O documento discute o método geofísico do potencial espontâneo, que mede potenciais elétricos na superfície terrestre causados por atividade eletroquímica e eletrocinética. O método pode ser usado para mapear fluxos de água subterrânea, vazamentos, falhas geológicas e depósitos minerais. Existem diferentes arranjos de eletrodos e técnicas de aquisição de dados para realizar as medições.

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
DISCIPLINA: GEOFÍSICA APLICADA A ÁGUA SUBTERRÂNEA
Aluno: Ezequias Guimarães
Professora: Lorena Malta
POTENCIAL
ESPONTÂNEO
BOA VISTA, RR

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Figura 1: Os métodos
geofísicos aplicados.
Fonte: GANDOLFO, 2012.

3. INTRODUÇÃO
 O método do potencial espontâneo (PE) é um método geoelétrico do tipo passivo,
baseado em medidas de potenciais elétricos observados na superfície terrestre ou no interior de
poços;
 São causados por atividade eletroquímica e eletrocinética:
 Potencial eletrocinético;
 Potencial de difusão (junção líquida);
 Potencial de Nernst (ou de folhelho);
 Potencial de mineralização.
 Potenciais são associados com:
 Alteração de corpos de sulfetos;
 Variações nas propriedades das rochas (conteúdo mineral) em contatos geológicos;
 Atividade bioelétrica em material orgânico;
 Corrosão;
 Gradientes termais e de pressão em fluídos subterrâneos.
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4. HISTÓRICO
 A primeira notícia de utilização do método SP é de 1830, quando Robert Fox usou eletrodos de
cobre e um galvanômetro objetivando delimitar e extensão de uma jazida de cobre em subsuperfície;
 Desde 1920 o método tem sido empregado de maneira rotineira como método complementar na
prospecção de metais-base;
 Hoje o método do potencial espontâneo desempenha um papel menor na exploração geofísica-
científica.
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5.  O tipo de sobrecarga pode ter um efeito, pronunciado sobre a presença ou ausência de anomalias:
 Áreas com alta teor de argila podem causar anomalias positivas, enquanto áreas com predominância de
material arenoso podem produzir anomalias negativas.
 Para fissuras, casos de pequenas rachaduras e algum preenchimento (preferencialmente arenoso), a
magnitude da anomalia será suficientemente significativa para ser detectada;
 No que diz respeito à salinidade, no caso da análise de vazamentos de água com alta concentração
de sal, a detecção será praticamente impossível, dado que a magnitude da anomalia do potencial
eletrocinético será quase inestimável;
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POTENCIAL NATURAL

6. FLUXO “PER DESCENSUM”
 Os cátions são removidos pelo movimento das águas e, nos locais topograficamente mais elevados,
como consequência há o surgimento de núcleos eletricamente negativos.
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Figura 2: Fluxo “per descensum”.
Fonte: GALLAS, 2005.

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CARACTERÍSTICAS DA ANOMALIA
 Exibem invariavelmente uma anomalia
negativa central e são estáveis por longos
períodos de tempo;
 Abaixo do lençol freático, os eletrólitos dos
fluidos nos poros sofrem oxidação e liberam
elétrons;
 No topo do corpo, os elétrons liberados causam
a redução dos eletrólitos;
 Cria-se um circuito em que a corrente é
carregada eletroliticamente nos fluidos dos
poros;
 O topo do corpo age como um terminal
negativo;
 Como resultado das correntes de subsuperfície,
as diferenças de potencial são produzidas em
superfície.
Figura 3: O mecanismo das anomalias de potencial espontâneo.
Fonte: KEAREY; BROOKS; HILL, 2009.

8. PROCESSAMENTO DOS DADOS
 Os resultados obtidos são apresentados em perfis e mapas de contorno de equipotenciais;
As interpretações quantitativas são geométricas, sendo calculadas as anomalias SP causadas por
fontes de geometria simples;
 A interpretação qualitativa procura associar as zonas anômalas a corpos ou estruturas de interesse;
"Erro" seria todos aqueles erros irreproduzíveis associados ao próprio processo de aquisição de
dados;
 "Ruído" seria todos os potenciais gerados naturalmente (ou seja, correntes telúricas) ou artificial (ou
seja, atividade humana), e cuja gênese não é ligado ao movimento da água no terreno.
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9. ERROS
 Responde à variação de alguns dos parâmetros ambientais:
 Temperatura;
 Umidade do solo;
 Química do fluido.
Polarização do eletrodo;
 Variações no valor de polarização no tempo;
 Efeito de contato eletrodo-solo;
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10. RUÍDOS
 Aqueles que geram um valor potencial bastante
estável no tempo:
 Efeitos topográficos
 Potenciais eletroquímicos
 Efeitos de distorção do solo
 Variações laterais de resistividade
 Corrosão de elementos metálicos enterrados
 Atividade biológica
 Mudanças na vegetação
 Depósitos de minerais condutores
 Atividade geotérmica
 Equipamentos elétricos no campo
 Aqueles que geram um valor de potencial variável
ao longo do tempo:
 Variações do lençol freático
 Correntes telúricas
 Mudanças nas propriedades do terreno
 Mudanças nas propriedades do solo
 Correntes elétricas devido à atividade humana
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11. METODOLOGIA
 São utilizados cabos condutores e um par de eletrodos conectados via um milivoltímetro de alta
impedância;
 Os eletrodos devem ser do tipo não polarizável;
 Pote poroso;
 Solução saturada de sulfato de cobre;
 Fio de cobre mergulhado na solução.
 Consiste em se manter fixo um eletrodo e deslocar o outro pelos pontos de medida;
 O espaçamento entre as estações é geralmente menor que 30 metros;
 O intervalo de medição varia entre 10 mV e 20 V;
 A análise das medidas obtidas pelo método do potencial espontâneo é feita de forma qualitativa
através do software Surfer 6.0.
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O uso de eletrodos de metal convencionais podem gerar uma
ação eletroquímica no contato com o solo, o que resulta em
potenciais da mesma magnitude daqueles que estão sendo
medidos.
Figura 4: Metodologia do potencial espontâneo.
Fonte: SILVA et al., 2015.

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Figura 5: Método do potencial espontâneo por caminhamento elétrico..
Fonte: BRAGA, 2018.

14. ARRANJO “BASE FIXA”
 Este dispositivo, no qual apenas 2 eletrodos são necessários consiste em determinar a diferença de
potencial em todas as estações de medida, em relação a uma estação em comum;
 O eletrodo na estação base é denominado eletrodo de referência (ou REF) a qual assumimos
arbitrariamente potencial zero;
 A localização correta desta base de referência será fundamental no momento de obter ótimos
resultados, sendo as áreas ideais para a sua localização aqueles que têm um valor potencial muito
estável ao longo do tempo;
 O polo negativo do voltímetro é conectado ao eletrodo REF, enquanto o polo positivo conectado ao
eletrodo itinerante.
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15. VANTAGENS DESVANTAGENS
 A utilização de um conjunto de eletrodos em
regime itinerante facilita a tomada de medidas.
 A conexão permanente com a base fixa exige
cabos extensos que podem dificultar as
operações de campo.
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Figura 6: Técnica da base fixa.
Fonte: GALLAS, 2005.

16. ARRANJO “GRADIENTE”
 Mede-se a diferença de potencial entre pares adjacentes de eletrodos ao longo de um perfil ou
malha;
 As diferenças de potencial são posteriormente somadas de forma a reconstituir o valor do potencial
elétrico em relação a um referencial comum;
Consiste em deslocar os dois eletrodos simultaneamente, mantendo uma distância fixa entre eles;
As medidas ao longo do perfil são tomadas de forma que o eletrodo A sempre ocupe a posição
ocupada pelo B anterior.
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17. VANTAGENS DESVANTAGENS
 Requer cabos curtos, que facilitam as operações
de campo e tornam mais fácil encontrar o lugar
onde temos a falha de energia.
 Vulnerável a erros acumulativos, pois uma
leitura errônea afeta toda a base de dados.
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Figura 7: Técnica dos gradientes.
Fonte: GALLAS, 2005.

18. MÚLTIPLOS ELETRODOS
 Através de um sistema de aquisição de dados multicanal, iremos executando automaticamente toda
a sequência de medições, com o espaçamento temporário que queremos;
 Esta configuração é semelhante à configuração de base fixa, mas vamos de estação para estação
conectando o eletrodo B com o eletrodo de referência, e então medimos;
 Agora temos um grande número de eletrodos, o que já estão todos conectados à base de referência
por um cabo multicondutor.
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19. VANTAGENS DESVANTAGENS
 Capacidade de executar um grande número de
medições em um intervalo de tempo específico;
 Permite estimar com grande precisão o desvio
dos eletrodos, bem como outras variações
temporárias do potencial.
 O alto custo em comparação com as outras
duas configurações.
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20. APLICAÇÕES
 Se os íons positivos são transportados pelos fluxos d’agua, então nos locais onde há a urgência
destas águas é de esperar-se anomalias SP positivas;
 Em regiões de permeabilidade uniforme, os potenciais de fluxo tendem a refletir os contornos do
nível d’agua;
 Mapeamento de vazamentos associados com barragens, diques, reservatórios subterrâneos e
outras estruturas para armazenamento;
 Estudos de fluxo de água subterrânea e delineamento dos seus padrões nas vizinhanças de
encostas, poços, falhas, estruturas de drenagem, túneis e sumidouros;
 Estudos geotérmicos para o mapeamento das frentes de fluxo de vapor e incêndio em minas de
carvão, uma vez que os fluxos de fluidos a temperaturas diferenciadas também são passíveis de
detecção pelo método;
 Pode também ser utilizado para identificação de anomalias relacionadas à presença de
contaminantes em subsuperfície;
 Detecta a presença de minerais específicos que reagem com eletrólitos presentes no solo e que dão
origem a potenciais eletroquímicos.
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EXEMPLOS DE APLICAÇÕES

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Figura 8: Mapa de localização dos levantamentos geofísicos
realizados no Aterro Sanitário de Bauru – SP.
Fonte: FACHIN, 2012.
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A figura mostra o mapeamento do Potencial
Espontâneo para uma área com ocorrência de
trincas e rachaduras na superfície do terreno, onde
foi possível definir as regiões de maior potencial
(tons de amarelo a vermelho – possíveis áreas de
recarga) e as porções em que se iniciam os fluxos
da água subterrânea. Também foram extraídas as
direções e sentidos preferenciais (setas em
vermelho).
Figura 9: Escala cromática de potencial espontâneo.
Fonte: Alta Resolução Geofísica e Geologia, 2018.

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Perfil SP sobre um depósito de sulfeto
na Turquia que contém concentrações
de cobre de até 14%. A anomalia SP é
negativa e tem uma amplitude de uns
140 mV. A topografia íngreme deslocou
o mínimo de anomalia morro abaixo
em relação à real localização do corpo
de minério.
Figura 10: Perfil de anomalia por potencial espontâneo.
Fonte: KEAREY; BROOKS; HILL, 2009.

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Zonas suscetíveis a vazamentos: áreas onde ocorrem anomalias negativas, isto é, uma diminuição relativa na valor do
potencial eletrocinético.
Figura 11: Anomalias de potencial espontâneo produto de um fluxo de água.
Fonte: SILVA et al., 2015.
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26. REFERÊNCIAS
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 FACHIN, S. J. S. O sinal de potencial espontâneo em investigações ambientais: fatores que
condicionam a amplitude de uma anomalia. Curso de Pós-Graduação em Geofísica. Tese de
Doutorado. Universidade de São Paulo – USP. São Paulo, 2012. 165p.
 GALLAS, J. D. F. O método do potencial espontâneo – uma revisão sobre suas causas, seu uso
histórico e suas aplicações atuais. Brazilian Journal of Geophysics, 23, n.2: 133-144. 2005.
 GANDOLFO, O. C. B. Métodos Geofísicos aplicados à engenharia e geotecnia. Palestra apresentada
na UNICAMP, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo. IPT, maio, 2012. 243p.
 KEAREY, P.; BROOKS, M.; HILL, I. Geofísica de exploração. 1ª ed. Tradução: Maria
Cristina Moreira Coelho. São Paulo: Oficina de Textos, 2009. 442p.
 SILVA, J. A. M.; OLIVEIRA, A. C.; SILVEIRA, R. L.; FELIX, J. P.; ROSALES, M. J. T. Levantamento de
Eletrorresistividade e Potencial Espontâneo no Complexo Intrusivo De Lavras Do Sul (RS). Anais do
VII Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão – Universidade Federal do Pampa, 24-26 de
Novembro de 2015. Alegrete, RS. 2p.
 SILVA, J. E.; ELIS, W. R.; HIODO, F. Y.; OLIVEIRA, E. G. Utilização de Potencial Espontâneo e
Caminhamento Elétrico para detecção de vazamentos em barragem. SIGEO-Soluções Integradas em
Geotecnologias. Ninth International Congress of the Brazilian Geophysical Society, 2005. 5p.
 TELFORD WM, GELDART LP & SHERIFF RE. 1990. Applied geophysics. 2ª ed. Cambridge: Cambridge
University Press, 1990. 770p.
 TEMA 4 - POTENCIAL ESPONTÁNEO. Acesso em 12 de setembro de 2018. Disponível em:
https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6231/08.pdf?sequence=9&isAllowed=y