GEOFÍSICA - CABOS SUBMARINOS

8/8/2019 GEOFÍSICA - CABOS SUBMARINOS

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O USO DE CABOS SUBMARINOS EM GEOFÍSICA

Fernando A. Monteiro SantosAntónio Soares, Rita Nolasco, Luís Trindade, Helena Rodrigues, Rafael Luzio, Patrícia Represas

Departamento de Física da Faculdade de Ciências eCentro de Geofísica da Universidade de Lisboa

Campo Grande, Ed. C8, 1649-017 Lisboa, PortugalE-mail: [email protected]

1. Introdução

O uso de cabos submarinos (normalmente antigos cabos de telecomunicações que foram entretantodesactivados) com objectivos científicos tem crescido nas últimas décadas. Na área da geofísica destacam-setrês utilizações principais: 1) no domínio da monitorização de correntes marinhas e do transporte de massaque lhe está associado; 2) na área da geofísica interna no estudo da distribuição da condutividade eléctrica aprofundidades que correspondem ao manto superior; e 3) na caracterização das variações espaciais do campoeléctrico induzido pelos sistemas de correntes existentes na ionosfera e magnetosfera..

Existe a possibilidade de realizar estes estudos porque o potencial medido nos extremos de um cabosubmarino tem origem: 1) nas correntes de várias escalas temporais e espaciais existentes nos oceanos; 2)nas variações do campo magnético exterior (variações transientes).

Qualquer das utilizações mencionadas é uma aplicação dos princípios fundamentais da teoria clássica doelectromagnetismo. Nesta lição trataremos das duas primeiras aplicações referidas. A primeira delas baseia-se num fenómeno estudado no século XVII por Michael Faraday, que será aqui designado genericamente por“tensão induzida por movimento de cargas eléctricas livres” (MIV-Motional Induction Voltage, em inglês) eque permite o cálculo do campo eléctrico gerado por uma carga eléctrica em movimento no seio de umcampo magnético. A segunda aplicação baseia-se nos princípios da “prospecção magneto-telúrica” quepermitem obter uma estimativa da distribuição da condutividade eléctrica em profundidade a partir dasvariações transientes do campo eléctrico e magnético medidas “simultaneamente”.

A importância da monitorização das correntes marinhas de longo período para a compreensão da dinâmicados oceanos e portanto para o entendimento do papel desempenhado por aqueles sistemas nos processosclimáticos globais, é fácil de “adivinhar”. A uma escala menor, mas não menos importante, pode referir-setambém o conhecimento das correntes que afectam os sistemas costeiros. Estes sistemas são geralmentesistemas ecológicos cujo equilíbrio depende fortemente das interacções com o oceano. É assim fácil deentender a importância do conhecimento do transporte de massa entre os diferentes subsistemas queconstituem o sistema costeiro.

A monitorização das correntes em oceano aberto é geralmente feita durante os cruzeiros oceanográficos, oucom recurso a instrumentos que são “abandonados” nos oceanos. Estes processos apenas permitem amonitorização por curtos períodos de tempo e em pontos muito dispersos, sendo difícil e dispendioso obteruma visão integral dos fenómenos de transporte. Estes problemas afectam igualmente a monitorização dossistemas costeiros. A utilização dos cabos submarinos resolve algumas das limitações mencionadas.Nomeadamente, permitem uma monitorização contínua (mais exactamente, a uma frequência muito elevada)e por longos períodos de tempo (dezenas de anos). Mantém-se, contudo, a questão relativa à fraca



2

Figura 1. Esquema da utilização de um cabo submarinoem estudos geofísicos.

amostragem espacial. De facto, o número de cabos existentes e utilizados nestes tipos de observações épequeno, estando muitos deles localizados em zonas de pouco “interesse”.

Sabe-se hoje que o manto superior não é homogéneo. De facto, foram detectadas variações laterais nadistribuição de diferentes propriedades físicas, por exemplo, da velocidade das ondas sísmicas, datemperatura e da condutividade eléctrica, que deverão estar associadas às diferentes propriedadesgeoquímicas dos materiais constituintes daquela parte do interior do planeta. A caracterização da distribuiçãoda condutividade a profundidades tão grandes (uma centena de quilómetros), exige a observação dasvariações dos campos magnético e telúrico durante longos períodos de tempo. Estes estudos foram, econtinuam a ser, realizados principalmente a partir dos dados obtidos em observatórios geomagnéticos.Como estes observatórios estão localizados em terra, a informação que se possuí sobre a distribuição dacondutividade eléctrica sob os oceanos é extremamente limitada. De facto, o número de sondagens magneto-telúricas realizadas nos oceanos é muito reduzido. Este facto deve-se, sobretudo, ao elevado custo dasoperações envolvidas. Os cabos submarinos representam, então, uma excelente oportunidade para realizartais estudos a baixo preço.

Nesta nota, apresentam-se os fundamentos do uso dos cabos submarinos em oceanografia e geofísica internadiscutindo-se alguns exemplos de aplicação.

2. O uso de cabos submarinos em oceanografia

Faraday foi o primeiro a sugerir, em 1832, que o movimento das águas, devido às marés, deveria induzir umadiferença de potencial periódica susceptível de ser medida entre dois pontos. Faraday tentou mesmo, massem sucesso, a medição daquela grandeza na zona da ponte de Waterloo (no rio Tamisa) usando placas decobre como eléctrodos. O sinal que Faraday procurava foi medido em 1881, no estreito de Dover, porWollaston.

O fenómeno de indução electromagnética tem sido amplamente usado na construção de equipamento paramedir a velocidade da água em rios e oceanos. A utilização dos cabos submarinos para monitorizar o fluxodas correntes oceânicas surgiu, assim, naturalmente. Desde os anos 50 que se fazem observações no caboque atravessa o estreito da Florida, entre Cuba e a Florida (Wertheim, 1954; Larsen and Sanford, 1986; Spainand Sanford, 1987; Larsen, 1992).

2.1. Fundamentos teóricos

O campo eléctricoE’ induzido por uma carga eléctrica q (positiva ou negativa) que se move com velocidadev através de um campo magnéticoB (Figura 1), é dado por:

E’ = v x B (1)

É, então, possível, deduzir-se a velocidade domovimento das águas (ricas em iões) a partir dosvalores medidos deB e E’.

Embora o fundamento téorico do MIV tenha sidoproposto por Faraday, a formulação teórica combase na teoria geral do electromagnetismo só foiformulada nos anos 40-50 (Longuet-Higgins,1949; Malkus and Stern, 1952). Vários autorestêm contribuído para a formulação das bases teóricas daquele fenómeno (Sanford, 1971; Chave e Luther,1990; Flosadottir et al., 1997). Na condição de quase-estacionaridade, e considerando ainda que: a) osfenómenos de auto-indução podem ser desprezados; b) os campos magnéticos secundários estão ausentes; c)



3

Figura 2. Modelo de escoamento em canal.

há conservação da energia eléctrica, o campo eléctrico é conservativo e pode ser representado por umpotencial escalarφ tal que

E = - gradφ. (2)

Na aproximação considerada, a relação entre o campo eléctrico total e o campo induzido por cargaseléctricas em movimento num meio de condutividade eléctricaσ será

J = σ ( E + v x B ), (3)

onde o vectorJ representa a densidade de corrente. Na condição do meio ser homogéneo e isotrópico (ou nocaso em que o gradiente da condutividade se mantém perpendicular ao movimento das cargas) a equaçãoque traduz o comportamento do potencial eléctrico é:

Lapφ = B ⋅⋅⋅⋅ (rotv). (4)

Esta expressão mostra que para o caso do fenómeno MIV, a fonte do campo “potencial eléctrico” é avorticidade do movimento das cargas.

Suponha-se que se mede a diferença de potencial assim induzida utilizando-se dois eléctrodos colocados auma distância L e que a profundidade média das águas é igual a h (Figura 2). Considere-se, ainda, umaespessura hs de sedimentos com condutividade eléctrica médiaσs. Suponha-se também, que o movimento dofluido se faz predominantemente na direcção X, isto é, perpendicularmente à direcção que contém os doiseléctrodos. Nestas circunstâncias, B z v x > B y v z e a diferença de potencial entre os dois pontos de medida serádada por:

∆V = L B z

∫ ∫

+−

−

dz

dzv

shh

h x

0

)(

0

σ

σ

= L B z v*. (5)

A grandeza v* foi introduzida por Spain and Sanford (1987) erepresenta a velocidade média do fluxo de massa, pesada pelacondutividade eléctrica integrada na coluna de água. Estaexpressão mostra que a diferença de potencial eléctrico

induzido é proporcional a v*, à componente vertical do campo magnético e à distância entre os eléctrodos

dependendo, ainda, da condutividade eléctrica da água e dos sedimentos do fundo oceânico.2.2. Fluxo homogéneo e transporte de massa

No caso do fluxo ser homogéneo, isto é, de não haver estratificação do fluido, a expressão (5) mostra que adiferença de potencial medida entre os eléctrodos é proporcional ao transporte médio de massa. No casoparticular do soco ser não condutor, a velocidade média pesada v* tem o mesmo valor da velocidade médiado fluxo <v>. A relação entre a velocidade média do fluxo e a diferença de potencial induzida é então dadapor:

<v> =∆V/(L B z). (6)



4

Se se conhecerem os valores de transporte de massa, obtidos utilizando outros métodos, é possível calibrar ocabo, isto é, determinar o factor de conversão que permite estimar aquele transporte a partir dos valores depotencial nos terminais do cabo. Se não se possuírem medidas independes relativas ao transporte de massa éainda possível obter uma estimativa daquele coeficiente a partir da análise do transporte efectuado pelasmarés (componente M2, a que corresponde um período de 12.42 h). Isolando-se a contribuição destacomponente, é então possível estimar o transporte devido às correntes de maré, que têm particularimportância nos sistemas costeiros.

As correntes nos oceanos podem ter três origens: 1) a acção do vento na superfície do oceano; 2) a diferençade cota da superfície do oceano e, 3) os gradientes de massa volúmica no interior do oceano. As correntesassim originadas têm características distintas. Com o objectivo de separar os diferentes mecanismos queoriginam as correntes e que estão na origem de alguns sinais medidos nos terminais dos cabos submarinos,os investigadores têm procurando correlacionar as séries temporais de potencial eléctrico com algumasgrandezas meteorológicas, nomeadamente, a velocidade do vento, a pressão atmosférica, a temperatura àsuperfície dos oceanos e a cota da superfície do oceano. Os resultados destes estudos têm mostrado que,geralmente, a variabilidade de curto período (8 a 72 h) do transporte de massa é condicionada pelos ventos

locais (Palshin et al., 2001; Hashimoto et al., 2001; Flosadóttir, 2001). As longas séries de dados existentespara a corrente da Flórida (estreiro da Flórida) e para o Pacífico Norte (cabo HAW-1) permitiram umaanálise dos sinais de longo período sugerindo a sua correlação com mecanismos que controlam avariabilidade climática de larga escala (Flosadóttir, 2001).

2.3. Limitações da metodologia

Os principais problemas da metodologia discutida encontram-se:1) ao nível da medição – a diferença de potencial eléctrico medida no cabo é função de algumas variáveis

de difícil controlo. Os eléctrodos baseiam-se em fenómenos electroquímicos e quando introduzidos nomar são palco de reacções químicas cujo equilíbrio depende da temperatura do meio ambiente, daconcentração iónica, da pressão e também do campo eléctrico exterior. Se os dois eléctrodos estiveremseparados de uma distância considerável é natural que as condições existentes nos dois eléctrodos sejamdiferentes, introduzindo perturbações que dificilmente podem ser avaliadas. Alguns estudos permitem,contudo, ter estimativas do efeito da variabilidade daqueles parâmetros nos valores medidos.Mangelsdorf (1962) e Sanford (1977) estudaram o efeito da salinidade e da temperatura, para eléctrodosde Ag/AgCl, tendo determinado um coeficiente para a temperatura de 0.53-0.56 mV/K e de 0.35mV/PSU para o caso da salinidade. O efeito da pressão é muito menor, 0.02µV/Pa (Sanford, 1967).

2) ao nível do modelo adoptado – deve considerar-se que a condição de fluxo homogéneo é apenas umaaproximação que, no caso das medições realizadas em oceanos, pode revelar-se uma fraca aproximaçãona medida que há tendência para a formação de estratificação na estrutura térmica da coluna de água.Uma outra hipótese implícita na formulação apresentada é a de que a condutividade eléctrica do fundodos oceanos é espacialmente uniforme. Esta hipótese pode não se verificar, nomeadamente, para grandesdistâncias entre os eléctrodos de leitura. Não menos importante é a variação de Bz com a latitude. Doexposto parece razoável esperar que o factor de conversão não seja constante, isto é, varia de local paralocal e, para o mesmo local, é função do tempo (Rikiishi et al., 2001).

Pese embora os problemas e dificuldades mencionadas, são vários os exemplos que mostram que ametodologia pode ser utilizada com excelentes resultados.

2.4. Exemplos de aplicação

Por todo o mundo existem vários cabos em uso com objectivos científicos (Figura 3). A maioria desses caboslocaliza-se no Oceano Pacífico. No Oceano Atlântico o número de cabos submarinos em uso para finscientíficos é bastante reduzido. De entre esses cabos destaca-se o cabo CAM-1 entre a ilha da Madeira (Porto

Novo) e o continente Português (Sesimbra). O cabo CAM-1 deixou de ser utilizado para comunicações em1995, tendo-se iniciado o seu uso científico em fins de 1998, no âmbito da actividade científica do CGUL.



5

Figura 3. Localização de alguns dos cabos usadoscom fins científicos. O cabo CAM-1 está marcadocom u. (Fonte: NOAA).

Presentemente, o cabo CAM-1 é um dos maisimportantes componentes da rede de monitorizaçãoelectromagnética de fenómenos naturais, que o CGULestá a instalar e que inclui ainda um cabo submarinona Ria de Aveiro e estações de MT de longo períodoem Aveiro e na Serreta (ilha Terceira). Brevementeserá instalada uma estação telúrica em Chaves.

2.4.1. Primeiro exemplo – o cabo CAM-1

As coordenadas dos extremos do cabo CAM-1 são,aproximadamente, 38º25’N, 9º0’W (Sesimbra) e32º39’N, 16º48’W (Porto Novo). Ao longo do seucomprimento, cerca de 1150 km, existem 35repetidores desactivados. A impedância do cabo é deaproximadamente 5500 ohm. O terminal junto a

Sesimbra está mergulhado nos sedimentos sem ter sidopreparado nenhum eléctrodo. Em Porto Novo o cabotermina na cave do antigo edifício da CompanhiaMarconi. Em Porto Novo o segundo eléctrodo, do

sistema de sensores, é um dos antigos eléctrodos utilizados pela Marconi e encontra-se no mar.

A diferença de potencial entre os dois eléctrodos é medida e digitalizada por um equipamento de 16-bit (damarca Campbell) a cada 2 s, mas apenas são registados os valores médios calculados a partir dos valoresmedidos cada 30 s.

Na Figura 4 apresenta-se um exemplo de registo da diferença de potencial, neste caso, valores registados apartir de Janeiro de 1999. Os valores de potencial eléctrico variam entre –1 e 2 V com uma nítida

periodicidade semi-diurna. Na Figura 5 apresenta-seo espectro de amplitude correspondente aos dadosregistados entre Dezembro de 1999 e Março de2000. O espectro é claramente dominado pelasfrequências de 1 cpd, 2 cpd e 3 cpd. Todas estasfrequências são combinações das marés, correntesoceânicas e variações geomagnéticas. Deve-se, pois,proceder à separação destas componentes, antes dese proceder ao cálculo do transporte de massa.

As variações de longo período podem ser atribuídasao movimento das águas, uma vez que estasvariações não podem ser correlacionadas comvariações do campo geomagnético. A correlaçãoentre o potencial eléctrico medido e o fluxo de massa(transporte de massa), só pode ser feita se se

possuírem medições independentes desta grandeza. Relativamente ao cabo CAM-1 não se possuem taismedições, pelo que apenas se pode ter uma estimativa da velocidade média integrada v*.

130 135 140 145 150 155

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

C A M - 1

V o

l t a g e

i n m

V

Days from January 1, 1999

Figura 4- Diferença de potencial medida usando-se ocabo submarino CAM-1.



6

Figura 6 - Exemplos de dados adquiridos na Ria de Aveiro.No gráfico superior apresentam-se as diferenças de potencialeléctrico medidas nos dois dipolos localizados em terra e, nográfico inferior, os valores obtidos no cabo que cruza a Ria.

0 1 2 3 40

50

100

150

200 12.00hS 2/K2

12.41h M2

24.01h P 1/K1

CAM1 CableSemidiurnaM2 principalS 2 principalN2 ellipticalK2 declinati

Diurnal tidO1 principalP 1 principalQ1 ellipticalK1 declinati

Frequency (cpd)

A m p

l i t u d e ,

m V

Figura 5 – Espectro de amplitude de umsegmento dos dados adquiridos no cabo CAM-1. Observe-se a importância do termo M2devido às marés.

2.4.2. Segundo exemplo – o cabo na Ria de Aveiro

Desde Julho de 2002 que se encontram em funcionamentodois sistemas electromagnéticos de monitorização do fluxode massa na Ria de Aveiro. Um dos sistemas é constituídopor dois eléctrodos colocados em margens opostas da Ria.O outro sistema é constituído por dois pares de eléctrodosinstalados em terra mas nas proximidades da ria. Oobjectivo final destes sistemas é o de estudar avariabilidade do transporte de massa no sistema Ria deAveiro-Oceano Atlântico. Contudo, o segundo sistema de“antenas” foi instalado com o objectivo de estudar aviabilidade de realizar aqueles estudos sem instalarequipamento no “seio do fluxo”. Embora não seja inédito,este tipo de experiências é extremamente raro – sãoconhecidas apenas duas experiências (Junge, 1988 e

Palshin et al., 2002) - podendo contribuir decisivamentepara a generalização deste tipo de sistemas demonitorização dado o seu baixo custo.

Na Figura 6 apresentam-se exemplos de séries temporaisde diferença de potencial eléctrico medidas nos doissistemas acima referidos. Como pode observar-se, os doissistemas são sensíveis ao campo eléctrico gerado pelas

correntes associadas às marés (componentes M2 e M4). Os resultados mostram que é possível realizar amonitorização dos fluxos a partir de observações realizadas em terra. Contudo, esta metodologia obriga aoconhecimento detalhado da estrutura geoelétrica do terreno em que se encontram os dipolos eléctricos.

Na Figura 7 compara-se o sinal eléctrico medidonos terminais do cabo (com origem nascomponentes lunares da maré) com o transportedas marés avaliado na Ria para o mesmoperíodo de tempo. A correlação entre estes doissinais permite calibrar o cabo, isto é, permiteestimar que ao transporte de 710 m3 /s estáassociado uma variação da tensão nos terminaisdo cabo de 1 mV (Figura 8).

3. O uso de cabos submarinos em GeofísicaInterna

Uma vez que parte do potencial eléctricoinduzido num cabo submarino tem origem nasvariações “rápidas” do campo magnéticoexterior torna-se possível fazer uso da teoria damagneto-telúrica para obter informação sobre adistribuição da condutividade eléctrica emprofundidade. Em geral, essa informação éobtida usando-se dados de sondagens magneto-telúricas de longo período (LMT) ou desondagens geomagnéticas profundas (GDS). Em

meio oceânico é, contudo, dispendiosa e tecnicamente difícil a realização de tais sondagens. O uso dos cabossubmarinos permite, então, obter informação sobre aquele parâmetro de modo económico.



7

Figura 7. Comparação entre o sinal eléctrico medido

nos terminais do cabo de Aveiro e o transporte pelasmarés.

0 5 100

2000

4000

6000

8000

T r a n s p o r t e d e m a s s a

( m

3 / s )

ddp (mV)

Figura 8. Cálculo do coeficiente de calibração docabo na Ria de Aveiro.

3.1. Fundamentos teóricos

Na teoria “clássica” da MT, desenvolvida porCagniard (1953) e Tikhonov (1950, in Vanyan, 1998),assume-se que os campos electromagnéticos induzidospelas correntes na magnetoesfera e ionosfera, secomportam como ondas electromagnéticas planas. Defacto, para a gama de frequências utilizadas eem MT econsiderando as propriedades eléctricas dos materiaisconstituintes da Terra, aqueles campos cumprem, maisexactamente, leis de difusão, que num meiohomogéneo e isotrópico, se escrevem:

LapH - µσ ∂H/ ∂t = 0LapE - µσ ∂E/ ∂t = 0. (7)

Na aproximação quase estacionária, que se está aconsiderar, e para o caso de meios condutores

homogéneos e isotrópicos, é possível separarem-se os dois campos. O comportamento deE e B é então,considerando uma dependência temporal dos campos da forma exp(-iωt ), traduzido pelas seguintes equaçõesde Helmholtz:

LapE + k2 E = 0

LapH + k2 H = 0 (8)

onde k2 = i ωµoσ representa o número de onda.

Na teoria geral da MT e no domínio das frequências, oscampos eléctrico e magnético relacionam-selinearmente,

E = Z B. (9)

Z é designado por tensor de impedâncias e é estimado apartir das medidas “simultâneas” das variações doscampos eléctricos e magnético realizadas em duasdirecções normais entre si.

Entre as propriedades mais importantes do tensor de impedâncias destacam-se as seguintes:1) o tensor não depende das características da fonte;2) o tensor depende do local onde foram medidos os campos, da orientação dos sensores, e da frequência;3) o tensor depende da estrutura geoelétrica do terreno.

São estas as propriedades que tornam aquela grandeza extremamente útil na investigação do interior o nossoplaneta.

É, contudo, usual em estudos de MT fazer-se uso de duas outras grandezas: a resistividade aparente e a fase.Estas grandezas podem ser calculadas a partir do tensor de impedâncias,

oij

ωµ ρ

1= Zij Zij

* (9)



8

Figura 9– Comparação das curvas de resistividadeaparente e fase obtida no CAM-1 com outras curvasobtidas em diferentes partes do globo (MonteiroSantos et al., 2003).

φij = arc tg (Imag Zij / Real Zij) (10)

onde* representa o conjugado complexo. Os índicesi e j referem-se às diferentes componentes do tensorZ.

3.2. Limitações da metodologia

A aplicação dos métodos usados na análise de dados MT aos dados adquiridos em cabos submarinos enfrentaalgumas dificuldades, nomeadamente:1) para cabos longos não é possível considerar a superfície terrestre como plana;

2) para períodos muito longos o efeito da estrutura dafonte pode ser significativo, havendo necessidade deabandonar a hipótese de que o campo primário éuma “onda plana de incidência vertical”;

3) o facto de se usarem, no cálculo das funções detransferência magneto-telúricas, variações do campo

magnético medidas à superfície do globo evariações de campo eléctrico medidas no fundo dooceano (ou no seio deste) conduz a valores menosprecisos do tensor de impedâncias. Não há, contudo,estudos relativos a este efeito, embora se aceite quenão deve ser significativo para períodos longos.

3.3. Exemplo de aplicação3.3.1. A estrutura eléctrica da litosfera sob o cabo

CAM-1

As variações de campo eléctrico medidas nos terminaisdo cabo CAM-1 durante um mês, conjuntamente com asvariações do campo magnético medidas no observatóriode Guimar (Ilhas Canárias), foram utilizadas para obtera resposta MT do cabo CAM-1.

Como se sabe, a resposta MT aparece frequentementedistorcida por efeitos galvânicos (“static-shift effect”)devido às estruturas superficiais, de dimensão muitoinferior à profundidade efectiva (“skin depth”)correspondente à frequência em uso. Com o objectivode corrigir este efeito, que se traduz por uma translaçãoda curva de resistividade aparente (a fase não é afectadapelos efeitos galvânicos), recorreu-se à curva média deresistividade aparente obtida por Olsen (1998) para azona SW da Europa (Ibéria), usando o método GDS.

Para grandes períodos, as duas curvas de resistividade aparente devem coincidir, pois a estrutura“amostrada” deverá ser a mesma.

Na Figura 9 comparam-se as curvas de resistividade aparente e fase obtidas para o cabo CAM-1, com ascurvas obtidas em dois outros cabos a serem usados em estudos semelhantes: o cabo HAW-1, no PacíficoNorte (Lizarralde et al., 1995) e o cabo JASC, no mar do Japão (Vanyan et al., 1998). Da comparaçãoressalta imediatamente a grande semelhança entre as várias curvas de resistividade aparente para períodossuperiores a 60 000 s. Para os curtos períodos notam-se diferenças importantes entre algumas das curvas.

Estes resultados sugerem que as estruturas a grandes profundidades são caracterizadas por um aumento da



9

0

1

10

100

1000

10000

D e p t h ( k m )

0 1 10 100 1000 10000 100000

Resistivity (ohm m)

Olsen's 1-DC

C

A

A

M

M

-

-

1

1

c

c

a

a

b

b

l

l

e

e

1

2

-

-

D

D

HAW-1

Fennoscadian model

Figura 10 – Comparação do modelo 1-D obtido apartir da inversão Occam dos dados de CAM-1 (linha aponteado) com outros modelos. A linha a cheiorepresenta um perfil geoeléctrico do modelo 2D(Monteiro Santos et al., 2003).

condutividade eléctrica. Os resultados mostram que as estruturas mais superficiais são contudo muitodiferentes.

3.3.2. Interpretação 1-D

Na Figura 10 apresenta-se o modelo de 1-D dedistribuição da resistividade eléctrica obtido a partirda inversão dos dados obtidos com o cabo CAM-1 eusando-se um algoritmo de regularização (oalgoritmo de Occam é o de aplicação maisgeneralizada) para a inversão (Constable et al.,1987). O modelo obtido é, na figura, comparadocom outros modelos geoeléctricos calculados paraoutras partes do globo. A interpretação baseada nummodelo 1D pode ser considerada como preliminar,uma vez que as estruturas envolvidas não podem ser

convenientemente representadas num tal modelo. Ainterpretação baseada em modelos 2D constitui,assim, uma melhor aproximação ao problema. NaFigura 5 apresenta-se o perfil geoeléctrico (a traçocontínuo) obtido num ponto localizado na zona dooceano, de um modelo 2D obtido para o cabo entreSesimbra e a Madeira (Monteiro Santos et al., 2003).

O modelo 1D sugere que o manto superior (aprofundidades compreendidas entre 10 e 200 km) éresistivo (resistividade variando de 300 a 1200ohm.m). A resistividade integral do modelo até 100

km é aproximadamente de 108

ohm m2. Para profundidades superiores a 200 km verifica-se um decréscimona resistividade eléctrica, atingindo valores inferiores a 1 ohm.m a profundidades superiores a 600 km.

O padrão geral do modelo obtido para o cabo CAM-1 está de acordo com os resultados obtidos por outrosautores, por exemplo, por Lizarralde et al. (1995) no Oceano Pacífico Norte e por Fukao et al. (2001) no mardas Filipinas. De notar, ainda, que o modelo obtido é muito semelhante, para profundidades superiores a 100km, ao obtido no “escudo” Fenoscadiano (Vanyan et al. 1980 and Korja et al. 2002) e muito semelhante aomodelo médio obtido por Olsen (1998) para a Europa e para profundidades superiores a 200 km.

4. Conclusões

Nesta nota procurou-se mostrar a importância da utilização dos cabos submarinos em geofísica.Explicitaram-se os fundamentos teóricos de duas das utilizações mais comuns e discutiram-se, ainda quebrevemente, alguns resultados obtidos em projectos de investigação realizados no país.

Agradecimentos: Agradece-se a colaboração da MARCONI e da empresa TRIMAD pelas facilidadesconcedidas.



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GEOFÍSICA - CABOS SUBMARINOS