SEV em rocha cristalina: limites e como usar para poço

Resposta curta

A SEV é útil no cristalino para medir o manto de alteração e estimar o topo da rocha, e pouco útil para achar a fratura. Quem acha a fratura é o caminhamento elétrico (ou a tomografia 2D) cruzando os lineamentos. A sequência que funciona é: lineamentos no escritório, caminhamento perpendicular a eles no campo, SEV sobre as anomalias e, por fim, a decisão integrada com a geologia e os poços da região.

Este guia aprofunda o método e os seus limites. O processo completo de locação, com outorga e laudo, está em locação de poço tubular, e um caso passo a passo com dados sintéticos está no exemplo de locação no cristalino.

Aquífero fissural x aquífero poroso

Em sedimentos, a água ocupa os poros de camadas que se estendem lateralmente. Na rocha cristalina sã, a porosidade é quase nula e a água fica em fraturas, que são estreitas, inclinadas e descontínuas.

O sistema do cristalino funciona em dupla: o manto de alteração armazena água e recarrega as fraturas por baixo, e as fraturas abertas conduzem a água até o poço. Uma fratura sem manto saturado por cima tende a secar; um manto espesso sem fratura cede pouca água, porque o saprolito é argiloso.

O perfil de alteração: solo, saprolito e rocha sã

Sobre a rocha sã, o intemperismo forma um manto de alteração: solo residual no topo, saprolito (a rocha decomposta que guarda a estrutura original) no meio e uma zona de rocha alterada e fraturada logo acima da rocha sã.

• Solo residual: resistividade muito variável, alta quando seco e mais baixa quando argiloso e úmido.
• Saprolito: argiloso e, abaixo do nível d'água, saturado. Costuma ser a camada mais condutiva do perfil.
• Rocha alterada e fraturada: transição de resistividade intermediária. É ali que o poço tem mais chance de encontrar entradas d'água.
• Rocha sã: muito resistiva, de milhares de Ω·m para cima quando pouco fraturada. Veja as faixas com fonte na tabela de resistividade e o verbete embasamento cristalino.

A espessura do manto depende do clima e do relevo. No semiárido, o intemperismo é lento: o manto costuma ser delgado e a rocha aflora em muitos lugares. Nas regiões úmidas do Sul e do Sudeste, o manto pode ter dezenas de metros, sobretudo nos vales e nas encostas suaves.

O que a SEV vê bem

A SEV resolve bem as interfaces aproximadamente horizontais com contraste forte de resistividade, e o contraste entre o saprolito condutivo e a rocha sã resistiva é dos maiores que existem.

• Espessura do manto de alteração: a principal informação da SEV no cristalino. Um manto mais espesso significa mais armazenamento sobre as fraturas.
• Profundidade do topo rochoso: estimada com incerteza (veja a linha de 45° abaixo). Serve para prever o revestimento e a profundidade a partir da qual o poço entra na rocha.
• Saprolito saturado: a camada condutiva do meio da curva. A sua condutância longitudinal (S = h/ρ) é bem determinada.
• Comparação entre pontos: várias SEVs com a mesma sequência de aberturas mostram onde o manto é mais espesso e onde a rocha sobe.

O que a SEV não vê

A SEV é um método 1D: ela interpreta o subsolo como camadas planas, horizontais e infinitas. Uma fratura subvertical é o oposto disso, e o resultado é uma curva distorcida ou uma fratura invisível.

• Fraturas subverticais estreitas: ocupam uma fração pequena do volume medido e a sua resposta se dilui na média. Com o arranjo aberto ao longo da fratura, ela pode baixar a ρa das grandes aberturas, mas a SEV não diz onde ela está nem se é estreita ou larga.
• Efeito lateral: quando um eletrodo cruza um contato vertical (fratura, dique, contato entre rochas), a curva ganha saltos e inclinações que nenhum modelo de camadas explica. Inverter essa curva como 1D cria camadas falsas.
• Se a fratura está aberta: nenhuma medida elétrica distingue fratura aberta com água de fratura preenchida por argila. As duas são condutivas.
• Vazão e qualidade da água: a SEV não mede nenhuma das duas.

A curva típica e a linha de 45°

No cristalino, a curva mais comum é a H: desce do solo para o saprolito condutivo e sobe quando a corrente alcança a rocha sã. Com manto delgado ou seco, aparece a curva A, só ascendente. As letras e a forma de cada uma estão no guia de tipos de curva de SEV.

Sobre um substrato muito resistivo, o ramo final sobe com inclinação próxima de 45° no bilog de décadas iguais, e uma curva Schlumberger 1D não sobe mais íngreme que isso. Duas consequências práticas:

1. Subida acima de 45° é aviso. Não é camada: costuma ser efeito lateral, eletrodo com contato ruim ou erro de anotação. Confira a leitura antes de interpretar.
2. Na linha de 45°, a curva só conhece S. Enquanto a curva acompanha a reta, a ρa depende da condutância total da cobertura, e não da espessura e da resistividade separadas.

A tabela usa o modelo H dos dados de exemplo: solo de 400 Ω·m e 2 m, saprolito de 40 Ω·m e 10 m e rocha de 3.000 Ω·m, com topo a 12 m (S ≈ 0,255 siemens). Os valores de ρa foram calculados com o modelo direto do Rhoa.

Daí vêm os dois limites da SEV no cristalino. A resistividade da rocha sã quase nunca é bem determinada, porque seria preciso abrir a linha a centenas de metros. E a profundidade do topo rochoso carrega a incerteza da equivalência: um saprolito um pouco mais espesso e menos condutivo, com o mesmo S, ajusta a curva quase igual. Calibre com um poço vizinho sempre que possível.

Para planejar, a convenção do Rhoa (Z ≈ 0,191 · AB) associa um topo rochoso a 12 m a AB/2 ≈ 32 m. Abra mais que isso: a curva precisa de alguns pontos já no ramo ascendente para que a inversão defina o topo. O planejamento da SEV mostra como escolher o AB/2 máximo.

Caminhamento, ERT e outros métodos

Para achar a fratura é preciso medir a variação lateral. O caminhamento elétrico e a tomografia 2D fazem isso e mostram zonas de fraqueza (fraturas, falhas, manto mais espesso sobre elas) como faixas subverticais de baixa resistividade.

• Caminhamento elétrico e tomografia (ERT 2D): linhas perpendiculares aos lineamentos, longas o bastante para incluir rocha sem fratura dos dois lados. O dipolo-dipolo é o arranjo mais usado porque responde bem a estruturas verticais. Veja dipolo-dipolo ou Wenner, o guia de caminhamento elétrico e tomografia e a pseudoseção online.
• VLF (eletromagnético de muito baixa frequência): usa sinais de transmissores de rádio distantes para detectar condutores subverticais. É rápido e barato para varrer uma área e escolher onde estender as linhas elétricas.
• Magnetometria: mapeia diques e falhas que colocam lado a lado rochas com magnetização diferente. Um dique pode funcionar como barreira ou como conduto para a água, conforme o grau de fraturamento.

Nenhuma anomalia condutiva é automaticamente água. Argila de falha, dique alterado, manto mais espesso e tubulação enterrada também dão baixa resistividade. A SEV sobre a anomalia ajuda a separar manto espesso de zona fraturada mais profunda, e a geologia faz o resto.

Lineamentos: onde procurar

Fraturas e falhas costumam deixar marca na paisagem. A análise de lineamentos no escritório reduz a área de campo a algumas faixas candidatas.

• Drenagens retilíneas: riachos que correm em linha reta ou mudam de direção em ângulo brusco tendem a seguir fraturas. É a ideia do conhecido modelo “riacho-fenda” do Nordeste.
• Imagens e relevo: imagens de satélite, fotografias aéreas e modelos digitais de elevação mostram vales encaixados, quebras de relevo e alinhamentos de vegetação mais verde, que pode indicar umidade persistente.
• Cruzamentos: a interseção de dois lineamentos tende a concentrar fraturamento.
• Afloramentos: no campo, meça a direção e o mergulho das fraturas visíveis. Uma fratura que mergulha pede o poço deslocado para o lado do mergulho, para interceptá-la em profundidade.

Lineamento é hipótese, não fratura confirmada: estradas, cercas e linhas de transmissão também são retas. A geofísica de campo serve para testar cada um.

Fluxo de trabalho para locar o poço

O fluxo vai do geral ao particular: a área inteira no escritório, faixas candidatas no reconhecimento, linhas 2D sobre elas e SEVs só nos pontos que sobraram.

1. Escritório: mapa geológico do Serviço Geológico do Brasil, poços vizinhos no SIAGAS (profundidade, entradas d'água, vazão e, quando houver, qualidade) e lineamentos em imagem e relevo.
2. Reconhecimento: confirmar os lineamentos no terreno, medir fraturas em afloramentos, conferir acesso da sonda, fontes de contaminação e interferências (cercas, redes elétricas, tubulações).
3. Caminhamento ou ERT 2D: linhas perpendiculares aos lineamentos escolhidos, eventualmente depois de uma varredura com VLF.
4. SEV sobre as anomalias: uma SEV sobre cada anomalia promissora, aberta paralela à estrutura, e uma SEV de referência fora dela para comparar a espessura do manto.
5. Interpretação integrada: ordenar os candidatos pela combinação de anomalia 2D, manto saturado espesso, posição topográfica e dados de poços. Registrar por que cada ponto foi aceito ou descartado.
6. Recomendação: ponto, alternativa e profundidade justificada (revestir o manto e atravessar a zona fraturada interpretada), com as incertezas escritas no laudo.
7. Perfuração acompanhada: anotar as entradas d'água, medir a condutividade da água e fazer o teste de vazão. A profundidade final é decidida na perfuração, e o resultado calibra as próximas locações.

No Rhoa, o planejador pré-campo desenha as linhas sobre a imagem de satélite, a caderneta registra as SEVs mesmo sem internet, o módulo de caminhamento 2D monta a pseudoseção e a inversão 1D estima o manto e o topo rochoso. Os critérios gerais de locação estão em locação de poço tubular.

Expectativas realistas

No cristalino, as vazões dos poços são em geral baixas e variam muito de um poço para outro. Poços secos acontecem, inclusive com locação geofísica bem feita.

• A geofísica aumenta a chance de sucesso ao descartar pontos ruins e ordenar os bons. Ela não garante água.
• Nenhum método mede a vazão antes da perfuração. Quem a informa é o teste de vazão, depois do poço pronto.
• Dois poços a poucas dezenas de metros podem ter resultados opostos, porque cortam fraturas diferentes. Pequenos deslocamentos do ponto importam.
• Em geral, as fraturas tendem a ficar mais fechadas com a profundidade, por isso aprofundar indefinidamente um poço seco raramente resolve. Essa decisão é do hidrogeólogo, com os dados da perfuração.

Água salobra no semiárido

No cristalino do semiárido, é comum a água dos poços ser salobra. Para a eletrorresistividade, isso significa que a zona mais condutiva pode ser a de água pior, e não a de mais água.

A recarga é pequena e irregular, a evaporação é alta e a água fica muito tempo em contato com a rocha nas fraturas, acumulando sais. A água mais mineralizada baixa a resistividade do saprolito e das fraturas. Na faixa de convenção do Rhoa, camadas abaixo de 10 Ω·m recebem a sugestão de água salobra ou argila marinha, mas no cristalino a mesma faixa pode ser só argila de alteração com água mineralizada.

• Meça a condutividade elétrica (CE) da água dos poços vizinhos e converta para resistividade da água com o conversor de condutividade, resistividade e TDS.
• Com a resistividade da água e uma porosidade estimada, a lei de Archie dá uma ideia da resistividade esperada do meio saturado, com as ressalvas de que ela vale mal para materiais argilosos.
• O comportamento elétrico de águas salinas, inclusive na costa, está no guia de intrusão salina e eletrorresistividade.

Onde a água é salobra, o laudo deve dizer que a qualidade só será conhecida com a análise da água do poço, e que o uso pode depender de tratamento, como a dessalinização.

Referências

• BRAGA, A. C. O. Geofísica aplicada: métodos geoelétricos em hidrogeologia. São Paulo: Oficina de Textos, 2016.
• FEITOSA, F. A. C. et al. (org.). Hidrogeologia: conceitos e aplicações. 3. ed. Rio de Janeiro: CPRM/LABHID, 2008.
• KOEFOED, O. Geosounding principles, 1: resistivity sounding measurements. Amsterdam: Elsevier, 1979.
• LOKE, M. H. Tutorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys. Notas de curso (várias revisões).
• ORELLANA, E. Prospección geoeléctrica en corriente continua. Madrid: Paraninfo, 1972.
• SERVIÇO GEOLÓGICO DO BRASIL (SGB). SIAGAS: Sistema de Informações de Águas Subterrâneas.
• TELFORD, W. M.; GELDART, L. P.; SHERIFF, R. E. Applied geophysics. 2. ed. Cambridge: Cambridge University Press, 1990.
• ZOHDY, A. A. R.; EATON, G. P.; MABEY, D. R. Application of surface geophysics to ground-water investigations. U.S. Geological Survey, Techniques of Water-Resources Investigations, livro 2, cap. D1, 1974.