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Exemplo

SEV didática com 21 scans, do campo à inversão

Uma SEV de aula de campo, resolvida do começo ao fim: a geometria dos 21 scans, o cálculo de K e de ρa, a correção de embreagem, a inversão em camadas e a leitura geológica do resultado.

Atualizado em · 8 min de leitura · por Equipe Rhoa

Atenção: dados sintéticos

Este exemplo usa o caso Aula de Campo UFSC – PASI Polares, um dos casos-tipo realistas (dados sintéticos) da biblioteca de demonstração do Rhoa. O contexto geológico é real, em termos gerais, mas as leituras foram geradas por modelagem direta de um modelo plausível, com ruído. Não são medições de campo. O cliente indicado no caso (“Disciplina de Geofísica Aplicada (exemplo didático)”) e os pontos citados são ilustrativos: não correspondem a obras, clientes ou poços reais.

Contexto e objetivo

A Ilha de Santa Catarina combina morros de rochas graníticas com baixadas preenchidas por sedimentos quaternários: depósitos marinhos, lagunares, eólicos e de encosta. O campus Trindade da UFSC fica numa dessas baixadas, entre os morros. É o cenário clássico de uma aula de geofísica aplicada: solo superficial, sedimentos saturados e, a alguma profundidade, o granito.

O ponto do caso (Campus Trindade – gramado próximo ao Centro de Filosofia e Ciências Humanas) fica em Florianópolis - SC, a cerca de 8 m de cota. A pergunta é dupla. A didática é como sair de uma planilha de campo para um modelo de camadas. A geológica é a que profundidade está o nível d’água, qual a espessura dos sedimentos e onde começa a rocha.

Planejamento

O arranjo é o Schlumberger (Wenner-Schlumberger no app), com o resistivímetro PASI Polares e o preset padrão de 21 scans. Os eletrodos de corrente A e B se afastam a cada leitura. O MN só é aumentado em degraus, quando o sinal entre M e N fica fraco demais:

MN (m)ScansAB/2 (m)
0,21 a 5 (5)1 · 2 · 3 · 4 · 5
0,56 a 12 (7)5 · 6 · 7 · 8 · 9 · 10 · 12,5
1,213 a 15 (3)12,5 · 15 · 20
216 a 21 (6)20 · 25 · 30 · 35 · 40 · 43
Preset de campo usado na SEV. Cada troca de MN repete o último AB/2: são os pontos de superposição.

Com AB/2 máximo de 43 m, a linha tem 86 m de ponta a ponta. Pela convenção do Rhoa, a profundidade estimada é Z = 0,191 · AB, o que dá cerca de 16,4 m: suficiente para alcançar a rocha numa baixada rasa, e cabe num gramado de campus. A linha foi estendida no azimute 20°, que precisa ser anotado para o laudo e para repetir a sondagem.

Na trena contínua, com o zero em A1, as posições do primeiro scan são M2 = 0,9 m, N3 = 1,1 m e B4 = 2 m. A ferramenta de posições da trena gera a tabela completa.

Dados de campo

Para cada scan, a caderneta calcula o fator geométrico K e a resistividade aparente ρa a partir da resistência R = ΔV/I lida no aparelho. Para o scan 1:

Scan 1 · AB/2 = 1 m · MN = 0,2 m

K = π · ((AB/2)² − (MN/2)²) / MN = 15,55 m · ρa = K · R = 15,55 × 24,13 = 375,24 Ω·m

ScanAB/2 (m)MN (m)Z (m)K (m)R (Ω)ρa (Ω·m)ρa corrigida (Ω·m)
110,20,3815,5524,13375375
220,20,7662,674,175262262
330,21,15141,211,373194194
440,21,53251,170,596150150
550,21,91392,540,311122122
650,51,91156,690,8371131122
760,52,29225,800,5186117109
870,52,67307,480,334610395,8
980,53,06401,730,2392,486,0
1090,53,44508,550,166784,878,9
11100,53,82627,930,122176,771,4
1212,50,54,78981,360,0734972,167,1
1312,51,24,78408,120,150261,367,1
14151,25,73588,110,106662,768,7
15201,27,641.046,260,0685771,778,6
162027,64626,750,120975,878,6
172529,55980,180,0958393,997,4
1830211,461.412,150,08138115119
1935213,371.922,650,06643128132
2040215,282.511,700,05665142148
2143216,432.902,830,05366156162
SEV-01: as 21 leituras do preset (dados sintéticos). Z = 0,191 · AB é a profundidade estimada pela convenção do Rhoa. A última coluna é a ρa depois da correção de embreagem.

No gráfico bilog, a curva começa alta, em torno de 375 Ω·m, desce até um mínimo de 61,3 Ω·m perto de AB/2 = 12,5 m e volta a subir nas maiores aberturas. Só esse formato já diz muito: há uma camada condutiva no meio do pacote e um meio mais resistivo embaixo.

110100101001.000AB/2 (m) · profundidade (m) no modeloρa e ρ (Ω·m)
ρa de campo (por MN)ρa corrigida (embreagem)curva da inversãomodelo de camadas
SEV-01 em papel bilog. Os círculos vazados são a ρa de campo, ligada por segmento de MN. Os pontos cheios são a ρa corrigida, a linha coral é a curva do modelo invertido e o tracejado é o modelo de camadas (ρ × profundidade).

Processamento e inversão

Correção de embreagem

Nas superposições, as duas leituras com o mesmo AB/2 não coincidem. Nos dados sintéticos, esses saltos foram introduzidos de propósito, para imitar o que acontece no campo, onde heterogeneidades perto de M e N mudam a leitura quando o MN muda. O maior salto aqui é de 15 %:

AB/2 (m)MN anterior → novo (m)ρa com MN anterior (Ω·m)ρa com MN novo (Ω·m)Salto
50,2 → 0,5122131+7,4 %
12,50,5 → 1,272,161,3−15,0 %
201,2 → 271,775,8+5,6 %
Os 3 pontos de superposição da SEV-01.

A correção de embreagem do Rhoa mantém o primeiro segmento (MN = 0,2 m) como referência. Cada segmento seguinte é multiplicado por um fator que faz o ponto de superposição coincidir com o segmento anterior. Os fatores se acumulam: no último scan, a correção total é de +3,7 %. Sem isso, a inversão interpretaria os degraus como camadas que não existem.

Modelo de camadas

A inversão foi feita com 4 camadas e chegou a um RMS de 1,81 %, um ajuste muito bom para o nível de ruído dos dados:

Camadaρ (Ω·m)Espessura (m)Topo (m)Base (m)Sugestão litológica (convenção do Rhoa)
14190,900,9Areia seca superficial
21402,860,93,76Areia argilosa ou Solo residual / Aquífero poroso
336,47,663,7611,42Argila saturada / Silte argiloso (Zona Saturada)
4944semiespaço11,42—Rocha sã (Embasamento cristalino)
Modelo invertido. A sugestão litológica é a convenção automática do Rhoa, por faixa de resistividade.

A sequência de resistividades dá uma curva Tipo QH: Q nas camadas 1 a 3 (resistividade decrescente com a profundidade) e H nas camadas 2 a 4 (camada intermediária condutiva). A ferramenta de classificação de curva faz a mesma leitura para qualquer modelo.

O que a inversão recuperou, e o que não recuperou

Como os dados são sintéticos, dá para fazer algo impossível num caso real: comparar o modelo invertido com o modelo que gerou os dados.

Camadaρ na síntese (Ω·m)ρ invertida (Ω·m)h na síntese (m)h invertida (m)
142041910,9
21201403,52,86
332,036,47,57,66
42.200944semiespaçosemiespaço
Modelo usado na síntese × modelo recuperado pela inversão.

As camadas rasas e o topo da rocha voltaram próximos do original: 11,42 m invertidos contra 12 m na síntese. Já a resistividade da rocha ficou em 944 Ω·m, contra 2.200 Ω·m no modelo. É o esperado: com AB/2 máximo de 43 m, os últimos pontos só começam a subir, e a curva não chega à assíntota da rocha. A SEV define bem onde a rocha começa, mas não quão resistiva ela é.

Interpretação

Os indicadores abaixo saem da interpretação automática do Rhoa, a partir do modelo de camadas. Eles organizam a leitura, mas não substituem a avaliação geológica:

IndicadorValorComo o Rhoa chega a ele
Tipo de curvaTipo QHSequência de ρ das camadas, tríade a tríade (H, K, A, Q)
Nível d'água estimado0,9 m1º topo abaixo de 0,5 m com ρ < 300 Ω·m e queda ≥ 30 % em relação à camada de cima
Topo do embasamento11,42 m1ª camada abaixo da superfície com ρ ≥ 900 Ω·m
Condutância longitudinal total (S)0,233 SΣ h/ρ das camadas finitas
Resistência transversal total (T)1.057 Ω·m²Σ h·ρ das camadas finitas
Cobertura sobre o aquífero0,9 m (S = 0,0022 S)Camadas acima do aquífero poroso (camada 2)
Vulnerabilidade (pela condutância da cobertura)Extrema (S < 0,1 S)Escala de S da cobertura
  • Camada 1 (419 Ω·m, 0,9 m): a convenção do Rhoa sugere “Areia seca superficial”. Num gramado de campus, isso é solo superficial seco e possivelmente aterro.
  • Nível d’água: pela regra do Rhoa, a queda de resistividade em 0,9 m marca o nível d’água provável. Uma queda assim também pode ser só solo mais úmido ou mais argiloso. Um piezômetro ou um poço próximo resolve a dúvida.
  • Camada condutiva (36,4 Ω·m, de 3,76 a 11,42 m): “Argila saturada / Silte argiloso (Zona Saturada)” pela convenção. É coerente com sedimentos argilo-arenosos saturados de baixada. Água mais mineralizada daria uma leitura parecida.
  • Embasamento a partir de 11,42 m: granito, com a ressalva de resistividade feita acima.

A condutância longitudinal da cobertura acima do aquífero é muito pequena porque essa cobertura tem só 0,9 m. Daí a classe “Extrema”: qualquer contaminante na superfície chega rápido à água. A calculadora de Dar Zarrouk mostra a conta camada por camada.

Recomendação e limites

Numa aula, a conclusão é o próprio modelo: 4 camadas, nível d’água raso, sedimentos saturados até cerca de 11 m e rocha embaixo. Num trabalho real, um profissional ainda faria o seguinte:

  • Calibraria o modelo com um furo ou poço próximo. É o que separa as soluções equivalentes (veja o princípio da equivalência).
  • Faria mais de uma SEV, ou uma linha 2D, antes de extrapolar para a área toda: o modelo 1D supõe camadas horizontais.
  • Estenderia o AB/2 se precisasse da resistividade da rocha, por exemplo para diferenciar rocha sã de rocha fraturada.

Lembrete

A coluna litológica vem de faixas de resistividade (convenção do Rhoa). Resistividade não identifica rocha: a mesma faixa serve a materiais diferentes, conforme a água, a argila e a salinidade.

Abra este caso no Rhoa

Todos os números desta página saem do mesmo pacote de dados que acompanha o app. Para refazer o caso, passo a passo, com os dados na sua frente:

  1. Abra a demonstração do Rhoa.
  2. No painel de projetos, no cartão Biblioteca e intercâmbio de projetos, clique em Carregar Casos Reais do Brasil (Demo). Apesar do nome do botão, os 4 projetos que entram são casos-tipo realistas (dados sintéticos), marcados com “(demo)” na lista. Recarregar substitui só esses projetos de demonstração.
  3. No seletor de projeto, escolha Aula de Campo UFSC – PASI Polares.

Abra a SEV-01 na caderneta de campo para ver o preset, as posições da trena e o gráfico bilog. Depois, rode a inversão 1D: mude o número de camadas, ligue e desligue a correção de embreagem e compare o RMS. Para entender cada passo antes, leia o guia de sondagem elétrica vertical.

Perguntas frequentes

›Por que o preset tem leituras repetidas no mesmo AB/2?

São os pontos de superposição (embreagem). Quando o MN aumenta, o preset repete o último AB/2 com o MN novo. Na SEV-01 há 3 superposições, e a diferença entre as duas leituras mostra o salto que precisa ser corrigido antes da inversão.

›Um RMS de 1,81 % quer dizer que o modelo está certo?

Não. O RMS só mede o quanto a curva do modelo se aproxima dos pontos. Pelo princípio da equivalência, outros modelos com camadas de mesma condutância ou resistência transversal ajustam os dados quase tão bem. O modelo precisa ser coerente com a geologia e, de preferência, calibrado com um furo.

›Com AB/2 máximo de 43 m, até que profundidade a SEV enxerga?

Pela convenção de planejamento do Rhoa (Z = 0,191 · AB), cerca de 16,4 m. É uma estimativa. A profundidade realmente investigada depende dos contrastes entre as camadas e do ruído.

›Os dados deste exemplo foram medidos na UFSC?

Não. O local e o preset de 21 scans são os de uma aula de campo típica, mas as resistências foram geradas por modelagem direta de um modelo plausível, com ruído. Servem para estudo e demonstração, não como medições de campo.

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