AGG 0116 Introduo Geofsica II Eletrorresistividade Profa Andra

AGG 0116 – Introdução à Geofísica II Eletrorresistividade Profa. Andréa Ustra Sala D 208 Email: andrea. ustra@iag. usp. br

Cronograma Aula Atividade 02/10 Base teórica ER 03/10 Aplicações ER 09/10 Aquisição de dados ER 10/10 Prática de campo (A 1) 16/10 Eletromagnético Indutivo 17/10 Prática EM (A 2) 23/10 Interpretação de dados (A 1) 24/10 Conversa com geofísico Avaliação NF=0, 5*A 1+0, 5*A 2

Bibliografia • Milson and Ericksen, 2011. Field Geophysics. Wiley. • Sharma, 1997. Environmental and engineering geophysics. Cambridge University Press. • Telford, 1990. Applied Geophysics. Cambridge University Press.

Geofísica Aplicada Métodos Geoelétricos Eletrorresistividade Polarização Induzida Radar de penetração no solo Métodos Sísmicos Refração Eletromagnético Indutivo Potencial Espontâneo Domínio do tempo Baixa frequência Fonte controlada Reflexão Métodos Potenciais Gravimetria Magnetometria

Geofísica Aplicada Métodos Geoelétricos Eletrorresistividade Polarização Induzida Radar de penetração no solo Métodos Sísmicos Refração Reflexão Métodos Potenciais Gravimetria Magnetometria Eletromagnético Indutivo Potencial Espontâneo Domínio do tempo Baixa frequência Fonte controlada https: //www. researchgate. net/publication/271515212_Review_ of_Vadose_Zone_Measurement_and_Monitoring_Tools_for_Yu cca_Mountain_Performance_Confirmation_Plan

Geofísica Aplicada Métodos Geoelétricos Eletrorresistividade Polarização Induzida Radar de penetração no solo Métodos Sísmicos Refração Eletromagnético Indutivo Potencial Espontâneo Domínio do tempo Baixa frequência Fonte controlada http: //www. geonics. com/html/em 34 -3. html Reflexão Métodos Potenciais Gravimetria Magnetometria

Métodos geoelétricos detecção de efeitos provocados pelo fluxo de correntes elétricas no terreno medição de correntes e potenciais naturais ou gerados artificialmente

Métodos geoelétricos detecção de efeitos provocados pelo fluxo de correntes elétricas no terreno medição de correntes e potenciais naturais ou gerados artificialmente

Métodos geoelétricos ERT(1) and ERT(5) - 1 and 5 m spaced electrode arrays, respectively. FDEM(1) and FDEM(3. 5) - 1 m coil and 3. 5 m coil instruments, respectively. TDEM - 50 m loop sounding at multiple stations along a transect. (Binley et al. , 2015)

Binley et al. (2015)

Métodos geoelétricos Objetivo método, técnica e arranjo • Espessura, profundidade e forma do corpo prospectado • Tipo e contrastes de propriedades físicas entre o corpo e o meio encaixante • Poder de resolução, custo e rapidez • Fontes de ruído

Eletrorresistividade A. C. O. Braga

Propriedades elétricas Condução da corrente elétrica nas rochas condução eletrônica - minerais metálicos ou grafita na matriz da rocha condução eletrolítica - íons em poros e fissuras da rocha condução dielétrica - ocorre em isolantes ou maus condutores. Um campo elétrico externo variável provoca um pequeno deslocamento do elétron em relação ao núcleo.

Propriedades elétricas Classificação dos materiais · Condutores > 105 S/m · Isolantes < 10 -8 S/m · Semi-condutores têm condutividades intermediárias

Resistividade elétrica (ρ) Lei de Ohm

Resistividade elétrica (ρ) A resistividade dos solos e rochas que possuem condutividade eletrolítica é afetada principalmente por quatro fatores: • composição mineralógica; • porosidade; • teor em água; • quantidade e natureza dos sais dissolvidos.

Lei de Archie = porosidade S = fração de poros que contêm água n = 2 (expoente de saturação) w= resistividade da água intersticial a (cte empírica) - relativo a porosidade, varia de 0, 5 (porosidade intergranular) a 1, 5 (porosidade por fraturas) m (cte empírica) - parâmetro de cimentação, varia de 1, 3 (rochas mal cimentadas) a 2, 3 (rochas bem cimentadas)

Material Resistividade (ohm. m) ar águas doces superficiais 10 - 103 águas marinhas 0, 2 argilas 10 - 102 areias 102 - 104 areia saturada com água mineral 10 -1 - 10 aluvião 10 - 103 conglomerados 10 - 104 arenitos 10 - 108 calcários 102 -104 basaltos 102 - 105 granitos 102 - 105 xistos 10 - 103 gnaisses 102 - 104 Valores de resistividade elétrica de materiais conhecidos (Orellana, 1972).

“in situ” Laboratório

Prospecção geoelétrica Binley et al. (2015)

Potencial elétrico A. C. O. Braga

Diferença de potencial V = V 4 – V 3 A. C. O. Braga

Potencial elétrico gerado por um eletrodo de corrente Semi-espaço homogêneo A. C. O. Braga

Diferença de potencial elétrico gerado por um eletrodo de corrente A. C. O. Braga

Diferença de potencial elétrico gerado por um dois eletrodos de corrente A. C. O. Braga

Diferença de potencial elétrico gerado por um dois eletrodos de corrente A. C. O. Braga

Diferença de potencial elétrico gerado por um dois eletrodos de corrente A. C. O. Braga

Diferença de potencial elétrico gerado por um dois eletrodos de corrente A. C. O. Braga

Medindo V • AB e MN ↑ - maior volume da subsuperfície amostrada • AB cte e →MN – deslocamento da subsuperfície amostrada

Medindo V https: //www. researchgate. net/publication/305773057_Po ssibilities_and_limitations_of_using_global_search_algorit hms_for_Electrical_Resistivity_Tomography_ERT_inversio

Medindo V 1 medida de V 2 camadas O que representa o cálculo de ρ? https: //www. researchgate. net/publication/305773057_Po ssibilities_and_limitations_of_using_global_search_algorit hms_for_Electrical_Resistivity_Tomography_ERT_inversio

Medindo V https: //www. researchgate. net/publication/305773057_Po ssibilities_and_limitations_of_using_global_search_algorit hms_for_Electrical_Resistivity_Tomography_ERT_inversio

Inversão de dados geofísicos Métodos numéricos

Inversão de dados geofísicos AB MN I conhecido X medido calculado estimado

Exemplo https: //revistas. unal. edu. co/index. php/esrj/a rticle/view/48357/52393 Surface layers = sand, clay, gravel and boulders of sandstone ρ ~397 to 28. 3 Ωm Top sandstone layer ρ ~ 192 Ωm Iron-oxide-rich Umm Ishrin sandstone ρ ~ 25. 7 Ωm Water-saturated sandstone starts ρ ~ 89. 5 Ωm