Elementos do campo magnético

Transcrição

1 Geomagnetismo A intensidade do campo geomagnético é muito pequena (cerca de nt). Isto corresponde a um campo centenas de vezes mais fraco que o campo entre os pólos de um imã de brinquedo. A intensidade varia conforme a região considerada sobre a superfície da Terra, sendo menor próximo ao Equador e aumentando em direção aos pólos ( nt no pólo magnético norte e nt no pólo magnético sul). O campo magnético terrestre é em essência equivalente ao campo de um dipolo, cujo eixo faz um ângulo de 11.5º com o eixo de rotação da Terra, e um pouco afastado do centro da Terra.

2 Elementos do campo magnético Uma vez que o campo magnético terrestre não é constante no espaço, variando tanto em direção como em intensidade, é útil representá-lo vetorialmente num sistema de eixos ortogonais convenientemente escolhidos. O eixo x tem direção norte-sul, y tem direção leste-oeste e o eixo vertical z é tomado com sentido positivo para baixo. Representação dos elementos do campo magnético terrestre

3 Características das linhas de campo É notável que o campo geomagnético mostre tão pouca relação com as principais feições da geologia e geografia. As linhas isomagnéticas cruzam continentes e oceanos sem distúrbios e não mostram relações óbvias com os grandes cinturões de dobramentos ou com os padrões de cadeias submarinas. Esse fato pode ser interpretado como indicação de que a origem do campo geomagnético é profunda. Modelo do campo geomagnético para 2002

4 Variações diurnas Variações Diurnas são variações de período igual a 24 horas (correlacionadas com o movimento de rotação da Terra), que dependem do local de medição (posição geográfica) e são regularmente registradas por observatórios fixos. Tais variações possuem amplitude mais intensa no verão. Os registros desse tipo de variação apresentam-se sobre duas formas distintas, dadas por dia calmo e por dia perturbado. A variação de dia calmo é suave, regular e de baixa amplitude, enquanto que a variação de dia perturbado é bem menos regular e está associada a tempestades magnéticas.

5 Tempestades magnéticas Tempestades Magnéticas: são variações súbitas e imprevisíveis, em geral, que afetam severamente o trabalho de prospecção magnética, obrigando mesmo à sua paralisação. Registram-se amplitudes da ordem de 1% do campo magnético em latitudes elevadas (acima de + 60º e abaixo de -60º); nos pólos, por ocasião das auroras, essas amplitudes são ainda maiores.

6 Tempestades magnéticas Uma tempestade magnética foi originada pelo fluxo anormal de partículas provenientes do Sol no início de maio/2003.

7 A configuração do campo geomagnético

13 Variações seculares - inclinação

20 Variações seculares intensidade do campo

24 Variações seculares - declinação

32 Magnetômetros Em trabalhos antigos, normalmente eram utilizados magnetômetros fluxgate, que apresentavam o sério problema de uma deriva muito alta, da ordem de até 10 nt/h; esta deriva tinha que ser posteriormente corrigida com o uso de linhas de controle. A saída era um registro contínuo com resolução típica de 1 nt.

33 Magnetômetros Posteriormente, magnetômetros de precessão de prótons foram utilizados, mas, para obter a precisão de 0.1 nt, era necessário limitar o intervalo de amostragem a 1 amostra por segundo. Magnetômetros Overhauser podiam oferecer 0.01 nt de precisão com uma taxa de amostragem de 1 amostra a cada 0,2 segundos, mas não se tem conhecimento de seu uso em aerogeofísica.

34 Magnetômetros Em trabalhos recentes, o magnetômetros de bombeamento óptico de Cs e He constituem o padrão para levantamentos aéreos. A taxa de aquisição de dados é de um ponto a cada 0,1 segundo, com resolução de 0,001 nt em condições ideais.

35 Métodos Aerogeofísicos Sensor: Resolução: Faixa: Montagem : Scintrex CS-2 0,001 nt nt Stinger

36 Métodos Aerogeofísicos linhas de vôo A aquisição de dados aeromagnéticos geralmente é feita ao longo de linhas de vôo paralelas equispaçadas. Para fins de mapeamento geral as linhas de reconhecimento são geralmente N-S ou E-W, dependendo da direção das feições predominantes na área. Para levantamentos específicos, as linhas de vôo são orientadas perpendicularmente à direção da estrutura que se deseja investigar, de modo a maximizar a assinatura magnética. As linhas de controle (tie lines) são voadas perpendicularmente às linhas de reconhecimento, com um espaçamento típico de 10 vezes o espaçamento entre as linhas de vôo.

37 Métodos Aerogeofísicos linhas de vôo

38 Métodos Aerogeofísicos linhas de vôo O espaçamento entre as linhas de vôo depende do grau de detalhe exigido para o mapeamento ou alvo de exploração desejado, e está fortemente condicionado pelos recursos financeiros disponíveis para o levantamento. Normalmente para fins de reconhecimento admite-se um espaçamento de 4 a 2 km entre as linhas de vôo. Linhas de vôo a 1,5 km são aceitas como adequadas ao mapeamento 1: , e atualmente o padrão para mapeamento 1: é de 500 a 400 m de espaçamento entre as linhas de vôo. Levantamentos com finalidade de exploração mineral normalmente apresentam 200 m de espaçamento, podendo chegar a 50 m se o nível de detalhe desejado for elevado.

39 Métodos Aerogeofísicos linhas de vôo

40 Métodos Aerogeofísicos altura de vôo Como o campo magnético decai aproximadamente com 1/r 2, e o sinal gamaespectrométrico decai de forma exponencial com a altitude, os levantamentos aerogeofísicos devem ser realizados o mais próximo possível do nível do terreno. Vôos de reconhecimento para fins de mapeamento são geralmente realizados a uma altitude de 150 m em relação ao terreno. Para detalhamento, vôos com espaçamento entre as linhas de 400 m são realizados a 100 m de altura em relação ao solo. Levantamentos com linhas distantes 200 m entre si são realizados a 80 m de distância em relação ao solo.

41 Métodos Aerogeofísicos aquisição Os sistemas de aquisição de dados aerogeofísicos consistem normalmente de microcomputadores que armazenam digitalmente os dados geofísicos, de navegação, altitude, temperatura e pressão, importantes para o processamento e correções dos dados brutos. Todas as informações devem estar sincronizadas para que o conjunto de dados adquiridos possa ter boa qualidade. Atualmente, os sistemas GPS das aeronaves fornecem esta sincronização de maneira adequada. A maior parte dos sistemas de aquisição incorpora alguma maneira de visualização dos dados em tempo real, em papel ou em monitor de video, para permitir o acompanhamento da aquisição dos dados e controle de qualidade. Normalmente são visualizadas as informações do magnetômetro, 4 canais do gamaespectrômetro, dados do altímetro e posição da aeronave.

42 Métodos Aerogeofísicos aquisição O uso de câmeras de vídeo para filmagem durante a aquisição dos dados era fundamental quando a navegação não era feita por GPS. A câmera era sincronizada com os dados geofísicos para permitir uma precisa localização dos pontos de coleta de dados no terreno. Atualmente, com o uso de GPS, o uso de câmeras para posicionamento é dispensável, sendo usadas somente para eventual checagem de ruídos por efeitos culturais e para checar a precisão do posicionamento. As aeronaves de coleta de dados aerogeofisicos normalmente utilizam a velocidade de 220 a 280 km/h (em média, ~ 70 m/s). Atualmente, com magnetômetros modernos capazes de amostrar vários pontos por segundo e gamaespectrômetros com cristais de grande volume, esta velocidade não é mais um fator crítico na aquisição dos dados.

43 Métodos Aerogeofísicos aquisição O padrão para a coleta de dados é de 10 amostras por segundo no caso de magnetometria, 1 amostra por segundo no caso de gamaespectrometria, dados de navegação, temperatura, pressão atmosférica e radar (altura de vôo em relação ao terreno). A assinatura magnética da aeronave é fator importante na redução dos dados, e pode ser dividida em três componentes: a magnetização permanente, a magnetização induzida pelo campo magnético terrestre na aeronave, e a componente devida ao fluxo de corrente elétrica no veículo. Para minimizar estes efeitos, existem sistemas chamados AADC (automatic aeromagnetic digital compensation systems). Após as correções por estes sistemas, os ruídos causados pelo avião são geralmente menores do que 0.15 nt.

44 Métodos Aerogeofísicos aquisição O campo magnético terrestre varia com o tempo, existindo vários tipos de variações importantes, com períodos de tempo variando de segundos a dias. A variação diurna do campo magnético terrestre é normalmente suave, atingindo em média 50 nt na maior parte do território brasileiro. Esta variação precisa ser removida dos dados aeromagnéticos por ser causada por fontes não geológicas, interferindo na análise dos dados. Normalmente mantém-se um magnetômetro em uma estação de base para monitorar o comportamento da variação diurna, descontando-se posteriormente os valores de variação dos dados coletados. Estudos mostram que para distâncias maiores do que 100 km a variação não pode ser assumida como constante, exigindo múltiplas bases para uma remoção adequada da componente (Milligan, 1995).

45 Métodos Aerogeofísicos pré-processamento

46 Métodos Aerogeofísicos - Austrália

47 Métodos Aerogeofísicos - Austrália

48 Integração de dados geofísicos - Austrália

49 Métodos Aerogeofísicos Mapeamento Geológico

54 Projeto Rio do Sangue - MT

65 Referências bibliográficas Horsfall, K.R., Airbone magnetic and gamma-ray data acquisition. AGSO Journal of Australian Geology & Geophysics, 17(2), Luyendyk, A.P.J., Processing of airbone magnetic data. AGSO Journal of Australian Geology & Geophysics, 17(2), Minty, B.R.S., Simple micro-levelling for aeromagnetic data. Exploration Geophysics, 22,