Processamento e interpretação de dados 2D e 3D de GPR :aplicações no imageamento de feições kársticas e estruturas de dissolução no campo de petróleo de Fazenda Belém-CE

In Fazenda Belém oil field (Potiguar Basin, Ceará State, Brazil) occur frequently sinkholes and sudden terrain collapses associated to an unconsolidated sedimentary cap covering the Jandaíra karst. This research was carried out in order to understand the mechanisms of generation of these collapses. The main tool used was Ground Penetrating Radar (GPR). This work is developed twofold: one aspect concerns methodology improvements in GPR data processing whilst another aspect concerns the geological study of the Jandaíra karst. This second aspect was strongly supported both by the analysis of outcropping karst structures (in another regions of Potiguar Basin) and by the interpretation of radargrams from the subsurface karst in Fazenda Belém. It was designed and tested an adequate flux to process GPR data which was adapted from an usual flux to process seismic data. The changes were introduced to take into account important differences between GPR and Reflection Seismic methods, in particular: poor coupling between source and ground, mixed phase of the wavelet, low signal-to-noise ratio, monochannel acquisition, and high influence of wave propagation effects, notably dispersion. High frequency components of the GPR pulse suffer more pronounced effects of attenuation than low frequency components resulting in resolution losses in radargrams. In Fazenda Belém, there is a stronger need of an suitable flux to process GPR data because both the presence of a very high level of aerial events and the complexity of the imaged subsurface karst structures. The key point of the processing flux was an improvement in the correction of the attenuation effects on the GPR pulse based on their influence on the amplitude and phase spectra of GPR signals. In low and moderate losses dielectric media the propagated signal suffers significant changes only in its amplitude spectrum; that is, the phase spectrum of the propagated signal remains practically unaltered for the usual travel time ranges. Based on this fact, it is shown using real data that the judicious application of the well known tools of time gain and spectral balancing can efficiently correct the attenuation effects. The proposed approach can be applied in heterogeneous media and it does not require the precise knowledge of the attenuation parameters of the media. As an additional benefit, the judicious application of spectral balancing promotes a partial deconvolution of the data without changing its phase. In other words, the spectral balancing acts in a similar way to a zero phase deconvolution. In GPR data the resolution increase obtained with spectral balancing is greater than those obtained with spike and predictive deconvolutions. The evolution of the Jandaíra karst in Potiguar Basin is associated to at least three events of subaerial exposition of the carbonatic plataform during the Turonian, Santonian, and Campanian. In Fazenda Belém region, during the mid Miocene, the Jandaíra karst was covered by continental siliciclastic sediments. These sediments partially filled the void space associated to the dissolution structures and fractures. Therefore, the development of the karst in this region was attenuated in comparison to other places in Potiguar Basin where this karst is exposed. In Fazenda Belém, the generation of sinkholes and terrain collapses are controlled mainly by: (i) the presence of an unconsolidated sedimentary cap which is thick enough to cover completely the karst but with sediment volume lower than the available space associated to the dissolution structures in the karst; (ii) the existence of important structural of SW-NE and NW-SE alignments which promote a localized increase in the hydraulic connectivity allowing the channeling of underground water, thus facilitating the carbonatic dissolution; and (iii) the existence of a hydraulic barrier to the groundwater flow, associated to the Açu-4 Unity. The terrain collapse mechanisms in Fazenda Belém occur according to the following temporal evolution. The meteoric water infiltrates through the unconsolidated sedimentary cap and promotes its remobilization to the void space associated with the dissolution structures in Jandaíra Formation. This remobilization is initiated at the base of the sedimentary cap where the flow increases its abrasion due to a change from laminar to turbulent flow regime when the underground water flow reaches the open karst structures. The remobilized sediments progressively fill from bottom to top the void karst space. So, the void space is continuously migrated upwards ultimately reaching the surface and causing the sudden observed terrain collapses. This phenomenon is particularly active during the raining season, when the water table that normally is located in the karst may be temporarily located in the unconsolidated sedimentary cap

Prospecção geofísica em ocorrência de cobre localizada na bacia sedimentar do Camaquã (RS)

Estudos de pesquisa mineral são fundamentais para o reconhecimento e a incorporação de novas reservas. Esse trabalho apresenta os resultados de aplicação do método geofísico da eletrorresistividade numa ocorrência mineralizada em carbonatos de cobre, por meio da técnica de caminhamento elétrico em arranjo azimutal. A área de estudos está inserida na bacia sedimentar do Camaquã, formada por um conjunto de unidades estratigráficas sedimentares e vulcanogênicas, onde são descritas diversas ocorrências cupríferas. A presença de azurita e malaquita em fraturas e zonas de maior porosidade em arenito encaixante define a geologia local. Os modelos de inversão revelam anomalias circulares de resistividade moderada para até 25m abaixo da ocorrência aflorante e anomalias de baixa resistividade em profundidades abaixo de 25m, além de áreas adjacentes com alta resistividade. Indicadores de mineralização descritos para ocorrências de cobre estudadas, no âmbito da bacia sedimentar do Camaquã, ocorrem na área de estudos e permitem caracterização em termos de resistividade elétrica. Áreas com silicificação apresentam alta resistividade, enquanto que valores intermediários são atribuídos a zonas com carbonatação e, finalmente, áreas de baixa resistividade, provavelmente, indicam concentrações de sulfetos disseminados.

Polarização induzida aplicada no estudo de ocorrencia de cobre localizada a nordeste de Caçapava do Sul (RS)

Mineral research works are fundamentals for recognition and incorporation of new reserves. This paper present an integrated analysis of geologic and metallogenetics data, with results gotten from the application of the Induced Polarization geophysical method, in an copper ore occurrence, inserted in Camaquã sedimentary basin, situated in northeast of Caçapava do Sul city (RS). In area ocurr arkosean arenites average coarse, the intensely silicified and recrystallized, pertaining to Passo da Promessa Formation. The presence of azurita and malachite in breakings and high porosity zones of the host rock characterizes the mineral occurrence in surface, located in the crossing two fault families. The inversion models indicate the predominance of high chargeability in vulcanics tuff, rock of high porosity in relation to the andesites and metaconglomerates gifts in the area. The strong structural control of the mineral occurrence associated the high chargeability in volcanic tuff is indications of the hydrothermal fluid access by means of faults, until rocks with great porosity, where it occurred disseminations of copper sulfides in depth and carbonates in surface.

Análise, modelagem e interpretação de dados gravimétricos no lineamento Guapiara - região sudeste do estado de São Paulo

Pós-graduação em Geologia Regional - IGCE

Eletroresistividade aplicada ao estudo de água subterrânea no município de Salvaterra-Marajó-Pará

A partir de 1974, quando da implantação do Núcleo de Ciências Geofísicas e Geológicas da UFPa., começou a ser desenvolvido um estudo de água subterrânea na Ilha do Marajó, sob o titulo de Projeto Marajó, financiado pela FINEP, que visava definir e delinear aquíferos em algumas áreas piloto da ilha. Este trabalho, realizado em uma dessas áreas piloto, no município de Salvaterra, Marajó, busca determinar áreas favoráveis para exploração de água subterrânea, através do uso do método geofísico de eletroresistividade. A área, de 200 Km², foi prospectada através de 65 sondagens elétricas verticais e 6 perfilagens horizontais, tendo sido utilizado o dispositivo Schlumberger nas sondagens e o dispositivo Wenner nas perfilagens. Os dados foram inicialmente interpretados através do método do Ponto Auxiliar, quando se obteve uma visão geral do comportamento resistivo dos terrenos sondados, sendo depois reinterpretados usando técnica computacional, indicando existir na área camadas com resistividades que variam desde 5 até 43000 ohms-metro. Observou-se a existência de um pacote formado por uma sucessão de camadas que apresentaram resistividades com valores de 500 a 4000 ohms-metro, interpretado como constituído de sedimentos arenosos com água doce (aquífero), tendo uma espessura que chegou a atingir mais de 60 metros em algumas áreas. Na área pesquisada, foram delimitadas três sub-áreas cobrindo cerca de 40% da área total e, nestas, as espessuras do aquífero vão de 20 a 80 metros. As profundidades do topo desse aquífero nas três sub-áreas variam de 1,3 a 6,6 metros. A interpretação geofísica foi comprovada através de quatro furos de sondagem até 20 metros. Dois destes furos, realizados nas áreas interpretadas como bons aquíferos, mostraram terrenos mais arenosos, e os outros dois, alotados fora daquelas áreas, apresentaram uma parcela considerável de sedimentos argilosos com algum material orgânico. Informações obtidas quando do levantamento dos poços escavados na região e das análises de amostras das águas destes poços, mostram que, em termos gerais, não existem problemas quanto à qualidade das águas desses aquíferos mais superficiais, com exceção de dois poços escavados muito próximos da borda da Baía do Marajó, nas localidades de Joanes e Monsarás, que apresentam um aumento na salinidade quando no pico da estação de estio. Pelo que foi visto, o método utilizado neste trabalho é uma técnica eficiente para localizar bons aquíferos em ambientes geológicos semelhantes ao da área pesquisada.

Modelagens direta e inversa de dados mCSEM 3D

Marine Controlled Source Electromagnetic - mCSEM é um método geofísico eletromagnético que nos últimos dez anos vem sendo usado na prospecção de hidrocarbonetos com bastante êxito. Este método consiste em um dipolo elétrico horizontal (DEH) localizado um pouco acima do assoalho marinho, operando em baixa frequência (0,1-1,0 Hz) e receptores regularmente distribuídos no fundo do mar que captam os campos eletromagnéticos provenientes da difusão de energia gerada pelo dipolo transmissor. Neste trabalho vamos apresentar o problema direto do método mCSEM 3D, propondo soluções numéricas, através do método dos elementos finitos tridimensionais, para modelos geoelétricos mCSEM 3D. Para fins de análise de coerência, os resultados obtidos são comparados com soluções disponíveis na literatura. Em seguida, apresentaremos a inversão de um de seus modelos segundo uma proposta de metodologia de inversão juntamente com a proposta de solução direta para o mCSEM 3D, acima mencionada, realizando assim a inversão de um modelo geoelétrico do mCSEM 3D para duas frequências.

Modelagem computacional de dados magnetotelúricos marinhos 2-D

O presente trabalho tem como objetivo investigar o espalhamento das ondas planas causados pela variação lateral das propriedades físicas das rochas. Essa é uma das questões mais importante para o sucesso da exploração geofísica. O método geofísico usado nesta dissertação foi método magnetotelúrico (MT) e método Magnetotelúrico marinho (mMT). Umas das ferramentas utilizadas foram o método dos elementos finitos, este método é notável pela flexibilidade em resolver numericamente as equações diferenciais para campos eletromagnéticos secundários, gerados por estruturas geológicas com geometrias complexas, sendo utilizado para obter a solução numérica do espalhamento do campo eletromagnético da onda plana por um dique vertical (modelos bidimensionais). Os algoritmos desenvolvidos foram aplicados em diversos modelos de dique vertical, com diferentes parâmetros geoelétricos.

CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL E GEOFÍSICA DA LIXEIRA DE PORTO VELHO (RO)

O município de Porto Velho (RO) gera em torno de 220 toneladas de lixo urbano por dia, os quais são dispostos em área de “lixeira” desde 1993. Este trabalho apresenta os resultados da aplicação do método geofísico da eletrorresistividade, através das técnicas da sondagem elétrica vertical e imageamento elétrico (arranjos Schlumberger e dipolo-dipolo) que foram executadas na área da lixeira da cidade de Porto Velho (RO), com o objetivo de identificar a contaminação do solo e das águas subterrâneas. A geologia sobre a qual está assentado o aterro de Porto Velho é constituída por sedimentos do pleistoceno (argilo-arenosos com concreções lateríticas) assentados sobre rochas graníticas – fraturadas - da Formação Santo Antônio. Palavras-chave: Eletrorresistividade, imageamento elétrico, sondagem elétrica vertical, resíduos sólidos urbanos.

GEOFÍSICA APLICADA NO ESTUDO DE ÁREA DE LANÇAMENTO DE EFLUENTES DE TRATAMENTO DE ESGOTO

Este trabalho apresenta os resultados da aplicação do método geofísico de eletrorresistividade, especificamente das técnicas de sondagem elétrica vertical e caminhamento elétrico, no estudo de campo experimental, monitorado pela Escola Superior de Agronomia Luis de Queiroz – ESALQ, irrigado por efluentes gerados em lagoas de estabilização do tipo aeróbica-facultativa na ETE (Estação de Tratamento de Esgotos) da SABESP, no município de Lins (SP). Palavras-chave: Caminhamento elétrico, sondagem elétrica vertical, efluentes, fertilização, pluma de contaminação.

Relações entre produção de biogás em aterro sanitário e variações no potencial elétrico natural

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Prospecção geofísica entre as ocorrências cupríferas Capão Grande e Victor Teixeira, Caçapava do Sul - RS

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Investigação geofísica em aterro municipal de resíduos sólidos domiciliares, Cordeirópolis, Brasil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estruturas de acumulação de água subterrânea em rochas cristalinas: estudo geofísico e geológico de casos no Estado do Rio Grande do Norte

Geological and geophysical studies (resistivity, self potential and VLF) were undertaken in the Tararaca and Santa Rita farms, respectively close to the Santo Antônio and Santa Cruz villages, eastern Rio Grande do Norte State, NE Brazil. Their aim was to characterize water acummulation structures in crystalline rocks. Based on geological and geophysical data, two models were characterized, the fracture-stream and the eluvio-alluvial through, in part already described in the literature. In the Tararaca Farm, a water well was located in a NW-trending streamlet; surrounding outcrops display fractures with the same orientation. Apparent resistivity sections, accross the stream channel, confirm fracturing at depth. The VLF profiles systematically display an alignment of equivalent current density anomalies, coinciding with the stream. Based on such data, the classical fracture-stream model seems to be well characterized at this place. In the Santa Rita Farm, a NE-trending stream display a metric-thick eluvioregolith-alluvial cover. The outcropping bedrock do not present fractures paralell to the stream direction, although the latter coincides with the trend of the gneiss foliation, which dips to the south. Geophysical data confirm the absence of a fracture zone at this place, but delineate the borders of a through-shaped structure filled with sediments (alluvium and regolith). The southern border of this structure dips steeper compared to the northern one. This water acummulation structure corresponds to an alternative model as regards to the classical fracture-stream, being named as the eluvio-alluvial trough. Its local controls are the drainage and relief, coupled with the bedrock weathering preferentially following foliation planes, generating the asymmetry of the through

Estudo geofísico de vazamento controlado de álcool combustível em escala laboratorial

O etanol é utilizado de forma extensiva como combustível para veículos automotores no Brasil, devido tanto a características como ao clima favorável ao cultivo de cana-de-açúcar em uma cadeia produtiva bastante desenvolvida quanto à eficiência energética e ao teor quase inexistente de poluentes emitidos emsua combustão. A ampla rede de distribuição para atendimento ao consumidor final representa um risco constante de vazamentos e contaminação de rios, solo e água subterrânea. Este trabalho discute os resultados do monitoramento geofísico num experimento em escala de laboratório, resultante do vazamento controlado de etanol em sedimentos parcialmente saturados em água. A extensa aplicação de métodos elétricos em estudos ambientais e alterações significativas em termos de resistividade elétrica, provocada no ambiente geológico pela presença de compostos exógenos, justifica a seleção do método. Houve um aumento dos valores no início do experimento até o máximo em torno de 52h, seguido por queda acentuada até 342h e sucedido por crescimento lento e constante dos valores até 2.742h, quando comparados a valores prévios sem adição de etanol. Os dados sugerem uma relação temporal entre variações de resistividade elétrica e o comportamento geoquímico do etanolno ambiente geológico.

Aplicação do método de Polarização Induzida em área de disposição de resíduos sólidos no município de Caçapava do Sul - RS

A geofísica é um método eficaz para investigação de áreas impactadas pelos mais diversos tipos de contaminantes, principalmente em locais de disposição de resíduos sólidos domiciliares e também utilizada na caracterização de contrastes de propriedades físicas em presença de substâncias poluentes. Este trabalho utilizou o método de Polarização Induzida numa área de disposição de resíduos sólidos desativada, localizada no município de Caçapava do Sul - RS. O aterro está assentado sobre rochas metamórficas fraturadas, pertencentes ao Complexo Metamórfico Vacacaí (Neoproterozóico). Foram realizadas 8 linhas de caminhamento elétrico, com espaçamento de 5 m entre eletrodos e 10 níveis de investigação, além de 83 medidas de direção e sentido de fraturas. O resultado geofísico permite caracterizar a camada de resíduos por baixos valores de cargabilidade. Anomalias verticais abaixo da camada de resíduos são interpretadas como zonas de fratura com possível acúmulo de chorume, caracterizadas por baixos valores de cargabilidade.