REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ni10202507261538
Moacir Luiz de Rezende1
Hildor José Seer2
Tiago Antônio Torres Gomes3
Rafael de Souza Rodrigues4
RESUMO:
A eletrorresistividade tem se consolidado como uma ferramenta geofísica eficaz para a investigação indireta do subsolo, especialmente em áreas caracterizadas por estruturas tectônicas complexas. Este artigo tem como objetivo analisar a aplicação do método de eletrorresistividade bidimensional na identificação de zonas de fraturamento em rochas quartzíticas, com foco na região do Complexo Alcalino Carbonatítico do Barreiro, em Araxá-MG. Foram utilizados dados obtidos por meio de seções geoelétricas e modelagens tridimensionais interpretadas em ambiente computacional. Os resultados indicam a presença de zonas condutivas associadas a fraturas geológicas, evidenciando correlação entre anomalias de baixa resistividade e direções estruturais previamente identificadas em campo. A análise integrada dos dados geofísicos e estruturais contribuiu para uma interpretação mais precisa da compartimentação do meio físico, com implicações relevantes para estudos hidrogeológicos, geotécnicos e ambientais. Conclui-se que o método de eletrorresistividade, aliado à análise estrutural, representa uma abordagem eficiente para a caracterização geológica de subsuperfície em ambientes rochosos complexos.
Palavras-chave: eletrorresistividade. fraturas. resistividade elétrica. geofísica aplicada. quartzito.
ABSTRACT:
Electrical resistivity has become a widely recognized geophysical tool for indirect subsurface investigation, particularly in areas characterized by complex tectonic structures. This article aims to analyze the application of two-dimensional electrical resistivity methods in identifying fracture zones within quartzite formations, focusing on the Barreiro Alkaline-Carbonatitic Complex region in Araxá, Brazil. Geoelectrical sections and three-dimensional modeling were interpreted using computational tools. The results revealed conductive zones associated with geological fractures, indicating a strong correlation between low-resistivity anomalies and structural directions previously mapped in the field. The integrated analysis of geophysical and structural data provided a more accurate interpretation of subsurface compartmentalization, with significant implications for hydrogeological, geotechnical, and environmental studies. It is concluded that the resistivity method, combined with structural analysis, is an effective approach for subsurface geological characterization in geologically complex rock environments.
Keywords: electrical resistivity. fractures. geophysical survey. quartzite. Barreiro Complex.
1. INTRODUÇÃO
A investigação do subsolo é uma etapa crítica no planejamento e manutenção de estruturas geotécnicas, especialmente em áreas onde a geologia é marcada por complexidade tectônica e litológica. O conhecimento da estrutura subsuperficial, incluindo descontinuidades como fraturas, falhas e zonas de alteração, é indispensável para a compreensão do comportamento mecânico do terreno e para a tomada de decisões em engenharia civil e mineração (Telford et al., 1990; Oliveira & Brito, 1998). Em ambientes com elevada heterogeneidade geológica, a abordagem tradicional por sondagens pontuais pode ser insuficiente para captar feições estruturais de maior extensão e continuidade. Nesses casos, os métodos geofísicos não destrutivos se apresentam como ferramentas complementares, capazes de fornecer uma imagem espacial mais ampla e contínua do subsolo.
Entre os métodos geofísicos, a eletrorresistividade tem se destacado por sua capacidade de mapear contrastes de condutividade elétrica entre diferentes materiais geológicos, sendo particularmente sensível à presença de zonas fraturadas e saturadas por fluidos (Griffiths & Barker, 1993; Reynolds, 2011). A inserção de corrente elétrica no subsolo, seguida da medição da diferença de potencial, permite gerar modelos de resistividade elétrica que revelam zonas anômalas. Estas zonas podem indicar a presença de estruturas geológicas frágeis ou condutivas, como fraturas preenchidas por água ou materiais argilosos alterados. A técnica mostra-se, assim, de grande utilidade na caracterização de terrenos para fins de engenharia e na identificação de fatores de risco geotécnico.
O presente estudo tem como objeto de investigar uma região de uma mineradora (Figura 1), onde existe um pátio de homogeneização de minério, muito próxima ao anel de quartzito fenitizado que circunda o domo mineralizado a nióbio e fosfato do Complexo Alcalino-Carbonatítico de Araxá, em Minas Gerais (Grasso, 2015). Essa estrutura geológica é marcada por um intenso fraturamento, resultante de múltiplas fases de deformação tectônica (Seer, 1999; Gomes, 2017). As fraturas ocorrem em diferentes azimutes, formando famílias estruturais que influenciam diretamente o comportamento hidráulico e mecânico do maciço rochoso. Estudos anteriores já indicaram que essas descontinuidades podem funcionar como zonas preferenciais de percolação de fluidos, influenciando processos de recalque diferencial, instabilidade de fundações e degradação de obras civis (Moraes et al., 2008; Biondi, 2003).
Neste contexto, o presente artigo propõe uma análise integrada de dados de eletrorresistividade com o mapeamento estrutural pré-existente das fraturas do anel de quartzito, com o objetivo de compreender como a direcionalidade dessas estruturas rúpteis se relaciona com zonas de baixa resistividade elétrica. A hipótese central é que essas zonas condutivas identificadas por imageamento geoelétrico correspondem a planos de fratura e falhas previamente mapeadas, atuando como canais de condução de fluidos ou zonas de enfraquecimento mecânico. Embora a integração de dados geofísicos e estruturais seja conhecida em estudos geotécnicos e hidrogeológicos, sua aplicação no setor de mineração ainda é menos consolidada quando comparada à prospecção mineral. Pesquisas recentes têm apontado que a combinação de métodos como eletrorresistividade, GPR e sísmica, aliada a modelos estruturais tridimensionais, pode fornecer informações valiosas para avaliar zonas de fraturamento, estabilidade de taludes e rotas de percolação hídrica. Apesar dos avanços observados na literatura, como estudos sobre a aplicação integrada dessas técnicas em barragens de rejeitos e fundações de minas, ainda há carência de protocolos padronizados e pesquisas que explorem de forma sistemática o potencial dessa abordagem em ambientes complexos (Sá et al., 2023).
Assim, esta investigação busca contribuir para o entendimento das interações entre estruturas geológicas e propriedades físicas do subsolo em ambientes geomecanicamente frágeis. A integração entre os modelos geoelétricos e os dados estruturais representa um avanço metodológico importante, com aplicação prática direta no setor mineral. Além disso, o trabalho reforça a aplicabilidade da eletrorresistividade como método de suporte à caracterização de fraturas em rochas silicificadas, como os quartzitos, cuja anisotropia e grau de alteração impõem desafios técnicos à modelagem geotécnica convencional (Kearey et al., 2002; Loke, 2004). Os resultados esperados visam oferecer uma base técnica sólida para futuras intervenções em áreas de ampliação do pátio de homogeneização, bem como expandir o uso da geofísica na engenharia aplicada ao contexto mineral brasileiro.
Figura 1: Mapa de localização do Complexo Alcalino-carbonatítico de Araxá e área do estudo.
2 METODOLOGIA
A metodologia deste estudo foi estruturada com base na aplicação integrada de técnicas geofísicas de eletrorresistividade e na análise comparativa com dados estruturais previamente mapeados no anel de quartzito fenitizado do Complexo Alcalino-Carbonatítico de Araxá.
Inicialmente, foi realizada uma revisão cartográfica detalhada da área de estudo com base em dados de mapeamentos geológicos estruturais anteriores, especialmente os relatórios internos produzidos entre 2020 e 2022 e os diagramas de rosetas elaborados por Gomes (2020). As direções predominantes de fraturamento foram agrupadas por azimute e projetados seus planos em uma região do pátio de homogeneização, visando sua posterior interpretação com o modelo geoelétrico obtido.
Para a aquisição dos dados de resistividade, foram executadas sete linhas de imageamento geoelétrico bidimensional (2D), distribuídas de forma estratégica na área do estudo, próxima da borda leste do anel de quartzito. Utilizou-se o equipamento Syscal Switch Pro, da Iris Instruments, com configuração dipolo-dipolo, espaçamento entre eletrodos de 10 metros, possibilitando profundidade de investigação de até 100 metros. Essa configuração foi escolhida por sua alta sensibilidade lateral, ideal para a detecção de estruturas subverticais, como fraturas e falhas (Griffiths & Barker, 1993; Loke, 2004).
Os dados brutos foram processados no software Res2DInv, utilizando algoritmos robustos de inversão com filtros de suavização lateral e vertical para melhorar a acurácia dos modelos resistivos. A qualidade das inversões foi verificada por meio do erro RMS (root mean square) entre os dados observados e modelados, sendo descartadas inversões com erro superior a 10%. As seções finais foram exportadas em formato vetorial para posterior integração com dados estruturais em ambiente 3D (Reynolds, 2011).
A sobreposição entre os contatos geoelétricos de baixa resistividade (< 100 Ohm.m) e os planos de fratura foi realizada por meio de modelos tridimensionais. Utilizou-se o software DESWIK para a projeção dos azimutes estruturais sobre as seções de resistividade, permitindo avaliar visualmente e metricamente as coincidências entre as regiões mais condutivas e as famílias de fraturas. Essa abordagem permitiu uma análise espacial integrada, reforçando a interpretação geotécnica e hidrogeológica das anomalias detectadas (McNeill, 1990; Palacky, 1987).
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A aplicação do método de eletrorresistividade ao longo das sete linhas executadas na área do anel de quartzito permitiu mapear importantes variações laterais e verticais na resistividade elétrica do subsolo. As seções geradas apresentaram feições interpretadas como zonas condutivas, que se destacaram pelo contraste com os materiais encaixantes, indicando a provável presença de fraturas preenchidas por água ou zonas de alteração hidrotermal. As resistividades medidas variaram de menos de 100 Ohm.m em zonas condutivas até mais de 125.000 Ohm.m em blocos rochosos mais compactos. O padrão observado confirmou a hipótese de anisotropia geoelétrica associada a estruturas rúpteis da região.
Em todas as seções analisadas, observou-se a recorrência de feições subverticais com resistividades significativamente baixas. Tais feições foram interpretadas como zonas de fraturamento e falhamento, com provável saturação hídrica ou alteração mineralógica. A interpretação foi reforçada pela sua geometria, que exibe continuidade vertical e forte contraste com o entorno, característica típica de estruturas tectônicas (Griffiths & Barker, 1993; Telford et al., 1990). A profundidade dessas anomalias variou entre 5 e 60 metros, alcançando, em alguns pontos, os limites de penetração da corrente elétrica.
Em uma análise dos dados apresentados no modelo tridimensional e comparando esses dados com os dois pontos de mapeamento de fraturas na região mais a leste do complexo, no anel de quartzito, pôde-se observar uma família preferencial de fraturas que apresenta uma direção NNE-SSW e outras três famílias secundárias (ENE-WSW no Ponto 1 e no Ponto 2, NNW-SSE e NNE-SSW). A Figura 2 mostra o local de estudo com as seções de imageamento geoelétricos e os dois pontos mapeados com seus respectivos diagramas de rosetas representando as direções das fraturas.
Figura 2: Local de estudo com foco na região circulada de vermelho onde foi feita a interpolação das seções de imageamento geoelétricos, em 3D e os dois pontos de mapeamento de fraturas com seus respectivos diagramas de rosetas.
Uma característica relevante observada foi a coincidência espacial entre as zonas de baixa resistividade e as direções estruturais previamente mapeadas. A sobreposição dos planos de fraturas com os modelos geoelétricos revelou que os azimutes de 5°, 35°, 75°, 90° e 135° cortam diretamente os corpos condutivos nas seções, sugerindo que a distribuição das anomalias elétricas está diretamente relacionada com as estruturas rúpteis do anel de quartzito (Figura 3). Essa constatação reforça a importância da integração entre a análise estrutural e a geofísica aplicada ao subsolo (Moraes et al., 2008).
Além das anomalias individuais, observou-se a existência de zonas de interferência entre diferentes direções de fratura, criando regiões de resistividade extremamente baixa. Esses cruzamentos estruturais, ou zonas de cisalhamento, podem representar áreas de maior fragilidade geotécnica e condutividade hidráulica, sendo pontos críticos para a estabilidade de fundações e controle de infiltrações. A presença dessas zonas reforça a hipótese de que a tectônica regional desempenha papel determinante na arquitetura do subsolo local (Seer, 1999; Palacky, 1987).
Figura 3: Vista geral em perspectiva da projeção das principais famílias de fraturas nas seções de imageamento geoelétricos, em 3D. Planos de fraturas em azul, referentes ao ponto de mapeamento 1 e planos de fraturas em laranja, referentes ao ponto de mapeamento 2.
Outro aspecto relevante identificado foi a diferença na distribuição de resistividades entre os setores norte e sul da área investigada. Enquanto as seções do setor sul apresentaram blocos de alta resistividade relativamente contínuos, as do setor norte foram marcadas por grande heterogeneidade, com alternância entre blocos condutivos e resistivos. Essa diferença pode estar relacionada à proximidade com as bordas do domo carbonatítico, onde há maior incidência de estruturas radiais e fraturamento intenso, conforme já descrito por Silva et al. (1979) e Biondi (2003).
As anomalias geoelétricas foram também comparadas com os dados de sondagens SPT previamente disponíveis na área, e observou-se que os trechos com menores valores de resistência à penetração coincidiram com as zonas de resistividade reduzida. Essa relação sugere que os corpos condutivos representam não apenas fraturas, mas também zonas de alteração mecânica e redução da compacidade dos materiais, o que implica em menor capacidade de suporte (ABNT, 2001; Reynolds, 2011). Tal correlação valida o uso da eletrorresistividade como ferramenta preditiva para análises geotécnicas.
Do ponto de vista hidrogeológico, os resultados indicam a existência de feições que possivelmente funcionam como condutos preferenciais de água subterrânea. Isso é especialmente relevante para a gestão de obras superficiais, pois a presença de fluxos hídricos pode induzir processos de recalque ou erosão interna. As direções estruturais coincidentes com os planos condutivos sugerem que essas fraturas podem ser rotas de percolação, ampliando a importância da sua identificação precoce (McNeill, 1990; Benson et al., 1997), conforme mostram as figuras a seguir (Figura 4, Figura 5, Figura 6 e Figura 7)
Figura 4: Família das fraturas principais, com azimute de 5º, mapeadas nos pontos de 1 e 2, projetadas no modelo de imageamento geoelétrico.
Figura 5: Família de fraturas secundárias, com azimute de 75°, mapeadas no ponto 1 e projetadas no modelo de imageamento geoelétrico, evidenciando que suas direções coincidem com fluxos de fluidos detectados no modelo.
Figura 6: Famílias de fraturas secundárias, com azimute de 35º, em outra perspectiva, em que os dois planos cortam perpendicularmente zonas de falhas subverticalizadas nas Seções de Imageamento Geoelétricos – SIG L1, SIG L7 e SIG L9.
Figura 7: Família de fraturas secundárias em perspectiva diferente da figura anterior, com azimute de 90°, mapeadas no ponto 1 e 2, projetadas no modelo de imageamento geoelétrico.
A integração dos modelos tridimensionais de resistividade com os dados de fraturas representou um avanço metodológico importante, permitindo uma visualização espacial detalhada das relações entre as estruturas geológicas e as propriedades físicas do subsolo. A interpretação conjunta revelou padrões coerentes com o modelo estrutural regional, fortalecendo a hipótese de que o fraturamento no anel de quartzito condiciona não apenas a circulação de fluidos, mas também a distribuição das propriedades geomecânicas. A metodologia utilizada neste estudo pode ser aplicada a outras áreas com litologia e tectônica semelhantes, servindo como base para investigações futuras em mineração.
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O estudo desenvolvido demonstrou que a aplicação da eletrorresistividade em seções bidimensionais é uma estratégia eficaz para a identificação de zonas de fraturamento em rochas quartzíticas, sobretudo em ambientes com histórico tectônico complexo. A análise dos modelos de resistividade revelou padrões condutivos compatíveis com zonas de maior porosidade e possível percolação hídrica, indicando que tais feições podem refletir a presença de fraturas subjacentes. Essas observações reforçam a relevância da abordagem geofísica para a caracterização estrutural indireta do subsolo.
A integração dos dados geofísicos com informações estruturais previamente mapeadas possibilitou uma correlação robusta entre os azimutes das fraturas e as direções das anomalias de resistividade detectadas. Essa convergência espacial e direcional entre métodos distintos valida a hipótese de que as zonas condutivas estão fortemente associadas às estruturas tectônicas pré-existentes, evidenciando o valor da abordagem integrada para a compreensão da compartimentação geológica do meio rochoso.
A utilização de modelos tridimensionais complementou a análise das seções 2D, permitindo uma visualização espacial mais ampla das zonas condutivas e sua continuidade em profundidade. Esse tipo de modelagem mostrou-se útil tanto para fins científicos quanto para aplicações práticas, como o planejamento de obras de engenharia, avaliação hidrogeológica ou gestão de áreas com potencial geotécnico sensível.
Apesar das limitações associadas à resolução vertical e à densidade de linhas de aquisição, os dados obtidos foram suficientes para indicar tendências estruturais coerentes com os padrões regionais. A metodologia empregada revelou-se adequada para ambientes onde o mapeamento direto de fraturas é limitado pela cobertura superficial ou pela acessibilidade.
Conclui-se que a eletrorresistividade é uma ferramenta valiosa para a investigação estrutural indireta do subsolo, especialmente quando aplicada em conjunto com dados geológicos em projetos de mineração. Os resultados obtidos contribuem para o avanço do conhecimento sobre a geodinâmica local e oferecem subsídios para futuras pesquisas e intervenções técnicas em regiões caracterizadas por complexidade geológica, como o anel de quartzito estudado.
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