Sondagem Elétrica Vertical - SEV

A prospecção geofísica, segundo Orellana (1972), é um ramo da física aplicada que busca localizar e delimitar estruturas na subsuperfície a partir do contraste de suas propriedades físicas em relação ao meio circundante, por meio de observações realizadas na superfície. Entre os diversos métodos existentes, a eletrorresistividade destaca-se por sua versatilidade e baixo custo, sendo amplamente aplicada em mapeamentos geológicos, estudos de mineração, prospecção de água subterrânea, investigações geotécnicas e levantamentos ambientais.

A eletrorresistividade é um método geoelétrico baseado na determinação da resistividade elétrica dos materiais, podendo empregar tanto campos elétricos naturais, existentes na crosta terrestre, quanto campos artificiais gerados pela injeção controlada de corrente elétrica no terreno (Telford et al., 1990). Em alguns casos, certos minerais geram campos elétricos naturais — fenômeno conhecido como potencial espontâneo —, mas o mais comum em prospecção é criar campos artificiais e analisar sua deformação, o que permite deduzir características geológicas e hidrogeológicas do subsolo. Para isso, utiliza-se corrente contínua ou alternada de baixa frequência, já que a profundidade de investigação diminui quando a frequência aumenta.

O princípio central está na medição da resistividade elétrica (ρ), propriedade física que expressa a dificuldade de um material em conduzir corrente elétrica. Seu inverso, a condutividade (σ), representa a facilidade de condução, sendo ambas relacionadas pela expressão ρ = 1/σ. Essa propriedade varia amplamente entre diferentes rochas e minerais, dependendo de fatores como porosidade, grau de saturação, salinidade da água contida nos poros, mineralogia e presença de fraturas. Rochas cristalinas pouco porosas, por exemplo, apresentam resistividade naturalmente elevada, mas quando fraturadas e saturadas com água mineralizada, essa resistividade cai significativamente. Minerais condutivos também reduzem a resistividade, mas o efeito só é marcante quando representam mais de 10% do volume da rocha (Fernandes, 1984), conforme apresentado na Figura 1.

Figura 1 - Intervalo de valores de resistividade elétrica de alguns materiais geológicos e em materiais naturais (Adaptado de Orellana, 1972; Palacky, 1987).

Na prática, a resistividade verdadeira das camadas do subsolo não é medida diretamente. Ao injetar corrente no solo através de um par de eletrodos (A e B) e medir a diferença de potencial entre outro par (M e N), obtém-se um valor denominado resistividade aparente. Esse valor é calculado pela relação:

ρa=K⋅ΔVIρ_a = K \cdot \frac{ΔV}{I}ρa​=K⋅IΔV​

onde ΔV é a diferença de potencial medida, I é a corrente injetada e K é o fator geométrico, que depende exclusivamente do espaçamento e do arranjo dos eletrodos no terreno. Em meios heterogêneos, a resistividade aparente corresponde a uma média ponderada das diferentes formações atravessadas pela corrente, representando a resistividade que o meio teria se fosse homogêneo.

Dentro dos métodos de eletrorresistividade, existem duas abordagens principais: o caminhamento elétrico, que investiga variações laterais, e a Sondagem Elétrica Vertical (SEV), voltada à variação vertical da resistividade. A SEV é particularmente útil quando se deseja conhecer a sucessão de camadas geológicas em profundidade, partindo do princípio de que essas camadas são horizontalmente homogêneas e isotrópicas ao redor do ponto de medição.

O procedimento da SEV normalmente utiliza o arranjo de Schlumberger, no qual os eletrodos de corrente (A e B) são posicionados a grandes distâncias, enquanto os eletrodos de potencial (M e N) permanecem próximos entre si. O levantamento inicia-se com pequena separação entre A e B, que é progressivamente aumentada, fazendo com que a corrente penetre camadas mais profundas. Em cada configuração, medem-se a corrente e a diferença de potencial, calculando-se a resistividade aparente. Os dados são então plotados em um gráfico log-log, onde se ajusta um modelo teórico de camadas horizontais para estimar a resistividade verdadeira e a espessura de cada camada.

Além do Schlumberger, outros arranjos como Wenner, dipolo-dipolo, pólo-dipolo, pólo-pólo e gradiente são utilizados em situações específicas, buscando otimizar a sensibilidade a determinadas feições ou reduzir o tempo de campo e o ruído nos dados. A Figura 2 ilustra alguns arranjos eletródicos comumente utilizados em campo e seu fator geométrico.

Figura 2 - Principais arranjos eletródicos utilizados em ensaios de campo e seus fatores geométricos (adaptado de Loke, 2004).

A SEV é aplicada com grande sucesso em hidrogeologia, permitindo localizar e caracterizar aquíferos, determinar profundidade do nível freático e detectar intrusão salina em áreas costeiras. Em geotecnia, auxilia na determinação de perfis de fundação e na identificação de solos compressíveis. Na geologia e mineração, contribui para o mapeamento de contatos litológicos e zonas de alteração, enquanto no meio ambiente é utilizada para identificar plumas de contaminação, delimitar aterros e avaliar barreiras geológicas naturais.

A Sondagem Elétrica Vertical (SEV) pelo arranjo Schlumberger é um dos métodos mais tradicionais e amplamente utilizados dentro da eletrorresistividade para investigar a variação da resistividade elétrica do subsolo em profundidade. Sua principal característica é a forma como os eletrodos de corrente e potencial são dispostos e movimentados no terreno, permitindo alcançar diferentes profundidades de investigação de maneira prática e eficiente.

No arranjo Schlumberger, utilizam-se quatro eletrodos alinhados em linha reta: dois eletrodos externos (A e B) para injeção de corrente elétrica e dois eletrodos internos (M e N) para medição da diferença de potencial gerada no subsolo. A distância entre M e N é relativamente pequena em relação ao espaçamento entre A e B. Durante o levantamento, os eletrodos de corrente são afastados progressivamente de forma simétrica em relação ao centro do arranjo, enquanto os eletrodos de potencial permanecem fixos na maior parte das medições. Apenas quando a diferença de potencial se torna muito pequena — dificultando a leitura — é que M e N são deslocados para aumentar a sensibilidade das medidas. A Figura 3 ilustra o arranjo Shlumberger.

Figura 3 - Ilustração da aplicação do arranjo Shlumberger

Esse procedimento permite que, a cada aumento do espaçamento AB, a corrente elétrica penetre mais profundamente no subsolo. Assim, as medições registradas para diferentes configurações refletem a resposta elétrica de camadas progressivamente mais profundas, possibilitando construir um perfil de resistividade aparente em função da profundidade.

Trata-se de um método de alta relação custo-benefício, capaz de atingir profundidades expressivas, mas que requer cuidados na interpretação, já que pressupõe condições ideais de homogeneidade lateral que nem sempre ocorrem. A combinação da SEV com outros métodos geofísicos e informações diretas de sondagens mecânicas é a estratégia mais recomendada para aumentar a confiabilidade dos resultados.