Sebenta · Métodos elétricos e eletromagnéticos de prospeção (UC01860)

Introdução

Esta sebenta ensina a executar métodos elétricos e eletromagnéticos de prospeção, em perfis e em malha, na prospeção de recursos minerais. É trabalho de campo que junta física aplicada, equipamento especializado e critério geológico: o técnico não se limita a medir, tem de saber analisar o que cada medição significa para um potencial recurso mineral, e de o fazer em segurança.

O referencial da UC agrupa três famílias de métodos que partilham a lógica do trabalho de campo (planear, calibrar, manobrar, registar, interpretar):

• os métodos elétricos: resistividade (1D, 2D e 3D), polarização espontânea e polarização induzida;
• os métodos eletromagnéticos: indução eletromagnética (domínio da frequência, domínio do tempo, VLF) e radar de solos (GPR);
• os métodos radiométricos: medição da radioatividade natural dos elementos potássio, urânio e tório.

Todos são métodos de superfície e não destrutivos: medem uma propriedade física do subsolo sem escavar, e todos alimentam a mesma decisão final, onde vale a pena abrir uma sondagem.

Objetivos de aprendizagem (referencial): analisar potenciais recursos minerais a serem prospetados; calibrar o equipamento de prospeção elétrica e eletromagnética; manobrar esse equipamento; adequar o tipo de prospeção à finalidade do trabalho; garantir a aplicação dos requisitos de calibração; utilizar os EPI e aplicar as normas de segurança e saúde no trabalho.

Como usar esta sebenta. Cada capítulo tem a explicação, pelo menos um exemplo resolvido passo a passo e, quando faz sentido, uma tabela de consulta. Os valores numéricos de propriedades das rochas são ordens de grandeza indicativas: servem para raciocinar, não substituem medições no local. No fim há erros comuns, glossário, síntese e exercícios resolvidos.

1. A prospeção geofísica e o lugar desta UC

A prospeção geofísica mede propriedades físicas do subsolo (resistividade elétrica, cargabilidade, permitividade, radioatividade natural) a partir da superfície do terreno. É uma ferramenta central na área de prospeção e pesquisa e é também usada em minas em exploração, para seguir corpos já conhecidos ou procurar novos em profundidade.

O valor da geofísica está em reduzir a incerteza antes de sondar. Uma sondagem mecânica é cara e lenta e só informa sobre o ponto onde passa; um levantamento geofísico cobre uma linha ou uma área inteira em pouco tempo e serve para escolher onde a sondagem tem mais hipóteses de acertar.

Nenhum destes métodos "vê" o minério: cada um mede um contraste físico que pode estar associado a um recurso mineral. Uma zona muito condutora tanto pode ser um corpo de sulfuretos como argila saturada, água salgada ou uma conduta enterrada. Interpretar essa associação com rigor é o cerne da realização analisar potenciais recursos minerais a serem prospetados.

Contexto de trabalho e enquadramento

O contexto oficial desta UC é a área de prospeção e pesquisa e as minas. Em Portugal, os depósitos minerais pertencem ao domínio público do Estado e a prospeção e pesquisa faz-se ao abrigo de um direito atribuído pela DGEG (Direção-Geral de Energia e Geologia), nos termos da Lei n.º 54/2015 e do Decreto-Lei n.º 30/2021. O LNEG é o laboratório do Estado para a geologia e as minas e disponibiliza cartografia geológica e dados de base. Para o técnico de campo isto traduz-se em regras práticas: trabalhar só dentro da área autorizada, obter autorização dos proprietários para entrar nos terrenos e registar tudo o que se faz.

Um caso português que ensina a adequar o método

A Faixa Piritosa Ibérica, no Alentejo, é uma das grandes províncias de sulfuretos maciços vulcanogénicos do mundo. O jazigo de Neves-Corvo (cobre, zinco e estanho) foi descoberto em 1977 ao sondar uma anomalia gravimétrica; segundo o próprio BRGM, que participou na campanha, os outros métodos geofísicos aplicados não foram eficazes por causa da profundidade e da complexidade estrutural das massas. A lição para esta UC é direta: os métodos elétricos e eletromagnéticos são poderosos, mas têm alcance limitado em profundidade, e escolher o método certo para a profundidade provável do alvo é o primeiro critério de desempenho (adequar o tipo de prospeção à finalidade do trabalho).

2. Correntes elétricas em subsuperfície

Como a corrente passa nas rochas

A corrente elétrica atravessa as rochas por três mecanismos:

• Condução eletrónica: os eletrões movem-se dentro de minerais condutores, como os sulfuretos metálicos (pirite, calcopirite, pirrotite, galena), a grafite e os óxidos metálicos como a magnetite. É o mecanismo que torna condutor um corpo de sulfuretos maciços.
• Condução eletrolítica (iónica): os iões dissolvidos na água dos poros e fraturas transportam a carga. É o mecanismo dominante na maioria das rochas e solos, que são formados por minerais isolantes (quartzo, feldspato, calcite). Por isso a resistividade de uma rocha depende sobretudo da porosidade, do grau de saturação e da salinidade da água.
• Condução superficial nas argilas: as partículas de argila têm cargas na superfície que aumentam a condução, mesmo com água pouco salina. Explica porque as argilas são condutoras.

Resistividade e condutividade

A resistividade (ρ) mede a oposição de um material à passagem de corrente e exprime-se em ohm-metro (Ω·m). A condutividade (σ) é o inverso, σ = 1/ρ, e exprime-se em siemens por metro (S/m) ou, na prática dos condutivímetros, em milisiemens por metro (mS/m).

Ordens de grandeza

A resistividade das rochas varia por muitas ordens de grandeza, e os intervalos de materiais diferentes sobrepõem-se. É por isso que a resistividade, sozinha, raramente identifica uma rocha.

Duas consequências práticas:

• Um corpo de sulfuretos maciços contínuo aparece como zona muito condutora. Já os sulfuretos disseminados (grãos isolados na rocha) podem não baixar muito a resistividade, porque os grãos não se ligam entre si; aí o método decisivo é a polarização induzida (capítulo 7).
• A alteração e a fraturação com água baixam a resistividade de rochas que, sãs, seriam resistivas. Uma zona de falha num granito aparece como faixa condutora, o que pode ser útil (a falha pode ter canalizado fluidos mineralizantes) ou enganador (é só água).

Camadas em subsuperfície

O subsolo raramente é homogéneo: organiza-se em camadas em subsuperfície com resistividades próprias. Um perfil típico numa zona de rochas cristalinas pode ter, de cima para baixo, um solo seco resistivo, um manto de alteração argiloso condutor, a rocha fraturada e, por fim, a rocha sã muito resistiva. Os métodos elétricos procuram reconstituir essa estrutura só com medições à superfície, e a primeira pergunta de qualquer interpretação é: esta anomalia é o alvo, ou é uma variação da cobertura?

Uma camada superficial muito condutora (argila, água salgada, escombreira de mina com sulfuretos) tem um efeito importante: a corrente concentra-se nela e chega menos às camadas de baixo. Diz-se que a camada condutora "blinda" o que está por baixo, e isso reduz a profundidade útil de todos os métodos elétricos e eletromagnéticos.

3. Linhas de fluxo de corrente e linhas de equipotencial

Um elétrodo num terreno homogéneo

Quando se injeta uma corrente I num elétrodo cravado à superfície de um terreno homogéneo de resistividade ρ, a corrente espalha-se igualmente em todas as direções para baixo. As linhas de fluxo de corrente são raios que saem do elétrodo e as superfícies equipotenciais são hemisférios centrados nele. O potencial a uma distância r é:

V = ρ · I / (2π · r)

Dois elétrodos de corrente

Num levantamento real a corrente entra por um elétrodo (A, positivo) e sai por outro (B, negativo). As linhas de fluxo partem de A e fecham em B, descrevendo arcos que descem no terreno: quanto mais afastados A e B, mais fundo descem os arcos do meio. As linhas equipotenciais cortam as linhas de fluxo sempre em ângulo reto. Perto de cada elétrodo são quase hemisférios, a meio caminho alargam-se, e o plano vertical a meio de A e B é, ele próprio, uma equipotencial (potencial zero, por simetria). A corrente circula sempre do potencial mais alto para o mais baixo.

O que acontece junto de um corpo diferente

A presença de um corpo com resistividade diferente da encaixante deforma este padrão, e é essa deformação que os métodos elétricos detetam:

• Corpo condutor: as linhas de fluxo são atraídas para ele (a corrente procura o caminho mais fácil) e dobram-se ao entrar. Dentro do condutor o potencial quase não varia, por isso as equipotenciais afastam-se e contornam o corpo; à superfície por cima dele, o gradiente de potencial é menor do que o esperado.
• Corpo resistivo: as linhas de fluxo desviam-se para o contornar. As equipotenciais apertam-se sobre o corpo, porque o potencial tem de variar depressa para empurrar a corrente através de um meio difícil; o gradiente à superfície é maior.

A regra de leitura é simples: equipotenciais apertadas = gradiente forte = meio resistivo; equipotenciais afastadas = gradiente fraco = meio condutor.

Analisar linhas de equipotencial no terreno

O método das linhas equipotenciais é o mais antigo dos métodos elétricos e responde diretamente à aptidão "analisar linhas de equipotencial". Procedimento base:

1. Instalam-se os dois elétrodos de corrente. Numa variante muito usada em minas, chamada método do corpo carregado (mise-à-la-masse), o elétrodo A é colocado em contacto com o próprio minério (num afloramento, numa galeria ou dentro de uma sondagem que o intersetou) e o B muito longe.
2. Com dois elétrodos de potencial e um voltímetro sensível, fixa-se um elétrodo num ponto e desloca-se o outro até a diferença de potencial ser nula: esse ponto está na mesma equipotencial.
3. Repete-se, marcando no terreno (ou no mapa, com coordenadas) os pontos de potencial igual, e unem-se para desenhar a linha.
4. Traçam-se várias linhas e comparam-se com o padrão esperado para terreno homogéneo.

Se o elétrodo A estiver no minério, o corpo condutor fica todo ao mesmo potencial e as equipotenciais à superfície alongam-se segundo a direção do corpo, revelando a sua extensão e orientação. É uma forma barata de saber se duas sondagens que cortaram minério estão no mesmo corpo contínuo.

4. Medir a resistividade: dispositivos e resistividade aparente

Quatro elétrodos

Mede-se com quatro elétrodos: dois de corrente (A e B), por onde se injeta a corrente I, e dois de potencial (M e N), entre os quais se mede a diferença de potencial ΔV. Separar os dois circuitos elimina da medição a resistência de contacto dos elétrodos de corrente. O instrumento (resistivímetro) calcula ou mostra a resistência R = ΔV / I, e a resistividade aparente obtém-se com:

ρa = K · ΔV / I

em que K é o fator geométrico, em metros, que depende só das distâncias entre elétrodos:

K = 2π / (1/AM − 1/BM − 1/AN + 1/BN)

Chama-se "aparente" porque só é igual à resistividade verdadeira num terreno homogéneo. Num terreno com camadas, ρa é uma espécie de média ponderada das resistividades do volume que a corrente atravessa. Passar das resistividades aparentes para um modelo do subsolo é o trabalho da inversão (capítulo 5).

Os dispositivos (disposições de elétrodos)

5. Resistividade 1D, 2D e 3D: sondagens, perfis e malha

Sondagem elétrica vertical (1D)

A sondagem elétrica vertical (SEV) mede num único ponto (o centro do dispositivo), aumentando progressivamente a abertura AB. Quanto maior a abertura, mais fundo descem as linhas de fluxo e mais profundo é o volume que influencia a medição. O resultado é uma curva de resistividade aparente em função de AB/2, desenhada em papel bilogarítmico, que se interpreta num modelo de camadas horizontais (espessura e resistividade de cada uma) por baixo daquele ponto.

As curvas de três camadas têm nomes consoante a forma:

A SEV é excelente para camadas horizontais (espessura do manto de alteração, profundidade da rocha sã, nível de água), mas não dá informação lateral e engana-se quando há estruturas verticais perto do ponto: um filão ou uma falha a poucos metros deformam a curva e dão camadas que não existem.

Tomografia elétrica em perfil (2D)

Na tomografia de resistividade elétrica (ERT) coloca-se ao longo de um perfil uma linha de muitos elétrodos (24, 48, 64 ou mais) ligados por um cabo multicondutor a um resistivímetro com comutador automático. O instrumento escolhe sozinho sucessivos quadripolos (A, B, M, N) com várias aberturas e posições, e mede centenas ou milhares de valores de ρa.

1. Os valores desenham-se numa pseudossecção: cada medida é colocada por baixo do centro do quadripolo, a uma "pseudoprofundidade" que cresce com a abertura. A pseudossecção não é uma imagem do subsolo, é uma forma organizada de mostrar os dados.
2. Um programa de inversão procura o modelo de resistividades verdadeiras que, simulado, reproduz as medições. O ajuste mede-se pelo erro RMS (em %): um RMS baixo diz que o modelo explica os dados, não que o modelo está certo.
3. O resultado é uma secção 2D de resistividade (distância ao longo do perfil × profundidade).

Para perfis mais longos do que o cabo usa-se a técnica de avanço contínuo (roll-along): mede-se, desloca-se uma parte do cabo para a frente e mede-se de novo, com sobreposição.

Profundidade de investigação. Depende do dispositivo e da resistividade, mas uma ordem de grandeza útil é cerca de um quinto do comprimento total da linha de elétrodos, e no Wenner a profundidade "mediana" que o dispositivo vê é da ordem de metade do espaçamento a. Por isso, 48 elétrodos a 5 m (235 m de linha) dão, na melhor das hipóteses, algumas dezenas de metros de profundidade útil, e menos se houver uma cobertura muito condutora.

Levantamentos 3D e em malha

Quando o objetivo é uma área e não uma linha, organiza-se o levantamento numa malha: uma grelha de elétrodos ou, mais frequentemente, várias linhas 2D paralelas (às vezes cruzadas com linhas perpendiculares), invertidas em conjunto num modelo 3D. Para que a inversão 3D funcione bem, as linhas não podem estar demasiado afastadas; uma regra prática frequentemente citada é que o espaçamento entre linhas não ultrapasse cerca do dobro do espaçamento entre elétrodos.

Esta é a distinção do título da UC: trabalhar em perfis (uma linha, secção 2D, ou estações ao longo de uma linha nos métodos de mapeamento) ou em malha (uma área coberta por linhas e estações, mapas e modelos 3D). A mesma distinção vale para SP, IP, EM, VLF, GPR e radiometria.

Planear uma malha: nós, células e estações

Numa malha, conta-se nós (pontos onde se mede) e intervalos (distâncias entre nós). Um lado dividido em n intervalos tem n + 1 nós. Uma malha de 20 × 20 intervalos tem 21 × 21 = 441 nós e 20 × 20 = 400 células. Confundir nós com células dá erros de orçamento e de tempo de campo.

Perfis ou malha: adequar à finalidade

Os perfis devem ser perpendiculares à direção do alvo, e as estações suficientemente próximas para que a anomalia esperada caia em várias estações (uma anomalia vista por um só ponto não se distingue de um erro).

6. Polarização espontânea (SP)

A polarização espontânea, também chamada potencial espontâneo (SP, do inglês self-potential), é um método passivo: não se injeta corrente, mede-se a diferença de potencial natural que já existe no terreno.

Origem do sinal

• Mineralização (origem eletroquímica): um corpo condutor de sulfuretos ou de grafite que atravessa zonas com condições químicas diferentes (tipicamente acima e abaixo do nível freático) funciona como uma pilha natural, com o corpo a conduzir eletrões entre a parte de cima e a de baixo. À superfície, por cima do topo do corpo, surge em geral uma anomalia negativa, que pode ir de algumas dezenas a centenas de milivolts.
• Eletrocinética: a água que circula através de rochas porosas ou fraturas arrasta iões e gera potenciais (útil em hidrogeologia, ruído em prospeção mineira). Em encostas, o escoamento subterrâneo dá muitas vezes valores mais negativos nos pontos altos.
• Difusão e outros: diferenças de concentração da água dos poros, efeitos de temperatura e de humidade do solo, e o "ruído" das correntes telúricas e das instalações elétricas.

A grafite dá anomalias SP negativas tão ou mais fortes do que os sulfuretos: é o falso positivo clássico do método.

Equipamento

• Dois elétrodos não polarizáveis, tipicamente cobre mergulhado em solução saturada de sulfato de cobre, dentro de um vaso poroso. Um elétrodo metálico comum cria o seu próprio potencial de contacto com o solo, variável e maior do que muitas anomalias.
• Um voltímetro de alta impedância, para não fazer passar corrente no circuito de medida.
• Uma bobina de cabo e, de preferência, um registo com hora de cada leitura.

Procedimento

• Base fixa: um elétrodo fica fixo numa base de referência e o outro percorre as estações, ligado por um cabo longo. Os valores são potenciais em relação à base.
• Gradiente: os dois elétrodos avançam juntos com separação fixa, em "salto de rã". Mede-se a diferença entre estações vizinhas e somam-se as diferenças para reconstruir o perfil (os erros também se somam, por isso fecham-se circuitos).

Boas práticas: antes e depois do trabalho, medir a diferença entre os dois elétrodos juntos (num balde com solo húmido ou água) para conhecer a sua diferença própria; abrir pequenas covas para chegar a solo húmido e sempre à mesma profundidade; não molhar com água salgada (cria potenciais próprios); regressar periodicamente à base para medir a deriva; e registar sempre a polaridade (que elétrodo está ligado a que terminal).

Os valores corrigidos desenham-se em perfis ou num mapa de isolinhas de potencial. Procuram-se anomalias negativas fechadas ou alongadas que se destaquem do fundo, e confronta-se a sua posição com a geologia: um negativo sobre xistos grafitosos conhecidos vale muito menos do que um negativo sobre rochas vulcânicas com alteração.

7. Polarização induzida (IP)

A polarização induzida mede a capacidade do terreno de acumular carga enquanto a corrente passa e de a devolver quando a corrente é cortada, um comportamento parecido com o de um condensador. Acontece sobretudo em dois sítios:

• na superfície dos grãos de minerais metálicos (sulfuretos, grafite, alguns óxidos) em contacto com a água dos poros, onde a corrente tem de passar de iónica a eletrónica e vice-versa (polarização de elétrodo). É a fonte das anomalias fortes;
• nas argilas e rochas com argila, onde os iões ficam parcialmente retidos (polarização de membrana). Dá em regra respostas fracas a moderadas.

Domínio do tempo: a cargabilidade

O transmissor injeta uma onda quadrada: corrente positiva, pausa, corrente negativa, pausa (os ciclos de alguns segundos são comuns). Quando a corrente é cortada, a tensão entre M e N não cai logo a zero: cai para um valor residual e depois decai durante uma fração de segundo a alguns segundos. A grandeza medida é a cargabilidade (M):

• como razão entre a tensão residual num instante e a tensão primária Vp com corrente, em mV/V;
• ou como área sob a curva de decaimento numa janela de tempo, dividida por Vp, em milissegundos (ms). Esta forma integral é a mais usada nos recetores modernos, que medem várias janelas e guardam a curva inteira.

Domínio da frequência: efeito de frequência e fase

Em alternativa mede-se a resistividade aparente com corrente alternada a duas frequências baixas. Um terreno polarizável parece mais resistivo à frequência mais baixa. Define-se o efeito de frequência:

PFE (%) = 100 × (ρ(f baixa) − ρ(f alta)) / ρ(f alta)

Os instrumentos de IP espectral medem também o desfasamento (fase) entre corrente e tensão, em miliradianos (mrad).

Porque a IP é o método dos sulfuretos disseminados

Os sulfuretos disseminados (grãos isolados, ou em rede fina de veios, como nas zonas de stockwork que acompanham muitos jazigos de sulfuretos) podem mal alterar a resistividade, porque os grãos não formam um caminho contínuo. Mas cada grão é uma pequena superfície polarizável, e a soma dá cargabilidade alta. A IP é por isso o método de eleição para mineralização disseminada.

A grafite dá resistividade baixa e cargabilidade alta, exatamente como os sulfuretos. Nenhum parâmetro elétrico a distingue com segurança: é a geologia (xistos negros, grafitosos) e, no fim, a sondagem que decidem.

Cuidados de campo próprios da IP

• IP e resistividade medem-se ao mesmo tempo, com o mesmo dispositivo (dipolo-dipolo e polo-dipolo são os mais usados).
• Nos elétrodos de potencial usam-se de preferência elétrodos não polarizáveis, porque o próprio metal polariza.
• Os cabos de corrente e de potencial devem ficar afastados e sem voltas, para reduzir o acoplamento eletromagnético entre circuitos, que contamina as primeiras janelas de tempo, sobretudo em terrenos condutores.
• O transmissor de IP trabalha com tensões elevadas (o capítulo 16 trata a segurança).

8. Métodos eletromagnéticos de indução

O princípio

Os métodos eletromagnéticos (EM) de indução não precisam de elétrodos cravados, o que os torna rápidos e utilizáveis sobre terrenos secos, rochosos ou cobertos onde o contacto galvânico é difícil.

1. Um transmissor faz passar uma corrente variável numa bobina ou num grande circuito de cabo e cria um campo magnético primário variável.
2. Esse campo, ao atravessar um corpo condutor, induz nele correntes (correntes de Foucault), segundo a lei de indução de Faraday.
3. Essas correntes criam um campo secundário.
4. O recetor mede o campo total, ou só o secundário, e daí deduz a presença, a posição e a condutividade do corpo.

O campo secundário vem ligeiramente atrasado em relação ao primário. Nos métodos de domínio da frequência mede-se a parte em fase (dominante nos bons condutores) e a parte em quadratura (dominante nos maus condutores). A razão entre as duas ajuda a classificar a qualidade do condutor.

Domínio da frequência: Slingram e condutivímetros

No método Slingram duas bobinas, transmissora e recetora, deslocam-se juntas a uma distância fixa ao longo do perfil. A profundidade de investigação cresce com a separação entre bobinas e depende da orientação delas (bobinas horizontais coplanares veem mais fundo do que verticais coplanares).

Os condutivímetros de terreno de baixa frequência (os modelos da família EM31 e EM34 são os exemplos clássicos) dão diretamente a condutividade aparente em mS/m. O EM31 é um instrumento de uma só pessoa, com as bobinas numa barra rígida, para os primeiros metros; o EM34 usa bobinas separadas ligadas por cabo, com separações de 10, 20 e 40 m, para chegar mais fundo. São ótimos para mapear em malha coberturas argilosas, zonas de falha com água, contaminação salina e, por isso mesmo, para identificar os falsos condutores antes de interpretar uma anomalia.

Domínio do tempo (TDEM ou TEM)

No TDEM faz-se passar uma corrente constante num circuito de cabo estendido no chão (quadrado com dezenas a centenas de metros de lado) e corta-se de repente. O corte induz no terreno correntes que se propagam para baixo e para fora, enfraquecendo. O recetor mede o decaimento do campo secundário em janelas sucessivas depois de cortada a corrente, quando o campo primário já não existe, o que dá uma grande sensibilidade.

• Tempos curtos refletem o terreno mais superficial; tempos longos, o mais profundo.
• Um bom condutor (sulfuretos maciços) mantém correntes durante mais tempo: o decaimento é lento e o sinal persiste até tempos longos. Uma cobertura argilosa condutora dá sinal forte nos tempos curtos, que desaparece depressa.
• Com circuitos grandes chega a profundidades de centenas de metros, o que o torna o método EM de referência para procurar sulfuretos maciços em profundidade. Na região de Neves-Corvo há trabalhos publicados que combinam o TEM com a gravimetria na geração de novos alvos.

Profundidade pelicular

Os campos EM enfraquecem ao penetrar no terreno condutor. A profundidade pelicular (δ) é a profundidade a que a amplitude do campo cai para cerca de 37 % (1/e) do valor à superfície:

δ ≈ 503 × √(ρ / f) (δ em metros, ρ em Ω·m, f em Hz)

Terrenos mais condutores e frequências mais altas dão penetração menor.

Falsos positivos condutores

Todos os métodos elétricos e EM respondem a qualquer condutor. Antes de chamar "alvo" a uma anomalia, elimina-se a lista:

Por isso se regista no caderno de campo todas as estruturas culturais junto aos perfis, com coordenadas.

9. Radiação e indução: o que separa o GPR do VLF

O referencial pede para analisar radiação e indução, "em particular radar de solos (GPR) e VLF". A distinção não é entre fonte perto e fonte longe: é entre duas formas de o campo eletromagnético se comportar no terreno, que dependem da frequência e da condutividade.

• Regime de indução (difusão): a frequências baixas (de fração de hertz a algumas dezenas de quilohertz, onde estão o TDEM, o Slingram e o VLF) dominam no terreno as correntes de condução. O campo não se propaga como uma onda com eco: difunde-se e enfraquece, e o que se mede é o campo secundário das correntes induzidas nos condutores. A propriedade que conta é a condutividade, e o alcance é controlado pela profundidade pelicular.
• Regime de propagação (radiação): a frequências altas (dezenas de megahertz a gigahertz, onde está o GPR) e em terrenos resistivos dominam as correntes de deslocamento. O campo propaga-se como uma onda com velocidade própria e reflete-se nas interfaces. A propriedade que conta é a permitividade; a condutividade só atenua a onda.

Aplicado às aptidões do referencial:

• Analisar a radiação através do GPR: o GPR é um método de radiação. A antena emite uma onda e analisam-se os tempos e as amplitudes das reflexões.
• Analisar a indução através do GPR: no GPR, a "parte indutiva" é a perda por condução. Quanto mais condutor o terreno, mais a onda é atenuada; analisar a indução no GPR é perceber porque o sinal morre depressa em argilas e água salgada, e decidir se o método é aplicável.
• Analisar a radiação através do VLF: o sinal VLF chega por radiação, emitido por uma antena de rádio a centenas ou milhares de quilómetros, e é praticamente uma onda plana quando atinge a área de trabalho.
• Analisar a indução através do VLF: no terreno, o campo VLF comporta-se em regime de indução. Induz correntes nos condutores alongados, e é o campo secundário dessas correntes que o recetor deteta.

Em suma: o GPR é um método de propagação de ondas, não de indução; o VLF é um método de indução, que aproveita uma fonte de radiação distante.

10. Radar de solos (GPR)

Princípio

A antena emissora envia para o terreno impulsos eletromagnéticos muito curtos, com frequência central de dezenas de MHz a alguns GHz consoante a antena. Sempre que a onda encontra uma mudança de permitividade (de material, de teor de água, um vazio, um objeto), parte da energia reflete-se e volta à antena recetora. O instrumento regista o tempo de ida e volta (em nanossegundos, ns) e a amplitude de cada reflexão.

A velocidade da onda num meio pouco condutor é:

v = c / √εr (c = 0,3 m/ns, velocidade da luz no vazio; εr = permitividade relativa)

Penetração: o limite imposto pela condutividade

A frequência mais alta dá mais resolução e menos penetração; a mais baixa, o contrário. Mas o que manda na penetração é sobretudo a condutividade do terreno. Em rocha resistiva e seca, antenas de baixa frequência podem chegar a dezenas de metros; em terrenos argilosos, salinos ou muito húmidos a penetração pode ficar reduzida a poucos decímetros ou metros, seja qual for a antena. Antes de planear um GPR pergunta-se primeiro: o terreno é resistivo? Um condutivímetro ou uma SEV respondem a isso em minutos.

Trabalho de campo e calibração

1. Escolher a antena em função da profundidade e da resolução necessárias.
2. Calibrar a distância: a roda odométrica tem de ser verificada numa distância medida com fita; em alternativa, marcas manuais a intervalos conhecidos.
3. Ajustar o tempo zero (o instante em que a onda sai da antena, que o instrumento tende a deslocar com a temperatura) e a janela de tempo de registo.
4. Percorrer o perfil a velocidade constante, com a antena bem apoiada no chão e sempre com a mesma orientação.
5. Calibrar a velocidade: pelo ajuste das hipérboles de objetos pontuais, por um ensaio de ponto médio comum (CMP) afastando as duas antenas, ou por um refletor de profundidade conhecida (uma sondagem, uma frente de pedreira).

O resultado é o radargrama: posição na horizontal, tempo (ou profundidade) na vertical. Procuram-se reflexões contínuas (camadas, fraturas planas, contacto cobertura/rocha) e hipérboles, típicas de objetos pontuais, blocos, cavidades e condutas.

Aplicações na prospeção e nas minas

O GPR é um método de pequena profundidade e grande detalhe: espessura de coberturas e aluviões, geometria de fraturas e filões em rochas resistivas, reconhecimento de rochas ornamentais em pedreira, deteção de galerias antigas e vazios (uma questão de segurança em zonas mineiras abandonadas) e nível de água em areias. Não substitui a resistividade nem a IP: complementa-as onde é preciso detalhe fino perto da superfície.

11. O método VLF

O sinal

O VLF (Very Low Frequency) usa os sinais de grandes emissores de rádio militares, instalados para comunicar com submarinos, que emitem aproximadamente na banda de 15 a 30 kHz. Estão a centenas ou milhares de quilómetros; na área de trabalho, o seu campo magnético primário é praticamente horizontal e perpendicular à direção do emissor.

Escolher a estação: a regra de ouro

As correntes induzidas num condutor alongado são máximas quando o campo magnético primário lhe é perpendicular, ou seja, quando o emissor fica aproximadamente na direção do alinhamento do condutor. Consequências práticas:

• escolhe-se uma estação cujo azimute seja o mais próximo possível da direção (orientação) do alvo esperado;
• os perfis traçam-se perpendiculares a essa direção;
• um condutor perpendicular à direção do emissor fica mal acoplado e pode passar despercebido. Em malhas sobre estruturas de direções variadas, mede-se com duas estações de azimutes diferentes.

O que se mede

Sem condutores, o campo é horizontal e linearmente polarizado. Por cima de um condutor, o campo secundário soma-se ao primário e o campo total fica inclinado e elíptico. O recetor portátil mede:

• a inclinação (tilt), ligada à componente em fase, em percentagem ou graus;
• a elipticidade, ligada à componente em quadratura, em percentagem.

Por cima de um condutor vertical, a componente em fase muda de sinal (passa por zero, o chamado crossover). A anomalia está no ponto de passagem, não no máximo. Como o sinal depende do sentido em que o operador está virado, mantém-se sempre a mesma orientação e o mesmo sentido de marcha em todos os perfis.

O filtro de Fraser

Para transformar as passagens por zero em máximos fáceis de mapear, aplica-se o filtro de Fraser a quatro leituras consecutivas igualmente espaçadas:

F = (M1 + M2) − (M3 + M4), atribuído ao ponto médio entre M2 e M3

Procedimento, alcance e limitações

• Procedimento: selecionar a estação e confirmar a intensidade do sinal; fazer a leitura com o instrumento nivelado, estação a estação, com espaçamento regular (tipicamente de 5 a 20 m, consoante a largura do alvo); registar coordenadas, hora e estação usada.
• Alcance: limitado pela profundidade pelicular a cerca de 20 kHz (capítulo 8). Em terreno resistivo chega a algumas dezenas de metros ou mais; sob uma cobertura condutora pode ficar pelos primeiros metros.
• Limitações: responde a qualquer condutor alongado (falhas com água, contactos, vedações e linhas elétricas); é sensível à topografia; os emissores param por vezes para manutenção (ter uma estação alternativa); e só "vê" bem estruturas orientadas para o emissor.
• Variante VLF-R: medindo também o campo elétrico com dois elétrodos, obtém-se uma resistividade aparente, útil para mapear contactos.

O VLF é leve, barato e rápido: funciona como triagem de áreas extensas para escolher onde aplicar depois a resistividade e a IP.

12. Métodos radiométricos e elementos radioativos

Os três elementos

Quase toda a radiação gama natural das rochas vem de três fontes, os elementos radioativos que o referencial pede para identificar:

O urânio-238 e o tório-232 quase não emitem radiação gama útil. Por isso mede-se a radiação de um descendente de cada cadeia de decaimento (o bismuto-214 e o tálio-208) e calcula-se o teor do pai admitindo que a cadeia está em equilíbrio. É essa suposição que obriga a escrever "eU" e "eTh", equivalentes, e não U e Th. A cadeia do urânio inclui o radão-222, um gás: se o radão escapa do solo (ou se se acumula no ar junto ao chão), o equilíbrio quebra-se e o canal do urânio erra.

A radiação total exprime-se em contagens por segundo (cps) ou, convertida, em taxa de dose absorvida no ar, em nGy/h (nanogray por hora).

Instrumentos

• Cintilómetro: um cristal cintilador (tipicamente iodeto de sódio) converte cada raio gama num clarão de luz que é contado. Mede a contagem total, sem distinguir os elementos. Rápido e leve, bom para triagem.
• Espectrómetro gama: mede também a energia de cada raio gama e separa as contagens em janelas centradas nos picos do K (1,46 MeV), do bismuto-214 (1,76 MeV) e do tálio-208 (2,61 MeV). Com a calibração do fabricante, dá diretamente K (%), eU (ppm), eTh (ppm) e a taxa de dose. É o instrumento para identificar os elementos.
• Os contadores Geiger servem para proteção radiológica, não para mapeamento geológico: têm baixa eficiência para raios gama e não separam energias.

De onde vem a radiação medida

Os raios gama são absorvidos pela rocha e pelo solo: a quase totalidade do que o detetor recebe vem dos primeiros decímetros do terreno. Consequências:

• uma cobertura de solo transportado, aluvião ou areia mascara a rocha de baixo;
• a humidade do solo e a chuva atenuam o sinal; logo após chuva, os descendentes do radão arrastados do ar podem aumentar temporariamente o canal do urânio. Não se mede com chuva nem logo a seguir;
• a geometria conta: no plano o detetor "vê" um meio-espaço; numa vala ou junto a uma parede de rocha recebe mais radiação; num alto, menos. Mede-se sempre à mesma altura e em posição comparável.

Executar um levantamento radiométrico

1. Verificar o instrumento (capítulo 13): bateria, estabilização do espetro, leitura num ponto de controlo fixo no início do dia.
2. Medir o fundo (background) em várias estações de litologia conhecida e sem mineralização.
3. Percorrer os perfis ou a malha, com o detetor à mesma altura, e em cada estação medir durante um tempo fixo suficiente para a estatística pedida.
4. Registar coordenadas, tempo de contagem, litologia, geometria (plano, vala, afloramento), humidade e condições meteorológicas.
5. Repetir o ponto de controlo no fim do dia para detetar deriva.

Estatística de contagem

A emissão radioativa é aleatória. Para N contagens, o desvio-padrão é √N e o erro relativo é 1/√N. Mais tempo de contagem dá mais precisão.

Interpretar

• Mapeamento litológico: rochas ácidas (granitos, riolitos) têm em regra mais K, U e Th do que rochas básicas (basaltos, gabros); o mapa ternário K-eTh-eU delimita unidades mesmo sob pouca cobertura.
• Alteração hidrotermal: a alteração potássica e a sericitização aumentam o K sem aumentar o Th na mesma proporção; um aumento da razão K/eTh é um indicador clássico de alteração associada a mineralização.
• Urânio: anomalias de eU, e de eU/eTh, são o alvo direto na prospeção de urânio. Portugal teve uma importante atividade de mineração de urânio nas Beiras (a mina da Urgeiriça é o caso mais conhecido), e os granitos dessa região são também conhecidos pelos teores de radão.

Segurança radiológica

A radiação natural medida à superfície é de baixo nível, mas há situações a respeitar: galerias e poços antigos podem acumular radão (não se entra em trabalhos mineiros antigos sem avaliação e ventilação); escombreiras de minas de urânio exigem cuidados de higiene (não comer nem beber no local, lavar as mãos); e as fontes de verificação seladas que acompanham alguns instrumentos são fontes radioativas, sujeitas ao regime jurídico da proteção radiológica (Decreto-Lei n.º 108/2018) e às instruções do fabricante.

13. Equipamento e calibração

O equipamento de cada método

Calibrar e verificar: duas coisas diferentes

• Calibração é comparar o instrumento com um padrão conhecido e documentar o resultado, normalmente num laboratório ou no fabricante, com certificado e prazo de validade. O técnico garante que o certificado está válido antes da campanha.
• Verificação de campo é o conjunto de testes diários que confirmam que o instrumento continua a medir bem: ensaio com resistência de referência, leitura num ponto de controlo, ajuste do zero, estabilização do espetro. Não substitui a calibração, mas deteta avarias entre calibrações.

A resistência de contacto

Nos métodos galvânicos a corrente tem de entrar no terreno. Se a resistência de contacto entre o elétrodo e o solo for alta, o transmissor não consegue injetar corrente suficiente e o sinal medido fica perto do ruído. Formas de a baixar:

• regar os elétrodos de corrente com água salgada ou envolvê-los em lama de bentonite;
• cravar mais fundo ou procurar solo mais húmido a poucos centímetros;
• ligar vários elétrodos em paralelo no mesmo ponto.

Atenção: água salgada só nos elétrodos de corrente. Nos elétrodos de potencial da SP e da IP altera o potencial que se quer medir.

O registo

Cada calibração e cada verificação regista-se: data, instrumento e número de série, teste feito, resultado, quem o fez. Sem registo, não há prova de que os dados são fiáveis, e um relatório de prospeção sem essa prova vale pouco.

14. Executar no terreno: manobrar o equipamento em perfis e em malha

A sequência de trabalho

1. Preparar: rever o plano (métodos, perfis ou malha, espaçamentos), as autorizações de acesso, o plano de segurança e a lista de equipamento; confirmar certificados e fazer as verificações do capítulo 13.
2. Piquetar: marcar no terreno as linhas e as estações. Com GNSS o recetor calcula a posição por trilateração, medindo distâncias (pseudodistâncias) a vários satélites; com correção EGNOS a precisão é da ordem de 1 a 3 m, suficiente para estações de reconhecimento a 10 ou 25 m; para elétrodos de ERT a poucos metros usa-se GNSS diferencial (RTK), de precisão centimétrica, ou fita métrica ao longo da linha com as extremidades posicionadas por GNSS. As coordenadas registam-se em PT-TM06/ETRS89 no continente.
3. Instalar: colocar elétrodos, cabos, bobinas ou antenas segundo o dispositivo escolhido, de forma repetível (mesma profundidade de cravação, mesma altura do detetor, mesma orientação).
4. Testar: resistências de contacto, primeira leitura, comparação com o esperado. Um problema detetado na primeira estação custa minutos; detetado no fim do perfil, custa o dia.
5. Medir: estação a estação, ou em sequência automática na ERT, vigiando os indicadores de qualidade (desvio entre repetições, corrente injetada, intensidade de sinal).
6. Controlar: repetir uma parte das estações (por exemplo, o início do perfil no fim do dia), medir as bases de controlo, fechar circuitos.
7. Registar: cada estação com identificação, coordenadas, hora, valor, parâmetros do instrumento e observações (vedações, linhas elétricas, chuva, mudanças de litologia).
8. Levantar e guardar: recolher todos os elétrodos e estacas (não deixar metal no terreno), limpar e secar o equipamento, carregar baterias, fazer cópia de segurança dos dados no próprio dia.

A folha de campo

Uma folha de campo mínima tem: projeto, data, equipa, instrumento e número de série, método e dispositivo, linha, estação, coordenadas, hora, leitura(s), repetição, observações e condições meteorológicas. Os dados digitais do instrumento não dispensam o caderno: é no caderno que fica o que o instrumento não sabe (a vedação a 5 m, o elétrodo em rocha, a chuva às 15h).

Fontes de ruído e como as evitar

15. Análise de superfície, mapeamento geológico e análise dos potenciais recursos

Análise de superfície

A análise de superfície faz-se antes, durante e depois do levantamento: afloramentos, litologias, alteração visível (oxidação, "chapéu de ferro" ou gossan sobre sulfuretos, argilização, silicificação), estruturas (falhas, fraturas, filões e as suas direções), antigos trabalhos mineiros, escombreiras e infraestruturas. Serve para três coisas:

• desenhar o levantamento: direção dos perfis, método adequado, espaçamento;
• eliminar falsos positivos: uma anomalia sob uma vedação ou uma escombreira não é um alvo;
• dar sentido às anomalias: um condutor que coincide com um gossan vale muito mais do que um condutor numa várzea argilosa.

Mapeamento geológico e integração

O mapeamento geológico organiza litologia e estrutura num mapa de base (a cartografia geológica do LNEG é o ponto de partida). Cada método geofísico produz o seu mapa ou secção; a interpretação sobrepõe todos num SIG, no mesmo sistema de coordenadas, e procura coincidências espaciais entre anomalias de métodos diferentes e estruturas ou litologias favoráveis.

Assinaturas típicas por tipo de alvo

Estas assinaturas são pontos de partida, não regras. Cada jazigo tem a sua história, e é para isso que servem os estudos de caso que o referencial indica como recurso.

Analisar os potenciais recursos minerais: do dado ao alvo

1. Controlar a qualidade dos dados: repetições, deriva, estações duvidosas.
2. Definir o fundo por unidade geológica e o limiar de anomalia.
3. Identificar anomalias: posição, forma, dimensão, direção, se se veem em mais de uma estação e em mais de um perfil.
4. Eliminar falsos positivos: culturais, topográficos, geológicos (grafite, argila, água).
5. Cruzar métodos: a mesma zona responde em dois métodos independentes?
6. Cruzar com a geologia e com estudos de caso.
7. Hierarquizar os alvos e propor sondagens: posição, azimute e inclinação para intersetar a anomalia à profundidade estimada.

16. Segurança, EPI e normas de segurança e saúde no trabalho

Riscos elétricos: os mais graves desta UC

Os transmissores de resistividade e sobretudo de IP e de TDEM trabalham com tensões e correntes elevadas: em IP podem chegar às centenas ou mesmo milhares de volts. Um elétrodo de corrente em injeção pode matar. Regras:

• Ninguém toca nos elétrodos de corrente nem nos cabos enquanto o transmissor está ligado.
• O operador do transmissor só injeta depois de confirmar por rádio que toda a equipa está afastada, e anuncia o início e o fim de cada injeção.
• Os elétrodos de corrente ficam sinalizados (fita, placas) e, se houver passagem de pessoas ou animais, vigiados.
• Desligar o transmissor antes de mover qualquer elétrodo ou cabo; usar luvas isolantes adequadas ao trabalho com cabos e elétrodos.
• Cabos e ligações em bom estado, sem emendas improvisadas; nunca estender cabos sob ou perto de linhas elétricas aéreas.
• Trovoada: suspende-se o trabalho, desliga-se o equipamento e a equipa afasta-se dos cabos, que podem captar descargas a grande distância.

Riscos do trabalho de campo e de mina

• Terreno irregular, declives, vegetação, calor, desidratação e insolação; animais e zonas de caça.
• Nunca trabalhar sozinho; comunicar sempre a localização da equipa; plano de emergência conhecido por todos (112, ponto de encontro, primeiros socorros).
• Em minas, aplicam-se as regras da própria mina e o Regulamento Geral de Segurança e Higiene no Trabalho nas Minas e Pedreiras (Decreto-Lei n.º 162/90): formação de acolhimento, circulação só autorizada, atenção a maquinaria, detonações e taludes.
• Trabalhos mineiros abandonados: não entrar em galerias nem aproximar-se de poços sem avaliação; risco de colapso, queda e ar irrespirável (incluindo radão).

Equipamentos de proteção individual

O quadro legal geral é o regime jurídico da promoção da segurança e saúde no trabalho (Lei n.º 102/2009) e, para os EPI, o Decreto-Lei n.º 348/93 e a Portaria n.º 988/93. O EPI escolhe-se a partir da avaliação de riscos, usa-se corretamente e mantém-se em bom estado.

Atitudes profissionais

As atitudes do referencial (responsabilidade, autonomia, assertividade, rigor, respeito pelos princípios da sustentabilidade, conduta profissional, sentido analítico, sentido de organização, coordenação do trabalho e respeito pelas regras e normas definidas) têm tradução concreta no campo: a assertividade de parar uma injeção quando alguém se aproxima de um elétrodo; o rigor de registar a vedação junto ao perfil; a sustentabilidade de não deixar elétrodos, estacas ou fita no terreno e de repor o que se mexeu; a coordenação de uma equipa ligada por rádio. Um técnico rigoroso é, antes de mais, um técnico que trabalha em segurança.

Erros comuns

• Tomar condutor por minério. Argila, água salgada, grafite, falhas com água e estruturas metálicas também são condutores. A interpretação exige cruzar métodos e geologia.
• Ler as equipotenciais ao contrário. Linhas apertadas indicam gradiente forte e meio resistivo; linhas afastadas, meio condutor.
• Confundir resistividade aparente com verdadeira. ρa só é a resistividade real num terreno homogéneo; o modelo do subsolo sai da inversão.
• Usar uma SEV isolada para concluir sobre extensão lateral. A SEV dá só a variação em profundidade, num ponto.
• Tratar a pseudossecção como imagem do subsolo. É uma forma de mostrar dados, não um modelo.
• Confundir nós com células ao planear uma malha: 20 × 20 intervalos são 21 × 21 nós.
• Esperar que a IP distinga sulfuretos de grafite. Não distingue: ambos dão cargabilidade alta.
• Dizer que o GPR funciona por indução. O GPR é um método de propagação de ondas (radiação); a condutividade só o atenua.
• Escolher a estação VLF ao acaso. A estação deve estar na direção do alinhamento do alvo, e os perfis perpendiculares a ele.
• Esquecer que U e Th se medem pelos descendentes. Os resultados são eU e eTh (ppm equivalentes), o K em %.
• Contar pouco tempo com o espectrómetro: as janelas dos elementos têm poucas contagens e o erro estatístico dispara.
• Confundir calibração com verificação de campo, ou avançar sem as duas registadas.
• Molhar com água salgada os elétrodos de potencial da SP ou da IP.
• Tocar num elétrodo ou cabo com o transmissor ligado, ou continuar a trabalhar com trovoada.

Glossário

• Resistividade (ρ): oposição de um material à passagem da corrente, em Ω·m.
• Condutividade (σ): inverso da resistividade, em S/m ou mS/m.
• Resistividade aparente (ρa): valor calculado com ρa = K · ΔV / I; só é a resistividade real num terreno homogéneo.
• Fator geométrico (K): fator, em metros, que depende só das posições dos elétrodos (2πa em Wenner).
• Linha de fluxo de corrente: percurso da corrente no terreno, do potencial mais alto para o mais baixo.
• Linha (superfície) equipotencial: lugar dos pontos com o mesmo potencial; perpendicular às linhas de fluxo.
• Método do corpo carregado (mise-à-la-masse): injeção de corrente diretamente no minério para mapear a sua extensão pelas equipotenciais.
• SEV: sondagem elétrica vertical, medição 1D com abertura crescente num ponto.
• ERT: tomografia de resistividade elétrica, com muitos elétrodos, em 2D ou 3D.
• Pseudossecção: representação das resistividades aparentes medidas, antes da inversão.
• Inversão: cálculo do modelo de resistividades verdadeiras que explica as medições.
• Wenner, Schlumberger, dipolo-dipolo, polo-dipolo: dispositivos de quatro elétrodos com propriedades diferentes de sinal, profundidade e resolução.
• Polarização espontânea (SP): medição passiva do potencial natural do terreno.
• Elétrodo não polarizável: elétrodo (por exemplo Cu/CuSO4) com potencial de contacto estável, usado em SP e IP.
• Polarização induzida (IP): medição da capacidade do terreno de acumular carga sob corrente.
• Cargabilidade: medida da IP no domínio do tempo, em mV/V ou ms.
• Efeito de frequência (PFE): medida da IP no domínio da frequência, em %.
• Correntes de Foucault: correntes induzidas num condutor por um campo magnético variável.
• Slingram: método EM de domínio da frequência com duas bobinas a distância fixa.
• TDEM (TEM): método EM no domínio do tempo, que mede o decaimento do campo secundário depois de cortar a corrente.
• Profundidade pelicular (δ): profundidade a que a amplitude do campo EM cai para cerca de 37 %; δ ≈ 503 √(ρ/f).
• VLF: método EM que usa emissores de rádio militares na banda aproximada de 15 a 30 kHz.
• Filtro de Fraser: transformação das leituras VLF que converte passagens por zero em máximos.
• GPR (radar de solos): método de propagação de ondas que regista as reflexões de impulsos de alta frequência.
• Permitividade relativa (εr): propriedade que controla a velocidade das ondas de radar, v = c/√εr.
• Radargrama: secção de GPR, posição por tempo de ida e volta.
• Elementos radioativos: potássio, urânio e tório, as fontes da radiação gama natural das rochas.
• eU, eTh: urânio e tório equivalentes, em ppm, calculados a partir do bismuto-214 e do tálio-208.
• Espectrómetro gama: instrumento que separa as contagens por energia e dá K (%), eU e eTh (ppm) e taxa de dose (nGy/h).
• Fundo (background): valores normais de uma variável numa unidade geológica sem mineralização.
• Calibração: comparação documentada com um padrão, com certificado e validade.
• Verificação de campo: testes diários que confirmam o bom funcionamento do instrumento.
• EPI: equipamentos de proteção individual.

Síntese

A prospeção elétrica e eletromagnética mede contrastes de propriedades físicas que podem estar ligados a recursos minerais. Os métodos elétricos injetam corrente (resistividade, IP) ou medem potenciais naturais (SP); a resistividade trabalha-se em 1D (SEV), 2D (perfis de ERT) e 3D (malha), com dispositivos escolhidos para o alvo, e calcula-se com ρa = K · ΔV / I. A leitura das linhas de fluxo e equipotenciais explica o que um condutor ou um resistivo fazem à corrente. A IP é o método dos sulfuretos disseminados, com a grafite como grande armadilha; a SP dá anomalias em geral negativas sobre sulfuretos. Os métodos EM de indução (Slingram, TDEM, VLF) dispensam elétrodos e têm o alcance limitado pela profundidade pelicular; o GPR é um método de propagação, de grande detalhe e pouca profundidade, que morre em terrenos condutores. A radiometria identifica K (%), eU e eTh (ppm) pelos seus emissores gama. Tudo depende de calibrar e verificar o equipamento, de o manobrar com método em perfis ou em malha, de registar com rigor, de cruzar os dados com a análise de superfície e o mapeamento geológico e de analisar as anomalias até uma lista hierarquizada de alvos, sempre com as regras de segurança elétrica, os EPI e as normas de segurança e saúde no trabalho.

Exercícios resolvidos

1. Num dispositivo Wenner com a = 20 m, injeta-se I = 250 mA e mede-se ΔV = 80 mV. Qual a resistividade aparente?

Resolução: K = 2π × 20 = 125,7 m. R = 0,080 / 0,250 = 0,32 Ω. ρa = 125,7 × 0,32 = 40,2 Ω·m, um valor baixo que merece atenção (argila, água ou condutor).

2. Numa SEV Schlumberger, AB/2 = 100 m e MN/2 = 5 m. Qual o fator geométrico?

Resolução: K = π(L² − l²)/(2l) = π × (10 000 − 25) / 10 = π × 997,5 = 3134 m.

3. Um condutivímetro lê 25 mS/m. Qual a resistividade?

Resolução: σ = 0,025 S/m; ρ = 1/0,025 = 40 Ω·m.

4. Num mapa de equipotenciais, as linhas apertam-se muito numa pequena zona. Que tipo de corpo sugere?

Resolução: linhas apertadas = gradiente de potencial forte = meio resistivo (por exemplo, um filão de quartzo ou rocha sã). Um condutor faria o contrário: afastaria as equipotenciais, porque dentro dele o potencial quase não varia.

5. Um levantamento mostra resistividade moderada e cargabilidade alta numa zona de rochas vulcânicas com alteração. Que interpretação e que cautela?

Resolução: assinatura típica de sulfuretos disseminados, que não formam caminho contínuo para a corrente mas polarizam. Cautela: confirmar pela geologia que não há grafite, que daria o mesmo sinal, e verificar que a anomalia aparece em mais de um perfil.

6. Calcula a profundidade pelicular a 20 kHz num terreno de 400 Ω·m.

Resolução: δ ≈ 503 × √(400 / 20 000) = 503 × √0,02 = 503 × 0,1414 ≈ 71 m.

7. Com uma antena de GPR, um refletor aparece a 60 ns num terreno com εr = 4. A que profundidade está?

Resolução: v = 0,3 / √4 = 0,15 m/ns. d = v × t / 2 = 0,15 × 60 / 2 = 4,5 m.

8. Porque é que o GPR quase não funciona numa várzea argilosa, mesmo com a antena de frequência mais baixa?

Resolução: porque a argila é muito condutora: as perdas por condução absorvem a energia da onda e a penetração cai para poucos decímetros ou metros. O limite não vem da frequência, vem da condutividade do terreno. Aí são mais adequados métodos de indução ou a resistividade.

9. O alvo é uma falha com direção N-S. Que estação VLF escolher e como orientar os perfis?

Resolução: uma estação situada aproximadamente a norte ou a sul da área (azimute próximo da direção da falha), para que o campo magnético primário, perpendicular à direção do emissor, fique perpendicular à falha. Os perfis traçam-se E-W, perpendiculares à falha.

10. Porque se escrevem "eU" e "eTh" e não "U" e "Th" nos resultados de um espectrómetro?

Resolução: porque o espectrómetro mede a radiação do bismuto-214 (cadeia do urânio) e do tálio-208 (cadeia do tório), descendentes dos elementos, e calcula o teor do pai admitindo equilíbrio radioativo. Se o equilíbrio estiver quebrado (por exemplo por perda de radão), o valor real pode ser diferente. O potássio mede-se pelo próprio potássio-40 e exprime-se em %.

11. Numa malha de 300 m × 200 m, com linhas de 300 m espaçadas de 50 m e estações a 20 m, quantas estações há?

Resolução: linhas: 200 / 50 = 4 intervalos, 5 linhas. Estações por linha: 300 / 20 = 15 intervalos, 16 estações. Total: 5 × 16 = 80 estações.

12. O operador do transmissor de IP vai iniciar uma injeção e um colega não responde no rádio. O que faz?

Resolução: não injeta. Só se liga o transmissor depois de todos confirmarem que estão afastados dos elétrodos e cabos. Procura-se o colega (ou confirma-se a posição por outro meio) antes de continuar.