A metodologia geofísica denominada “Sísmica à Reflexão”, quando aplicada nas corretas condições, permite a melhor descrição das características dos terrenos e das suas geometrias, assim como a possibilidade de estudar grandes profundidades utilizando fontes energizantes de potência limitada.
Fig. 1 – Percurso à reflexão das ondas sísmicas
A sísmica à reflexão foi utilizada no passado principalmente para as pesquisas petrolíferas profundas com raros sucessos nas aplicações superficiais. Nos primeiros anos ’80, o surgimento dos geofones de alta frequência e dos sismógrafos digitais, assim como de computadores velozes e a baixo custo, permitiram sempre maiores e válidas aplicações no campo da engenharia, no setor ambiental e na procura de água. Outra ajuda veio da disponibilidade de fontes sísmicas a baixo custo e de alta frequência.
A denominação “Sísmica à Reflexão Superficial” refere-se a investigações entre 1 e 500 metros de profundidade, com a utilização de frequências sísmicas entre 50 e 1000 Hz. O princípio físico utilizado na metodologia consiste na reflexão parcial da energia das ondas elásticas na sua passagem através de um plano de descontinuidade de velocidade sísmica. A energia refletida será maior para contrastes mais destacados de velocidades.
A técnica de prospecção é organizada conforme um modelo de perfil contínuo, que permite seguir os horizontes refletores com continuidade e multiplicidade de cobertura. O percurso ilustrado na figura 1 é a geometria de aquisição base para uma simples energização. A onda sísmica provocada por um “provete” sísmico ou por um explosivo se propaga no subsolo e é parcialmente refletida na direção à superfície, pelas descontinuidades geológicas. Uma sequência de geofones alinhados na superfície permite ressaltar simultaneamente as formas de onda sísmica refletidas.
Essa geometria de base é deslocada ao longo de um alinhamento de geofones a um passo constante a cada energização. Esse procedimento permite, portanto, registrar várias vezes as informações provenientes do mesmo refletor em profundidade.
Fig. 2 – Coberturas múltiplas
Dessa forma, além de dispor de uma “cobertura múltipla” (Figura 2) obtém-se outra vantagem: as ondas sísmicas provenientes do mesmo ponto em profundidade seguem diversos percursos caracterizados por diversos ângulos de incidência.
A soma dos traçados sísmicos relativos ao mesmo ponto em profundidade será construtiva somente em presença de um valor correto da velocidade média do material próximo à interface refletora. Em todos os outros casos a média será destrutiva para o sinal refletido.
A elaboração numérica dos dados adquiridos segundo o modelo descrito permite, portanto, evidenciar os horizontes refletores só depois de uma correta escolha de velocidade a qual, naturalmente, corresponde também a uma definição precisa da posição em profundidade (profundidade = velocidade média x tempo /2).
A qualidade dos dados obtidos, além das características e qualidade dos terrenos, depende em grande parte dos parâmetros de aquisição escolhidos. Essa definição depende, a sua vez, da experiência do operador e/ou dos resultados de um perfil de teste denominado “walk-away“, realizado com o propósito de testar as características dos terrenos e assim escolher as melhores geometrias e os melhores parâmetros de aquisição.
Os parâmetros a definir são os seguintes:
- Tempo de medição: o tempo necessário para o equipamento receber toda informação de interesse;
- Procedimento de amostragem: tempo de aquisição de cada valor cuja sequência constitui a forma da onda. Não deve ser superior à metade do período da mais alta frequência contida no sinal;
- Distância entre a origem e o geofone mais distante: determina a profundidade explorada para a qual é ainda possível uma boa análise das velocidades;
- Distância entre a origem e o geofone mais próximo: não deve ser muito grande, de modo a permitir uma boa avaliação das espessuras e das velocidades da primeira camada areada;
- Distância entre os geofones (spread): depende dos parâmetros precedentes e do número de canais disponíveis ao sismógrafo. Quanto mais curta maior será a resolução superficial. A existência de uma boa resolução superficial junto com uma boa penetração em profundidade é proporcional ao número de canais disponíveis;
- Filtros analógicos: uma boa escolha dos filtros permite a eliminação dos ruídos e o melhor aproveitamento da dinâmica do sismógrafo. Em particular, isso vale para a escolha do filtro “passa alto”.
FONTE DE ENERGIA
Como fonte de energia habitualmente se usa:
- Uma queda de peso ou uma marreta, caso a máxima profundidade a explorar não seja superior a 30-40 metros;
- Um “provete” sísmico, caso a máxima profundidade a explorar seja em torno de 100 metros;
- Um cartucho explosivo, que permite gerar energia para pesquisas a maiores profundidades.
A conexão de time-break entre o ponto de disparo e a estação de aquisição é realizada com um duplo fio elétrico ou com um sistema de rádio.
SISTEMA DE RECEPÇÃO
Para o registro das formas de onda em superfície podem ser utilizados de 12 a 48 geofones ou mais.
SISTEMA DE ADQUISIÇÃO
As formas de onda simultaneamente presentes aos geofones são adquiridas com uso de um sismógrafo multicanal (i.e. EEG BR-24 ou BISON 9048).
Além do número de canais já mencionado outra característica importante de um sismógrafo é a dinâmica do sinal, ou seja, a diferença entre o menor e o maior valor do sinal que o instrumento é capaz de captar no mesmo traçado.