a aplicação de um campo elétrico

Fonte: adaptado de Ward (1990).

- +

ânionsbloqueados

zona de deficiência

de iôns

zona de concentração

de iônspassagem de cátion

- +

eletrólito comcargas normais

caminhodo poro nuvem

catiônica

partículas de argilacom carga negativa

partículas de argilacom carga negativa

- - ----- --- -- - ----- --- -- - ----- --- -- - ----- --- -

- - ----- --- -- - ----- --- -- - ----- --- -- - ----- --- -

- - ----- --- -- - ----- --- -- - ----- --- -- - ----- --- -

- - ----- --- -- - ----- --- -- - ----- --- -- - ----- --- ---

--

-

-

- -

-

-

--

-

-

++ +

+++

+ ++ +

++

+

+

++

++

+

+ + + + ++

+ +++

+ + +

+++

++

+ + ++

+ +

+ +

+

2Técnica da sondagem elétrica vertical

A técnica de sondagem elétrica pode ser do tipo: simétrica ou dipolar.

As simétricas, com alinhamento dos eletrodos AMNB constante, são

chamadas de sondagens elétricas verticais, enquanto as dipolares, com

alinhamento variável, são denominadas de sondagens elétricas dipolares

(Orellana, 1972).

2.1 Sondagem Elétrica Dipolar (SED)As sondagens elétricas dipolares são caracterizadas em função do não

alinhamento entre os quatro eletrodos utilizados, apresentando uma

conguração irregular com separação crescente entre os centros

dos dipolos AM e MN (Fig. 2.1). Existem três tipos de arranjos de

desenvolvimento: axial, equatorial e azimutal. A Fig. 2.2 ilustra os

arranjos principais e seus coecientes geométricos ajustados com

base na equação geral. Maiores considerações sobre as SEDs podem

ser encontradas em Orellana (1972). Essas sondagens são recomenda-

das principalmente para estudos envolvendo grandes profundidades

(por exemplo: > 2.000 m). Nesse caso, recomenda-se iniciar os ensaios

com a sondagem elétrica vertical até o AB/2 = 3.000 m, enquanto para

valores acima deste sugerem-se ensaios com sondagens dipolares.

N

B

o

q

R

Equação geral

A

M

· MNABR3πK (2 cosγ · cos θ + senγ · cos θ)-1

γ

θ

θ

Fig. 2.1 Técnica da sondagem elétrica dipolar

2 Técnica da sondagem elétrica vertical 35

2.2.1 Arranjos de desenvolvimentoExistem dois tipos principais de arranjos de campo para o desen-

volvimento da técnica da SEV: Schlumberger e Wenner. O arranjo

Schlumberger pode ser considerado superior, tanto em praticidade

como em qualidade dos resultados, e é adotado na maioria dos traba-

lhos desenvolvidos no Brasil. O Quadro 2.1 apresenta as características

de cada arranjo.

Com os quatro eletrodos simetricamente dispostos em relação a um

centro O, tem-se a conguração conforme apresentada na Fig. 2.5, na qual AO

= OB = L e MN = a.

Conforme deduzido por Orellana (1972), o cálculo para arranjos eletró-

dicos simétricos, considerando a distância entre os quatro eletrodos igual,

AM = MN = NB = a, resulta no arranjo Wenner, cuja resistividade aparente pode

ser calculada pela Eq. 2.1:

a

V2 a

Iρ π ∆= (2.1)

Conferir o infográfico “Sondagem elétrica vertical (SEV)”.

Quadro 2.1 Arranjos de desenvolvimento

Arranjo Schlumberger Arranjo Wenner

- Deslocamento de apenas dois eletrodos (AB).

- Deslocamento dos quatro eletrodos (AMNB).

- Leituras menos sujeitas às inter-ferências produzidas por “ruídos” indesejáveis.

- Leituras mais sujeitas às interferências produzidas por “ruídos” indesejáveis.

- Menos suscetível a erros interpretati-vos em terrenos não homogêneos.

- Mais suscetível a erros interpretativos devido a heterogeneidades laterais.

oA M N B

L L

a

Fig. 2.5 Arranjos eletródicos

simétricos

2 Técnica da sondagem elétrica vertical 47

encontradas no trabalho de Alfano (1966), que discute as inuências dos sedi-

mentos superciais nos valores de resistividade aparente, demonstrando a

grande importância na profundidade investigada pelas SEVs.

2.2.7 Procedimentos de campo – seleção do centro da SEVA escolha do local do centro da SEV (posição dos eletrodos AMNB) é

de fundamental importância, pois é o ponto de atribuição dos resul-

tados. Deve-se efetuar um reconhecimento prévio, procurando evitar

situações que possam interferir na qualidade dos resultados, como

encanamentos e tubulações, formigueiros com grandes dimensões,

caixas de alta tensão etc. Tais ocorrências, situadas entre os eletrodos

de potencial MN ou ao longo da linha de expansão AMNB (SEV-01 na

Fig. 2.14), podem provocar uma distorção do campo elétrico, alterando

os resultados de maneira contínua, afetando grande parte da curva

de campo. A proximidade de tais estruturas dos eletrodos de corrente

AB produz distorções pontuais, podendo ser desprezadas, não preju-

dicando a curva nal de campo (SEV-02 na Fig. 2.14).

A BM N

A BM N

SEV-02

1 1 0 1002 4 6 8 20 40 60 80

10

100

20

40

60

80

SEV-01

Res

isti

vida

de a

pare

nte

(Ωm

)

efeito de eletrodo de corrente

tubulação enterrada comefeito pontual de eletrodo

+leituras de campo

leitura esperada sem efeito de eletrodo

Espaçamento AB/2 (m)

tubulação enterrada com efeito ao longo da linha de expansão dos eletrodos

Fig. 2.14 Efeitos na curva de campo – tubulação e camada resistiva

A técnica do caminhamento elétrico (CE) se baseia na análise e inter-

pretação de um parâmetro geoelétrico, obtido com base em medidas

efetuadas na superfície do terreno, com espaçamento constante entre

os eletrodos AMNB. Por meio dessa técnica, investigam-se, ao longo

de linhas, as variações laterais do parâmetro físico a uma ou mais

profundidades determinadas; com isso, a direção da linha de inves-

tigação permanece xa e o centro do arranjo AMNB varia com o seu

desenvolvimento (Fig. 3.1).

Quando sua investigação é programada para uma profundidade xa,

as medidas resultam num perl geoelétrico 1D; já quando envolve mais

profundidades, refere-se a uma seção geoelétrica 2D – imageamento geoelétrico.

Os resultados obtidos podem ser expressos por meio de mapas (a uma ou

mais profundidades determinadas) ou de seções (com várias profundidades

de investigação).

3.1 Caminhamento Elétrico (CE)Para o desenvolvimento dessa técnica, podem ser usados vários

tipos de arranjo de desenvolvimento, como Schlumberger, Wenner,

gradiente, dipolo-dipolo, polo-dipolo etc.

M NoA superfíciedo terreno

B

investigação

linha de corrente

linha de equipotencial

3Técnica do caminhamento elétrico

Fig. 3.1 Técnica do

caminhamento elétrico

3 Técnica do caminhamento elétrico 77

3.1.8 Obtenção de pseudosseçõesAs pseudosseções de CE são assim denominadas, pois representam

seções com profundidades teóricas de investigação cujos parâmetros

geoelétricos (resistividade, cargabilidade) são considerados aparen-

tes. A plotagem dos dados segue a conguração do arranjo utilizado.

A Fig. 3.14 ilustra uma pseudosseção de resistividade aparente, com

cinco níveis de investigação e espaçamento x = 10,0 m, conforme

obtida e calculada no campo, para o arranjo dipolo-dipolo.

A Fig. 3.15 apresenta uma

pseudosseção obtida pelo arranjo

Wenner, com cinco níveis de inves-

tigação e espaçamento de 40 m.

Determinados níveis com

valores pontuais muito discre-

pantes em relação à seção, sem

indicativos de origem geológica,

devem ser retirados das seções

e desconsiderados no processa-

mento. Existem vários softwares

para o traçado das curvas de

isovalores. Fig. 3.13 Etapas na interpretação – CE

Pseudosseções

1. Análise qualitativa

3. Associação com a geologia

2. Processamento dosdados de campo

5. Modelo geoelétricofinal - 2D

Modelo qualitativo final

4. Modelo geoelétricoinicial

10.230

9.420

10..550

8.628

9.047

5.576

5.373

7.140

7.536

4.865

2.108

1.959

3.316

124

191

8.685

14.318

8.591

1.328

226

18.651

10.324

1.208

584

108

6.386

810

491

301

38

1.277

821

470

678

213

320

250

320

137

88

141

143

129

51

53

130

169

276

31 1

251

176

260

182

26

320

550

217

292

201

650

322

168

510

860

263

670

890

455

890

870

9080706050403020100 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Pseudosseção de resistividade aparente (Ωm) - arranjo dipolo-dipolo

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

Prof

. teó

rica

(m)

Fig. 3.14 Pseudosseção de resistividade aparente – CE-DD

Fig. 3.15 Pseudosseção de resistividade aparente – CE-Wenner

36 28

41

18

45

98

23

48

85

105

32

51

110

90

26

31

48

98

95

21

15

39

80

85

15

12

35

70

65

18

17

35

80

65

15

24

35

40

45

16

14

23

30

23

18

25

28

12

25

15

1109070503010

36032028024020016012080400 400 440 480 520 560 600 640

Pseudosseção de resistividade aparente (Ωm) - arranjo Wenner

Prof

. teó

rica

(m)

Parte II Aplicação dos métodos geoelétricos

A técnica da SEV utilizando o método da eletrorresistividade é um

importante instrumento de apoio em estudos envolvendo as águas

subterrâneas, tendo como aplicação principal a investigação de aquífe-

ros aluvionares (sedimentos inconsolidados) e aquíferos 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

metamórcas), envolvendo a identicação de aquíferos, respectivamente,

cársticos e fraturados, a técnica da SEV não apresenta resultados satisfató-

rios. Entretanto, a técnica do CE (método da eletrorresistividade), inicialmente

muito empregada na prospecção mineral, é aplicada com bastante frequência

em estudos referentes a esses aquíferos. Em estudos ambientais envolvendo

a contaminação das águas subterrâneas, as técnicas da SEV e CE (método da

eletrorresistividade) têm sido utilizadas em conjunto 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 à progra-

mação de amostragem e análises diretas. Em estudos geológico-geotécnicos,

a eletrorresistividade, denida por meio da SEV, tem bons resultados, indi-

cando o estado de compactação dos sedimentos, tal como demonstrou Braga

(1997), relacionando o grau de compactação das rochas sedimentares com os

parâmetros geoelétricos de resistividade e espessura das formações.

No estabelecimento de uma campanha por meio dos métodos geoe-

létricos, a estratégia metodológica adotada é importante para se atingir com

sucesso os objetivos propostos. A Fig. II.1 apresenta uma sequência de etapas

básicas a um projeto que considere a geofísica como ferramenta de inves-

tigação em potencial. Após o estabelecimento do tema do projeto com os

objetivos gerais, a compilação de dados preexistentes é importante, pois além

de fornecer dados geológicos sobre a área, pode proporcionar informações,

como topograa, acidentes naturais etc. Essas características, dependendo

das condições, podem inviabilizar uma determinada metodologia geoelétrica.

Para melhor entendimento e utilização dos métodos geoelétricos em

estudos envolvendo as águas subterrâneas, com a denição da metodologia

A aplicação dos métodos geoelétricos na investigação de aquífe-

ros deve ser subdividida conforme a geologia da área: em rochas

sedimentares e rochas cristalinas. Cada situação envolve metodo-

logias geofísicas especícas e mais adequadas aos estudos. Quando

a metodologia empregada é inadequada, acaba gerando produtos

totalmente inconsistentes e imprecisos. Os aquíferos devem ser

analisados conforme suas principais características, tais como: rochas

sedimentares – aquíferos granulares e cársticos (envolvendo aquíferos

costeiros) – e rochas cristalinas – aquíferos fraturados, ou sedimentares

de elevada complexidade faciológica.

A Fig. 4.1 apresenta a metodologia recomendada (métodos, técnicas e

arranjos) em estudos visando à captação de águas subterrâneas e os princi-

pais produtos a serem obtidos.

4Métodos geoelétricos na captação de águas subterrâneas

Fig. 4.1 Metodologia em investigação para captação de água subterrânea

Litologia - topo rochoso

Profundidade donível d’água

Prof. e espessurado arquífero

Estimativa depar. hidráulicos

Contato águadoce/salgada

Mapapotenciométrico

Carstes ecavidades

CE - ER - IP SEV - ER - IP

Captação de águassubterrâneas

Rochasedimentares

Aquíferosgranulares

Aquíferoscársticos

SEVER ER - IP

Contatosgeológicos

Toporochoso

Falhas e fraturamentos

Diques/ derrames basálticos

Rochascristalinas

Aquíferosfraturados

Metodologiageoelétrica

CE - ER - IP

100 | Geofísica aplicada: métodos geoelétricos em Hidrogeologia

visão tridimensional. A Fig. 4.14 mostra uma pseudosseção de CE-DD com

os ancos condutores identicados e associados a fraturamento na rocha. A

ocorrência desses ancos se deve ao sistema do arranjo dipolo-dipolo.

4.2 Casos históricos

4.2.1 Aquíferos granulares

Caso 1A Fig. 4.15 mostra um caso de SEV-ER executada com a nalidade de

auxiliar a locação de poço tubular para captação de água subterrâ-

nea, em área de aoramento do grupo Tubarão, na bacia do Paraná.

São apresentadas as curvas de resistividade aparente e resistividade

real, modelo geoelétrico e o perl do poço tubular perfurado ao lado.

A sequência estratigráca local indicava uma perfuração de risco,

espessa intrusão de diabásio e incerteza na ocorrência de aquíferos

promissores em profundidade (formação Itararé). Após a perfuração

do poço tubular, com uma vazão de 12 m3/h, os dados obtidos mostra-

ram a boa precisão do modelo geoelétrico obtido previamente.

Na Fig. 4.16 tem-se uma SEV executada em área sedimentar para

captação rasa. O modelo identica um estrato geoelétrico com ρ = 45 Ωm

que poderia indicar o aquífero procurado. Esse valor, relativamente baixo,

sugere que esse pacote deve corresponder a um aquitardo. Considerando

as classes da resistência transversal DZ para aquíferos potenciais, esse

aquífero apresenta uma resistividade típica para classe de aquífero médio,

entretanto, sua elevada espessura resulta em um T = 6.300, o que o classi-

ca como aquífero bom.

projeção da anomalia na superfície do terreno e mergulho estimado

366

689

1700

2100

1950

330

452

646

1130

151

386

1130

1270

203

95

408

603

132

90

242

422

11 8

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

36032028024020016012080400 400 440 480 520 560 600 640

Pseudosseção de resistividade aparente (Ωm)

120

100

80

60

40

20

0

Prof

. teó

rica

(m)

Fig. 4.14 Pseudosseção de resistividade aparente e anomalia condutora associada a

fraturamento na rocha

4 Métodos geoelétricos na captação de águas subterrâneas 111

4.2.6 Potencialidade de aquíferos por resistência transversal Dar Zarrouk

A Fig. 4.33 apresenta os mapas de resistência transversal e resistivi-

dade de um horizonte arenoso correspondente ao aquífero livre de

Mapa de resistividade aparenteMétodo da eletrorresistividadeTécnica do caminhamento elétricoArranjo gradienteEspaçamento:AB = 1.600 m e MN = 20 m

Seção geoelétrica Linha FMétodo da eletrorresistividadeTécnica da sondagem elétrica verticalArranjo SchlumbergerEspaçamento:AB máx. = 2.000 m

1.5002.0003.0004.0005.0006.0007.0008.0009.00010.00012.000

0 m 50 m 100 m

Resistividade (Ω.m)

faixa de resistividade (Ωm)

Embasamento cristalino

Intrusiva básica

Sedimentos quartzo-arenosos, duros, micáceos, silicificado e/ou limonitizados

Escala

940 a 1.700

2.100 a 7.000

1.200 a 1.600

6.700 a 9.600

SEV-04 SEV-05 SEV-06 SEV-07 SEV-08 SEV-09 SEV-10+200

+100

0

- 100

Cota (m) zona de falhaLinha FLinha F

9.000

9.00010.000

8.00

07.0

00

6.00

0

8.00

07.0

006.

000

5.000

8.00

0

7.000

6.00

0

5.00

0

4.000

8.00

07.0

006.

000

5.00

0 4.00

0

3.000

3.00

0

Fig. 4.30 Aquífero fraturado – CE/Gradiente

Resistividade (Ωm)

elev

ação

(m)

elev

ação

(m)

88

31

497

1477

70

149

10

2

497

125

85

27

11 3

104

25

32

170

33

56

153

62

27

1

6

172

16

9

6

121

15

15

39

17

9

10

11

21

12

1

46

33

47

33

150

34

398

13

34

121

137

101

44

76

19

51

6

171

144

69

123

11 6

11 0

261

E1-0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420

720

740

760

780

800

E1-020 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

260280

300320

340360 380 400 420

740

760

780

800

Pseudosseção de resistividade aparente

Seção geoelétrica

Anomalia condutora - provável fraturamento na rocha

1.400 1.000 600 400 200 100 60 40 20 5

Projeção na superfície do terreno dasanomalias de resistividade

Anomalia muito condutora - provável fraturamento na rocha associado com a presença de contaminante (chorume)

Fig. 4.31 Inversão de CE-DD – Área de aterro sanitário

Fonte: Geotomo Res2dinv.

Estudos que utilizam métodos geoelétricos para analisar a conta-

minação de solos e águas subterrâneas apresentam bons resultados

tanto nas fases de avaliação preliminar quanto nas de monitoramento

e remediação. Seus produtos minimizam os custos de um projeto e

indicam os locais mais adequados para, por exemplo, instalação de

poços de monitoramento, além de proporcionar uma avaliação ampla

e determinística do contexto geológico e hidrogeológico.

A técnica da SEV pode ser utilizada na identicação de plumas de

contaminação, embora apresente resultados pontuais e que exigem uma

quantidade de ensaios que torna a técnica improdutiva e dispendiosa em

comparação à técnica de CE. O emprego das SEVs é recomendado em situa-

ções nas quais as áreas de estudos são de grandes dimensões, por exemplo,

> 3 km2, caso em que o CE-DD não é aconselhável, podendo ser utilizado,

entretanto, no detalhamento das anomalias identicadas nas SEVs. Na Fig. 5.1

tem-se a metodologia recomendada, com os principais produtos esperados.

Pode-se acrescentar o método do potencial espontâneo na identicação de

plumas de contaminação; esse método apresenta bons resultados e levanta-

mentos com prazos reduzidos em relação a outras metodologias.

5.1 Aplicações em Investigações HidrogeológicasNos estudos visando obter um diagnóstico de solos, rochas e águas

subterrâneas, de contaminações em sedimentos inconsolidados e

rochas sedimentares, podem ser empregadas tanto as técnicas de SEV

quanto as de CE, por meio dos métodos da eletrorresistividade, polari-

zação induzida e potencial espontâneo. A técnica do CE assume papel

importante nesses estudos, delimitando com detalhe, lateralmente

e em profundidade, eventuais plumas de contaminação, com maior

resolução e prazos reduzidos em relação às SEVs e demais métodos/

5Métodos geoelétricos na contaminação das águas

subterrâneas

126 | Geofísica aplicada: métodos geoelétricos em Hidrogeologia

Devido à ocorrência da zona condutora na linha 1, e situada a

montante da área estudada (topogracamente mais elevada), não é possível

armar sua relação direta com a fonte de contaminação. Nesse caso, pode-se

simplesmente indicar zona de fratura condutora, sendo, portanto, necessária

a locação de um poço de monitoramento (linha 3 – E-60) para coleta e análise

das águas subterrâneas. Os resultados geofísicos permitiram direcionar com

maior precisão a locação desse poço.

5.2 Casos históricos

5.2.1 Mapa potenciométricoEm estudos ambientais envolvendo a contaminação de solos e águas

subterrâneas, o entendimento da geologia aliado ao mapa de uxo

das águas subterrâneas constitui a base inicial dos trabalhos, dire-

cionando os estudos posteriores com redução de custos e elevação

da precisão dos resultados obtidos. As Figs. 5.11 a 5.14 apresentam

mapas potenciométricos, referentes ao aquífero livre, de diferentes

áreas de estudo. Podem-se observar nessas guras as diferentes dire-

ções e sentidos do caminho preferencial das águas subterrâneas, bem

como os divisores desses uxos. Esses mapas oferecem informações

básicas para planejamento adequado para locação de poços de moni-

toramento e coleta das águas para análises posteriores.

Resistividade aparente (Ωm)

0 1 0 20 30 40 50 60 7 0 80 90 100 11 0 120 130

Linha 1

0 1 0 20 30 40 50 60 7 0 80 90 100 11 0 120 130

Linha 2

0 1 0 20 30 40 50 60 7 0 80 90 100 11 0 120 130

Linha 3

0 1 0 20 30 40 50 60 7 0 80 90 100 11 0 120 130

Linha 4

300

400

600

800

1.00

0

1.50

0

2.00

0

3.00

0

4.00

0

5.00

0

6.00

0

8.00

0

10.0

00

15.0

00

20.0

00

0 m 20 m 40 m

tanque de disposição de resíduos

anomalia condutora projetada nasuperfície do terreno

1.00

0

1.000

1.000

1.000

1.50

02.

000

5.000

800

800

800

80060

0

600

600 40030

0

4.000

3.00

0

Fig. 5.10 Mapa de resistividade aparente

130 | Geofísica aplicada: métodos geoelétricos em Hidrogeologia

A Fig. 5.19 apresenta os resultados do CE-DD de três linhas represen-

tativas dos ensaios efetuados em área de disposição de resíduos sanitários

(lixão). As linhas 1 e 2 foram executadas com espaçamento de 40 m, e a linha 3,

com espaçamento de 10 m, visando detalhar a zona mais rasa da linha 1,

compreendida entre as estacas 620 e 840. A linha 1 foi executada próxima

do lixão, e a linha 2, a jusante. Pode-se observar nesses grácos o contraste

signicativo entre os valores de resistividade do solo não saturado e do solo

contaminado pelo chorume (valores < 500 Ωm), resultante da decomposição

Fig. 5.15 Mapas de resistividade aparente

40

40

60

60

100

100

100

200

200

200

200

200

200

300

300

300

300

300

300

300

500

500

500

500

500

500

800

800

800

800

-200

2040

6080

100

120

140

160

180

200

220

240

-30-20-100

1020

3040 50 60

70 8090

100110120130140150

160170

180190200210

220

230240250

-30

-20

-10

0

10 20 3040 50

60 70 8090

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200210 220 230

240

250

-30-20

-10

0

1020 30 40 50

60 70 80 90 100 110 120 130140

150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

-30

-20

-10

0

1020

3040

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220

230

240 250

-30

-20

-10

0

1020 30 40

5060

70 8090

100110120130140150

160170180190

200

210

220

230240250

100 100 100

100

100

200

200

200 200

200200

200

300

300

300

300

300

300

300

300

300

300300

300

500500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

800

800

-200

2040

6080

100

120

140

160

180

200

220

240

-20-10 0 10

20

30 4050

60 70

80

90100

110120130140150160170180190200210

220

230

240

250

-20-10

0

1020 30 40

50 60 7080 90 100 110 120 130 140 150 160

170 180190

200 210 220 230

240

250

-20-10

0

1020

30

40 5060 70 80 90 100 110

120

130140

150 160 170 180 190 200 210 220230

240250

-20

-10

0

1020 30 40

5060 70 80 90

100 110 120 130 140 150 160 170180 190

200 210 220

230

240 250

-20

-10

0

10 2030

4050

6070

8090

100

110120

130140150160170180

190200210

220

230240250

200200

200

200

200

200

300300

300

300

300

300

300

300

300

300

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

800

0

2040

6080

100

120

140

160

180

200

220

-100

10

20 3040

50

6070

8090

100110

120130140150

160170180

190200

210220

230

-10

0

10 20

30 40 5060

70 80 90 100110

120130 140 150

160 170 180 190 200 210220

230

-10

0

10

2030

40 5060

7080 90

100

110

120

130140

150160 170

180 190200 210

220 230

-10

0

1020

3040

50

6070

8090

100

110 120 130 140150 160 170

180190

200 210

220

230

-10

0 1020

30 40

5060

70

80

90100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200210220230

Primeiro nível(10,0 m)

Terceiro nível(20,0 m)

Quinto nível(30,0 m)

Res

isti

vida

de (Ω

m)

1.500 800 500 300 200 100 60 40 25 15

5 Métodos geoelétricos na contaminação das águas subterrâneas 139

de valores que, por exemplo, sedimentos arenosos saturados de água salgada

e/ou chorume. Portanto, o intérprete deve considerar não apenas o resultado

processado, mas o contexto geológico local.

Na Fig. 5.30, tem-se uma pseudosseção de resistividade aparente

executada em área de disposição de resíduos sólidos de uma indústria de

fundição, localizada em terreno sedimentar. As análises indicaram concen-

trações elevadas nos seguintes minerais metálicos: chumbo, cromo total,

Fig. 5.26 Contaminação por derivados de

hidrocarbonetos

I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I II I I I I I

I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I II I I I I I

I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I II I I I I I

I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I II I I I I I

I I I I I II I I I I I

aterroaterro

Mapa potenciométrico - SEV

N.A.

Mapa de resistividade - CE

Seção geoelétricaSeção

geoelétricaSedimentos nãocontaminados

Sedimentos nãocontaminados

Sedimentos nãocontaminados

ρ = 2.500

ρ = 20

ρ = 10

ρ = 80

ρ = 5.000

contaminação

contaminação

Pluma de contaminação

Pluma de contaminação

5,75

6,75

5,75

6,00

6,00 6,00

6,00

6,00

7,00 6,25

6,25

6,25

6,25

6,25

6,506,50

6,50

6,506,50

Fig. 5.27 Metodologia geoelétrica em estudos de aterros sanitários

recente antiga

NA

sed. saturadoρ= 85ρ= 85

ρ= 1200

ρ= 4800

ρ= 1200

ρ= 120contaminação

SEV SEV superfícietopográfica

estruturas

Não saturado

Perfil de resistividade aparente (Ωm)10

100

1.000

Res

.

tubulação

vazamentos

nível investigado

saturado

N.A.

superfície do terreno

Elevação do freático

Fig. 5.28 Anomalias geofísicas

Resistividade aparente (Ωm)

0 1 0 20 30 40 50 60 7 0 80 90 100 11 0 120 130

Linha 1

0 1 0 20 30 40 50 60 7 0 80 90 100 11 0 120 130

Linha 2

0 1 0 20 30 40 50 60 7 0 80 90 100 11 0 120 130

Linha 3

0 1 0 20 30 40 50 60 7 0 80 90 100 11 0 120 130

Linha 4

300

400

600

800

1.00

01.

500

2.00

03.

000

4.00

05.

000

6.00

08.

000

10.0

0015

.000

20.0

00

0 m 20 m 40 m

tanque de disposição de resíduos

anomalia condutora projetada na superfície do terreno

1.00

0

1.000

1.000

1.000

1.50

02.

000

5.000

800

800

800

800

600

600

600 400

300

4.000

3.00

0

Fig. 5.10 Mapa de resistividade aparente

357911131517192123

divisor de águas subterrâneasfluxo subterrâneosondagem elétrica vertical

0 m 1.000 m 2.000 m

potencial hidráulico (m)

rio

N

4

5

5

6

6

6

6

7

7

7

7

8

8

99

9

9

10

10

10

10

1111

1112

12

13

1314

14

14

1414

14

13

13

13

13

15 15

15

15

15

16

16

1616

17

18

18

19

192021 22 23

17

17

12

1212

1111

11

1212

13

13 1415 161718192014

16

789101112141516

1718

19

Fig. 5.11 Mapa potenciométrico em área industrial