Eletrorresistividade: Entenda o que é e suas principais aplicações.

A eletrorresistividade é um tipo de investigação geofísica que é baseado na injeção de corrente no solo e utiliza as propriedades elétricas dos materiais para medir a resistividade do meio, e a partir disso fornece informações sobre as estruturas e os tipos de rocha em sub superfície.

A maioria das rochas cristalinas possui alta resistividade em seu estado são, porém, devido a fatores como, grau de saturação dos espaços abertos, como poros e fraturas na rocha, mineralogia, grau de compactação, entre outros, fazem com que a resistividade possa variar mesmo dentro de um único corpo rochoso.

Por exemplo, um arenito bastante compactado, sem porosidade, terá uma resistividade maior do que um arenito que é bastante poroso, considerando que este esteja saturado em água. Continue a leitura para entender mais sobre a eletrorresistividade.

Princípios Básicos da Eletrorresistividade

A eletrorresistividade foi definida a partir do conceito fundamental da Lei de Ohm, que estabelece a relação empírica entre a corrente elétrica, que flui através de um condutor e o potencial de voltagem requerido para conduzir essa corrente.

Essa lei conclui que a corrente (I) é proporcional à voltagem (V) e é dada pela expressão: V= R.I. Onde R é a resistência elétrica dos materiais e a sua unidade é Ohm.

Nesta metodologia, uma corrente elétrica contínua é introduzida na terra através de dois eletrodos (hastes de metal) conectados aos terminais de uma fonte portátil.

A diferença de potencial resultante no solo é obtida através de outros eletrodos, geralmente dois, também de metal ou de um material não polarizável conectados aos terminais de um voltímetro.

Através das leituras dos potenciais e da corrente elétrica injetada no solo, obtida por um amperímetro ligado a fonte, pode-se obter a distribuição da resistividade elétrica abaixo da superfície.

Técnicas de Aquisição de Dados

para a Eletrorresistividade

No método da eletrorresistividade existem basicamente três técnicas de aquisição de campo, a saber: sondagem elétrica, caminhamento elétrico e perfilagem elétrica. Essas investigações são diferentes métodos geofísicos aplicados que variam de acordo com o objetivo do trabalho.

A sondagem elétrica vertical (SEV) realiza a investigação pontual em subsuperfície, observando a variação vertical da resistividade e é bastante utilizada para investigar a resistividade do solo e projetar subestações elétricas e para identificar a espessura de camadas de rochas sedimentares, que costumam estar horizontalmente dispostas em subsuperfície.

O caminhamento elétrico é aplicado quando a variação lateral da resistividade é relevante para o trabalho de pesquisa, mantendo-se uma profundidade constante ou até em vários níveis de investigação, é uma técnica utilizada para aplicações como análise de contatos geológicos, falhas, fraturas, encontrar cavidades, prospecção mineral e veios de minério.

Nesse contexto, tem-se a tomografia elétrica, que é um tipo de caminhamento elétrico e sua diferença em relação ao convencional se dá por conta de ser um método de aquisição automatizado, programável e de alta resolução, realizada com equipamentos de alta tecnologia.

A perfilagem elétrica é comumente utilizada em poços de petróleo e profundos de água. Ela é obtida através de uma sonda é posta dentro do poço. Normalmente é realizada antes da descida de um revestimento intermediário e ao atingir a profundidade final ela consegue determinar quais suas reais espessuras e os diversos estratos de rochas atravessados.

Tipos de arranjo para a eletrorresistividade

Para as diferentes técnicas de aquisição de dados, existem diferentes tipos de arranjos que podem ser utilizados. Estes vão variar de acordo com o objetivo do estudo a ser realizado.

Existem seis diferentes tipos principais de arranjos, a saber: Wenner, Schlumberger, Dipolo-Dipolo, Polo-Dipolo, Polo-Polo e Arranjo Gradiente.

Para todos os arranjos pode-se realizar um procedimento chamado “embreagem”.

As embreagens são operações que visam melhorar as leituras de potenciais. Ela consiste em aumentar o valor de Delta V aumentando a separação entre os dois eletrodos de potencial, mantendo fixo os dois eletrodos de injeção de corrente.

Para isso, com o espaçamento AB fixo, se realizam duas leituras, de preferência, de diferença de potencial: uma com espaçamento MN inicial e outra com um espaçamento MN maior. Além de melhorar a qualidade do sinal medido, ela também determina a qualidade dos resultados obtidos, pois os segmentos de curva devem manter um padrão de paralelismo.

Arranjo Wenner:

Para este arranjo são utilizados quatro eletrodos que são espaçados na mesma distância (a). A corrente é introduzida através dos eletrodos A e B, e os eletrodos M e N medem a diferença de potencial elétrico.

O arranjo wenner apresenta bons resultados no mapeamento de estruturas horizontais, devido a sensibilidade para variações verticais de resistividade em subsuperficie, desta forma, possui uma boa resolução vertical. Não é muito eficaz para variações horizontais, apresentando baixo desempenho na definição de estruturas estreitas e verticais.

Arranjo Schlumberger:

Neste arranjo os quatro eletrodos são dispostos simetricamente em relação ao ponto médio do arranjo.

Os eletrodos M e N são espaçados de uma distância b e medem a diferença de potencial elétrico. Enquanto os eletrodos A e B vão introduzir a corrente no solo sendo espaçados em uma distância 2a.

Esse arranjo tem a razão do comprimento AB/4 como profundidade de investigação.

O arranjo Schlumberger é bastante utilizado para as sondagem elétrica verticais (SEVs), devido as suas principais vantagens, que são a sua grande potencialidade para resolução de camadas horizontais, apresentando uma boa resolução vertical e a sua praticidade na execução desse tipo de técnica.

Caso seja realizada uma SEV com esse arranjo, é obrigatória a realização da embreagem.

Arranjo Dipolo-Dipolo:

Na imagem abaixo, é mostrado o arranjo conhecido como dipolo-dipolo. Neste os eletrodos AB de injeção de corrente e MN de potencial são dispostos segundo uma linha, e o arranjo é definido pelos espaçamentos entre os eletrodos, sendo X=AB=MN.

A profundidade de investigação cresce com a distância entre os eletrodos de potencial e os de corrente e teoricamente corresponde a R/2. As medidas são efetuadas em diferentes profundidades de investigação (n) e o ponto de intersecção entre uma linha que parte do centro do arranjo de eletrodos AB e outra que parte do centro do arranjo MN, com ângulos de 45º.

Sua principal vantagem é por ser um arranjo simétrico, sendo mais fácil o correto posicionamento de uma anomalia na interpretação qualitativa de uma pseudoseção, e sua facilidade operacional em campo.

Sua desvantagem é a baixa razão sinal/ruído, principalmente quando se torna grande a separação entre os pares de dipolos

eletrorresistividade

Arranjo Polo-Dipolo

Este arranjo, também denominado tripolo, consiste de três eletrodos móveis ao longo do perfil de caminhamento, sendo um de corrente (A) e dois de potencial (MN).

O outro eletrodo de corrente (B), fecha o circuito mantido fixo a uma distância suficientemente grande, denominada de “infinito”, que corresponde a pelo menos dez vezes a maior abertura entre os eletrodos de MN, de forma a garantir que este tenha mínima influência sobre o resto do arranjo.

As medidas são feitas mantendo-se fixo o eletrodo de corrente (A) do perfil e aumentando a distância deste ao dipolo receptor (MN).

Sua vantagem é que para uma mesma intensidade de corrente o sinal recebido pelos eletrodos de potencial neste arranjo é maior que no Dipolo-Dipolo, tendo como consequência uma melhor razão sinal/ruído.

Outra vantagem é que apenas três eletrodos são móveis.

A principal desvantagem esta relacionada a assimetria do arranjo e na indisponibilidade em determinados locais, de espaço para instalação do eletrodo de corrente a ser posicionado no “infinito”.

eletrorresistividade com polo dipolo

Fonte: Zago, Mariele Machado (2017)

Arranjo Gradiente:

O arranjo gradiente consiste de uma linha de transmissão de corrente AB fixa, com medidas efetuadas entre os eletrodos MN, que são deslocados sobre perfis paralelos à linha AB.

A profundidade de investigação cresce com L e é sempre possível realizar vários gradientes simultaneamente superpostos, com diferentes extensões da linha AB.

As estações de medida permanecem no interior de um retângulo central, com centro que coincide com o meio de AB, e o lado menor não deve ultrapassar AB/2 ou AB/3.

Esse arranjo é extremamente utilizado no método de caminhamento elétrico, pela sua praticidade em poder deixar os eletrodos AB fixos e mover apenas os eletrodos MN, dessa forma facilitando a logística de campo.

Porém, caso o caminhamento elétrico seja muito extenso, os eletrodos AB devem ser movidos gradualmente a medida que se avança no mesmo.

Conclusão:

Nota-se que para os levantamentos geofísicos que utilizam os métodos da eletrorresistividade existem diferentes tipos de arranjos, e que o arranjo ideal para execução daquele determinado projeto depende do objetivo do trabalho. Portanto, cabe ao geólogo/geofísico identificar qual a melhor técnica a ser empregada.

Após a técnica de aquisição ser feita, o geólogo ou geofísico devem apresentar os resultados, mostrando os diferentes valores de resistividade na região do estudo e correlacionando o mesmo com as litologias presentes na região.

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