2. Levantamentos Magnéticos

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1 2. Levantamentos Magnéticos O objectivo dos levantamentos magnéticos é o de investiga a geologia subsupeficial com base nas anomalias do campo magnético da Tea, esultantes das popiedades magnéticas dos mateiais do sub-solo. Apesa de a maioia dos mineais que fomam as ochas não seem magnéticos, alguns tipos de ochas (ou mateiais) contêm suficientes mineais magnéticos paa poduziem anomalias magnéticas significativas. De um modo semelhante, os objectos feosos com oigem na actividade humana também geam anomalias magnéticas. Conceitos básicos Equações de Maxwell e gandezas fundamentais O campo electomagnético é, do ponto de vista da física clássica, descito po um conjunto de equações denominadas equações de Maxwell que se podem esceve da foma seguinte: B ote = (2.1) t E otb = μ J + ε 0 0 (2.2) t dive = ρ ε 0 (2.3) divb = 0 (2.4) paa o vazio. O campo (campo eléctico) expime-se em volt/m no Sistema Intenacional, o campo E B (campo magnético) expime-se em tesla (SI), ρ (densidade de caga eléctica) em Coulomb/m 3, J (densidade de coente) em ampèe/m 2, ε 0 é a pemitividade eléctica do vazio (10 7 /4 π c 2 faad/m) e μ 0 a pemeabilidade magnética do vazio (4 π.10-7 henies/m). A equação (2.1) expime matematicamente a indução electomagnética de Faaday : um campo magnético vaiável gea num cicuito eléctico fechado uma foça electomotiz. A equação (2.2) expime a dependência do campo magnético da coente eléctica (de condução ou de deslocamento). A equação (2.3) expime o facto de as cagas elécticas constituiem as fontes (sumidouos) do campo eléctico. Finalmente, a equação (2.4) expime a ausência de fontes (sumidouos) do campo magnético. O mecanismo que justifica a natueza dos imans pemanentes é exteio às equações de Maxwell em sentido estito, sendo do domínio da micofísica. Contudo, podemos desceve o que ocoe no inteio dos mateiais magnéticos fazendo intevi explicitamente Univesidade do Algave 1

2 dois campos magnéticos, um que epesentamos po B - que designaemos simplemente po campo magnético - e outo que epesentamos po He que designamos po excitação magnética. A elação ente estes dois campos é dada po : B = μ H+ J M 0 ( ) (2.5) em que J M epesenta a pate da excitação magnética que é geada pela pesença de matéia e é, ao mesmo tempo, a soma dos momentos magnéticos elementaes po unidade de volume. Tanto J M como H têm unidades de Ampée/m. Aplicando o opeado divegência à expessão (2.5) vemos que : div H = div J M (2.6) O campo magnético B não possui fontes, ou seja, em todos os pontos do espaço a sua divegência é nula (2.4). O campo H possui eventualmente divegência não nula, que pode se intepetada como caga magnética. Nas vizinhanças de um íman estabelece-se um campo magnético cujas linhas de foça saem de uma extemidade e entam na outa. Figua 1 Fluxo do campo magnético em tono de um iman O fluxo do campo magnético pode se mapeado atavés das diecções definidas po uma pequena bússula suspensa no campo do íman. Os pontos do íman onde o fluxo convege são os pólos do íman. De um modo semelhante, um íman suspenso livemente no espaço alinha-se ao longo do campo magnético da Tea. O pólo do íman que aponta paa o pólo Note magnético da Tea chama-se pólo magnético note e o outo pólo magnético sul. O movimento de uma bússola à supeficie da Tea mosta assim que o campo magnético da Tea exece sobe um deteminado tipo de mateiais mateiais magnéticos um momento, cuja magnitude é popocional ao momento magnético total M do mateial. Este momento magnético pode se consideado, do ponto de vista macoscópico, como o valo integado da magnetização volúmica J M, ou seja : J M dv = M (2.7) De um ponto de vista micoscópico podemos desceve o momento magnético de uma substância magnetizável do seguinte modo. Quando um mateial é colocado num Univesidade do Algave 2

3 campo magnético ele pode adquii uma magnetização na diecção do campo, a qual desapaece quando o mateial é etiado do desse campo. Este fenómeno é designado po magnetização induzida, e esulta do alinhamento dos dipólos magnéticos elementaes do mateial. Como esultado deste alinhamento, o mateial exibe uma distibuição de pólos à supefície que coesponde às extemidades dos dipólos. A intensidade da magnetização induzida J M do mateial é definida como J M = M/V = M/LA e suas unidades de são o Ampée/meto. Figua 2 Repesentação esquemática de um elemento cujos dipólos elementaes estão alinhados na diecção do campo exteno B, poduzindo assim uma magnetização induzida. Sempe que discutimos o campo magnético da Tea temos que te pesentes os dois campos B e H. O pimeio vai se consideado sempe que consideamos as obsevações expeimentais do CMT, a acção sobe copos magnetizados, etc...; o segundo seá essencialmente consideado sempe que estudamos a inteacção com os mateiais, ou seja, quando espondemos à questão : de que maneia é que a magnetização volúmica de uma fomação é influenciada pelo campo geomagnético? Esta questão seá cental na intepetação das anomalias magnéticas. Não existindo monopólos magnéticos na acepção indicada anteiomente, o modelo mais simples que podemos elaboa de magnete é fomado po um dipólo. Um pequeno iman pemanente é uma boa apoximação física de um dipólo, e em pimeia apoximação, a pópia Tea pode se consideada como um dipólo magnético. Como vimos anteiomente, o B elaciona-se com o H e com o J M atavés da elação (2.5) e, po sua vez, o J M e o H estão elacionadosatavés da expessão M J = χh (2.8) onde χ é a susceptibilidade magnética, que é uma gandeza adimensional, e epesenta a facilidade com que uma substância pode se magnetizada e poduzi, po consequência, o seu pópio campo magnético. H não é linea poque χ depende da Muitas vezes a elação ente J M e intensidade da excitação magnética (ou seja do módulo de H). Como todas as substâncias são magnéticas à escala atómica, podemos intepeta o tipo de compotamento de χ em temos da estutua magnética do mateial. Deste ponto de vista, é possível classifica os váios tipos de magnetismo do seguinte modo: Diamagnetismo Paamagnetismo Univesidade do Algave 3

4 Feomagnetismo Antifeomagnetismo Feimagnetismo Existem duas oigens atómicas possíveis paa o magnetismo à escala atómica o movimento obital dos electões em tono do núcleo e o spin dos electões. Um átomo que tem um momento magnético povocado pelo spin ou pelo movimento obital, ou po ambos, designa-se po átomo magnético. O diamagnetismo é um magnetismo faco no qual a magnetização induzida pelo campo H é oposta à diecção desse campo. A susceptibilidade é então negativa e nomalmente da odem de A oigem deste magnetismo eside na alteação do movimento obital dos electões que tendem a poduzi um outo campo que se opõe ao campo inducto. Nestas substâncias o campo exteio não tem efeito sobe o spin dos electões. Isto sucede poque os átomos destes mateiais têm um númeo pa de electões e os campos magnéticos devidos ao spin compensam-se dois a dois. O diamagnetismo é um fenómeno comum a todas as substâncias, emboa não possa se nomalmente obsevado devido a outas fomas de magnetismo mais intensas que a ele se sobepõem. No paamagnetismo a susceptibilidade é positiva, mas faca. A odem de gandeza de χ vaia ente 10-4 e Nos mateiais paamagnéticos as obitais estão incompletas e os momentos dos spins esultantes podem se alinhados ligeiamente de modo a poduzi uma magnetização induzida paalela ao campo aplicado. Devido à agitação témica, o alinhamento dos momentos magnéticos é função da tempeatua, azão poque o paamagnetismo depende (invesamente) da tempeatua a que a substância se enconta. No caso do feomagnetismo, que ocoe em algumas substâncias com oganização cistalina, os spins desempaelhados (nas obitais de cada átomo) estão alinhados paalelamente uns aos outos, em esultado de uma fote inteacção positiva que actua ente os átomos vizinhos. A susceptibilidade destes mateiais é ceca de 10 6 vezes maio que a dos diamagnéticos e paamagnéticos. Devido à agitação témica, o feomagnetismo também decesce com a tempeatua, desapaecendo à chamada tempeatua de Cuie. As substâncias feomagnéticas incluem o feo, o cobalto e o niquel, que aamente ocoem sob foma natual. O antifeomagnetismo é um magnetismo faco semelhante ao paamagnetismo no sentido de exibi uma pequena susceptibilidade positiva. Nestes mineais estabelecese um aanjo antipaalelo no qual os spins positivos e negativos se anulam mutuamente. Nas substâncias feimagnéticas os iões magnéticos ocupam dois tipos de posições na ede cistalina, A e B. Os spins dos electões da camada A apontam na diecção mais, enquanto que os da camada B estão diigidos segundo a diecção menos. Isto sucede devido à fote inteacção negativa actuante ente os dois sistemas de spins A e B. Dado que o númeo de iões magnéticos, e também a intensidade dos spins dos iões individuais, é difeente nas camadas A e B da ede cistalina, este aanjo odenado dá oigem a uma magnetização esultante. Vitualmente todos os mineais esponsáveis pelas popiedades magnéticas das ochas, caem nesta categoia. O alinhamento dos spins dos átomos segundo uma mesma diecção (seja ela paalela ou antipaalela) em substâncias fei e feomagnéticas apesenta poblemas do ponto de vista da consevação de enegia. Só paa da uma pequena ideia do poblema Univesidade do Algave 4 Figua 3 Esquema do alinhamento dos momentos magnéticos nas substâncias fei, feo e antifeomagnéticas

5 podemos dize que o alinhamentos dos spins individuais vai da oigem ao apaecimento de uma enegia magnetostática esultante do facto de as extemidades do copo teem duas polaidades magnéticas opostas (situação muito idêntica à epesentada na figua 2). Po outo lado, esse alinhamento dos spins é mantido à custa de uma foça de inteacção que actua ente os momentos magéticos de spin dos átomos póximos. Esta última foça é muito mais intensa, mas de alcance muito mais eduzido, que a foça magnetostática. Assim, uma situação de eqilíbio esulta do balanço da acção destas duas foças que não puxam paa o mesmo lado. Enquanto que a segunda tende a mante um alinhamento paalelo dos spins (a enegia de inteacção é mínima paa situações paalelas), da pimeia esulta um aumento da enegia magnetostática. Pelo pincípio da enegia mínima, que ege todos os fenómenos físicos e não só, a situação de compomisso que se atinge consiste em minimiza a soma destas duas enegias. Desta minimização esulta que os mineais magnéticos apesentam configuação sepaada em sub-zonas ou domínios magnéticos. No inteio destes domínios existe um alinhamento pefeito paalelo dos spins, que estão sepaados po egiões elativamente esteitas atavés das quais ocoe uma otação gadual da diecção dos momentos magnéticos individuais B (a) (b) (c Figua 4 (a) Mineal com um só domínio magnético. (b) Mesmo mineal dividido em quato domínios. (c) Efeito da aplicação de um campo exteio. O domínio com o sentido do campo exteno aumenta e o de sentido contáio diminui. Na ausência de constangimentos exteioes, as magnetizações dos domínios dispõem-se de modo a foma ciclos fechados do fluxo do seu campo magnético, tal como mosta o exemplo simples da figua 3b. Neste estado, o copo enconta-se desmagnetizado, que dize, não tem um momento magnético exteio, apesa de pode vi a tê-lo se fo exposto a um campo magnético exteio que altee a popoção elativa do volume dos domínios alinhados pefeencialmente na diecção desse campo. Um facto adicional a te em conta na movimentação das paedes dos domínios (que têm dimensões finitas) é que as edes cistalinas não são nomalmente isentas de impefeições. Essas impefeições têm um papel impotante como baeias ao deslocamento das paedes dos domínios. Como acabámos de ve, quando se aplica um campo as paedes dos domínios magnéticos deslocam-se fazendo aumenta o volume daqueles que têm a diecção do campo. Se o campo fo mais fote as paedes podem fica pesas nas impefeições cistalinas e não voltaem às posições individuais quando se emove o campo. Ficamos assim com uma magnetização emanescente ou pemanente. Dize o que é TRM, DRM e CRM Univesidade do Algave 5

6 Qualque ocha que contenha mineais magnéticos possui magnetização induzida J i e emanescente J (não usamos a notação anteio de J M paa se coeente com a figua). A intensidade elativa delas as duas é medida pela azão de Königsbege Q = J /J i. Estas magnetizações podem te diecções e intensidades difeentes. Então a magnetização total seá dada pela soma vectoial das duas O mineal magnético mais impotante é o do gupo das titanomagnetites (Fe 2 TiO 4 ), que quando não tem titâneo dá magnetite (Fe 3 O 4 ). Paa os poblemas ambientais, são os mateiais feosos que têm mais impotância. Figua 5 Relação ente as magnetizações induzida J i, emanescente J e total J. O Campo geomagnético As anomalias magnéticas são efeitos localizados sobepostos ao campo magnético da Tea. Po isso é peciso conhece bem o campo geomagnético paa se podeem faze as eduções a um datum e pode intepeta as anomalias. O campo geomagnético é geometicamente mais complicado que o campo gavítico e exibe uma vaiação iegula em oientação e intensidade com a latitude, longitude e o tempo. Send Figua 6 Elementos geomagnéticos o o campo geomagnétic o um vecto, paa o descevemos temos de conhece as suas tês componentes num dado efeencial. Paa isso usam-se os chamados elementos geomagnéticos. O vecto total B tem uma componente vetical Z e uma hoizontal H que aponta na diecção do Note magnético. I é a inclinação em elação à hoizontal do vecto B e D é a declinação, ou seja, o ângulo ente os notes geogáfico e magnético. A intensidade de B vaia ente nt no equado até ceca de no pólos. No hemisféio Note a inclinação é positiva, valendo 90 o no pólo magnético, e no Sul é negativa. No equado magnético, po definição, I = 0. Ceca de 90% do campo geomagnético pode se epesentado po um dipólo centado e inclinado ceca de 11,5º e elação ao eixo de otação. Po esta azão, o equado magnético não coincide com o equado geogáfico e, como tal, os pólos magnéticos estão deslocados em elação aos pólos geogáficos. O momento magnético deste dipólo Univesidade do Algave 6 Figua 7 Vaiação da inclinação do campo magnético total em função da latitude.

7 geocêntico fitício pode se calculado a pati do campo obsevado. Se este campo do dipólo fo subtaido aos dados obsevados (a nível plenetáio) o campo esidual pode se apoximado pelo efeito de um segundo dipólo mais pequeno. O pocesso continua po ai além e chama-se a isso o desenvolvimento em hamónicas esféicas. Este método tem sido utilizado paa calcula uma epesentação matemática do campo de oigem pofunda, que se designa po IGRF (Intenational Geomagnetic Refeence Field). A pati desta epesentação matemática do campo podemos, sabendo as coodenadas geogáficas de um ponto, calcula a intensidade e diecção desse campo teóico (figua 8). O campo geomagnético não pode esulta de um magnetismo pemanente dos mateiais constituintes do inteio da Tea. Ente outos factoes, as altas tempeatuas que pevalecem a gandes pofndidades são muito mais elevadas que a tempeatua de Cuie dos mineais magnéticos conhecidos. O único modelo que explica a existência de um campo magnético pemanente a nível planetáio é o do Modelo do Dínamo. Este modelo explica a geação do campo geomagnético atavés da existência de um complexo padão de movimentos no núcleo líquido da Tea (constituido sobetudo de feo e níquel). As obsevações contínuas do campo geomagnético efectuadas ao longo de muitos anos em obsevatóios mostam que as médias anuais das componentes do campo apesentam uma vaiação lenta, mas muito significativa, que espelha a escala tempoal dos fenómenos físicos que ocoem no núcleo liquido da Tea. Este fenómeno, que é conhecido pela designação de vaiação secula, tem como uma das suas consequências a vaiação da IGRF Univesidade do Algave 7 Figua 8 Campo geomagnético calculado com o IGRF90

8 declinação magnética ao longo dos anos e da pópia intensidade do campo. A vaiação secula é pevísivel a cuto pazo tendo, no entanto, de se ecalculada paa cada quinquénio que é o peíodo de validade de cada IGRF. Um exemplo conhecido da vaiação secula é a pecessão do pólo magnético em tono do pólo geogáfico. Nos levantamentos magnéticos o IGRF é usado paa emove o campo teóico do campo total (o valo lido no magnetómeto). Na zona da atmosfea designada po ionosfea (ente os 50 km e os 600 km de altitude) existem camadas conductoas de electicidade esultantes sobetudo da ionização dos átomos de oxigéneo e azoto. Como o mecanismo foçado desta ionização é a adiação sola, estabelece-se uma difeença de potencial ente o hemisféio iluminado e o hemisféio noctuno. Em consequência geam-se fotes coentes elécticas ente os dois hemisféios, que poduzem campos magnéticos vaiáveis ao longo do dia conhecidos po vaiação diuna. Em condições nomais (dias calmos) a vaiação diuna é suave e egula e tem uma amplitude de apoximadamente de nt, tendo o seu máximo nas egiões polaes. Em alguns dias (dias petubados) as vaiações são muito ápidas e de gande amplitude (apoximadamente 1000 nt) - tempestades magnéticas. Estas devem-se a intensa actividade sola. Nestes dias não se podem faze levantamentos magnéticos. Univesidade do Algave 8

9 Figua 9 Exemplo de uma vaiação diuna, de uma micopulsação, e de uma tempestade magnética Anomalias magnéticas As anomalias magnéticas povocadas pelas ochas (ou lixos feosos) estão sobepostas ao campo geomagnético, no entanto o caso magnético é mais complicado poque o campo geomagnético vaia não só em amplitude, mas também em diecção, enquanto que o gavítico, po definição, é sempe vetical. Figua 10 Repesentação vectoial do campo geomagnético com e sem a sobeposição de uma anomalia magnética. O campo geomagnético pode se epesentado atavés dos seus elementos como está feito no diagama a) onde B = H + Z Agoa vamos sobepo uma anomalia magnética que povoca uma anomalia ΔB do campo geomagnético. Admita-se que essa anomalia poduz uma anomalia vetical ΔZ e uma hoizontal ΔH a um ângulo α com H (fig b). Só a pate de ΔH na diecção de H (ΔH ) contibui paa a anomalia Δ H = ΔH cosα então (fig. b) ( B + ΔB) 2 = ( H + ΔH ) 2 + ( Z + Δ Z ) 2 Se expandimos esta expessão e ignoamos os temos em Δ 2 B 2 + ΔB BΔB = H + ΔH + 2HΔH + Z + 2ZΔZ + ΔZ Univesidade do Algave 9

10 2 2 B + 2BΔB = B + 2HΔH + 2ZΔZ Z H BΔ B = HΔH + ZΔZ ou ΔB = ΔZ + ΔH B B substituindo pela expessão de ΔH (= ΔH cosα) e levando em conta a definição dos elementos geomagnéticos (Z/B = seni e H/B = cosi) vem Δ B = ΔZsenI + ΔH cos I cosα Esta apoximação pode se usada paa calcula a anomalia magnética povocada po um pequeno pólo magnético isolado de intensidade m, definida como o efeito deste pólo num pólo positivo unitáio situado no ponto de obsevação. O pólo está à pofundidade z, à distância hoizontal x e à distância adial. A foça de epulsão de ΔBB é então dada po μ 0 m Δ B = 2 4 π Se admitimos que o pefil assenta na diecção Note Sul (α = 0) e Δ H = ΔH ' então μ 0 m μ 0 mx Δ H = cosθ = 2 3 4π 4π e μ 0 m μ 0 mz Δ Z = senθ = Figua 11 Anomalia hoizontal (ΔH), veical (ΔZ) e do campo total (ΔB) poduzidas po um monopólo positivo π 4π (a anomalia vetical é negativa poque se convensiona que z é positivo paa baixo) As componentes da anomalia estão também epesentadas na figua 11. A componente hoizontal é positiva/negativa e a vetical é sempe negativa. A anomalia total ΔB obtem-se a pati da sua definição. Se o pefil não fosse ao longo da diecção Sul-Note magnética, o ângulo α epesentaia o ângulo ente o note magnético e a diecção do pefil. Se agoa consideamos a anomalia de um dipólo induzido situado no hemisféio note, o que se obtém está epesentado na figua 12. O escala do campo esultante é o que é medido pela maioia dos magnetómetos e, quando etiamos o campo nomal (escala), obtemos a anomalia. A anomalia mosta que uma fonte de magnetização positiva, que poduz um dipólo com um pólo negativo mais peto da supefície (no hemisféio Note), poduz uma anomalia negativa a note e uma positiva a sul (do copo). Também mosta que o máximo da anomalia positiva está deslocado paa sul da fonte magnética. Univesidade do Algave 10

11 Figua 12 Ilustação esquemática da soma do campo geomagnético e um campo anómalo que poduzem a anomalia (intensidade) epesentada no topo da figua Levantamentos pedestes São feitos em áeas pequenas com um espaçamento das estações de 10 a 100 m. É peciso te cuidado com a pesença de mateiais metálicos tanto do obsevado como da egião (edes metálicas, cabos de alta tensão, caos, caminhos de feo, etc ). Repetições numa estação base não são necessáias po causa da deiva dos magnetómetos (que não têm deiva), mas são-no po causa da vaiação diuna (o melho é te um outo magnetómeto fixo paa coigi a vaiação diuna). Levantamentos aéeos e mainhos Nos levantamentos aéeos o senso ou vai num pássao paa afasta do efeito do avião ou então vai dento do avião, mas o efeito deste tem de se compensado po bobines. Nos levantamentos mainhos os sensoes vão num peixe a uma distância de 2,5 Univesidade do Algave 11

12 o compimento do navio. Os levantamentos aéeos são mais entáveis que os pedestes. O seu maio poblema é o de posicionamento (que actualmente já quase não é impotante). Coecções das medições magnéticas Antes da intepetação das medidas elativas às anomalias magnéticas, deve pocede-se a uma séie de coecções. Em pimeio luga, as medidas devem eduzi-se a um deteminado instante, t 0, po coecção das vaiações tempoais devidas à acção do campo exteno. Esta coecção é feita ecoendo ao egisto contínuo efectuado numa estação base ou num obsevatóio póximo; no caso de não se possível efectua um egisto contínuo, é possível faze a coecção po meio de medições discetas numa estação base, que teão de se efectuadas em intevalos muito cutos (po exemplo, de 20 em 20 minutos). Podemos exemplifica a pimeia situação da foma seguinte : Estação Fixa Estação Móvel Vaiação Diuna Valo Coigido em que se admite que à Estação Fixa coesponde um valo médio do campo magnético de nt. Quando nos efeimos a valo médio queemo-nos habitualmente efei a um valo médio anual centado, consideado live de efeitos tansitóios de cuto peíodo. Como muitas vezes não é possível dispo desse valo médio calculado a pati de dados de um obsevatóio magnético deveá usa-se, pelo menos, o valo médio do campo calculado duante o peíodo de uma noite. As vaiações do campo magnético com a altitude e a latitude não são muito impotantes, quando as medidas são efectuadas em pequenas extensões, como no caso da pospecção. Po exemplo, em elação à altitude, a intensidade do campo magnético pincipal vaia apenas de ceca de 0.03 nt/m nos pólos, e metade deste valo no equado; em elação à latitude, paa uma egião localizada póximo de 40 o N, a coecção a aplica é de nt/m. Contudo, se a topogafia fo muito acentuada, ou se as medidas foem efectuadas numa gande extensão, como no caso de campanhas aeomagnéticas, estas coecções podem já evela-se impotantes, pelo que é necessáio te em conta o seu valo. Note-se contudo que o gadiente vetical do campo geomagnético é muito difeente do gadiente vetical do campo magnético pincipal (de oigem puamente no núcleo), o que implica o use de técnicas mais complexas de tatamento. Eos nos cuzamentos Univesidade do Algave 12

13 Se as coecções todas tiveem sido bem feitas, os eos dos cuzamentos deveiam se zeo. Na vedade nunca são e os seus valoes dão-nos a medida da pecisão das medidas. Figua 13 Plano de voo típico num levantamento aeomagnético. Intepetação das anomalias magnéticas. A intepetação da anomalias magnéticas é semelhante, no pocedimento e limitação, ao caso gavimético, já que ambas as técnicas são baseadas em campos potenciais que decaem com o inveso do quadado da distância. No entanto o caso magnético é mais complicado. Enquanto que uma anomalia gavimética é toda positiva ou toda negativa, uma anomalia magnética contém quase sempe uma pate positiva e uma pate negativa devido ao caactee dipola do magnetismo. Além disso, as anomalias gaviméticas são escalaes e as magnéticas são vectoes, onde a diecção de magnetização do copo contola fotemente a foma da sua anomalia magnética. Po estas azões as anomalias magnéticas estão fequentemente muito menos elacionadas com a foma do copo, do que estão as anomalias gaviméticas. A intensidade de magnetização de uma ocha depende lagamente do seu conteúdo em mineais magnéticos e pode vaia po um facto de 10 6 ente difeentes tipos de ochas. O poblema da ambiguidade na intepetação gavimética é o mesmo do caso gavítico. Ou seja, a mesma anomalia pode se povocada po difeentes configuações. Intepetação diecta (pofundidade limite) A pofundidade limite é o paâmeto mais impotante deduzido a pati das intepetações diectas, usando o facto da sua intensidade decai muito apidamente com a distância à fonte. As anomalias causadas po fontes supeficiais são mais dominadas po componentes com númeos de onda elevados que aquelas que esultam de fontes mais pofundas. Este efeito pode se quantificado calculando o especto de potência da anomalia, já que (demonsta-se) o seu gadiente, numa epesentação é linea e o seu valo (do gadiente) depende da pofundidade da fonte. Neste caso não é peciso faze coecções geomagnéticas ou diunas, já que elas apaecem como vaiações de gande c.d.o, que não entam paa a estimativa da pofundidade que é só contolada pelos pequemos c.d.o. Paa fomas egulaes, tal como no caso gavimético, também podemos usa elações apoximadas paa estima a pofundidade limite (no entanto estas elações pessupõem que as anomalias foam eduzidas ao pólo). Univesidade do Algave 13

14 Dipólo Z <= 2,05 x 1/2 Linha de dipólos (cilindo hoizontal) Z <= 2.0 x 1/2 Pólo ( cilindo vetical) Z <= 1.3 x 1/2 Intepetação indiecta A intepetação indiecta das anomalias magnéticas baseia-se também na tentativa de, po meio da esolução do poblema diecto, ajusta as anomalias calculadas às medidas. Figua 14 Anomalia do campo total devida a um copo alongado simulado po um dipólo. As anomalias simples podem se simuladas po um único dipólo. Tal apoximação à magnetização de um copo geológico eal é nomalmente válida paa veios de minéios (ou contentoes metálicos de lixo) cuja diecção de magnetização tende a alinha-se ao longo da sua maio dimensão. Em tais casos a anomalia é calculada somando os efeitos dos dois pólos nos pontos de obsevação. Paa os copos mais complicados a apoximação tem que se outa. Um caso especial de um copo magnetizado que não causa anomalia é o de uma placa hoizontal infinita com uma magnetização unifome. Isto acontece poque há uma igual distibuição de pólos positivos e negativos nas duas supefícies da placa, cujo efeito se cancela. Contudo, na fonteia da placa ocoe uma anomalia. Univesidade do Algave 14 Figua 15 Anomalia do campo total de uma placa hoizontal semi-infinita.

15 Tansfomações do campo potencial Reduções ao pólo (admite que a magnetização é toda induzida) Polongamentos paa cima e paa baixo Deivadas hoizontais e veticais -> põem em evidência a existência de fotes gadientes que estão elacionadas com fontes pouco pofundas e pemitem localiza as fonteias dos copos causais. Aplicações dos métodos magnéticos Os levantamentos magnéticos são um método ápido e entável de faze pospecção e são dos mais utilizados, pelo menos nas fases de desbavamento. Têm muita utilidade paa fins científicos e de pospecção de minéios, sobetudo de feo. Em investigações aqueológicas podem se usados paa localiza atefactos de oigem humana, desde que possuam popiedades magnéticas. Mapeamento de objectos metálicos e enteados Existe uma cescente necessidade de catogafa as ocoências de contentoes metálicos enteados que possam conte esíduos peigosos e de detecta tubos metálicos de fuos abandonados. Ambos seão intensamente magnéticos, se não se tiveem oxidado em óxidos de feo não magnéticos, e são po isso facilmente detectados po levantamento pedestes de alta esolução e, sob condições favoáveis, po levantamentos aeomagnéticos de alta pecisão. Figua 16 Estimativa das anomalias magnéticas (válidas dento da odem de gandeza) povocadas po copos típicos (admitindo um momento do dipólo de 5x10 cgs/ton) em função Univesidade do Algave 15 da distância à fonte.

16 Figua 17 Pefil da anomalia magnética E-O localizado po cima de um tambo enteado a 2 m. A figua 17 mosta um pefil magnético E-O que detectou um contento a dois metos de pofundidade e a figua 18, um pefil sobe dois contentoes metálicos de 55 galões. O contento localizado a algumas dezenas de centímetos povocou uma anomalia de 70 nt e o outo (a 2 m) uma anomalia de 20 nt. Figua 18 Anomalia medida com um magnetómeto "mainho" ebocado junto ao fundo. Univesidade do Algave 16 Figua 19 Diagama esquemático das anomalias sob e nas vizinhanças de um

17 O expectável nas vizinhanças de um conduto está epesentada na figua 19. Na figua 20 estão epesentadas as anomalias magnéticas de um local onde povavelmente estaão enteados muitos contentoes metálicos. Univesidade do Algave 17 Figua 20 Mapa do campo total sobe uma zona que se cê conte muitos contentoes enteados.

18 As figuas 21 e 22 epesentam, espectivamente, o mapa de anomalias e o gadiente vetical destas medido sobe dois fuos entubados. A figua 23 epesenta o esultado de uma modelação, assumindo que os tubos estendem de 1-90 m de pofundidade. Dada a intensidade das anomalias é muito natual que estas pudessem também te sido detectadas a pati dum avião (a voa a não mais de 100 m de altua). Univesidade do Algave 18 Figua 21 Mapa do campo total sobe uma zona com dois fuos entubados.

19 Figua 22 Gadiente vetical do mapa da intensidade total epesentado na fig anteio. Univesidade do Algave 19

20 Figua 23 Resultado de uma modelação da intensidade do campo total dos dois fuos entubados. A figua 24 mosta as anomalias, numa malha de 2x2 m, sobe uma lixeia conhecida po conte esíduos industiais domésticos. Univesidade do Algave 20

21 Vemos anomalias muito intensas (> 1000 nt) e anomalias facas de 20 a 150 nt. Os valoes elevados estão elacionados com copos feimagnéticos situados a apoximadamente 1 m de pofundidade. Os mais eduzidos seão oiginados, ou po copos pequenos (até 3 m de fundo), ou po copos mais volumosos mas menos magnéticos. Tal acumulação de pequenas anomalias pontuais é caacteística de lixos domésticos. Sob o mesmo depósito, o gadiente vetical foi calculado a pati de medições a 0,65 m e 1,65 m do solo. O valo do gadiente, epesentado na figua 25, é menos afectado po pequenas anomalias (uído magnético). As fonteias das lixeias podem se deteminadas na epesentação de 3D das anomalias e gadientes taçados, taçando contono das anomalias maginais. Figua 24 Mapa 3D do campo total sob um depósito de lixos domésticos e industiais. Univesidade do Algave 21 Figua 25 Gadiente vetical do mapa anteio.

22 Figua 26 Mapa campo total sobe um abigo antiaéeo subteâneo Figua 27 Pespectiva 3D do mapa do lado. As figuas 26 e 27, efeem-se a um caso de um abigo anti-aéeo subteâneo, cuja a localização não ea bem conhecida e que se suspeitava pode conte contentoes metálicos com lixos tóxicos. O abigo situa-se ente as anomalias positivas e negativas e estas devem-se ao caácte dipola (B a 55º) da constução de cimento amado. Não se encontaam sinais dos contentoes. A localização deste abigo é no inteio de um bosque, onde tiveam de se abi passagens paa faze medições de 2*2 m. Figua 28 Cata de isopacas do ateo de Indiana. Univesidade do Algave Figua 29 Anomalia do ateo de Indiana. 22

23 Figua 30 Continuação paa cima de 1 m. Figua 31 Continuação paa cima de 3 m. Figua 32 Continuação paa cima de 6 m. Figua 33 Campo total obsevado e polongamentos a 1, 3 e 6 m ao longo de um pefil. Univesidade do Algave 23

24 Figua 34 Gadiente veical obsevado. Figua 35 Gadiente vetical obsevado. A figua 29, epesenta o mapa de anomalias magnéticas do ateo de Indiana. As anomalias são po vezes bastante intensas e seão devidas a objectos feosos pouco pofundos.. Nas figuas 30, 31 e 32, o campo magnético foi polongado paa cima de 1, 3 e 6 m. Este aumento do nível de obsevação pemite a atenução do campo magnético petubante devido aos pequenos objectos. O ateo pode agoa se visto como uma única fonte magnética (o máximo da anomalia está mais ou menos localizado sobe a pate mais espessa do ateo). As figuas 34 e 35, epesentam o gadiente vetical medido (a 1 e 2 m de altua) e o cálculado. Vemos agoa bastante bem os limites hoizontais do ateo. A figua 36, mosta uma cata de anomalias de uma lixeia doméstica feita a pati de um levantamento de helicópteo ealizado a 30 m de altua. As anomalias positivas atingem mais de 750 nt e as negativas menos de 560 nt. Vêm-se algumas anomalias a sul da lixeia que devem se devidas a lixos feosos que foam despejados foa da lixeia. Apesa de baixa altitude de levantamento, só algumas anomalias individuais se conseguem destingui. A pati deste facto podemos conclui que os levantamentos aéeos não têm pecisão suficiente paa identifica anomalias individuais no inteio das lixeias. Univesidade do Algave 24

25 Figua 36 Anomalia magnética obtida po um levantamento de hilicópteo ealizado a 30 m de altua sob uma lixeia na Alemanha. A figua 38 mosta o esultado de um levantamento aeomagnético numa egião de um campo petolífeo. Os poços tinham sido entubados povavelmente em feo. Depois do abandono dos efeidos poços é necessáio gaanti que eles não sejam usados paa neles despeja mateiais que poçam contamina os lençóis feáticos. As cuzes bancas da figua epesentam a localização dos poços feita a pati de fotogafias aéeas. Existe um acodo bastante bom ente essas localizações e os máximos das anomalias (que foam eduzidas ao pólo). Univesidade do Algave 25

26 Figua 37 Mapa aeomagnético de um campo petolífeo abandonado. As cuzes indicam a localização dos poços feita a pati de fotogafias aéeas. Univesidade do Algave 26