3^{a} ) Explique o funcionamento do método magnetotelúrico na investigação geofísica. Descreva os princípios físicos subjacentes, discuta os equipamentos e técnicas utilizados na coleta de dados e explique como os dados magnetotelúricos podem ser processados e interpretados para obter informações sobre a subsuperfície.

Passo 1

O enunciado pede para explicar o método magnetotelúrico (MT) na investigação geofísica, ou seja: os princípios físicos que permitem adquirir sinais eletromagnéticos naturais, os equipamentos e técnicas usados na coleta desses sinais e, por fim, como processar e interpretar os dados MT para obter um modelo de resistividade da subsuperfície.

Passo 2

O método MT baseia-se nas variações naturais do campo eletromagnético terrestre, geradas por correntes ionosféricas e magnetosféricas. Essas variações induzem correntes de Foucault na Terra, cujo comportamento é descrito pelas equações de Maxwell, em particular
\nabla \times \mathbf{E} \;=\; -\,\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t} \quad\text{e}\quad \nabla \times \mathbf{H} \;=\; \mathbf{J} + \frac{\partial \mathbf{D}}{\partial t}.
Aqui \mathbf{E} e \mathbf{H} são os campos elétrico e magnético, e \mathbf{J}=\sigma\mathbf{E} (lei de Ohm pontual) depende da condutividade \sigma. A penetração do sinal em diferentes frequências \omega varia com a resistividade \rho=1/\sigma, permitindo sondar profundidades que vão de centenas de metros a dezenas de quilômetros.

Passo 3

Na coleta de dados usam-se sensores para medir os dois componentes horizontais do campo elétrico e os dois componentes horizontais (ou três, incluindo vertical) do campo magnético:
– Eletrodos de agulha ou placa (distantes dezenas a centenas de metros) registram \mathbf{E}_x e \mathbf{E}_y.
– Magnetômetros de indução (coils) medem \mathbf{H}_x e \mathbf{H}_y.
Um sistema de aquisição digital grava sinais com alta resolução em frequência (por exemplo, 10 Hz a 0,001 Hz). Técnicas como referência remota (remote reference) reduzem ruído cultural e melhoram a qualidade dos dados.

Passo 4

No processamento inicial, aplica-se a transformada de Fourier para obter \mathbf{E}(\omega) e \mathbf{H}(\omega). Calcula-se o tensor de impedância \mathbf{Z}(\omega) pela relação
\mathbf{E}(\omega) \;=\; \mathbf{Z}(\omega)\,\mathbf{H}(\omega).
Destacam-se também funções tipper que relacionam a componente vertical de \mathbf{H} às horizontais. A partir de \mathbf{Z}(\omega) obtém-se a resistividade aparente
\rho_a(\omega) =\frac{\mu_0}{\omega}\,\lvert Z(\omega)\rvert^2,
onde \mu_0 é a permeabilidade do vácuo.

Passo 5

Para interpretação geológica executa-se inversão dos dados de resistividade aparente em modelos 1D, 2D ou 3D, que minimizam a diferença entre dados sintéticos e observados, impondo suavização ou geodinâmica. O resultado é um mapa de resistividade da subsuperfície, que identifica zonas condutoras (por exemplo, aquíferos salinos, argilas) e resistivas (rochas compactas, magmas frios).

Resposta

O método magnetotelúrico explora variações naturais do campo eletromagnético para sondar a resistividade do subsolo em diferentes profundidades. Usa eletrodos e magnetômetros para registrar \mathbf{E} e \mathbf{H}, processa os sinais em frequência para calcular o tensor de impedância e a resistividade aparente, e finalmente inverte esses dados em modelos 1D–3D que revelam a estrutura geológica abaixo da superfície.

Exercícios relacionados