Otimização de técnicas geoelétricas para caracterização estrutural e hídrica de maciços com porosidade fissural e cárstica.

Abstract

Identificar e caracterizar descontinuidades geológicas é relevante para o entendimento e solução de diversos problemas geotécnicos e hidrogeológicos, especialmente em maciços com porosidade fissural e cárstica. Na região do Quadrilátero Ferrífero, predominam meios com porosidade fissural, mas meios com porosidade cárstica são também relevantes, especialmente em formações ferruginosas. A Eletrorresistividade (Electrical Resistivity – ER) e o Potencial Espontâneo (Spontaneous Potential – SP) são métodos geofísicos de baixo custo que têm sido utilizados para este fim, mas a grande variabilidade das condições geológicas nestes meios dificulta a comparação das diversas técnicas e arranjos de aquisição de dados. Uma alternativa ainda pouco empregada para superar este problema consiste na aplicação destes métodos em modelos físicos reduzidos, onde as condições internas e de fronteira são conhecidas, em associação com modelagens geoelétricas numéricas, diretas ou inversas. Nesta pesquisa, objetivou-se caracterizar os padrões de descontinuidades e as condições de fluxo em modelos físicos que replicam modelos conceituais comuns nesta região, como os maciços fraturados recortados por duas ou três famílias de fraturas com variadas atitudes e espaçamentos, e de maciço em unidades ferríferas com cavidade com diversas tipologias e orientações de condutos e salões. Inicialmente, foram feitas modelagens geoelétricas numéricas diretas para estes modelos conceituais para prever os resultados esperados dos levantamentos geoelétricos e, desta forma, melhor dimensionar os modelos físicos reduzidos. A comparação de diversos tipos de arranjos e técnicas de levantamento possibilitaram otimizar a aplicação destes métodos na caracterização das condições estruturais e hídricas nestes maciços. Os resultados revelaram que o arranjo Gradiente é muito indicado para mapear fraturas verticais, inclusive para discernir fraturas individuais de um mesmo conjunto, secundado pelos arranjos azimutais Dipolo-Dipolo Equatorial e Quadrático. Estes últimos apresentam alta acurácia para a estimativa da porosidade fissural. Foram determinadas relações ótimas entre o espaçamento intereletrodo ideal para a identificação de descontinuidades com um dado espaçamento. O Dipolo-Dipolo mostrou-se adequado para a identificação de descontinuidades, quando se utilizaram vários espaçamentos intereletrodo nas linhas, mas rigorosamente comparado com o Gradiente, este foi o melhor. O Potencial Espontâneo mostrou-se adequado para identificar sentido de fluxo e rebaixamento de aquífero em meios com porosidade fissural. A umidade no entorno de cavidades ferríferas pode atenuar o sinal elétrico ou até mesmo mascarar o alto resistivo de condutos e salões preenchidos com ar.