June 04 Hédison K. Sato

GEO046Geofísica

Aula no 12MÉTODOS ELETROMAGNÉTICOSMétodos a fonte próximaMétodos aéreos

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Configurações típicasT R

54,74O

HCP (Horizontal Coplanar)

PERP (Perpendicular)

VCP (Vertical Coplanar)

VCA (Vertical Coaxial)

NULL

PAR (Parallel)

H WAVETILT

V WAVETILT

Configurações usuais em aplicações no domínio da freqüência.Máximo acoplamento: HCP,VCP, VCA.Mínimo acoplamento: PERP, NULL, PAR a 54,74o

3Domínio da freqüênciaMedições típicas

Fase de um ou mais componentes espaciais em relação a corrente na bobina transmissora.Dois componentes espaciais são, simultaneamente, captados e os resultados expressos como a razão entre as magnitudes dos componentes e a diferença de fase, ou os parâmetros da elipse de polarização.O mergulho e, algumas vezes, a direção horizontal do campo são medidos através da rotação da bobina receptora à procura do sinal mínimo.As diferenças entre os mesmos componentes para duas ou mais freqüências.

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Campo primário

φ

y

x

z

ρ

),0,0( h

),,( φθρP•

θ

35

2

5

5

44)(3

4)(3

4)(3

rm

rhzmH

rhzymH

rhzxmH

zzz

zy

zx

ππ

π

π

−−

=

−=

−=

vertical,magnético dipolo um é fontea Se

5

Campo primário

φ

y

x

z

ρ

),0,0( h

),,( φθρP•

θ

5

35

2

5

4)(3

4434

3

rhzym

H

rm

rym

H

rxym

H

y

yz

yyy

yx

π

ππ

π

−=

−=

=

+ , direção nahorizontal magnético

dipolo um é fonte a Se

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Fonte fixa e móvel s/ esfera

Fonte fixa: a medida é associada à posição do receptor.Fonte móvel: a medida é associada ao ponto médio entre as posições do transmissor e do receptor.

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“Em linha” e broadside

Em linha: T e R caminham ao longo de uma mesma linha.Broadside : T e R em linhas paralelas. Na maioria dos casos produz anomalias mais estreitas.

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Forma da anomalia

T e R podem ser trocados nos arranjos simétricos e a anomalia é simétrica quando o corpo é simétrico em relação ao arranjo.Geralmente, arranjos assimétricos produzem anomalias espelhadas ao se permutar T por R sobre um corpo simétrico.

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Slingram (HLEM)

As medidas são as partes em fase e quadratura, normalizadas para o campo primário.

( )

%100Im

%100)/Im(

%100Re

%1001)/Re(

0

0

×⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=

×=

×⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=

×−=

P

s

P

s

HH

ZZ

HH

ZZ

Quadratura

Fase

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Semi-espaço homogêneo

Resposta a diversas configurações EM sobre um semi-espaço homogêneo, em função do número de indução.

2ωσµθ 0= r

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HCP s/ semi-plano condutor12

HCP s/ semi-plano condutor

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HCP s/ semi-plano condutor14

HCP s/ semi-plano condutor

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Diagrama de Argand (HCP)

Valores máximos negativos para uma placa vertical parametrizados para z/r e o parâmetro de indução α.

l.transversa acondutânci a é onde

ttr

σµωσα =

16Diagrama de Argand (HCP)Aplicação

No gráfico de 444 HzFase....... = -25 %Quadr..... = -4 %

Do diagrama de Argand,

S. ou

então, Assim, m. m, Como

80. e

300),754442104/(80

217528,0

7

≈×××=

====

−

tt

zrrz

σππσ

α

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Domínio do tempo

Mede-se o campo magnético durante o intervalo de tempo em que a corrente no transmissor está cortada.

A voltagem detectada, proporcional ao campo magnético, corresponde apenas ao campo secundário, mesmo com o uso das configurações de acoplamento máximo.

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“Loop-loop” s/ condutor plano

Resposta TEM sistema HCP. Observar a simetria

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“Loop-loop” s/ condutor plano

Resposta TEM sistema HCP. Mergulho p/ direitaObservar a assimetria.

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“Loop-loop” s/ condutor plano

Resposta TEM sistema HCP. Mergulho p/ direitaObservar a assimetria.

21“Coincident loop” sobrecondutor plano

Observar os valores do campo secundário bem destacados sobre o corpo condutor, semi-tabular, estendendo-se para a direita.

22“Coincident loop” sobrecondutor plano

Observar os valores do campo secundário continuam mais destacados sobre o corpo condutor que mergulha para a direita.

23“Coincident loop” sobrecondutor plano

Observar os valores do campo secundário continuam mais destacados sobre o corpo condutor que mergulha para a direita.Entretanto, o pico à esquerda está mais elevado relativamente.

24“Coincident loop” sobrecondutor plano

A curva da anomalia é simétrica visto a simetria da geometria do corpo tabular vertical.

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Levantamento aéreo

Princípios de funcionamento.Campo primário artificial.Bobina transmissora instalada na asa.

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Levantamento aéreo

Método com o transmissor fixo.

A bobina fica montada diretamente sobre o terreno e são feitos sobrevôos com o receptor.

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Levantamento aéreo

Método com o transmissor móvel.Sistema com duas aeronaves.

A maior dificuldade é manter a distância entre as aeronaves.

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Levantamento aéreo

Método com o transmissor móvel.Sistema com receptor a reboque (towed bird)

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Levantamento aéreo

Método com o transmissor móvel.As antenas transmissora e receptora ficam montadas em estruturas rígidas.

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Método INPUT

Método com o transmissor móvel.Método no domínio do tempo: as medidas são feitas durante os intervalos de tempo em que a corrente no transmissor inexiste, ou seja, sem a presença do campo primário.

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Método INPUT

As amplitudes dos picos da anomalia são representadas num papel transparente usando a “Escala” mostrada à direita. Os pontos são transladados até ajustar suas respectivas curvas e a marca 10000 indicará a condutância e profundidade.

Ábaco para obtenção da condutância e profundidade do topo de um semi-plano vertical condutor

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Método INPUT

Dois perfis de INPUT sobre locais provavelmente contendo sulfetos maciços.

33GPR Ground Penetrating Radar

Unidade de controle, armazenamento, processamento e apresentação.Antenas transmissora e receptora (dipoloselétricos).

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GPR

É usado na geofísica, geologia, hidrogeologia, mineração, engenharia civil e arqueologia.A condutividade elétrica dos materiais investigados e a freqüência de operação determinam a profundidade de penetração dos sinais de radar no material.Enquanto nos demais métodos EM a permissividade elétrica é desprezada, é ela quem desempenha o papel importante na partição da energia nas interfaces no GPR, devido as altas freqüências usadas.

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GPR

A resolução do método aumenta com a freqüência do sinal, enquanto a penetração diminui. A profundidade de penetração típica varia de 1 a 40 metros. Além das antenas dipolar, usam-se antenas-corneta (1,0 a 2,5 GHz) para investigações do pavimento em estradas de rodagem.

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GPR

Perfil às margens da Lagoa de Abaeté

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GPR

Dois canos sob uma laje de concreto

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GPR

Contaminação em um posto de gasolina.

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Bibliografia:

Castro, D. L., Castelo Branco, R. M. G., Cunha, L. S., Souza R. C. V. P. e Augusto, V. A., 2001, Mapeamento de pluma contaminante de hidrocarbonetos a partir de seções GPR em um posto de abastecimento em Fortaleza-Ceará, in: Anais do 7o. Congr. Inter. da SBGf, Salvador, 336-339.Frischknecht, F. C., Labson, V. F., Spies, B. R. e Anderson, W. L., 1991, Profiling methods using small sources. In: Nabighian, M. N., Electromagnetic methods in applied geophysics, V.2, Applications, p. 105-270.

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Bibliografia:

Nabighian, M. N. e Macnae, J. C., 1991, Time domain electromagnetic prospecting methods. In: Nabighian, M. N., Electromagnetic methods in applied geophysics, V.2, Applications, p. 427-520.Palacky, G. J. e West, G. F., 1991, Airboneelectromagnetic methods. In: Nabighian, M. N., Electromagnetic methods in applied geophysics, V.2, Applications, p. 811-879.Telford, W. M., Geldart, L. P., Sheriff, R. E. e Keys, D. A., 1978, Applied geophysics. Cambridge University Press.