1. Tenth International Congress of the Brazilian Geophysical Society
Tenth International Congress of the Brazilian Geophysical Society
Interpretação Integrada de dados de GPR 2-D e SEVME 2-D em Áreas Impactadas
Maria C. Pessoa (Brain), Rodrigo R. Oliveira (Brain)
Email: mariapessoa@braintecnologia.com.br; rodrigooliveira@braintecnologia.com.br,
Copyright 2007, SBGf - Sociedade Brasileira de Geofísica
This paper was prepared for presentation at the 10
th
International Congress of The
Brazilian Geophysical Society held in Rio de Janeiro, Brazil, 19-22 November 2007.
Contents of this paper were reviewed by the Technical Committee of the 10
th
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Resumo
O presente trabalho apresenta resultados geofísicos
oriundos de um levantamento de GPR 2-D e SEVME 2-D
realizado em áreas com risco de 100% de explosividade
e confinamento de gases. Os dados foram adquiridos em
área de depósito de resíduos oleosos com duração de
mais de 30 anos. As aquisições geofísicas foram
específicas para atingir profundidades superiores a
20,0m com resolução vertical e horizontal suficientes
para interpretação detalhada e consistente.
Palavras-chave – GPR 2-D; SEVME 2-D, Interpretação.
Introdução
O método GPR é uma técnica de Imageamento
eletromagnético reconhecidamente efetiva no estudo da
estratigrafia de sedimentos (Davis & Annan 1989,
Gawthorpe et al 1993, McMechan et al. 1997, Van
Overmeeren 1998, Vandenberghe & Van Overmereen
1999, Van Dam & Schlager, 2000). Estudos de
estratigrafia mostram que o GPR, devido a sua resolução
e manutenção da continuidade dos refletores em
sedimentos, apresenta um potencial até maior que o da
sísmica, respeitando o seu limite de alcance em
profundidade, (Jol 1995, Mitchum et al. 1977a,b).
Um dos métodos geofísicos de superfície mais
empregados para solucionar questões relativas à
proteção da água subterrânea e à detecção de poluentes
em subsuperfície são os fundamentados nas
características elétricas do substrato, mais
especificamente na resistividade elétrica (Mazac et al.
1987).
O método da resistividade requer uma corrente elétrica
que seja injetada no solo por meio de um par de
eletrodos fixados a superfície do terreno. A diferença de
potencial que se forma no solo é medida utilizando-se um
segundo par de eletrodos. A resistividade subsuperficial
pode ser calculada conhecendo-se a geometria da
disposição dos eletrodos, corrente elétrica injetada e a
voltagem medida (Benson et al. 1982).
Do ponto de vista petrofísico, contaminações com
hidrocarbonetos quando presentes em subsuperfície
podem modificar as propriedades físicas do meio. Na
medida que os hidrocarbonetos, nas fases vapor e
líquida, ocupam os poros das rochas e parte da água
subterrânea vai sendo expulsa dos interstícios entre os
grãos minerais, ocorre uma perturbação na situação
natural que o meio se encontrava antes da contaminação
(Oliveira 1992). A ocupação por hidrocarbonetos, cuja
constante dielétrica (K) é igual a 2, e a expulsão de parte
da água intersticial com K igual a 80, vai diminuir a
permissividade dielétrica do meio, provocando um
expressivo contraste na resposta do método
eletromagnético, GPR entre as áreas livres de
contaminação e as impactadas (Schwille 1988, Sander et
al. 1992).
Um problema enfrentado é a presença de gases
perigosos tais como H2S, Metano e NH4 confinados a
mais de 30 anos que durante as perfurações
apresentaram risco de 100% de explosividade,
impossibilitando a utilização de métodos diretos de
investigação, que possivelmente poderia causar
centelhamento.
Este trabalho descreve os resultados de um
levantamento geofísico e interpretação dos dados
realizados em uma área de risco de explosividade.
Uma característica importante deste trabalho é que os
dados foram adquiridos ao longo de perfis em duas
direções perpendiculares N-S E-W, mantendo-se a
configuração broadside perpendicular BPer. Esta prática
de campo leva em conta a característica vetorial, ou a
polarização do campo eletromagnético emitido e recebido
pelas antenas bipolares GPR.
A Área de Estudo
A área localiza-se no estado de Minas Gerais, na cidade
de Betim. Do ponto de vista geológico regional a área
estudada está instalada na porção meridional do Cráton
São Francisco, poucos quilômetros a norte do
Quadrilátero Ferrífero, uma das áreas clássicas da
geologia pré-cambriana do Brasil Figura 1.
As unidades litoestratigráficas aflorantes no Quadrilátero
Ferrífero, da base para o topo, são compostas por
complexos metamórficos arqueanos, seqüências

2. Interpretação Integrada de dados de GPR 2-D e SEVME 2-D em Áreas Impactadas
Tenth International Congress of the Brazilian Geophysical Society
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supracrustais arqueanas do tipo greenstone belt e
metassedimentares proterozóicas, além da ocorrência de
coberturas sedimentares de idade cenozóica, como as
bacias terciárias de Gandarela e Fonseca.
Na região ocorrem rochas do denominado Complexo
Belo Horizonte de idade Arqueana. As rochas
metamórficas e ígneas presentes no Quadrilátero
Ferrífero são constituídas de gnaisses e migmatitos
polideformados, de composição tonalítica-trondhjemítica-
granodiorítica (TTG) e subordinadamente, granitos,
granodioritos, anfibolitos, pegmatitos e intrusões máficas
e ultramáficas.
No domínio do Complexo Metamórfico Belo Horizonte
ocorre a cobertura composta por material argilo-arenoso
de cor rósea produto da alteração de gnaisses,
sobreposta aos gnaisses inalterados.
Metodologia
Os dados foram obtidos em uma área com cerca de
1,05ha com equipamento radar de penetração, modelo
RAMAC da Mala Geoscience, antena de 100MHZ. Os
parâmetros adotados para aquisição estática foram:
espaçamento entre traços de 0,20m, Sample frequency
de 1004.9 MHZ, Time window de 850ns, 64 stacks.
A distância entre as antenas receptora e transmissora foi
mantida fixa a 1,0m. Os dados GPR foram obtidos ao
longo de perfis em duas direções perpendiculares, NS e
EW com total de 13.6555km. A aquisção foi realizada
com espaçamento entre perfis de 5,0m. A Figura 2
apresenta, de forma esquemática, a estratégia de campo
adotada.
O modelo de velocidade possui valor igual a 0,09m/ns
atingindo profundidade máxima de 7,0m com resolução
vertical que pode ser 1/4 do comprimento de onda
(Widess, 1973). A resolução horizontal poderá ser, no
máximo, da mesma ordem de grandeza (Grasmueck &
Weger, 2003). O maior dip que pode ser recuperado terá
a diferença de tempo de trânsito entre duas reflexões
subseqüentes menores que 1/2 período (Grasmueck &
Weger, 2003), permitindo recuperar ângulos até de 60º
Figura 3.
O processamento dos dados compreendeu uma etapa de
edição, seguido de correct time zero, time cut, dewow,
bandpass, AGC, Mean filter, running average.
As aquisições de SEVME 2D foram realizadas com três
arranjos distintos e complementares, o Dipolar, Wenner e
Gradientes Múltiplos.
O arranjo dipolar, ideal para meio geológico heterogêneo
por caracterizar os contrastes laterais, anomalias de
resistividade decorrentes da presença de
hidrocarbonetos, água superficial e algumas estruturas
enterradas quando adquiridos da forma adequada para
esse fim. As seções de 50,0m com sobreposição de
10,0m foram adquiridas com espaçamento entre os perfis
de 10,0m, estabelecendo uma malha densa Figura 4. A
visualização de estruturas acamadas, grandes artefatos
enterrados e anomalias de resisitividade são facilmente
detectados quando se utiliza o arranjo Wenner em função
da extensão dos perfis. A localização das seções de
SEVME que foram adquiridas com arranjo Wenner
encontra-se Figura 5. A aquisição dos perfis de SEVME
maiores que 100,0m foram realizadas com espaçamento
de 20,0m entre os mesmos.Para atingir profunidades
ainda maiores que 12,0m foi realizada a aquisição de
SEVME com arranjo “Gradientes Múltiplos”, protocolo
específico para a área investigada, com espaçamento
entre eletrodos de 2,60m, minimizando a perda da
resolução. Foram adquiridos perfis eqüidistantes 3,0m
com a extensão máxima permitida na área, atingindo até
172,0m possibilitando imageamento de subsuperfície até
a profundidade de 30,0m Figura 6.
O processamento das seções de Sondagem Elétrica
Vertical Multi-eletrodos foi realizado com o software
RES2DINV.
As sondagens previstas foram locadas em zonas
anômalas que foram mapeadas segundo as variações
das amplitudes dos refletores de GPR Figura 7 e das
anomalias de resistividade elétricas das SEVME’s Figura
8. Dessa maneira a malha de sondagem foi distribuída
segundo os alvos geofísicos abrangendo toda a área
estudada para cubagem de material contaminado na área
contaminada, vide Figura 9. Além das aquisições na área
na área de risco, foram adquiridos perfis de SEVME com
arranjo Wenner em uma área próxima, livre de
contaminação, como background geofísico.
A realização de sondagens na área de estudo foi
interditada por motivos de segurança, o cenário
encontrado foi de 107 sondagens iniciadas dessas 69
foram concluídas e 41 foram paralisadas até a
profundidade de 6.0m. A Figura 10 apresenta as
sondagens de cor vermelha como concluídas; em azul as
perfuradas até 6,0m, e em magenta aquelas com
vazamento de gases.
Nos trabalhos realizados na área de deposição de
resíduos industriais coletou-se um total de 1283 amostras
de geoquímica que foram submetidas a ensaios para
determinação de hidrocarbonetos totais de petróleo
Hidrocarbonetos Totais de Petróleo (TPH).
Resultados
A interpretação dos resultados de GPR 2D, e SEVME2D
demonstraram que a contaminação presente na área
investigada atinge profundidades maiores que 12,0m.
A resistividade dentro da área investigada apresentou
valores extremamente baixos da ordem de 60 a 100
ohm.m, devido à presença de água e biodegradação
Caicedo et al.2002 . As aquisições dipolo-dipolo
atingiram imgeamento até 7,0m Figura 11, As aquisições
Wenner até a profundidade de 10,0m Figura 12, e
Gradientes Múltiplos até a profundidade de 30.0m

3. MARIA PESSOA, RODRIGO OLIVEIRA._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Tenth International Congress of the Brazilian Geophysical Society
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alcançando a rocha sã gnaisse/granitos do Complexo
Belo Horizonte Figura 13.
O mesmo foi observado no background geofísico que
apresentaram valores maiores de resistividade em função
da presença do embasamento (gnaisse/granitos) Figura
14.
A comparação realizada entre os dados geofísicos de
background, adquiridos em uma área não impactada,
com os dados da área investigada possibilitou a
compreensão do comportamento da contaminação bem
como sua delimitação em profundidade.
Nas seções de GPR, Figura 15 (EW) e Figura 4.5 16
apresentam-se as anomalias de sinal e os três principais
horizontes mapeados:
1) horizonte1 representando a topografia
2) horizonte 2 como Material Possivelmente Contaminado
(MPC), representando o limite do aterro, de composição
argilo-arenosa. Esse pacote geológico apresenta
variações de amplitude dos refletores que são feições
indicativas da presença de contaminação. Tais feições
foram checadas através de sondagens e correlacionadas
aos resultados de geoquímica atingindo profundidade
máxima de 13,0m.
3) horizonte 3 representa a antiga depressão natural,
limite entre o aterro e a rocha sã, considerada a
profundidade máxima de ocorrência de contaminação até
15,0m.
A integração dos métodos possibilitou a delimitação em
profundidade da contaminação, através da interpretação
dos dados geofísicos que foram balizados pelas
sondagens e pelos resultados analíticos de solo.
Conclusão
A interpretação integrada e consistente dos dados de
GPR 2-D e SEVME 2-D foi a solução encontrada para
estimar a profundidade da contaminação nos locais onde
não foi possível perfurar, devido elevado risco de
explosividade e confinamento de gases, tais como H2S e
Metano.
Agradecimentos
Agradecemos à empresa Brain Tecnologia pelo apoio e
incentivo.
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Figura 1: Localização da área de estudo em relação ao
Quadrilátero Ferrífero.
Figura 2: Mapa de aquisição GPR 2D, com espaçamento
de 3,0m entre os perfis
Figura 3: Análise do perfil Velocidade CMP da área
Figura 4: Mapa de aquisição SEVME 2D, com
arranjo dipolar.
Figura 5: Mapa de aquisição SEVME 2D, com arranjo
Wenner
Figura 6: Mapa de aquisição SEVME 2D, com arranjo
Gradientes Múltipos.

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Figura 7: Locação de sondagens em anomalias de sinal,
variação das amplitudes.
Figura 8: Locação de sondagens em anomalias de sinal,
variações dos valores de resistividade.
Figura 9: Mapa de distribuição de sondagens na área
investigada destinadas a cubagem
Figura 10: Cenário da campanha de sondagens no
momento da paralização das perfurações.
Figura 11: Imagem adquirida com arranjo dipolar
atingindo até profundidade de 7,0m
Figura 12: Imagem adquirida com arranjo Wenner
atingindo até profundidade de 10,0m

6. Interpretação Integrada de dados de GPR 2-D e SEVME 2-D em Áreas Impactadas
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Figura 13: Imagem adquirida com arranjo Gradientes
Múltiplos atingindo até profundidade de 30,0m.
Figura 14: Background geofísico realizado com arranjo
Wenner na área em branco
Figura 15: Seção GPR 2D na direção NS interpretada
Figura 16: Seção GPR 2D na direção EW interpretada