c

1. 1
Trabalho de Geofísica
3˚ Ano, I Semestre - Geologia e Minas
Docente MSc : Georgina Pedro Chongo
Beira, Abril, 2023

2. 2
1˚ Trabalho de Geofísica
Tema: Método Geofísico Elétrico
Discentes:
Zil Hajj Assane Momade
Robert Bill Pinho Ângelo
Lino Ernesto Pita

3. 3
Beira, Abril, 2023
Índice
INTRODUÇÃO............................................................................................................................. 4
MÉTODOS ELÉTRICOS............................................................................................................ 6
APLICACOES DOS METODOS ELETRICOS E AS SUAS RESPECTIVAS ÁREAS................................ 7
MÉTODO DA POLARIZAÇÃO INDUZIDA ......................................................................... 14
APLICAÇÕES ....................................................................................................................... 15
VANTAGENS DO USO DO METODO ELETRICO............................................................. 17
DESVANTAGENS DO USO DO MÉTODO ELÉTRICO..................................................... 18
CONCLUSÃO............................................................................................................................. 19
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................................................... 21

4. 4
introdução
Neste presente trabalho, além de uma introdução básica dos métodos elétricos, temos como
objectivo mostrar a sua aplicacao assim como a finalidade do uso do mesmo, sendo que, os
métodos elétricos aplicados constituem em um conjunto de técnicas importantes para o estudo
das estruturas mais superficiais da Terra, mas podendo atingir alvos a alguns quilômetros de
profundidade. Contudo, os métodos elétricos usam, por exemplo, a resistividade elétrica para
investigação de água subterrânea, contaminações que tenham afetado essa propriedade,
mapeamento do embasamento para auxiliar nos projetos relacionados à engenharia geotécnica, e
até reservatórios de óleo e gás em campos rasos.

5. 5
Objectivo Geral: Classificacao e caraterizacao da eletricidade, para o mecanismo da adoção de
metodologias de investigação, sobretudo, da adoção do método geoelétrico como ferramenta de
prospecão do sub-solo e dos recursos hídricos subterrâneos.
Objectivo especifico: Detalhar a aplicação do método elétrico.

6. 6
Eletricidade
Correntes elétricas circulam por todas as regiões da Terra, desde o seu interior mais profundo,
até as camadas mais altas da atmosfera (na ionosfera, por exemplo). A condição necessária para
que haja circulação de eletricidade é que o meio seja condutor elétrico.
Existem dois tipos mais comuns de condução elétrica: condução ôhmica, feita por elétrons livres
e também chamada de condução metálica, porque é o tipo de condução nos metais tais como o
cobre; condução iônica ou eletrolítica, quando os íons se deslocam transportando as cargas
elétrica. Isto é o que acontece quando se quebram as moléculas da água no processo de eletrólise,
ou quando outros íons estão dissolvidos num líquido.
A maioria dos materiais geológicos (rochas e solos) da superfície da Terra é mau condutora de
eletricidade, mas quando esses materiais apresentam água circulando através de seus poros ou
fraturas, tornam-se condutores. Como a água normalmente apresenta sais dissolvidos, é ela que
favorecerá a condução elétrica e, portanto, esta será do tipo iônico.
No manto, os materiais contêm silício em sua composição e, portanto, são do tipo
semicondutores. Devido às altas temperaturas que lá existem, esses materiais tornam-se
condutores elétricos.
A parte da atmosfera mais propícia para o transporte de cargas elétricas é, obviamente a
ionosfera, porque é formada por íons. Quando a atividade solar aumenta, a produção de íons
nessa camada e a sua condução elétrica aumentam.
Devido a certos movimentos circulares da atmosfera, as correntes elétricas que aí circulam
podem se fechar em espiras que, por sua vez, terão um campo magnético dipolar associado. este
campo magnético irá se somar ao campo gerado no interior da Terra, aumentando ou diminuindo
o campo local, dependendo da soma vetorial desses dois campos. Por ser um padrão de correntes
altamente variável, as correntes ionosféricas produzem campos muito variáveis que vão afetar o
campo médio terrestre de forma diferente durante o dia.
Nas horas em que o Sol, através de seu fluxo de partículas ionizadas (vento solar), está
intensificando a circulação de correntes elétricas, a influência no campo magnético será maior,
atingindo cerca de 1/10 do campo total observado próximo do meio dia.

7. 7
Durante a noite, as variações são muito pequenas e mais constantes, a não ser quando o Sol está
excessivamente ativo e a quantidade de partículas ionizadas torna-se tão grande que envolve toda
a Terra, até mesmo do lado noite. Nesses casos ocorrem as chamadas tempestades magnéticas
com variações do campo magnético muito acima do normal.
Métodos elétricos
Os métodos elétricos de prospecção geofísica utilizam parâmetros elétricos de solos e rochas,
como condutividade, resistividade, potencial espontâneo e a polarização para investigacao
geologica da subsuperfície.
Compreendem o método da resistividade, o método da Polarização Induzida (IP), o método do
Potencial Espontâneo (SP) e os métodos Eletromagnéticos.
Aplicacoes dos metodos Eletricos e as suas respectivas Áreas
Os métodos elétricos são considerados dos mais versáteis dentro da geofísica aplicada, sendo
extensamente aplicados em prospecção mineral, prospecção de águas subterrâneas, na
prospecção de águas subterrâneas, estudos de geologia de engenharia ou seja a geotécnica e
estudos ambientais.
prospecção mineral- A geofísica também é largamente usada na exploração de alguns minerais
de minério metálicos. Nas ocasiões em que se suspeitar a presença destes minérios, métodos
geofísicos como a eletrorresistividade e eletromagnetismo serão muito úteis na identificação
destes pontos mais enriquecidos nestes minérios.
figura 1- Imagens são captadas por sensores

8. 8
Estas imagens são captadas por sensores específicos que conseguem reter ondas
eletromagnéticas que não são visíveis a olho nu e que podem ser muito úteis na identificação dos
minerais presentes em determinadas regiões do globo.
Prospecção de águas subterrâneas- Os métodos geoelétricos para a prospecção de águas
subterrâneas se utilizam de parâmetros elétricos do solo, sendo possível citar o seu potencial
espontâneo, sua condutividade e sua resistividade como alguns deles. Dessa forma, é fácil
entrever o que cada área analisada guarda baseando-se no conhecimento das propriedades
naturais de cada elemento e na observação prática. Porém, a prospecção de águas subterrâneas
não tem apenas essa função, sendo algo de fundamental importância no erguimento de estruturas
e definição de áreas de risco para a construção, para a perfuração e a manipulação do terreno em
geral.
Estudos ambientais- Os estudos ambientais nos últimos anos fizeram intenso uso de métodos
Geofísicos como ferramenta para melhor subsidiar e remediar áreas contaminadas. A aplicação
desses métodos permite a construção de mapas contendo estruturas em subsuperfície e podem ser
utilizados em estudos acadêmicos, ambientais e científicos. Dentre os principais métodos,
destacam-se os métodos geoelétricos, que se baseiam no uso de campos elétricos e
eletromagnéticos. O método geofísico eletromagnético indutivo (EM) faz uso de respostas do
meio físico à propagação de campos eletromagnéticos para a obtenção da condutividade elétrica
(σ) de materiais em subsuperfície.
Contudo, com base na diferença de potencial gerado, é possível calcular as resistividades dos
materiais geológicos no subsolo. A interdistância (espaçamento) entre os eletrodos depende do
grau de detalhe e da profundidade do terreno a ser estudado.
Essa técnica permite a utilização de diversos arranjos de campo, ou seja, disposições e
espaçamentos distintos entre os eletrodos de corrente e potencial, entre eles os arranjos dipolo-
dipolo e gradiente, amplamente utilizados na prospecção de águas subterrâneas.
Dessa forma, diversas técnicas foram desenvolvidas que incluem medidas de:

9. 9
• potenciais elétricos naturais ou associados a correntes elétricas artificiais e de campos
magnéticos devido às correntes elétricas induzidas artificialmente, denominado método da
resistividade magnetométrica, Magnetometric Resistivity Method – MMR, segundo Edwards e
Nabighian (1991).
Os métodos elétricos com fontes de corrente elétrica, o fazem através de eletrodos em contato
direto com a superfície da terra, derivando o nome de “métodos eletromagnéticos (EM)
aterrados”.
Em geral, aplicações distintas têm sido feitas dispondo-se os eletrodos na superfície ou no
interior da terra, com denominações diversas.
Com os eletrodos localizados na superfície, a sua disposição (ou arranjo) determina diversos
nomes: Wenner, Schlumberger, polo-dipolo, dipolo-dipolo, entre outros (Keller e Frischknecht,
1966; Telford et al., 1990).
A inserção dos eletrodos dentro da terra constitui uma das técnicas da perfilagem geofísica de
poços (Jorden e Campbell, 1986; Nery, 2013).
Nos casos em que o alvo é um corpo condutor e ocorra a sua exposição, seja na superfície ou em
profundidade, pode-se instalar um eletrodo de corrente nesse corpo e os outros dois eletrodos de
potencial são movidos na superfície ou no interior da terra, e essa técnica é denominada mise-à-
la-masse (Telford et al., 1990).
Arranjo de eletrodos na superfície
para realizar um levantamento elétrico, existem inúmeros arranjos padronizados (keller e
frischknecht, 1966; telford et al., 1990), os quais são escolhidos de acordo com o objetivo da
aquisição geofísica. a seguir, apenas os arranjos wenner e dipolo-dipolo serão considerados pois
são os utilizados nos capítulos seguintes.
arranjo wenner
A configuração wenner conforme a figura2. Constitui-se de quatro eletrodos em linha,
sequencialmente equidistanciados. Tem se para uma exploração em profundidade, os eletrodos

10. 10
são expandidos sobre um centro fixo, aumentando-se o espaçamento a em etapas. para
exploração ou mapeamento lateral, o espaçamento permanece constante e os quatro eletrodos são
movidos ao longo da linha, depois em outra linha e assim por diante. No mapeamento, a
resistividade aparente para cada posição dos eletrodos é plotada na posição do seu centro
(Telford et al., 1990).
a a a
A M N B
Corpo anômalo
Figura 2: Arranjo Wenner
Arranjo dipolo-dipolo
O arranjo dipolo-dipolo, conforme a Figura 2.1, é utilizado na mineração, prospecção de água
subterrânea, estudos ambientais e geologia de engenharia. Neste arranjo, os eletrodos são
dispostos em linha e o espaçamento ou abertura entre os dois eletrodos de corrente e de potencial
permanece fixo durante todo o levantamento. A aquisição dos dados de campo executa uma série
de medidas mantendo-se fixo o espaçamento dos dipolos de emissão AB e recepção MN,
aumentando-se a separação entre esses eletrodos.
A B M N
Corpo anômalo, figura 2.1 Arranjo dipolo-dipolo
....a... ......b...... ...a....

11. 11
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
d e técnica.
Figura 2.3, Arranjo de Schlumberger

12. 12
Sondagem Elétrica Vertical
No método da eletroresistividade utiliza-se duas técnicas de investigação principais, o
caminhamento elétrico, realizado ao longo de seção (horizontal), que investiga a variação lateral
da resistividade a uma determinada profundidade e a sondagem elétrica vertical (SEV), que
investiga a variação vertical da resistividade.
A técnica de sondagem elétrica vertical consiste basicamente, na análise e interpretação de um
parâmetro físico, obtido a partir de medidas efetuadas na superfície do terreno, investigando de
maneira pontual, sua variação em profundidade. Para o desenvolvimento desta técnica de
investigação, diferentes procedimentos de campo podem ser adotados, levando ao mesmo fim.
Esses procedimentos referem-se à disposição dos eletrodos necessários para a execução das
técnicas, e são denominados de arranjos de desenvolvimento. os principais arranjos são
Schlumberger e Wenner (figura 2 e figura 2.3).
As medidas usando esses arranjos normalmente são tomadas ao longo de uma linha, definindo-se
uma abertura ou espaçamento entre eletrodos. Quanto maior for esta abertura, maiores serão as
profundidades alcançadas. A profundidade também está relacionada ao fator de separação entre
os eletrodos de corrente e potencial.
No Arranjo Wenner os quatro eletrodos apresentam uma mesma separação, essa separação será
denominada de ‘a’, crescente e constante durante todo o desenvolvimento do ensaio, sendo,
deslocados simultaneamente, mantendo sempre a relação: AM= MN = NB = a, e o centro do
arranjo permanece fixo.
O Arranjo Wenner oferece bons resultados no mapeamento de estruturas horizontais, pois é
relativamente sensível a variações verticais de resistividade em subsuperfície fornecendo, desta
forma, uma boa resolução vertical. No entanto, apresenta baixa sensitividade para variacoes
horizontais de resistividade nao tendo, portanto, bom desempenho na definicao de estruturas
estreitas e verticais (Gandolfo, 2007).

13. 13
Método de resistividade
O método da resistividade é o mais utilizado em geofísica aplicada. Esse método emprega uma
corrente elétrica artificial que é introduzida no terreno através de dois eletrodos (denominados de
A e B), com o objetivo de medir o potencial gerado em outros dois eletrodos (denominados de M
e N) nas proximidades do fluxo de corrente, permitindo assim calcular a resistividade real ou
aparente em subsuperfície.
Figura 3- Simplificacao do metodo da resistividade eletrica.
A resistividade elétrica (e seu inverso, a condutividade elétrica) relaciona-se aos mecanismos de
propagação de corrente elétrica nos materiais, sendo que condutividade em solos e rochas pode
ser devida à presença de minerais metálicos e grafita (condutores) em sua matriz, o que é
denominado de condutividade eletrônica, ou devido ao deslocamento de íons dissolvidos na água
contida nos poros e fissuras dos solos e rochas, o que é denominado de condutividade
eletrolítica.
Em geral, a condutividade é eletrolítica, pois apenas em casos específicos os minerais condutores
ocorrem em rochas em quantidades suficientes para aumentar sua condutividade global, sendo a
resistividade afetada principalmente pela composição mineralógica, porosidade, teor em água e
quantidade e natureza dos sais dissolvidos.

14. 14
Método da Polarização Induzida
Após a interrupção de uma corrente elétrica continua, observa-se que o potencial elétrico não
decai instantaneamente para zero, sugerindo o armazenamento de cargas, como um capacitor.
A polarização induzida é um fenômeno que ocorre em rochas contendo minerais metálicos
disseminados ou minerais com capacidade de promover a troca iônica em contacto com a
solução eletrolítica preenchendo os póros.
Nos póros das rochas, devido a presença de minerais metálicos ou argilas e eletrólito, surgem
regiões eletricamente mais carregadas que outras durante a passagem da corrente, sugerindo um
armazenamento de cargas, como um capacitor, ou seja uma polarização elétrica induzida.
Figura 4- polarizaçao induzida

15. 15
Potencial espontâneo (SP)
Os potenciais elétricos naturais e espontâneos (PS) que ocorrem naturalmente no interior das
rochas devem-se a:
 Atividade bioéletrica da vegetação;
 Variação de concentração dos eletrólitos;
 Fluxo de fluidos e íons;
 Fluxo de calor. Portanto a investigação com PS tem sido usada na localização e delineação
das fontes associadas com tais fluxos.
Aplicações do potencial espontaneo
Os métodos PS foram inicialmente aplicados extensivamente na exploração mineral. Hoje o
método tem sido usado nos estudos geotérmicos, de problemas de engenharia e de meio
ambiente. Por oferecer rapidez e baixo custo, o método é adequado no reconhecimento
preliminar, precedendo os estudos mais intensivos usando outras técnicas geofísicas e
geotécnicas.
O PS é uma medida usual em perfilagem de poços e, embora natural, é a conseqüência do
processo de perfuração e permite a investigação em poços. Os métodos de PS têm igualmente
aplicações no domínio de mapeamento de vazamentos associados com barragens, diques,
reservatórios subterrâneos e outras estruturas para armazenamento.
Permitem estudar os fluxos de água subterrânea e delineamento dos seus padrões nas
vizinhanças de encostas, poços, falhas, estruturas de drenagem, poços, túneis e sumidouros. Têm
aplicações nos estudos geotérmicos para o mapeamento das frentes de fluxo de vapor e
incêndio em minas de carvão. Em meio ambiente, os métodos PS permitem determinar os
gradientes de concentração química associados a contaminação em superfície.

16. 16
O potencial espontâneo é um potencial elétrico devido as cargas elétricas separadas natural-
mente por diversos fatores. Segundo Telford et al. (1990), esse potencial pode ser medido na
superfície ou no interior terrestre, e os fatores são as atividades eletroquímica e eletroci- nética.
Esses potenciais são associados com alterações de corpos de sulfetos, variações nas propriedades
das rochas, atividade bioelétrica de materiais orgânicos, corrosão, gradientes termais e de pressão
nos fluídos subterrâneos.
O método foi utilizado pela primeira vez para exploração mineral, depois foi aplicado em
geotermia, engenharia e estudos ambientais. O potencial espontâneo é um método de campo
natural, pois não necessita de nenhum circuito elétrico para sua geração. Suas anomalias são
geradas pelos fluxos de fluidos, calor e íons no subsolo. A principal vantagem é a simplicidade
instrumental e o trabalho de campo, sendo, portanto, um método geofísico econômico.
Em geral as anomalias SP desta natureza estão associadas a depósitos minerais, princi- palmente
de sulfetos (Gallas, 2005). A pirita e a pirrotita são os minerais que produzem potencial
espontâneo intenso de forma consistente, e estão associados a corpos mineralizados maciços ou
veios contínuos, não sendo evidente o potencial em corpos mineralizados de forma disseminada.
Outros minerais capazes, também, de produzirem fortes anomalias incluem a calcopirita,
calcocita, covelita, grafita e antracita (Sato e Mooney, 1960).
A origem do fenômeno do potencial espontâneo em mineralizações é de natureza ele-
troquímica. Esses potenciais surgem de reações geoquímicas de oxirredução, similares às reações
eletroquímicas que ocorrem em uma célula galvânica.
Sato e Mooney (1960) propu- seram o modelo, hoje clássico, citado na maioria dos livros.
Segundo eles, quatro condições geológicas são necessárias para induzir o potencial espontâneo:
 O corpo de minério deve ser um condutor elétrico na forma de condução eletrônica, do que em
eletrolítica.
 O minério deve estabelecer uma conexão quase contínua entre as águas em subsuperfície com
diferentes potenciais de oxidação que encontram-se a diferentes níveis.
 O minério deve ser quimicamente estável ou inativo em relação aos potenciais de oxi- dação

17. 17
das soluções com as quais está em contato.
 Não se podem formar filmes isolantes permanentes na superfície do corpo mineralizado.
grafite e a maioria dos sulfetos de ferro e cobre comuns satisfazem as condições citadas. A
esfalerita falha devido à sua baixa condutividade.
Descrição do Equipamento
O equipamento utilizado para o desenvolvimento deste trabalho foi o Geotest Rd, ele é composto
por um transmissor de corrente Geotest Rd - 1000 TX, que é conectado em duas baterias em
série somando 24 volts, e outro suporte receptor Geotest Rd - 1000 RX, este é alimentado por um
conjunto de oito baterias de tamanho AA de 1,2 volts. O equipamento tem o seguinte
funcionamento:
Primeiro temos que conectar todos os cabos de forma correta, verificado, damos a partida no
equipamento, ele aplica uma corrente no solo
através dos eletrodos de corrente, enviando um pulso de tensão de polaridade positiva e outro
com polaridade negativa. O objetivo é evitar a polarização dos eletrodos, o equipamento tem um
pulso de tensão que pode variar de 5 a 800 volts.
Já para os eletrodos de potencial o equipamento Geotest Rd - 1000 discrimina as tensões
telúricas assim como as tensões de contato existentes e integra somente as tensões devidas à
resposta aos pulsos de correntes que foram emitidos através dos eletrodos, obtendo desse modo a
tensão ∆V.
Em campo foram utilizados somente quatro eletrodos de metal, e quatro bobinas, duas para os
transmissores de corrente e duas para os receptores de potencial. Os eletrodos de corrente são
geralmente de aço (latão) ou de cobre, os quais são enterrados parcialmente no solo.
Para áreas secas faz-se necessário a utilização de uma substância composta por água e sal em
torno dos eletrodos, para melhorar o contato do eletrodo com o solo. Já para os cabos,
recomenda-se usar cabos finos, exceto quando é necessária corrente muito forte. É importante

18. 18
usar um isolamento de alta qualidade para evitar a fuga de energia, por serem umas das primeiras
fontes de erro nas medições de resistividade.
Figura 5- Eletrorresitivimetro
Vantagens do uso do metodo Eletrico
- Não invasão ao terreno;
- a versatilidade e relativa rapidez de execução;
- o grande volume de dados adquiridos em curto espaço de tempo quando comparado aos
métodos convencionais de investigação;
Desvantagens do uso do método Elétrico
- O não alcance de profundidades de alto nível
- Usado apenas para meios condutores
- Diplo-diplo – apresenta baixo sinal e ruidos quando se toma a separacao entre os poros de
diplos e nao muito adequado para identificacao de estruturas horizintais
- Nao utilizado em zonas alagadas

19. 19
Anexos
Temos como anexos de certas figuras com uma base mais detalhada para a melhor compreensão.
figura 2.1 Arranjo dipolo-dipolo
Figura 3. Metodo da Resistividade eletrica
Disposição dos eletrodos na superfície do terreno e fluxo de corrente (Freitas Filho, 2006).

20. 20
Conclusão
Os métodos geo-elétricos abrange uma vasta área de utilização e dentre elas a eletrorresistividade
é considerada uma das técnicas mais eficazes para a Geofísica de exploração. Este método
geofísico elétrico vem como uma ferramenta mecânica para descrição e avaliação do ambiente
geológico e hidro-geológico com base nas variações das propriedades elétricas dos fluidos e das
rochas. A sua eficácia é atribuída à boa condução eletrolítica dos ambientes aquíferos e à
sensibilidade à variação da resistividade proporcionada por diversos contaminantes.

21. 21
Referências bibliográficas
https://www.geoanalisys.com/eletrorresistividade-e-a-prospeccao-de-aguas-subterraneas/
http://www.cpgg.ufba.br/gr-geof/geo213/trabalhos-graducao/Samara-Silva.pdf
https://aguassubterraneas.abas.org/asubterraneas/article/download/28709/18616/105748
KOEFOED, O. (1979) Geosounding principles: Resistivity sounding measurements, Elsevier,
Amsterdam.
https://www.youtube.com/watch?v=Uc_RSeqFy0g&list=PPSV
00 intruducao a geofísica-IAG-USP.PDF (Page 34 of 67)
Geovisão – Programa educacional sobre Geofísica
www.iag.usp.br/didático/matdidat.html
Aula 9 Propriedades elétricas.pdf
http://www.cpgg.ufba.br/gr-geof/geo213/trabalhos-graducao/Samara-Silva.pdf
https://webpages.ciencias.ulisboa.pt/~ecfont/wp-content/uploads/2016/12/M%C3%A9todos-
electricos-e-eletromagneticos.pdf
https://abrh.s3.sa-east-
1.amazonaws.com/Sumarios/19/66e6f540c31cc6eb52c83b8c7fa80061_54dbbc57a83f4ddef8089
52b41db4c4f.pdf
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14132/tde-26042004-
112913/publico/BORGES_2002_Cap2_eletrico.pdf
https://pt.scribd.com/document/375817216/Metodos-eletricos
https://www.geoscan.com.br/blog/eletrorresistividade-o-que-e/