Sebenta · Executar a prospeção gravimétrica (em perfis e em malha) na prospeção de recursos minerais

Introdução

Esta sebenta ensina a executar uma campanha de prospeção gravimétrica, do princípio físico à leitura de anomalias no terreno. A gravimetria é um dos métodos geofísicos mais usados na prospeção e pesquisa de recursos minerais: mede pequenas variações do campo gravítico terrestre para inferir, sem perfurar, como se distribuem as massas no subsolo.

O percurso segue o de um técnico no terreno: primeiro compreende-se o princípio físico e as unidades, depois escolhe-se o tipo de campanha adequado à finalidade, em perfil ou em malha, posicionam-se as estações com o rigor necessário, conhece-se o gravímetro, calibra-se e manobra-se o equipamento, e aplicam-se as correções que transformam leituras brutas em anomalias interpretáveis. Por fim, aprende-se a interpretar anomalias positivas e negativas, relacionando-as com a geometria dos corpos mineralizados, o topo rochoso, a densidade das rochas e a distribuição de aquíferos, sempre com EPI e normas de segurança e saúde no trabalho cumpridas.

Cada capítulo tem exemplos resolvidos passo a passo. Refaz as contas com a calculadora: é assim que se ganha o sentido das ordens de grandeza, que é o que distingue um técnico de gravimetria de alguém que apenas carrega o instrumento.

Objetivos de aprendizagem (referencial): analisar os potenciais recursos minerais a serem prospetados; calibrar equipamento de prospeção gravimétrica; manobrar equipamento de prospeção gravimétrica; adequar o tipo de prospeção gravimétrica à finalidade do trabalho; e garantir a aplicação dos princípios de calibração e operação dos equipamentos de prospeção gravimétrica.

1. Gravimetria e prospeção de recursos minerais

A prospeção gravimétrica é um método geofísico que mede, com grande precisão, as pequenas variações da aceleração da gravidade de ponto para ponto à superfície. Essas variações resultam, depois de corrigidos os efeitos que nada têm a ver com a geologia, das diferenças de densidade das rochas e corpos existentes no subsolo.

É um método usado sobretudo nas fases de prospeção e pesquisa, antes de se avançar para sondagens ou trabalhos mineiros, que são muito mais dispendiosos. Numa área de prospeção, ou junto de minas já conhecidas, a gravimetria ajuda a:

• Analisar os potenciais recursos minerais a prospetar, identificando zonas onde a densidade do subsolo se afasta do que seria esperado para a geologia local.
• Orientar a escolha de zonas para métodos de investigação mais detalhados e mais caros (sondagens, outros métodos geofísicos).
• Mapear estruturas geológicas que, mesmo sem valor mineral direto, controlam a mineralização: falhas, contactos, bacias, cúpulas graníticas, a forma do topo rochoso.
• Em minas antigas ou ativas, detetar vazios (galerias, desmontes, cavidades) por microgravimetria.

Porque é um método indireto

A gravimetria não deteta minerais específicos: deteta massa. Um corpo só se destaca gravimetricamente se a sua densidade for diferente da rocha que o rodeia. Um depósito com a mesma densidade da rocha envolvente seria invisível a este método, por mais valioso que fosse. Por isso a gravimetria é sempre interpretada em conjunto com o conhecimento geológico da região e, frequentemente, com outros métodos geofísicos (magnéticos, elétricos, eletromagnéticos, sísmicos).

Analisar os potenciais recursos minerais antes de medir

A primeira realização desta UC é analisar os potenciais recursos minerais a serem prospetados. Na prática, isto quer dizer responder, antes de sair para o terreno, a três perguntas:

1. Que tipo de depósito se procura? Um corpo maciço, um filão estreito, uma camada, um enchimento de bacia?
2. Que contraste de densidade tem esse depósito com as rochas encaixantes? Se o contraste for fraco, a gravimetria não será o método principal.
3. A que profundidade e com que dimensão se espera encontrá-lo? Disto dependem a amplitude e a largura da anomalia, e portanto o espaçamento das estações.

O enquadramento legal da prospeção em Portugal

Em Portugal, os depósitos minerais (os recursos que se exploram em minas) pertencem ao domínio público do Estado. As bases do regime de revelação e aproveitamento dos recursos geológicos estão na Lei n.º 54/2015, regulamentada, para os depósitos minerais, pelo Decreto-Lei n.º 30/2021. As massas minerais (exploradas em pedreiras) são propriedade privada e têm regime próprio (Decreto-Lei n.º 270/2001, com alterações). A distinção entre mina e pedreira é legal, pelo tipo de recurso, e não uma questão de profundidade.

A DGEG (Direção-Geral de Energia e Geologia) é a entidade que atribui os direitos de prospeção e pesquisa e acompanha os trabalhos; o LNEG (Laboratório Nacional de Energia e Geologia) é o laboratório do Estado para a geologia e os recursos minerais, onde se encontra muita da informação geológica e geofísica de base. Uma campanha gravimétrica de prospeção decorre, por isso, dentro de uma área com direitos atribuídos e com autorização dos proprietários dos terrenos por onde a equipa circula.

O lugar desta UC no processo

O trabalho de prospeção segue uma sequência lógica: planeamento da campanha, execução no terreno (calibração, manobra e leitura), correção dos dados brutos e interpretação dos resultados. Esta unidade curricular foca-se sobretudo na execução, sem nunca perder de vista que a razão de ser de todo o trabalho é a interpretação que se fará a seguir: um técnico que sabe interpretar mede melhor, porque sabe o que não pode falhar.

2. O princípio físico da gravimetria

Gravidade, densidade e anomalia

Pela lei da gravitação universal de Newton, a atração que uma massa M exerce num ponto à distância r é proporcional a G·M/r², onde G ≈ 6,674 × 10⁻¹¹ m³·kg⁻¹·s⁻² é a constante de gravitação. A gravidade num ponto da superfície é a soma das atrações de todas as massas da Terra, e depende também da rotação e da forma do planeta. Rochas mais densas por baixo de uma estação acrescentam uma atração ligeiramente maior; rochas menos densas, ligeiramente menor.

Quando, depois de todas as correções necessárias, uma estação apresenta um valor de gravidade diferente do esperado para a sua localização, essa diferença chama-se anomalia gravimétrica. Uma anomalia positiva indica excesso de massa (rocha mais densa do que a envolvente); uma anomalia negativa indica défice de massa (rocha menos densa, ou um vazio).

Unidades: o gal e o miligal

A unidade tradicional é o gal (em homenagem a Galileu): 1 Gal = 1 cm/s² = 0,01 m/s². Como as variações que interessam são muito pequenas, usa-se o miligal:

A gravidade à superfície da Terra varia entre cerca de 978 000 mGal no equador e cerca de 983 200 mGal nos polos; em Portugal continental ronda os 980 000 mGal. As anomalias que interessam à prospeção mineral são, em regra, de alguns centésimos a alguns mGal, e as regionais podem chegar às dezenas de mGal. Uma variação de 0,01 mGal corresponde a cerca de uma parte em cem milhões (10⁻⁸) da gravidade total: é por isso que os gravímetros têm de ser instrumentos extremamente sensíveis.

Exemplo resolvido · Conversões de unidades

Um relatório antigo indica uma anomalia de 25 g.u.; um software moderno exporta valores em m/s². Converter tudo para mGal e µGal.

1. 1 g.u. = 0,1 mGal, logo 25 g.u. = 2,5 mGal.
2. 2,5 mGal = 2,5 × 10⁻⁵ m/s² = 2,5 × 10⁻⁵ m/s².
3. Em microgal: 2,5 mGal × 1000 = 2500 µGal.
4. Um valor exportado de 3,2 × 10⁻⁷ m/s² vale 3,2 × 10⁻⁷ ÷ 10⁻⁵ = 0,032 mGal, isto é, 32 µGal.

Da leitura bruta à interpretação

Sem esta sequência de correções, duas leituras diferentes podiam simplesmente refletir que uma estação está mais alta do que a outra, ou que foi lida a outra hora, e não uma diferença geológica real.

Exemplo resolvido · Ordem de grandeza

Duas estações, a 40 metros uma da outra, apresentam, já depois de todas as correções, os valores de 979 842,35 mGal e 979 842,58 mGal.

1. A diferença é 979 842,58 − 979 842,35 = 0,23 mGal (230 µGal).
2. Um gravímetro de prospeção, bem operado, repete leituras com uma incerteza da ordem de 0,01 a 0,02 mGal. A diferença é mais de dez vezes maior do que essa incerteza.
3. Portanto é uma diferença significativa, não ruído de leitura, desde que as correções de altitude estejam bem feitas (ver capítulo 6) e que as estações vizinhas mostrem a mesma tendência.
4. A estação com valor mais alto fica sobre um excesso relativo de massa: é o início de uma anomalia positiva a investigar com mais estações.

3. Adequar o tipo de prospeção à finalidade

O primeiro critério de desempenho desta UC é adequar o tipo de prospeção gravimétrica à finalidade do trabalho. Não existe "a" campanha gravimétrica: existem campanhas muito diferentes consoante o que se procura.

Da escala regional à microgravimetria

Quanto mais pequeno e mais raso o alvo, mais apertado tem de ser o espaçamento e mais exigente a precisão, tanto das leituras como das altitudes.

A regra do espaçamento: a largura da anomalia depende da profundidade

A largura de uma anomalia é da mesma ordem de grandeza da profundidade do corpo que a causa. Para um corpo aproximadamente esférico com o centro à profundidade z, a anomalia cai para metade do máximo a uma distância horizontal de cerca de 0,77 × z do ponto central (é a chamada meia-largura a meia-altura). Daqui sai uma regra prática: o espaçamento entre estações tem de ser bastante menor do que a profundidade do alvo, para que várias estações caiam dentro da anomalia.

Exemplo resolvido · Escolher o espaçamento

Procura-se um corpo compacto com o centro a cerca de 60 m de profundidade. Que espaçamento usar num perfil?

1. Meia-largura esperada: 0,77 × 60 ≈ 46 m para cada lado do máximo.
2. A parte "visível" da anomalia (acima de metade do máximo) tem então cerca de 2 × 46 ≈ 92 m de largura.
3. Com estações a 50 m, apenas uma ou duas estações cairiam nessa zona: a forma da anomalia ficaria mal definida, e o máximo podia ser "saltado".
4. Com estações a 10 a 20 m, caem cinco a nove estações na parte central: a anomalia fica bem desenhada.
5. Conclusão: para este alvo, perfil com estações a 20 m (ou 10 m, se o orçamento o permitir), prolongado para cada lado o suficiente para medir o fundo sem anomalia.

Exemplo resolvido · Que tipo de campanha?

Uma empresa pede: (a) saber se uma faixa vulcânica com 8 km de extensão tem indícios de sulfuretos maciços; (b) verificar se existem galerias antigas, a menos de 15 m de profundidade, sob o local previsto para uma nova instalação mineira.

1. Em (a) a área é grande e o alvo é desconhecido: começa-se por perfis de reconhecimento perpendiculares à direção da faixa, com espaçamento de algumas dezenas de metros, e fecha-se com malhas de detalhe sobre as anomalias positivas que surgirem.
2. Em (b) o alvo é pequeno e raso, com anomalias da ordem das dezenas de µGal: é um trabalho de microgravimetria em malha, com espaçamento de poucos metros, gravímetro de alta resolução e altitudes medidas ao milímetro por nivelamento.
3. O mesmo gravímetro pode servir aos dois trabalhos, mas o desenho da campanha é completamente diferente.

4. Gravimetria em perfil

Um perfil gravimétrico é uma campanha em que as estações se dispõem ao longo de uma linha (transeto), de preferência perpendicular à direção da estrutura geológica que se procura.

Quando escolher um perfil

• Numa fase inicial de reconhecimento de uma área extensa, quando ainda não se conhece a localização exata de eventuais alvos.
• Para investigar estruturas alongadas: filões, falhas, contactos entre formações, paleovales. Um perfil perpendicular a uma estrutura alongada "corta-a" e mostra a anomalia completa.
• Quando o orçamento ou o tempo de campo são limitados e é preciso decidir rapidamente onde investir mais recursos.

Um único perfil não mostra a extensão lateral do corpo: mostra apenas o que a linha atravessa. Por isso é frequente medir vários perfis paralelos, que já dão uma ideia da continuidade da anomalia.

Planear e executar um perfil

1. Escolher a direção da linha, perpendicular à estrutura suspeitada. Um perfil paralelo a um filão pode passar ao lado dele sem mostrar nada.
2. Definir o espaçamento entre estações a partir da profundidade e da dimensão esperadas do alvo (capítulo 3).
3. Prolongar a linha para fora da zona de interesse, para caracterizar o nível de fundo (background) sem anomalia. Uma regra de bom senso é prolongar, para cada lado, pelo menos tanto quanto a largura esperada da anomalia.
4. Piquetar e posicionar as estações (coordenadas e altitude, capítulo 6).
5. Medir em circuitos que começam e terminam na estação base, para corrigir a deriva e a maré (capítulo 9).
6. Representar o resultado como um gráfico de anomalia em função da distância ao longo da linha.

Exemplo resolvido · Interpretar um perfil

Um perfil com estações espaçadas de 50 m regista os seguintes valores de anomalia residual, em mGal (a distância é contada a partir da estação central, E4):

1. Máximo: 1,0 mGal em E4. A curva é simétrica, portanto o corpo estará centrado sob E4.
2. Classificação: a anomalia é positiva, logo o corpo é mais denso do que a rocha envolvente.
3. Fundo e amplitude: o fundo, lido nos extremos, é cerca de 0,1 mGal; a amplitude da anomalia é 1,0 − 0,1 = 0,9 mGal.
4. Meia-altura: metade da amplitude, somada ao fundo, dá 0,1 + 0,45 = 0,55 mGal. Entre E2 (0,3 mGal, a −100 m) e E3 (0,7 mGal, a −50 m), o valor 0,55 é atingido por interpolação linear em −100 + (0,55 − 0,3) ÷ (0,7 − 0,3) × 50 ≈ −69 m. Pela simetria, a meia-largura é x½ ≈ 69 m.
5. Profundidade estimada: se o corpo for aproximadamente esférico, a profundidade do centro é z ≈ 1,305 × x½ ≈ 1,305 × 69 ≈ 90 m; se for um cilindro horizontal alongado perpendicularmente ao perfil, z ≈ x½ ≈ 69 m. A forma verdadeira não se sabe só com um perfil: é uma das razões para passar à malha.
6. Crítica ao espaçamento: só três estações (E3, E4, E5) ficam acima da meia-altura. O perfil chegou para detetar a anomalia, mas é pouco para a desenhar com rigor.
7. Passo seguinte: abrir uma malha centrada em E4, mais apertada, que cubra a anomalia inteira e o fundo à volta.

As regras z ≈ 1,305 x½ (esfera) e z ≈ x½ (cilindro horizontal) são estimativas simples, que pressupõem uma forma geométrica idealizada. Servem para ter uma ordem de grandeza, não para decidir sozinhas a profundidade de uma sondagem.

5. Gravimetria em malha

Uma malha gravimétrica cobre uma área bidimensional com estações organizadas em linhas e colunas. É a ferramenta certa para mapear a forma completa de uma anomalia já identificada, ou para cobrir sistematicamente uma área onde não há uma direção estrutural preferencial.

Nós, células e número de estações

Numa malha regular é fácil confundir o número de intervalos com o número de estações. As estações ficam nos nós (cruzamentos) da malha; os intervalos entre nós formam as células.

• Uma linha com n intervalos tem n + 1 estações.
• Uma malha de n × m intervalos tem (n + 1) × (m + 1) nós (estações) e n × m células.
• Exemplo: uma malha de 20 × 20 intervalos tem 21 × 21 = 441 estações e 20 × 20 = 400 células.

Este erro de contagem é caro: planear 400 estações quando são 441 é subestimar o trabalho em 10%.

Desenhar uma malha

• O espaçamento, ao longo de cada linha e entre linhas, define a resolução do mapa final: menor espaçamento, mais detalhe, mas também mais tempo e custo. Reduzir o espaçamento a metade, nas duas direções, quadruplica o número de estações.
• A malha tem de cobrir a anomalia inteira e ainda uma faixa de fundo à volta; uma malha que só cobre o centro da anomalia não deixa fechar as isolinhas nem separar o regional.
• Cada estação precisa de coordenadas e altitude rigorosas: erros de altitude distorcem o mapa de anomalias (capítulo 6).
• É frequente desenhar primeiro uma malha larga e, depois de identificado o centro da anomalia, adensá-la só na zona de interesse.

Ler um mapa de anomalias

O resultado de uma malha apresenta-se normalmente como um mapa de isolinhas (curvas de igual valor de anomalia), à semelhança de um mapa topográfico com curvas de nível.

• Isolinhas fechadas e concêntricas indicam um "foco" de anomalia, positivo ou negativo.
• A forma das isolinhas dá pistas sobre a geometria do corpo: uma forma alongada sugere um corpo tabular, filoniano ou um cilindro; uma forma circular sugere um corpo equidimensional.
• O espaçamento entre isolinhas mostra o gradiente: isolinhas muito juntas indicam variação rápida, típica de corpos rasos ou de contactos abruptos (falhas); isolinhas afastadas indicam fontes mais profundas.
• Um alinhamento de isolinhas muito apertadas ao longo de uma linha reta sugere uma falha ou um degrau no topo rochoso.

Exemplo resolvido · Do perfil à malha

Continuando o exemplo do capítulo 4: a anomalia é visível entre cerca de −100 m e +100 m, e o fundo é atingido a ±150 m. Desenhar uma malha centrada em E4.

1. Extensão: para apanhar a anomalia inteira e o fundo, a malha deve ir de −150 m a +150 m nas duas direções: um quadrado de 300 m × 300 m.
2. Espaçamento: com a profundidade estimada de 70 a 90 m, estações a 25 m põem vários pontos dentro da meia-largura (cerca de 69 m).
3. Contagem: 300 ÷ 25 = 12 intervalos por lado, logo 13 × 13 = 169 estações e 12 × 12 = 144 células.
4. Tempo de campo: se, por hipótese, a equipa medir 40 estações por dia (incluindo os regressos à base), são 169 ÷ 40 ≈ 4,2, ou seja, 5 dias de campo.
5. Alternativa mais barata: malha a 50 m em toda a área (7 × 7 = 49 estações) e adensamento a 25 m apenas no quadrado central de 100 m × 100 m (5 × 5 = 25 nós, dos quais 9 já existem na malha a 50 m, logo 16 estações novas): 65 estações no total.
6. Leitura do resultado: se as isolinhas saírem fechadas e circulares, o corpo é aproximadamente equidimensional e a estimativa de esfera (cerca de 90 m) é a mais plausível; se saírem alongadas, a de cilindro (cerca de 69 m) ganha peso.

6. Posicionamento e altitude das estações

Uma leitura gravimétrica sem posição e altitude rigorosas não serve para nada. A razão é física: a gravidade diminui com a altitude e varia com a latitude, e ambos os efeitos têm de ser corrigidos com base na posição de cada estação.

Quanto pesa um erro de altitude

Como se verá no capítulo 10, as correções de ar livre e de Bouguer juntas valem cerca de 0,3086 − 0,1119 ≈ 0,197 mGal por metro de altitude (com a densidade de redução de 2,67 g/cm³). Ou seja, cada metro de erro de altitude produz um erro de cerca de 0,2 mGal na anomalia de Bouguer.

Exemplo resolvido · Que precisão de altitude é precisa

Uma campanha de detalhe quer anomalias com erro inferior a 0,01 mGal. Qual é o erro máximo admissível na altitude? E na posição horizontal?

1. Altitude: 0,01 mGal ÷ 0,197 mGal/m ≈ 0,051 m, isto é, cerca de 5 cm. As altitudes têm de ser medidas com precisão centimétrica.
2. Posição horizontal: a gravidade normal varia com a latitude cerca de 0,79 mGal por quilómetro na direção norte-sul, à latitude de Portugal continental. 0,01 mGal ÷ 0,79 mGal/km ≈ 0,013 km, isto é, cerca de 13 m.
3. Conclusão: a posição horizontal pode ter erros de alguns metros sem problema; a altitude é que é crítica.

Como obter posição e altitude

• GNSS diferencial, sobretudo em RTK (tempo real, com estação de referência ou rede de correções), dá coordenadas e altitudes com precisão centimétrica, adequada à gravimetria de detalhe. O GNSS isolado de mão, com erros de vários metros na vertical, não serve para gravimetria.
• Nivelamento geométrico (nível e mira) dá altitudes ao milímetro; é o método de eleição em microgravimetria.
• Estação total, em zonas com má receção de satélites (vales encaixados, junto a taludes, dentro de minas).

Sistemas de referência

Em Portugal continental, as coordenadas oficiais usam o datum ETRS89, projetado no sistema cartográfico PT-TM06/ETRS89; nas regiões autónomas usam-se os sistemas PTRA08. As altitudes que interessam à gravimetria são altitudes ortométricas (acima do nível médio do mar), cujo referencial oficial no continente é definido a partir das observações do nível do mar em Cascais (conhecido por Cascais Helmert 38). O GNSS mede altitudes elipsoidais (acima do elipsoide GRS80); para as converter em ortométricas subtrai-se a ondulação do geoide, dada pelo modelo GeodPT08 da Direção-Geral do Território, com a expressão H = h − N.

Ligar a campanha à rede gravimétrica

Um gravímetro relativo só dá diferenças. Para exprimir os resultados em valores de gravidade comparáveis com outros levantamentos, a estação base da campanha liga-se, por um circuito de medições, a uma estação de gravidade conhecida da rede gravimétrica nacional. A rede de Portugal continental tem 3 estações absolutas (Gaia, Mértola e Cascais) e mais de 6500 estações relativas. Num trabalho puramente local, em que só interessam as diferenças dentro da área, pode trabalhar-se com uma base arbitrária; mas se os dados forem integrados com dados regionais, a ligação à rede é obrigatória.

7. O gravímetro: equipamento e sensibilidade

O gravímetro de prospeção é, na generalidade dos casos, um gravímetro relativo: mede a diferença de gravidade entre a estação atual e uma estação de referência, não o valor absoluto da gravidade nesse ponto.

Tipos de gravímetros

Componentes principais de um gravímetro relativo

• Sensor: mola e massa suspensa, cujo deslocamento traduz a variação de gravidade.
• Sistema de nivelamento: bolhas de nível nos modelos mecânicos; sensores de inclinação eletrónicos nos digitais, que mostram o desvio no ecrã e corrigem pequenos erros residuais.
• Termóstato: o sensor trabalha a temperatura constante, porque a elasticidade da mola varia com a temperatura. O gravímetro tem de estar ligado (com baterias carregadas) muito antes de medir e durante toda a campanha, incluindo o transporte.
• Proteção do sensor para transporte: nos modelos mecânicos existe um travão (bloqueio da massa) que se aciona sempre que o instrumento se desloca; nos modelos de quartzo digitais não existe travão a acionar, porque o sensor está limitado por batentes, mas continua a ser sensível a choques.
• Sistema de leitura e registo: nos modelos digitais, registo automático de hora, valor, desvio-padrão, inclinação, temperatura e, em muitos casos, correção automática da maré.

Sensibilidade e cuidados de manuseamento

O gravímetro de prospeção deteta variações da ordem do centésimo de mGal (ou melhor), cerca de cem milhões de vezes menores do que a gravidade total. Esta sensibilidade extrema exige cuidados constantes:

• Transportar sempre na caixa de transporte própria, bem acondicionada no veículo e, nos modelos mecânicos, com a massa travada.
• Evitar choques e vibração: um choque pode provocar um salto (tare) na leitura, que desloca todas as leituras seguintes.
• Manter o instrumento ligado e à temperatura de funcionamento; depois de uma falha de alimentação, o sensor precisa de muitas horas para estabilizar de novo.
• Proteger o instrumento do sol direto, do vento forte e de variações bruscas de temperatura.
• Afastar-se de fontes de vibração durante a leitura: máquinas, tráfego pesado, até o mar agitado junto à costa aumenta o ruído.

⚠️ Um gravímetro danificado por mau manuseamento pode invalidar semanas de trabalho de campo. O rigor no transporte é tão importante como o rigor na leitura.

8. Calibração do equipamento

Porque é indispensável calibrar

Calibrar um gravímetro é determinar, com rigor, a relação entre a leitura que o instrumento mostra e a variação real de gravidade em mGal. Cada instrumento tem uma constante (ou fator) de calibração própria, que o fabricante determina e que pode alterar-se ligeiramente com o tempo, o uso e os choques. Nos gravímetros mecânicos, o fabricante fornece uma tabela de calibração que converte as unidades do contador em mGal; nos digitais, a constante está gravada no instrumento e a leitura já sai em mGal, mas continua a ter de ser verificada.

Este é um dos dois critérios de desempenho centrais desta UC: garantir a aplicação dos princípios de calibração e operação dos equipamentos de prospeção gravimétrica.

Verificações de rotina antes da campanha

Antes de qualquer campanha, e periodicamente durante ela, verifica-se:

1. Nivelamento: se as bolhas (ou os sensores de inclinação) estão bem ajustados, porque um nível desajustado dá leituras sistematicamente erradas.
2. Deriva em repouso: deixa-se o instrumento a ler numa estação estável durante várias horas (por exemplo, durante a noite) e verifica-se se a deriva é pequena e regular. Uma deriva grande ou irregular é sinal de problema.
3. Fator de escala: mede-se numa linha de calibração, um conjunto de estações com diferenças de gravidade bem conhecidas (determinadas com gravímetros absolutos ou por ligação rigorosa à rede), cobrindo um intervalo de alguns mGal ou mais. As linhas de calibração aproveitam, em regra, grandes diferenças de altitude (encostas, edifícios altos), porque a gravidade varia bastante com a altitude.

Exemplo resolvido · Fator de calibração

Uma equipa mede, com o gravímetro já corrigido de deriva e maré, dois pontos de uma linha de calibração cuja diferença conhecida é 5,000 mGal. O instrumento registou uma diferença de 4,900 unidades de escala.

1. Fator de calibração: k = 5,000 ÷ 4,900 ≈ 1,0204 mGal por unidade.
2. Uma diferença de 2,350 unidades medida no campo vale 2,350 × 1,0204 ≈ 2,398 mGal.
3. Se se tivesse usado o fator 1 (sem calibração), o erro seria 2,398 − 2,350 = 0,048 mGal: quase cinco vezes a precisão pretendida numa campanha de detalhe.

Exemplo resolvido · Verificar a linearidade

Numa linha com quatro pontos, as diferenças lidas entre pontos consecutivos foram 4,900, 9,800 e 14,600 unidades; as diferenças conhecidas são 5,000, 10,000 e 15,000 mGal.

1. Par 1: 5,000 ÷ 4,900 ≈ 1,0204. Par 2: 10,000 ÷ 9,800 ≈ 1,0204. Par 3: 15,000 ÷ 14,600 ≈ 1,0274.
2. Os pares 1 e 2 coincidem. O par 3 difere 1,0274 − 1,0204 = 0,0070, isto é, cerca de 0,7%.
3. Em 15 mGal, 0,7% equivale a cerca de 0,10 mGal, dez vezes a precisão de leitura. Não é uma diferença desprezável.
4. Decisão: repetir as medições do par 3 (com novo circuito e correção de deriva) antes de concluir. Se o desvio se confirmar, a resposta do instrumento não é linear nesse intervalo da escala e o caso segue para o fabricante ou para calibração em laboratório; o instrumento não vai para produção entretanto.

Verificação periódica

A calibração não é um procedimento único: repete-se periodicamente e sempre que o instrumento sofra um transporte mais exigente, uma queda, uma reparação ou um período de inatividade prolongado. Um gravímetro descalibrado continua a "funcionar" e a dar leituras, mas essas leituras estão sistematicamente erradas, o que é mais perigoso do que uma avaria evidente. Tudo fica registado numa ficha de calibração: data, local, operador, número de série do instrumento, valores medidos, fator obtido e decisão.

9. Manobrar o equipamento em campo

A rotina de leitura numa estação

Manobrar o gravímetro é o conjunto ordenado de gestos que garante uma leitura fiável:

1. Escolher um apoio estável, firme e sem vibração; colocar o prato de apoio (tripé baixo) bem assente, calcando o solo solto.
2. Assentar o gravímetro no prato e nivelá-lo nos dois eixos perpendiculares (parafusos de nivelamento).
3. Nos modelos mecânicos, destravar a massa; em todos os modelos, aguardar a estabilização da leitura.
4. Ler: no modelo mecânico, repor o feixe na linha de leitura e ler o contador; no digital, lançar um ciclo de medição (média de várias dezenas de segundos) e verificar o desvio-padrão.
5. Registar o valor, a hora exata, a identificação da estação, a altura do instrumento acima da marca e observações (vento, tráfego, vibração).
6. Nos modelos mecânicos, travar de novo a massa antes de levantar o instrumento.
7. Repetir a leitura sempre que houver dúvida sobre a estabilidade do valor.

A ordem destes passos é rígida: uma leitura com o instrumento desnivelado é uma leitura errada, por mais cuidadosa que seja a restante rotina.

Maré terrestre e deriva instrumental

Ao longo do dia, a leitura numa estação fixa varia por duas razões que nada têm a ver com a geologia:

• A maré terrestre: a atração da Lua e do Sol deforma a Terra e altera a gravidade num ponto fixo, com uma amplitude que pode chegar a cerca de 0,3 mGal, em ciclos de cerca de 12 e 24 horas. Calcula-se com rigor a partir da hora e da posição, e muitos gravímetros digitais aplicam esta correção automaticamente.
• A deriva instrumental: a variação lenta da leitura do próprio instrumento, por fluência da mola e efeitos térmicos, que se mede regressando periodicamente à estação base.

A equipa trabalha por circuitos (loops): lê a base, lê uma série de estações e volta a ler a base, de preferência ao fim de uma a duas horas, para que a deriva nesse intervalo possa ser tratada como linear. A diferença encontrada na base, depois de corrigida a maré, é a deriva, e distribui-se pelas leituras intermédias, proporcionalmente ao tempo decorrido. É por isso indispensável registar a hora exata de cada leitura.

Exemplo resolvido · Correção de deriva num circuito

Leituras em mGal, já multiplicadas pelo fator de calibração e já corrigidas da maré pelo instrumento:

1. Deriva total na base: 1845,356 − 1845,326 = +0,030 mGal em 100 minutos.
2. Taxa de deriva: 0,030 ÷ 100 = 0,0003 mGal/min (0,018 mGal/h).
3. Deriva acumulada em cada estação e leitura corrigida (subtrai-se a deriva, porque a leitura "subiu" sozinha):
4. E1: 0,0003 × 25 = 0,0075 → 1843,918 − 0,0075 = 1843,911 mGal.
5. E2: 0,0003 × 50 = 0,015 → 1842,705 − 0,015 = 1842,690 mGal.
6. E3: 0,0003 × 80 = 0,024 → 1844,110 − 0,024 = 1844,086 mGal.
7. Diferenças em relação à base (1845,326): E1 = −1,416 mGal, E2 = −2,636 mGal, E3 = −1,240 mGal.
8. Estas diferenças ainda não são anomalias: falta corrigir latitude, altitude e terreno (capítulo 10).

Exemplo resolvido · Um circuito demasiado longo

Uma equipa lê a base às 9h00 (100,00 unidades) e só regressa às 13h00 (100,12 unidades), com leituras não corrigidas da maré.

1. A diferença de 0,12 na base mistura deriva e maré. Em quatro horas a maré pode variar vários centésimos a algumas décimas de mGal, e não varia de forma linear.
2. Se se atribuir a diferença toda à deriva e se distribuir linearmente (0,12 ÷ 4 = 0,03 por hora), as estações intermédias ficam com erros que podem ser maiores do que as anomalias procuradas.
3. Correção do procedimento: calcular e retirar primeiro a maré de todas as leituras (incluindo as da base) e só depois distribuir a diferença restante como deriva; e, nas campanhas seguintes, encurtar os circuitos para regressar à base a cada uma a duas horas.

10. Correções gravimétricas e a anomalia de Bouguer

Depois das correções temporais (maré e deriva), aplicam-se as correções espaciais, cada uma a remover um efeito específico que não interessa à interpretação geológica.

Porque é que a correção de terreno em terra é sempre positiva

A correção de Bouguer supõe que à volta da estação o terreno é uma placa horizontal. Uma colina acima da estação puxa para cima, reduzindo a gravidade medida; um vale abaixo da estação é um "buraco" na placa, e falta a sua atração. Nos dois casos a gravidade medida fica abaixo do que a placa daria, e por isso a correção de terreno soma-se sempre. Em zonas planas é quase nula; junto a escarpas, taludes de mina ou vales encaixados pode chegar a vários mGal.

A anomalia de Bouguer

Reunindo tudo, a anomalia de Bouguer completa numa estação de altitude h (em metros) é:

AB = g_obs − g_n + 0,3086 h − 0,04193 ρ h + CT

onde g_obs é a gravidade observada (em mGal), g_n a gravidade normal à latitude da estação (dada pela fórmula internacional associada ao elipsoide GRS80), ρ a densidade de redução (em g/cm³) e CT a correção de terreno. Sem o termo de Bouguer nem o de terreno, obtém-se a anomalia de ar livre.

A densidade de redução habitual é 2,67 g/cm³, um valor convencional representativo da crosta continental superior; sempre que se conhece a densidade real das rochas da área (capítulo 13), usa-se essa.

Exemplo resolvido · Ar livre e Bouguer em duas estações

A estação A está a 200 m e a estação B a 240 m de altitude. Que diferença de gravidade é devida apenas à altitude?

1. Ar livre: A: 0,3086 × 200 = +61,72 mGal; B: 0,3086 × 240 = +74,06 mGal.
2. Bouguer (ρ = 2,67): A: 0,1119 × 200 = −22,38 mGal; B: 0,1119 × 240 = −26,86 mGal.
3. Correção total: A: 61,72 − 22,38 = +39,34 mGal; B: 74,06 − 26,86 = +47,20 mGal.
4. A diferença é 47,20 − 39,34 = 7,86 mGal, o mesmo que 40 m × 0,1967 mGal/m ≈ 7,87 mGal (a diferença na última casa é arredondamento). Ou seja, antes de corrigir, B lê quase 8 mGal a menos do que A só por estar 40 m mais alta: muito mais do que uma anomalia mineral típica.

Exemplo resolvido · Anomalia de Bouguer de uma estação

Uma estação está à latitude de 38,00° N, a 182,40 m de altitude. A gravidade observada, depois de ligada à rede e corrigida de maré e deriva, é g_obs = 979 942,18 mGal. A correção de terreno calculada é +0,12 mGal. A gravidade normal a 38,00° N é g_n ≈ 979 992,96 mGal.

1. Diferença observada menos normal: 979 942,18 − 979 992,96 = −50,78 mGal.
2. Correção de ar livre: 0,3086 × 182,40 = +56,29 mGal.
3. Anomalia de ar livre: −50,78 + 56,29 = +5,51 mGal.
4. Correção de Bouguer (ρ = 2,67): 0,1119 × 182,40 = −20,41 mGal.
5. Anomalia de Bouguer simples: 5,51 − 20,41 = −14,90 mGal.
6. Com a correção de terreno: −14,90 + 0,12 = −14,78 mGal (anomalia de Bouguer completa).

Repara na ordem de grandeza: a correção de ar livre (56 mGal) e a de Bouguer (20 mGal) são dezenas de vezes maiores do que as anomalias de interesse mineral. É por isso que um erro de um metro na altitude estraga tudo.

Exemplo resolvido · Redução relativa à estação base

Em campanhas locais é comum reduzir cada estação em relação à base. A estação S fica 600 m a norte da base e 32,40 m mais alta; a diferença observada (já corrigida de maré e deriva) é Δg_obs = −5,62 mGal. A correção de terreno é 0,12 mGal em S e 0,04 mGal na base.

1. Latitude: S está a norte, onde a gravidade normal é maior; corrige-se −0,79 × 0,600 = −0,47 mGal.
2. Ar livre: +0,3086 × 32,40 = +10,00 mGal.
3. Bouguer: −0,1119 × 32,40 = −3,63 mGal.
4. Terreno (diferença entre S e a base): 0,12 − 0,04 = +0,08 mGal.
5. Anomalia de Bouguer de S relativa à base: −5,62 − 0,47 + 10,00 − 3,63 + 0,08 = +0,36 mGal.
6. Interpretação: a leitura bruta era 5,62 mGal mais baixa do que na base, mas, depois de corrigida, a estação S tem uma anomalia positiva de 0,36 mGal. Comparar leituras brutas teria levado à conclusão oposta.

Da anomalia de Bouguer à anomalia residual

A anomalia de Bouguer inclui uma componente de tendência regional, associada a estruturas profundas e extensas (espessura da crosta, grandes bacias, grandes massas graníticas), somada às anomalias locais de menor escala, que são as que interessam à prospeção mineral. Subtraindo a tendência regional obtém-se a anomalia residual.

Métodos de separação, do mais simples ao mais elaborado:

• Gráfico: traçar à mão a tendência regional num perfil ou num mapa, por cima das anomalias locais.
• Ajuste de uma superfície (plano ou polinómio de grau baixo) aos dados, que se toma como regional.
• Filtragem (por exemplo, continuação para cima, filtros de comprimento de onda), feita em software.

A escolha depende da escala do que se procura: o que é "regional" para um alvo a 50 m de profundidade pode ser o próprio alvo numa campanha regional.

Exemplo resolvido · Separar o regional num perfil

Um perfil de 600 m, com estações a 100 m, dá as seguintes anomalias de Bouguer:

1. Os extremos mostram uma subida geral: de −12,40 para −10,60 mGal em 600 m, ou seja, 0,30 mGal por 100 m. Toma-se esta reta como regional.
2. Regional em cada estação: −12,40; −12,10; −11,80; −11,50; −11,20; −10,90; −10,60.
3. Residual = Bouguer − regional: 0,00; 0,00; +0,30; +0,90; +0,20; 0,00; 0,00 mGal.
4. Nos valores de Bouguer, o ponto a 300 m (−10,60) parecia igual ao extremo a 600 m; só no residual se vê que a 300 m existe uma anomalia local positiva de 0,9 mGal.
5. Nota crítica: uma reta definida só por dois pontos é frágil. Em trabalho real, o regional ajusta-se a muitas estações fora da anomalia, ou a dados regionais de uma área maior.

11. Anomalias positivas e negativas

Anomalias positivas

Uma anomalia positiva corresponde a um excesso de massa no subsolo: a gravidade, já corrigida, é superior ao esperado para o local. Está associada a corpos mais densos do que a rocha envolvente:

• massas de sulfuretos maciços (pirite, calcopirite, esfalerite, galena);
• cromite e outros minérios densos concentrados;
• rochas básicas e ultrabásicas frescas (gabros, peridotitos) intruídas em rochas menos densas;
• um soerguimento do topo rochoso denso sob uma cobertura menos densa, ou um bloco levantado por falhas.

Anomalias negativas

Uma anomalia negativa corresponde a um défice de massa: a gravidade é inferior ao esperado. Está associada a corpos ou zonas menos densas:

• vazios: cavidades cársicas, galerias e desmontes mineiros antigos (cheios de ar ou de água);
• bacias sedimentares e paleovales preenchidos por sedimentos pouco consolidados sobre rocha cristalina;
• zonas de falha, fraturação e alteração, com porosidade maior do que a rocha sã;
• massas graníticas intruídas em rochas mais densas (em muitas regiões, xistos e grauvaques);
• sal-gema e diapiros salinos;
• rochas ultrabásicas serpentinizadas, que perdem densidade ao alterar-se (um peridotito fresco é denso; um serpentinito pode ser menos denso do que o encaixante).

E os aquíferos? Um ponto que costuma ser mal explicado: a água acrescenta massa. Uma rocha com os poros cheios de água é mais densa do que a mesma rocha seca, e uma subida do nível freático aumenta ligeiramente a gravidade. Quando um aquífero coincide com uma anomalia negativa, a causa não é a água em si: é o material que a armazena (areias e cascalhos de um aluvião, rocha fraturada ou carsificada) ser menos denso do que a rocha compacta à volta. O capítulo 14 desenvolve este tema.

Tabela comparativa

Exemplo resolvido · Classificar uma anomalia

Um mapa de anomalia residual mostra um contorno fechado com valores decrescentes em direção ao centro, até −0,08 mGal no ponto mais baixo, numa zona de calcários com um aquífero cársico conhecido.

1. Como os valores descem em direção ao centro, trata-se de uma anomalia negativa.
2. A amplitude, 0,08 mGal (80 µGal), é pequena: é típica de um vazio de dimensão métrica a pouca profundidade (ver o exemplo da cavidade no capítulo 12), não de um grande corpo geológico.
3. Numa zona de calcários, a causa mais plausível é uma cavidade cársica (cheia de ar ou de água) ou uma zona de dissolução.
4. A existência do aquífero cársico não "explica" o défice por si: a água até reduz o contraste, porque uma cavidade cheia de água tem um défice de massa menor do que a mesma cavidade cheia de ar.
5. Decisão razoável: cruzar com a informação hidrogeológica e com outro método geofísico (por exemplo, resistividade elétrica, sensível à presença de água e de vazios) antes de recomendar uma sondagem de confirmação.

12. Geometria dos corpos, topo rochoso e profundidade

Forma da anomalia e forma do corpo

• Um corpo próximo de esférico produz, em malha, uma anomalia circular e simétrica.
• Um corpo alongado (cilindro horizontal, filão, lente alongada) produz uma anomalia alongada na mesma direção.
• Um corpo tabular inclinado produz uma anomalia assimétrica: o gradiente é mais suave do lado para onde o corpo mergulha.
• Uma falha ou um degrau no topo rochoso produz uma variação em degrau, com um gradiente forte por cima do contacto.
• Uma camada horizontal muito extensa e uniforme não produz variação nenhuma de ponto para ponto (soma apenas uma constante); só se vê onde termina, muda de espessura ou é cortada.
• Quanto maior a profundidade, mais larga e mais fraca é a anomalia à superfície.

Três fórmulas que um técnico deve conhecer

Exemplo resolvido · Um corpo de sulfuretos em profundidade

Um corpo aproximadamente esférico de sulfuretos maciços, com raio de 100 m e centro a 300 m de profundidade, tem um contraste de densidade de +1,5 g/cm³ (1500 kg/m³) com o encaixante.

1. Volume: (4/3) × π × 100³ ≈ 4,19 × 10⁶ m³.
2. Excesso de massa: 4,19 × 10⁶ × 1500 ≈ 6,28 × 10⁹ kg.
3. Anomalia máxima: 6,674 × 10⁻¹¹ × 6,28 × 10⁹ ÷ 300² ≈ 4,66 × 10⁻⁶ m/s² = 0,47 mGal.
4. Meia-largura: 0,77 × 300 ≈ 230 m. A anomalia é baixa e muito larga, espalhada por mais de meio quilómetro.
5. Conclusão prática: um alvo destes, a esta profundidade, deteta-se, mas exige boa precisão, altitudes rigorosas e uma boa separação regional/residual, porque 0,47 mGal é facilmente mascarado por uma tendência regional.

Exemplo resolvido · Uma galeria antiga (microgravimetria)

Um vazio aproximadamente esférico, cheio de ar, com 5 m de raio e centro a 10 m de profundidade, numa rocha de 2,6 g/cm³ (contraste −2,6 g/cm³).

1. Défice de massa: (4/3) × π × 5³ × 2600 ≈ 523,6 × 2600 ≈ 1,36 × 10⁶ kg.
2. Anomalia: 6,674 × 10⁻¹¹ × 1,36 × 10⁶ ÷ 10² ≈ 9,1 × 10⁻⁷ m/s² = −0,091 mGal, ou seja, cerca de −91 µGal.
3. Meia-largura: 0,77 × 10 ≈ 8 m. As estações têm de estar a poucos metros umas das outras.
4. Se o vazio estiver cheio de água, o contraste passa a −1,6 g/cm³ e a anomalia a cerca de −56 µGal.
5. Conclusão: trabalho de microgravimetria, com gravímetro de alta resolução, estações a 2 a 4 m e altitudes por nivelamento ao milímetro (1 cm de erro de altitude já dá cerca de 2 µGal).

O topo rochoso e os seus tipos

O topo rochoso é a fronteira entre a rocha coerente e densa (o substrato) e a cobertura de materiais menos densos (solo, sedimentos, rocha alterada). Como a cobertura é menos densa, onde o topo está mais perto da superfície a anomalia é relativamente mais positiva; onde o topo afunda e a cobertura engrossa, a anomalia é relativamente mais negativa.

Identificar o tipo de topo rochoso é reconhecer, no mapa ou no perfil de anomalias, a assinatura de cada forma:

Identificar o topo rochoso interessa à prospeção (mineralizações sob cobertura), à engenharia (fundações, escavações, taludes de mina) e à hidrogeologia (espessura de aquíferos aluvionares).

Exemplo resolvido · Espessura de um paleovale

Um perfil atravessa um vale antigo preenchido por aluviões (densidade 2,0 g/cm³) escavado em xistos (2,7 g/cm³). O vale é largo em relação à sua profundidade.

1. Contraste: 2,0 − 2,7 = −0,7 g/cm³.
2. Se a espessura dos aluviões no centro for 30 m, pela fórmula da placa: 0,04193 × (−0,7) × 30 ≈ −0,88 mGal.
3. Inversamente, se o perfil mostrar, no centro do vale, uma anomalia residual de −1,20 mGal: t = 1,20 ÷ (0,04193 × 0,7) ≈ 41 m de aluviões.
4. Cuidado: a fórmula da placa só é boa quando o vale é bastante mais largo do que profundo; num vale estreito, subestima a espessura. E o resultado depende muito do contraste assumido: com −0,5 g/cm³ em vez de −0,7, a mesma anomalia daria cerca de 57 m.

A ambiguidade: a mesma anomalia, muitos corpos

Uma anomalia gravimétrica não tem uma única explicação: um corpo pequeno e raso, ou um corpo maior e mais profundo com menor contraste, podem dar anomalias muito parecidas. É o problema da não unicidade. O que a gravimetria fixa com segurança é o excesso (ou défice) total de massa; a forma, a profundidade e a densidade exigem hipóteses, que se testam com a geologia, as sondagens e outros métodos. É por isso que nenhuma anomalia, sozinha, justifica dizer "aqui há minério".

13. Densidade das rochas

Valores de referência

A densidade é o dado central de toda a interpretação. Os valores seguintes são ordens de grandeza típicas; cada rocha tem uma gama, que depende da porosidade, do grau de alteração e da saturação em água.

O que gera a anomalia não é a densidade absoluta, mas o contraste de densidade entre o corpo e a rocha que o envolve: Δρ = ρ(corpo) − ρ(encaixante). Quanto maior o contraste, em valor absoluto, mais forte a anomalia.

Exemplo resolvido · Contraste de densidade de um minério

Um minério tem 60% (em volume) de pirite (5,0 g/cm³) e 40% de ganga quartzosa e xistosa (2,7 g/cm³), num encaixante de xistos com 2,7 g/cm³.

1. Densidade do minério (média ponderada pelo volume): 0,6 × 5,0 + 0,4 × 2,7 = 3,0 + 1,08 = 4,08 g/cm³.
2. Contraste: 4,08 − 2,7 = +1,38 g/cm³, forte e positivo.
3. Um pegmatito (cerca de 2,6 a 2,7 g/cm³) no mesmo xisto teria contraste perto de zero: invisível para a gravimetria, por mais lítio que contenha.

Como se mede a densidade

• Em laboratório, pelo método de Arquimedes: pesa-se a amostra ao ar e submersa em água; a diferença é a massa de água deslocada, igual (em gramas) ao volume em cm³.
• Em sondagens, com diagrafias de densidade (density logs), que dão perfis contínuos em profundidade.
• Pelo método de Nettleton: num perfil que atravessa relevo, calcula-se a anomalia de Bouguer com várias densidades de redução; a densidade certa é a que produz a anomalia menos correlacionada com a topografia.

Exemplo resolvido · Densidade de uma amostra

Uma amostra de xisto pesa 512,4 g ao ar e 322,6 g submersa em água.

1. Massa de água deslocada: 512,4 − 322,6 = 189,8 g, logo o volume é 189,8 cm³ (a água tem 1,0 g/cm³).
2. Densidade: 512,4 ÷ 189,8 ≈ 2,70 g/cm³.
3. Para uma média fiável da formação, medem-se várias amostras frescas (não alteradas) e registam-se a origem, a litologia e o estado (seca ou saturada).

14. Distribuição de aquíferos e cruzamento de dados

Um aquífero é uma formação geológica porosa ou fraturada, suficientemente permeável para armazenar e transmitir água subterrânea em quantidades aproveitáveis. Pode ser poroso (areias, cascalhos, arenitos), fissurado (granitos e xistos fraturados) ou cársico (calcários com condutas de dissolução).

O que a gravimetria "vê" de um aquífero

1. A geometria do reservatório. Os aquíferos porosos e cársicos ocupam, muitas vezes, materiais menos densos do que o substrato: aluviões, enchimentos de bacia, zonas carsificadas. A gravimetria mapeia a forma e a espessura desses materiais (o exemplo do paleovale, no capítulo 12, é um caso típico de estudo hidrogeológico).
2. O efeito da própria água. A água acrescenta massa aos poros. Uma rocha saturada é mais densa do que a mesma rocha seca, na razão de (porosidade × 1,0 g/cm³). Uma subida do nível freático aumenta a gravidade medida à superfície; uma descida (por exemplo, pela drenagem de uma mina) diminui-a.
3. Variações no tempo. Como o nível freático sobe e desce ao longo do ano, a mesma estação pode dar valores ligeiramente diferentes em épocas diferentes. Em microgravimetria, ou em estações repetidas ao longo de meses, este efeito tem de ser tido em conta.

Exemplo resolvido · Quanto pesa uma subida do nível freático

Num aquífero aluvionar com cedência específica (a fração do volume que efetivamente se enche e esvazia de água) de 0,15, o nível freático sobe 2 m entre o verão e o inverno.

1. Espessura equivalente de água acrescentada: 0,15 × 2 = 0,30 m.
2. Pela fórmula da placa, com ρ = 1,0 g/cm³: 0,04193 × 1,0 × 0,30 ≈ +0,013 mGal (cerca de 13 µGal).
3. É um efeito positivo (mais água, mais massa) e pequeno: irrelevante numa campanha de prospeção a 0,01 a 0,02 mGal, mas nada desprezável numa campanha de microgravimetria repetida ao longo do ano.

Analisar a distribuição dos aquíferos envolventes

Analisar a distribuição dos aquíferos numa área de prospeção é importante por três razões:

1. Interpretação: evita atribuir a um corpo mineralizado, ou a um vazio perigoso, uma anomalia que resulta da geometria de um aquífero (um paleovale, uma zona carsificada), e vice-versa.
2. Qualidade dos dados: em levantamentos repetidos ou de alta precisão, variações do nível freático entre campanhas somam-se aos dados.
3. Projeto mineiro: a água subterrânea condiciona a drenagem de uma futura mina, o abastecimento de água à obra e a proteção de captações vizinhas.

Para reduzir a ambiguidade, cruzam-se sempre os dados gravimétricos com: cartas hidrogeológicas e o inventário de furos, poços e nascentes; registos de sondagens (litologia, nível de água); outros métodos geofísicos sensíveis à água, como os elétricos e eletromagnéticos (a água com sais dissolvidos conduz a corrente, a gravimetria não "sente" a condutividade); e estudos de caso anteriores da mesma região.

15. Segurança: EPI e normas de SST

O trabalho de campo em gravimetria decorre em terreno irregular, junto a estradas, em áreas mineiras antigas ou ativas e, muitas vezes, em locais isolados. A segurança é uma aptidão avaliada nesta UC, não um anexo.

Enquadramento legal em Portugal

• Lei n.º 102/2009: regime jurídico da promoção da segurança e saúde no trabalho (avaliação de riscos, obrigações do empregador e do trabalhador).
• Decreto-Lei n.º 348/93 e Portaria n.º 988/93: prescrições mínimas para a utilização de EPI pelos trabalhadores; a escolha do EPI decorre da avaliação de riscos.
• Decreto-Lei n.º 324/95 e Portaria n.º 198/96: prescrições mínimas de segurança e saúde nas indústrias extrativas (minas e pedreiras, a céu aberto e subterrâneas), aplicáveis quando a campanha decorre dentro de uma exploração.
• Numa mina ou pedreira em atividade, a equipa segue também as regras internas da exploração (acolhimento, autorização de entrada, circulação, zonas interditas).

EPI para uma campanha gravimétrica

Normas de segurança e saúde no trabalho no terreno

• Avaliação de riscos antes de cada campanha, e revista quando muda o local: terreno, tráfego, poços e galerias antigas, taludes, gado, meteorologia, incêndio rural.
• Nunca trabalhar sozinho em áreas isoladas ou mineiras; plano de comunicação (horários de contacto, telemóvel ou rádio, ponto de encontro) e alguém na base que sabe o percurso previsto.
• Minas antigas: poços e chaminés abandonados podem estar escondidos pela vegetação; nunca entrar em galerias abandonadas, e manter distância de bocas de poço e de terrenos abatidos.
• Estradas: estações na berma exigem sinalização e colete; a leitura de um gravímetro dura minutos, o suficiente para um acidente.
• Movimentação manual de cargas: gravímetro, baterias e tripé têm peso; usar mochila ou caixa própria, dividir a carga e evitar posturas de risco.
• Baterias: carregar e transportar segundo as instruções do fabricante; não deixar baterias ao sol no veículo.
• Primeiros socorros: estojo no veículo e pelo menos um elemento da equipa com formação.
• Registo de incidentes, mesmo sem consequências, para melhorar os procedimentos.

16. Estudo de caso: Neves-Corvo, uma descoberta gravimétrica

A mina de Neves-Corvo, no concelho de Castro Verde, na Faixa Piritosa Ibérica, é um dos exemplos clássicos, a nível mundial, de uma descoberta orientada pela gravimetria. O depósito foi descoberto em 1977, por prospeção gravimétrica seguida de sondagens, com participação do serviço geológico francês (BRGM). As massas de sulfuretos maciços (com cobre, zinco e estanho, entre outros metais) estão a cerca de 300 a 700 m de profundidade, sem qualquer afloramento à superfície (um depósito "cego"), e os outros métodos geofísicos então aplicados não foram eficazes a essas profundidades. A mina entrou em produção na década de 1980.

O que este caso ensina ao técnico:

1. O contraste certo: sulfuretos maciços, com densidades da ordem de 4 g/cm³ ou mais, num encaixante de rochas vulcânicas e xistos, dão um excesso de massa suficiente para ser detetado mesmo a centenas de metros.
2. Anomalias pequenas e largas: como se viu no capítulo 12, um corpo a 300 m dá anomalias de décimas de mGal, largas de centenas de metros. Detetá-las exige dados de qualidade e uma separação regional/residual cuidada.
3. A gravimetria não trabalha sozinha: a descoberta resultou de combinar a geofísica com o conhecimento geológico da faixa e com sondagens. Hoje, a gravimetria continua a ser usada na região, com métodos eletromagnéticos e sísmicos, para gerar novos alvos.

Outros casos portugueses úteis para discussão: Aljustrel, também na Faixa Piritosa (sulfuretos maciços, alvo gravimétrico típico); a Panasqueira (volframite e cassiterite em filões de quartzo, onde a gravimetria é indireta); e os pegmatitos com lítio do Barroso (contraste fraco, gravimetria pouco útil como método direto).

Erros comuns

• Interpretar leituras brutas sem aplicar as correções de maré, deriva, latitude, ar livre, Bouguer e terreno.
• Medir altitudes com GNSS de mão: um erro de 5 m na altitude são cerca de 1 mGal de erro na anomalia.
• Confundir nós com células ao planear uma malha (20 × 20 intervalos são 441 estações, não 400).
• Transportar o gravímetro mecânico com a massa destravada, ou deixar desligar o termóstato de um gravímetro digital.
• Saltar a verificação periódica da calibração, assumindo que continua válida indefinidamente.
• Circuitos demasiado longos ou não fechar o circuito na estação base, o que impede a correção da deriva.
• Somar e subtrair ao contrário: a correção de ar livre soma-se e a de Bouguer subtrai-se para estações acima do datum; a de terreno, em terra, soma-se sempre.
• Assumir que toda a anomalia positiva é minério, sem considerar rochas densas sem valor económico ou um alto do topo rochoso.
• Dizer que a água provoca anomalias negativas: a água acrescenta massa; o défice vem do material menos denso que a armazena.
• Espaçar demasiado as estações em relação à profundidade do alvo, arriscando "saltar" por cima de uma anomalia estreita.
• Ignorar o EPI e as normas de SST, tratando a saída de campo como um procedimento sem risco.

Glossário

• Prospeção gravimétrica: método geofísico que mede variações da gravidade para inferir contrastes de densidade no subsolo.
• mGal (miligal): 10⁻⁵ m/s²; unidade usual das anomalias em prospeção. µGal: 10⁻⁸ m/s², usado em microgravimetria.
• g.u. (gravity unit): 1 µm/s² = 0,1 mGal.
• Gravidade normal: valor teórico da gravidade sobre o elipsoide de referência, função da latitude.
• Anomalia gravimétrica: diferença entre a gravidade observada e corrigida e o valor teórico esperado no ponto.
• Anomalia de ar livre: anomalia corrigida da latitude e da altitude (ar livre), sem correção de Bouguer.
• Anomalia de Bouguer: anomalia corrigida de latitude, ar livre, Bouguer e (na versão completa) terreno.
• Anomalia residual: anomalia de Bouguer depois de retirada a tendência regional.
• Anomalia positiva / negativa: excesso / défice de massa em relação ao esperado.
• Contraste de densidade: diferença entre a densidade de um corpo e a da rocha envolvente.
• Densidade de redução: densidade usada na correção de Bouguer (convencionalmente 2,67 g/cm³).
• Perfil gravimétrico: campanha com estações alinhadas, para reconhecimento e estruturas alongadas.
• Malha gravimétrica: campanha com estações distribuídas em área, nos nós de uma grelha regular.
• Microgravimetria: gravimetria de alta precisão (µGal) e espaçamento métrico, para vazios e alvos pequenos.
• Gravímetro relativo / absoluto: mede diferenças de gravidade / mede o valor da gravidade num ponto.
• Estação base: estação de referência a que se regressa periodicamente e a que se referem as outras.
• Circuito (loop): sequência de leituras que começa e acaba na base.
• Calibração: determinação do fator que converte a leitura do instrumento em mGal.
• Deriva instrumental: variação lenta da leitura do gravímetro ao longo do tempo, mesmo parado.
• Maré terrestre: variação periódica da gravidade num ponto fixo pela atração da Lua e do Sol.
• Topo rochoso: fronteira entre o substrato rochoso coerente e a cobertura menos densa.
• Aquífero: formação geológica capaz de armazenar e transmitir água subterrânea em quantidades aproveitáveis.
• Não unicidade: propriedade de uma anomalia poder ser explicada por diferentes distribuições de massa.
• EPI: equipamento de proteção individual. SST: segurança e saúde no trabalho.

Síntese

Executar uma prospeção gravimétrica segue sempre a mesma lógica: analisar o recurso procurado e o contraste de densidade esperado → adequar o tipo de campanha à finalidade (perfil para reconhecer, malha para mapear, microgravimetria para vazios) com um espaçamento à medida da profundidade do alvo → posicionar as estações com altitude centimétrica → calibrar o gravímetro e verificar a linearidade → manobrá-lo corretamente, em circuitos curtos com regresso à base → corrigir maré e deriva, depois latitude, ar livre (+0,3086 mGal/m), Bouguer (−0,1119 mGal/m com 2,67 g/cm³) e terreno (sempre a somar) → separar o regional do residual → interpretar anomalias positivas e negativas à luz da geometria dos corpos, do topo rochoso, da densidade das rochas e da distribuição de aquíferos, lembrando que a mesma anomalia admite várias explicações → e tudo isto com EPI e normas de SST cumpridas em cada saída de campo.

Exercícios resolvidos

1. Uma equipa quer investigar rapidamente uma área extensa, sem saber ainda onde procurar. Perfil ou malha?

Resolução: perfis de reconhecimento, perpendiculares à estrutura regional. São mais rápidos e económicos; a malha reserva-se para delimitar uma anomalia já identificada.

2. Converte 0,45 mGal para m/s², µGal e g.u.

Resolução: 0,45 × 10⁻⁵ = 4,5 × 10⁻⁶ m/s²; 0,45 × 1000 = 450 µGal; 0,45 ÷ 0,1 = 4,5 g.u.

3. Uma malha tem 15 intervalos por 10 intervalos, a 20 m. Quantas estações, quantas células e que área cobre?

Resolução: (15 + 1) × (10 + 1) = 176 estações; 15 × 10 = 150 células; 300 m × 200 m = 60 000 m² (6 ha).

4. Um gravímetro lê 2,350 unidades de diferença entre duas estações; o fator de calibração é 1,0204 mGal/unidade. Qual a diferença em mGal?

Resolução: 2,350 × 1,0204 ≈ 2,398 mGal.

5. A base foi lida às 14h00 (1520,410 mGal) e às 15h30 (1520,437 mGal), com leituras já corrigidas da maré. Uma estação foi lida às 14h50 com 1518,902 mGal. Qual o valor corrigido de deriva?

Resolução: deriva = 0,027 mGal em 90 min = 0,0003 mGal/min. Às 14h50 passaram 50 min: 0,0003 × 50 = 0,015 mGal. Valor corrigido: 1518,902 − 0,015 = 1518,887 mGal (diferença para a base: −1,523 mGal).

6. Uma estação está 15 m acima do datum. Quanto valem as correções de ar livre e de Bouguer (ρ = 2,67 g/cm³) e com que sinal?

Resolução: ar livre: 0,3086 × 15 = +4,63 mGal (soma-se); Bouguer: 0,1119 × 15 = −1,68 mGal (subtrai-se). Efeito líquido: +2,95 mGal.

7. Uma anomalia positiva num perfil tem meia-largura a meia-altura de 40 m. Estima a profundidade do centro para uma esfera e para um cilindro horizontal.

Resolução: esfera: 1,305 × 40 ≈ 52 m; cilindro: 40 m. São estimativas para formas idealizadas.

8. Uma anomalia negativa aparece numa zona calcária com cavidades conhecidas e um aquífero cársico. Como decidir?

Resolução: a água não causa o défice (acrescenta massa); o défice vem do vazio ou da rocha carsificada. Cruzar com cartas hidrogeológicas, sondagens e um método elétrico, e avaliar a amplitude: dezenas de µGal apontam para vazios métricos pouco profundos.

9. Antes de sair para uma campanha numa antiga área mineira, que EPI e cuidados de SST são indispensáveis?

Resolução: calçado de proteção, capacete (perto de escavações), colete de alta visibilidade (estradas e máquinas), luvas e proteção contra o sol ou a chuva; em SST, avaliação de riscos do local (poços e galerias abandonados, taludes), nunca trabalhar sozinho, plano de comunicação e sinalização das estações junto a vias.