Este trabalho descreve a primeira das três fases criadas para a construção do Campo de Provas da Faculdade de Geofísica da UFPA. As medições permitiram identificar as melhores áreas para o desenvolvimento da segunda fase da construção do Campo de Testes, que consiste em enterrar materiais que simularão fontes de distorção de campos físicos. Os locais de teste são construídos pelas universidades para fornecer treinamento aos seus alunos.
O presente trabalho faz parte do conjunto de etapas previstas para a instalação do campo de provas da UFPA. O acesso ao campo de provas é feito por via terrestre pela Avenida Presidente Tancredo Neves (antiga Perimetral). Na área do Campo de Testes é possível observar na superfície blocos de arenitos coloridos, que caracterizam os sedimentos Holocenos descritos.
No levantamento geofísico realizado no campo de testes foram utilizados os seguintes métodos: magnético, eletromagnético e radiométrico.
MÉTODO MAGNÉTICO
Elasser e Sir Edward Bullard afirmam que o campo magnético é criado pelo movimento de correntes elétricas no núcleo líquido da Terra. Além do campo gerado no núcleo da Terra, outras fontes contribuem para os valores do campo magnético medidos na perspectiva, desde fontes externas como o vento solar e as correntes elétricas que fluem na ionosfera até minerais magnéticos encontrados na costa da Terra. A magnetização de um material é um processo físico que resulta do alinhamento dos momentos dipolares internos do material.
Este alinhamento provoca o aparecimento de um campo adicional que, somado ao campo externo H, produz um campo conhecido como indução magnética (fisicamente é um campo magnético como qualquer outro). Os valores de suscetibilidade magnética das rochas dependem principalmente da forma, tamanho dos grãos e distribuição dos minerais ferromagnéticos presentes. A suscetibilidade magnética dos materiais é a propriedade física mais importante no método magnético, pois os materiais que possuem os maiores valores de suscetibilidade magnética estão sujeitos a serem mais fortemente magnetizados.
Algumas substâncias ou materiais presentes na Terra apresentam comportamento magnético diferente quando sob a influência de um campo magnético. As chamadas substâncias ferromagnéticas possuem uma suscetibilidade magnética muito elevada e positiva, o que atinge alta magnetização na presença de um campo externo. As rochas apresentam dois tipos de magnetização: a induzida, que é causada pelo campo magnético atual da Terra, e a residual, que é adquirida através da história geológica da rocha.
Um dos instrumentos mais utilizados para medir o campo magnético é o magnetômetro de precessão de prótons, que consiste basicamente em um sensor contendo uma fonte de prótons (água, metanol, álcool etílico, querosene, entre outros) e um contador eletrônico. Durante a medição, o sensor é exposto a um campo magnético artificial muito mais forte que o campo magnético da Terra (150 a 300 vezes) e perpendicular a ele. Com a variação diurna, o valor do campo magnético aumenta gradativamente nas primeiras horas da manhã, atinge seu valor máximo por volta do meio-dia e volta a diminuir lentamente durante a tarde.
MÉTODO ELETROMAGNÉTICO
Além das interferências naturais, outras interferências podem ocorrer provenientes de: pequenos objetos metálicos (que causam interferência em um raio de 1 a 2 m), cercas de arame, edifícios modernos, linhas elétricas e telefônicas e qualquer outra estrutura que contenha material magnético. Nesse fenômeno, a energia de dois campos, um elétrico e outro magnético (Figura 5), se espalha no meio em forma de difusão ou onda, com características que dependem das propriedades físicas da resistência elétrica (o inverso da condutividade elétrica ). permissividade elétrica e permeabilidade magnética. A aplicação do método requer, como procedimento básico, a passagem de uma corrente elétrica alternada por uma bobina (chamada bobina transmissora, Tx) criando um campo magnético alternado ao seu redor (campo magnético primário, Hp).
A difusão deste campo através do meio condutor induz correntes nele, que criam outro campo magnético (campo magnético secundário, Hs). Uma segunda bobina colocada dentro da área de influência dos campos primário e secundário capta a corrente causada pela soma desses campos. A bobina onde é gerado o campo primário pode ser substituída por uma fonte natural de corrente, como nos métodos eletromagnéticos AFMAG e MT, ou por uma fonte artificial remota, como no método VLF.
Medir a intensidade e a relação de fase entre os campos primário e secundário pode revelar a presença de corpos condutores. A utilização de duas bobinas no método eletromagnético indutivo caracteriza o chamado sistema Slingram. Neste sistema, as duas bobinas podem ser dispostas de acordo com diferentes orientações, tais como: (a) disposição de ambas as bobinas em um plano horizontal, que constitui o arranjo coplanar horizontal, dipolo vertical ou HLEM; (b) disposição de ambas as bobinas no mesmo plano vertical, que constitui o arranjo coplanar vertical ou dipolo horizontal e (c) disposição em que a bobina transmissora é colocada no plano vertical e a bobina receptora é colocada no plano horizontal, que é o ícone do loop de arranjo.
Neste trabalho foi utilizado o sistema eletromagnético Slingram projetado para operação na condição de baixo número de indução (LIN). Na prática, esta condição é alcançada utilizando baixas frequências e pequenas separações entre as duas bobinas sobre um substrato de baixa condutividade, geralmente inferior a 0,1 S/m (mais de 10 Ωm). Com o método eletromagnético é possível definir as condições hidrogeológicas naturais, localização de resíduos, tambores e tanques enterrados, galerias subterrâneas e delineamento de plumas de contaminação inorgânica.
MÉTODO RADIOMÉTRICO
O método radiométrico consiste basicamente na detecção da radioatividade proveniente da emissão de radiação gama (γ), uma vez que as emissões alfa e beta possuem baixo poder de penetração no ambiente geológico, portanto não são importantes na exploração geofísica. Em geral, as rochas ácidas (granito, riolito, etc.) apresentam maior radioatividade do que as rochas sedimentares. A Tabela 1 mostra a abundância dos elementos que mais contribuem para a radioatividade em alguns tipos de rochas.
A radiação proveniente das rochas pode ser facilmente detectada com diversos tipos de equipamentos, incluindo câmara de ionização, contador Geiger e cintilômetro. O mais indicado para trabalhos de campo geofísico é o cintilação, pois permite a detecção de quase 100% da radiação gama (LUIZ; SILVA, 1983).
MEDIDAS DO CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE
Segundo McNeill (1980), a profundidade de investigação deste instrumento depende tanto da separação entre as bobinas quanto do arranjo entre elas; igual a 75% da separação para o arranjo dipolo horizontal e 150% da separação para o arranjo dipolo vertical.
MEDIDAS RADIOMÉTRICAS
De acordo com o IGRF (Campo Geomagnético de Referência Internacional), a declinação magnética na área do campo de teste é de 19º47'W e a inclinação do campo é de 1º54', valores válidos para a data do levantamento magnético. As medições do campo magnético terrestre feitas no campo de teste estão representadas no mapa de contorno de isoluminância mostrado na Figura 10. As medições são relativas ao valor de 26850 nT medido na estação base localizada aproximadamente 10 m a leste da estação zero da linha 20 .
As medições variaram de cerca de 400 nT a -300 nT, representando uma grande variação magnética. O mapa mostra uma série de anomalias fortes com altos e baixos magnéticos alternados, orientadas para o norte magnético, indicando anomalias causadas pelo campo magnético atual. Dado que a área do campo de testes foi anteriormente utilizada para descarte de materiais inutilizáveis (lâmpadas, latas, componentes de ar condicionado, etc.), os fortes desvios devem ter sido causados por esses materiais de fabricação humana e não representam qualquer característica do substrato.
O mapa também mostra uma área onde não há anomalias, com o campo magnético apresentando mudanças muito suaves.
LEVANTAMENTO ELETROMAGNÉTICO
No mapa dipolo horizontal da Figura 11, pode-se ver que os máximos aparecem separados dos mínimos por uma diagonal apontando aproximadamente para o norte. Nesta diagonal, os contornos estão muito próximos entre si (alto gradiente variacional), indicando um contato quase abrupto entre dois tipos de material subterrâneo: um menos condutivo no oeste e outro mais condutivo no leste. Como as medições dipolo horizontais são mais afetadas pela subsuperfície rasa, as medições devem refletir a distribuição do solo na área do campo de teste.
As anomalias positivas isoladas observadas na Estação 12 da Linha 8 e nas Estações 10 e 14 da Linha 20 foram provavelmente causadas por material metálico inutilizável da UFRA descartado nesta parte da área. O mapa dipolo vertical na Figura 12 entre as linhas 8 e 12 e as estações 28 a 34 mostra um forte valor anormalmente baixo. Uma comparação do mapa da Figura 12 (dipolo vertical) com o mapa da Figura 11 (dipolo horizontal) mostra um aumento na condutividade em regiões onde não houve perturbação do solo associada à disposição de resíduos, como ocorre em todas as linhas entre estações 0 e 4 e na área delimitada pelas linhas 0 e 8 e estações 16 a 36.
LEVANTAMENTO RADIOMÉTRICO
O objetivo deste trabalho foi mapear a área do campo de testes da UFRA utilizando métodos magnéticos, eletromagnéticos e radiométricos para estabelecer valores de fundo antes da instalação de fontes de distorção de campo físico. As medições magnéticas mostraram fortes anomalias espalhadas pela maior parte da área, relacionadas aos resíduos ali despejados pela UFRA. Muitos dos baixos valores de condutividade observados parecem estar relacionados ao solo perturbado onde o material 34 foi despejado.
Por outro lado, onde o solo não foi perturbado, as medições sugerem um aumento na condutividade com a profundidade. Alguns dos altos valores de condutividade detectados com o dipolo horizontal ocorrem na zona de descarte de resíduos da UFRA e podem ser decorrentes do material metálico ali presente. Finalmente, as medições radiométricas em grande parte da área parecem ter sido afetadas pelo solo perturbado onde o material inutilizável da UFRA foi descartado, produzindo valores baixos.
Fora desta região, as medições mostram uma predominância de material argiloso, que está associado aos valores mais elevados. Dissertação (Mestrado em Física e Meio Ambiente) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra, Cuiabá, 2005. Dissertação (Mestrado em Agronomia) - Universidade Federal do Ceará, Curso de Pós-Graduação em Agronomia, Fortaleza- CE, 1982.
Localização de interferências no sítio de geofísica rasa monitorado pelo IAG-USP pelo método eletromagnético indutivo.
