Introdução

No Brasil, a seca é o tipo de desastre natural que mais afeta a população: apenas na região Nordeste os danos atingiram mais de 41×10⁶ pessoas afetadas entre 1991 e 2012 (CEPED UFSC, 2015). Assim, com a provável intensificação das mudanças climáticas no país e em muitas regiões do planeta, tem aumentado a importância de medidas para aumentar a resiliência aos impactos advindos deste tipo de desastre. Com esse objetivo, o Exército Brasileiro, em parceria com o Ministério da Integração Nacional, executa obras de perfurações de poços artesianos no norte do estado de Minas Gerais e em mais sete estados da região Nordeste. As atividades se iniciaram em maio de 2016, ao custo de 16×10⁶reais, e previram a perfuração de 500 poços artesianos, na busca por aumentar a disponibilidade de água e prover segurança hídrica à população do semiárido brasileiro (Exército Brasileiro, 2017). Entre os maiores desafios envolvidos nestes trabalhos, destaca-se o processo de locação dos poços, sendo comum no domínio fraturado do semiárido brasileiro, conforme destacam Feitosa et al. (2008), a ocorrência de poços produtivos localizados nas vizinhanças de outros completamente secos, não sendo exaustivos, portanto, os estudos de caso relacionados às pesquisas geofísicas visando a locação e a exploração de poços artesianos.

Entre os procedimentos que podem auxiliar na identificação de aquíferos fraturados, o método da eletroresistividade, através de uma de suas principais técnicas de investigação em superfície (o caminhamento elétrico) é um dos que apresenta maior abrangência nas aplicações voltadas aos estudos geológicos (hidrogeologia, mapeamento, mineração), engenharia civil e estudos ambientais em geral (Gandolfo, 2007). Tal método oferece vantagens quanto à rapidez, baixo custo e resultados satisfatórios (Silva et al., 2018).

Nesse contexto, o presente artigo apresenta o resultado de pesquisas geofísicas conduzidas no contexto da locação dos poços artesianos perfurados pelo Exército Brasileiro em atendimento a comunidades que cadastradas na Operação carro Pipa, na região semiárida do Brasil. Utilizou-se o método do caminhamento elétrico em uma amostra de cinco localidades, visando auxiliar na definição de locais e profundidades da perfuração de novos poços tubulares. Os casos estão inseridos no contexto geológico de aquíferos cristalinos, caracterizados pela ocorrência de água subterrânea em sistemas de fendas e fraturas interconectadas, descontínuas e de limitadas extensões.

Área de Estudo e Contexto Geológico

Os locais dos ensaios estão inseridos no contexto geológico do Domínio Rio Piranhas-Seridó (DPS), conforme ilustra a Figura 1. O DPS ocupa uma vasta área localizada na porção centro-sul do Estado do Rio Grande do Norte, abrangendo diversas litologias, e delimita-se tectonicamente a oeste pela zona de cisalhamento Portale-gre e a leste pela zona de cisalhamento Picuí-João Câmara (Angelim et al., 2006). Jardim de Sá (1994) descreve o embasamento paleoproterozoico Rio Piranhas como composto por ortognaisses equigranulares, anfibolitos e rochas metavulcanossedimentares, tais como paragnaisses, xisto, quartzitos ferríferos, de idade paleoproterozoica-riaciana, incluindo possíveis remanescentes de idade arqueana, que caracterizam o Complexo Caicó. Sobre o embasamento, repousam rochas supracrustais de idade neoproterozoica do Grupo Seridó. O Grupo Seridó, por sua vez, é constituído por uma sequência de supracrustais metavulcânicas e metassedimentares, inserido no Domínio Rio Piranhas-Seridó.

As comunidades onde as pesquisas foram conduzidas situam-se nos municípios de Caicó, São José do Seridó e São João do Sabugi. Nestes locais, espera-se que os perfis geoelétricos cruzem possíveis falhas ou fraturas, aumentando as chances de obtenção de poços produtivos.

Métodos

Os trabalhos de prospecção de água subterrânea ocorreram por meio do método do caminhamento elétrico, uma vez que este, segundo Giampá e Gonçales (2006), satisfaz a condição básica para identificação de um aquífero, que é a presença de contraste entre as grandezas, delimitando, por exemplo, as zonas de fraturas saturadas em água, vertical e horizontalmente. O método da eletrorresistividade adota como procedimento a busca por medir a intensidade de uma grandeza física presente no material, denominada resistividade elétrica (ρ), que varia conforme as suas características de composição mineralógica ou química, granulometria, saturação, compactação, cimentação entre outros aspectos (Kearey et al., 2009). A resistividade elétrica pode ser definida matematicamente de acordo com a equação

onde I: intensidade da corrente que percorre o embasamento, K: valor que varia conforme a geometria do arranjo dos eletrodos adotada, e ΔV: diferença de potencial medida pelos eletrodos receptores. A unidade da resistividade aparente é medida em Ohm·m.

O arranjo de eletrodos adotado neste trabalho foi o dipolo-dipolo (D-D), escolhido por apresentar, conforme destacam Martorana et al. (2017), resolução aceitável e ao mesmo tempo uma alta velocidade de aquisição de dados. Neste tipo de arranjo, os eletrodos A e B, que são os de envio de corrente, e os eletrodos M e N, que são os de recepção, encontram-se alinhados sobre um mesmo perfil, onde os espaçamentos l= AB= MN. A profundidade de investigação cresce com (n+1)l/2, sendo n os níveis de investigação em subsuperfície (Figura 2).

Para os experimentos realizados com D-D, utilizou-se o equipamento Superisting R8, que possui 8 canais e potência de 200W. O equipamento dispõe de 84 eletrodos, que foram espaçados de acordo com as características de espaço físico disponíveis nas áreas de pesquisa, influenciando também nos comprimentos das linhas de caminhamento elétrico, que variaram de 249 a 350m (Tabela I). Estas variações na geometria do arranjo permitiram alcançar profundidades teóricas de investigação de até 44m.

As cinco linhas de pesquisa geofísica executadas nos municípios de Caicó, São José do Seridó, e São João do Sabugi foram dispostas conforme a Tabela I, buscando capturar as principais tendências dos lineamentos estruturais que, segundo o banco de dados corporativo (Geobank) do Serviço Geológico do Brasil (CPRM), ocorrem nesta região conforme as orientação oés-noroeste - és-sudeste (ONO-ESE); existindo, porém, lineamentos de menor expressão na direção sudoeste-nordeste (SO-NE). A Figura 3 ilustra um dos exemplos de investigação de campo adotas.

Os dados de resistividade aparente foram medidos e processados através do software RES2DINV, um programa de inversão para dados de eletrorresitividade que possui suporte a dois algoritmos de inversão (robusto e suavidade), dados de topografia do terreno, e interface gráfica amigável. O método adotado na inversão dos dados foi o método de inversão robusta (Oldenburg e Li, 1999). A perfuração dos poços foi realizada utilizando uma broca Prominas modelo R-1S, com capacidade para perfurar poços até 250m de profundidade. Na perfuração, 10,1/2" ou 9,7/8" bits de diâmetro foram utilizados na fase inicial do poço. Na fase intermediária, foi utilizada broca de 8" e, na etapa final, de 6" de diâmetro.

Resultados e Discussão

Após executados os ensaios de eletrorresistividade, foi possível estimar a ocorrência de água subterrânea nas cinco localidades estudadas, confirma- das em quatro das cinco perfurações posteriores, conforme resultados descritos na Tabela II.

Na Figura 4 estão apresentadas as seções modeladas de eletrorresistividade, obtidas do software RES2DINV. As interpretações das imagens consideraram o litotipos predominantes da região de estudo, destacados em Medeiros et al. (2012) como com a presença de ortognaisses dioríticos a graníticos no Complexo Caicó, e de micaxistos e granada micaxistos na Formação Seridó. De acordo com o formato assumido pelas seções modeladas, alguns pontos específicos da linha de caminhamento foram associados a prováveis fraturamentos e/ou regiões onde há um aprofundamento do topo da rocha sã, e estão representados nas quatro primeiras imagens pelas cores azuis e verdes, possuindo menores valores de resistividade, variando de 6Ohm·m a 300Ohm·m. Áreas com elevados valores de resistividade (cores amarelo-avermelhadas nas figuras) foram associadas a possíveis ocorrências de rochas graníticas/gnássicas e locais pouco ou nada alteradas (baixo grau de faturamento), variando de 325Ohm·m a mais de 5000Ohm·m.

Na quinta imagem, referente à comunidade Badaruco, são percebidos menores amplitudes e valores absolutos de resistividade, o que se associou à presença de rochas xistosas alteradas, litotipo bem avaliado quanto ao favorecimento de ocorrência de águas subterrâneas, segundo Brandão e Gomes (2003), e que pode justificar a ótima vazão obtida nesta perfuração. Baixas resistividades ocorrem em camadas superficiais de cerca de 8m de espessura em todos os perfis estudados, e foram associadas à ocorrência de camadas de solo ou rocha alterada. Em todos os casos, a presença de variações laterais entre zonas fortemente condutivas e zonas resistivas pode ser interpretada como fraturas abertas, com potencial de ocorrência de água subterrânea, ou mesmo como a presença de terrenos soltos argilosos ocupando o espaço gerado pelos falhamentos. Considerando que há a presença de fortes lineamentos estruturais na região, e que houve o cruzamento com os perfis geoelétricos executados, decidiu-se pela interpretação da ocorrência de falhamentos nos perfis analisados. Dessa maneira, todos os locais de ensaios foram atendidos com perfurações, escolhendo-se cinco pontos, um para cada linha de caminhamento elétrico. Estas locações estão representadas na Figura 3 pelas setas na cor vermelha (locação mais favorável), e delimitadas da seguinte maneira: Linha A (1º BEC): ponto 210m. Linha B (Logradouro): ponto 87m. Linha C (Palma): ponto 192m. Linha D (Cachos): ponto 135m. Linha E (Badaruco): ponto 128m.

Após perfurados os poços, apenas o localizado na comunidade Palma se revelou improdutivo, pois embora tenham sido identificadas fraturas durante a perfuração, a presença de terrenos soltos argilosos preenchendo os seus espaços inviabilizou a ocorrência de água. Conforme destaca Neves (2005), as fraturas preenchidas com água ou argila possuem respostas geoelétricas semelhantes, sendo então um risco associado à perfuração, caso os ensaios de eletrorresisitividade não sejam acompanhados de investigações adicionais. A obtenção, no entanto, de quatro poços produtivos nas cinco perfurações realizadas, correspondendo ao índice de sucesso de 80%, destaca a eficácia do método geofísico na prospecção de águas subterrâneas em aquíferos fraturados na região em análise.

Conclusões

Da análise dos resultados obtidos nas cinco localidades, verificou-se que o método geoelétrico se mostrou viável na prospecção de águas subterrâneas nos aquíferos fraturados situados na área de estudo, tendo obtido a técnica do caminhamento elétrico, através do arranjo dipolo-dipolo, altos contrastes nas variações horizontais de resistividade elétrica. A associação dos dados geofísicos com as características geológicas locais foi fundamental no processo de interpretação das seções modeladas de resistividade, pois permitiu uma melhor interpretação de ocorrência de possíveis zonas de fraturas, possuidoras de menor resistividade elétrica, contrastando com áreas de maior resistividade da rocha sã, assim como na estimativa da profundidade do topo rochoso e regiões de regolito. Tais ferramentas auxiliaram no processo de locação dos poços artesianos e contribuindo para a obtenção uma maior probabilidade de perfuração de poços produtivos.

GEOFÍSICA EM AUXÍLIO À PERFURAÇÃO DE POÇOS ARTESIANOS PARA COMUNIDADES AFETADAS PELA SECA. ESTUDO DE CASO EM TERRAS ÁRIDAS

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Autor notes

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