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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.44.2007.tde-25042008-142218
Documento
Autor
Nome completo
Otavio Coaracy Brasil Gandolfo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2007
Orientador
Banca examinadora
Gallas, Jose Domingos Faraco (Presidente)
Braga, Antonio Celso de Oliveira
Malagutti Filho, Walter
Mendonca, Carlos Alberto
Taioli, Fabio
Título em português
Um estudo do imageamento geoelétrico na investigação rasa
Palavras-chave em português
Eletrorresistividade
Geofísica aplicada
Imageamento geoelétrico
Resumo em português
Este trabalho trata do estudo detalhado e com profundidade das metodologias de aquisição, processamento e interpretação de dados de caminhamentos elétricos, sob o enfoque de investigações voltadas a objetivos rasos. Nas técnicas de aquisição 2D (caminhamentos) foram utilizados os arranjos dipolo-dipolo, pólo-dipolo, pólo-pólo e Wenner, permitindo comparações quanto à eficácia dos mesmos. Foi testada uma genuína aquisição 3D utilizando o arranjo pólo-pólo, avaliando-se suas potencialidades e limitações. O Schlumberger foi o arranjo empregado para a execução de SEVs que auxiliaram na interpretação e quantificação das seções geoelétricas 2D, principalmente no que se refere à distribuição vertical das resistividades. Os modelos geoelétricos 2D foram obtidos com um programa de inversão de dados (RES2DINV) que, em tese, é capaz de corrigir as distorções observadas nas pseudo-seções de resistividade elétrica aparente correspondentes aos diversos arranjos utilizados no trabalho. Estes modelos constituem imagens que apresentam uma melhor correspondência com a realidade geológica em subsuperfície, o que facilita a interpretação dos resultados. Procurou-se explorar o máximo as potencialidades do programa de inversão, visando a obtenção de imagens de boa qualidade. A interpretação geofísica foi sempre efetuada com base em informações diretas disponíveis (furos de sondagem, trincheiras, poços e afloramento). Em uma escala de investigação rasa, a resolução passa a ter uma importância fundamental. Procurou-se demonstrar que, quando são utilizados pequenos espaçamentos entre eletrodos (menores que quatro metros), particularmente no caso do dipolo-dipolo, é possível a execução de mais níveis de investigação em profundidade (superiores a oito) ainda com uma boa qualidade do sinal. Por outro lado, os arranjos dipolo-dipolo e pólo-pólo permitem um número muito maior de níveis de investigação sem a limitação das pequenas aberturas, mas com alguma perda em definição. Como conseqüência, tem-se um significativo aumento na quantidade de dados gerados na seção, o que contribui para o incremento da resolução bi-dimensional. Outro aspecto testado e avaliado foi o da utilização de múltiplos espaçamentos entre eletrodos sobre o mesmo perfil de levantamento. Este interessante procedimento garante, além de resolução nas porções rasas (graças aos espaçamentos pequenos), o alcance de maiores profundidades de investigação (devido aos espaçamentos maiores) em uma mesma seção. A eficácia desta prática foi verificada tanto na construção das pseudo-seções, como nos modelos geoelétricos gerados pela inversão dos dados (modelagem). A metodologia foi testada em três distintas áreas tendo por objetivo o mapeamento de um nível d´água raso, a determinação da profundidade e conformação de topo rochoso e o mapeamento de uma provável pluma de contaminação. Além de uma ampla revisão bibliográfica sobre o assunto, foi também abordado neste trabalho o controverso tema da profundidade de investigação que de fato se verifica com os arranjos de eletrodos comumente empregados em eletrorresistividade. Procurou-se, com esta tese, contribuir para um melhor entendimento acerca do tema "imageamento geoelétrico" e alguns tópicos a ele relacionados, quais sejam: arranjo de eletrodos, procedimentos para se conseguir um bom volume de dados na seção, utilização eficiente do programa de inversão que gera os modelos e, finalmente, a interpretação dos resultados sempre balizada por informações diretas disponíveis e por outros métodos ou técnicas geofísicas de apoio.
Título em inglês
A study of the geoelectrical resistivity imaging for shallow investigations
Palavras-chave em inglês
Applied geophysics
Electrical resistivity method
Geoelectrical resistivity imaging
Resumo em inglês
This paper addresses a detailed, in-depth study on data aquisition, processing and interpretation methodologies for 2D electrical profilings, focusing on investigations oriented to shallow targets. Two-dimensional (electrical profilings) acquisition techniques were used on a wide range of arrays - dipole-dipole, pole-dipole, pole-pole and Wenner arrays - for efficiency comparison purposes. A real 3D acquistion was tested with the pole-pole array in order to check its potential use and limitations. Schlumberger was the array used for SEVs, which helped to interpret and quantify 2D geoelectrical sections, especially as to the vertical distribution of resistivity. The 2D geoelectrical models were generated with an inversion computer program (RES2DINV), which basically corrects any distortions found in the apparent resistivity pseudosections corresponding to the arrays included in this study. These models create images that better match the subsurface geological reality, therefore simplifying the interpretation of results. We tried to explore the full potential use of the inversion computer program for good quality images. The geophysical interpretation was always based on the subsurface information available (boreholes, trenches, wells and outcrop). Resolution is critical in a shallow investigation scale. This study tried to show that the use of small spacings between electrodes (less than four meters), particularly in dipole-dipole arrays, allows for more in-depth investigation levels (greater than eight) without compromising signal quality. On the other hand, dipole-dipole and pole-pole arrays allow for a larger number of investigation levels without small spacings limitations, but with a slight loss of definition. Consequently, there is a significant increase in the amount of data generated at the section, enhancing 2D resolution. Another aspect tested and assessed was the use of multiple spacings between electrodes on the same survey profile. In addition to resolution in shallow sections (thanks to small spacings), this interesting procedure allows deeper investigation levels (due to larger spacings) in the same section. The efficacy of this practice was verified both in the development of pseudo-sections and in the geoelectrical models generated by inversion modelling. The methodology was tested in three different areas in order to map a shallow water table, determine the depth and shape of the bedrock, and map a potential contaminant plume. In addition to the broad literature review available, this paper also covered the controversial topic of depth investigation actually present in electrode arrays typically used in electrical resistivity methods. This thesis tried to provide a better understanding of "geoelectrical resistivity imaging" and related topics such as: electrode array, procedures required to generate good volumes of data in the section, efficient use of the inversion computer program behind the models and, lastly, interpretation of results, always based on the subsurface information available and on other supporting geophysical methods or techniques.
 
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OCBG1.pdf (8.24 Mbytes)
Data de Publicação
2008-04-28
 
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