Análise das variações das curvas de resistividade elétrica em Latossolos, numa área de cultivo de soja, em mato grosso

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Análise das variações das curvas de resistividade elétrica em Latossolos, numa área de cultivo de soja, em mato grosso
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ARTIGO ORIGINAL

MACHADO, Carlos Antônio Moraes Machado [1], MACHADO, Erika Pereira [2]

MACHADO, Carlos Antônio Moraes Machado, MACHADO, Erika Pereira. Análise das variações das curvas de resistividade elétrica em Latossolos, numa área de cultivo de soja, em mato grosso. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed. 04, Vol. 01, pp. 155-164. Abril de 2019. ISSN: 2448-0959.

RESUMO

Este trabalho foi realizado em uma área de cultivo de soja, no município de Campo Verte – MT, com o objetivo de estimar a espessura das camadas de solo e, identificar a profundidade do substrato rochoso. Foi utilizado o método de eletrorresistividade, com aplicação da técnica da Sondagem Elétrica Vertical – SEV, por meio do Arranjo de Shulumberger. Os resultados geofísicos foram associados às investigações de tradagens e trincheiras, realizadas nos pontos centrais de cada sondagem elétrica. A abertura máxima para de cada arranjo em campo foi de AB/2 igual a 24 m. O ajuste de curvas e, o modelo de camadas foram obtidos e interpretado com o software IPI2Win. A profundidade média do solo foi de 5,15 m e, a profundidade média alcançada pelas sondagens elétricas foi de 8,3 m.

Palavras-chave: Eletrorresistividade, Tradagens, Arranjo Schulumberger.

INTRODUÇÃO

Os métodos geofísicos têm sido amplamente usados pelo baixo custo de aplicação, mostrando-se eficientes, principalmente, na determinação do nível do lençol freático, nas espessuras das camadas de solo e rocha. Neste trabalho foi usado o método da Sondagem Elétrica Vertical – SEV, numa uma área de cultivo de soja, em solo seco e, compactado devido aos processos mecanizados sucessivos, de plantio e colheita. Em solos de agricultura mecanizada, como no caso da área onde foram realizadas as investigações geofísicas, são visíveis as alterações físicas ocorridas nas camadas superficiais. Um dos efeitos da compactação é, a de promover modificações nas características do solo em sub-superfície, principalmente, aumentando ou diminuindo sua porosidade (ROBREDO, 2005).

Além disso, os efeitos da compactação apresentam outras características como, alteração no grau de saturação, resistividade dos líquidos nos poros, permeabilidade, tamanho, forma e distribuição das partículas sólidas, espessura e composição da camada catiônica dos argilominerais, responsáveis pelas variações nas medidas de resistividade elétrica (NASCIMENTO et al (2004).

Solos de mesma textura podem apresentar variações significativas nos valores resistividade, sendo melhores avaliadas pelas curvas resistividade aparente, obtidas pelo uso da técnica da sondagem elétrica. Essas diferenças podem estar relacionadas, segundo Costa (2004), às suas propriedades físicas e químicas, em função do conteúdo de argila.

Neste estudo, foi de grande importância a associação, das informações de litologia e pedologia, com as variações das curvas de resistividade aparente, tendo sido possível construir um modelo de camadas que permitiu estimar a espessura do solo e o início do substrato rochoso e, avaliar os efeitos da compactação sobre as curvas de resistividade obtidas em campo. Importante salientar que, apesar da grande vantagem da aplicação de medidas indiretas obtidas pelos métodos geofísicos, estes não podem substituir os métodos convencionais de estudo (CUTRIM & REBOUÇAS, 2005).

LOCALIZAÇÃO E GEOLOGIA DA ÁREA

A área de estudo fica aproximadamente 30 km da cidade de Campo Verde, no município de Campo Verde, na vertente do córrego da Ilha, afluente da margem esquerda do Rio das Mortes, no Estado de Mato Grosso.

Está inserida no compartimento do Planalto dos Guimarães. O contexto geológico da área estudada é caracterizado pela porção a sul da Faixa de Dobramentos Paraguai. Rochas cretáceas do Grupo Parecís constituem o substrato local, sendo recobertas pelas formações Cachoeirinha e Pantanal do terciário-quaternário (MENDONÇA & SÉCOLO 2004).

Figura 1- Localização da área de estudo.

Fonte: (IBGE, 2018)

Na figura 2, estão identificadas as posições centrais relativas às Sondagens elétricas, a cada cem metros, situadas na vertente do Córrego da Ilha, ao longo de uma das vicinais, utilizada para escoamento de safras.

Figura 2- Localização das Sondagens Elétricas Verticais, ao longo da vertente do Córrego da Ilha.

Fonte: (Google Hearth, 2007)

METODOLOGIA

O método aplicado no trabalho foi o da eletrorresistividade por meio da técnica da Sondagem Elétrica Vertical – SEV, usando o Arranjo Shulumberger, com A e B os eletrodos de corrente e M e N os eletrodos de potencial.

Para esta configuração tomou-se sempre a relação a distancia entre os eletrodos de potencial MN ≤ AB/5, onde AB é a distância entre os eletrodos de corrente, de modo a obter um valor de confiável. A resistividade foi obtida pela relação:

Fonte: autor

onde:

(ρa) = resistividade aparente;

ν) = diferença de potencial;

I = corrente elétrica;

AM = distância entre os eletrodos A e M;

AN = distância entre os eletrodos A e N;

BM = distância entre os eletrodos B e M; e

BN = distância entre os eletrodos B e N.

K, é conhecido como fator geométrico do arranjo e depende somente da distância entre os eletrodos.

Como o meio não é homogêneo, o valor da resistividade é denominado de aparente e, é representada por (ρa), pois é obtida pela contribuição de todas as formações no subsolo. A resistividade aparente (ρa) do meio, é calculada pela diferença de potencial , pela corrente elétrica (I) e pelo fator geométrico (k).

Para obtenção dos dados de campo foi utilizado o resistivímetro Syscal, com compensação de potencial espontâneo, acoplado um módulo de potência de 250 W e tensão máxima de 800V.

A relação entre espaçamento dos eletrodos e profundidade investigada foi AB/6. Foram realizados quatro SEV’s, interpretadas através do método Ridge Regression com o software IPI2Win (BOBACHEV et al.1999)

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Foram realizadas quatro Sondagens Elétricas Verticais (SEV’s), distanciadas em cem metros, a partir do centro do arranjo, e ao longo da vertente do Córrego da Ilha. Os dados geofísicos foram coletados no mês de setembro, período em que normalmente os solos da região se encontram extremamente secos. Os resultados dos valores obtidos de resistividade aparente, de cada SEV, encontram-se no gráfico da Figura 3. No eixo das abscissas estão representadas as semi-distâncias AB/2, registrando as profundidades alcançadas em metros e, no eixo das ordenadas, os valores de resistividade elétrica aparente (ρa). Convenientemente, os eixos se encontram demarcados na escala logarítmica.

Figura 3 – Curvas de resistividade aparente, em função das semi-distâncias AB/2

Fonte: autor

Não foi possível obter primeiro valor da curva de resistividade aparente da SEV 02, em função de sobrecarga no sistema.

Realizadas em Latossolo Vermelho-Amarelo, as SEV’s 01 e 02, apresentaram na primeira camada, respectivamente, valores de resistividade de, 430 Ω.m e 3523 Ω.m. Graficamente, os valores iniciais de resistividade, nessas duas camadas, informam que as características elétricas são de solos heterogêneos no entanto, se tratam de solos do mesmo tipo. As diferenças nos valores de resistividade aparente serão esclarecidas pelo modelo de camadas, onde serão identificadas quais características foram responsáveis por essa variação.

As curvas, das SEV’s 01 e 02, têm comportamentos distintos até aproximadamente AB/2, igual a 18 metros, tendendo após essa profundidade, para valores de resistividade próximos, indicando materiais que possuem mesmo potencial resistivo.

Nas SEV’s 03 e 04, os valores de resistividades aparentes são de 1957 Ω.m e 2160 Ω.m, muito próximos do ponto de vista da resistividade, sugerindo solos com as mesmas características pedológicas. Em todas as curvas, exceto a da SEV 01, há decrescimento das curvas de resistividade no intervalo de 5 m e 8 m, causado pelo possível aumento de umidade. Na SEV 01, os valores de resistividades foram baixos até aproximadamente 7 metros, sendo necessário avaliar se há correspondência desses valores, com as informações pedológicas. A partir de AB/2 > 7 m, todas as curvas convergem, uma indicação da presença de materiais de mesma litologia.

Um modelo de camadas foi construído, como objetivo de interpretar o comportamento das curvas de resistividade e, associar essas variações às informações pedológicas e litológicas. Os resultados desses modelos podem ser vistos na Tabela 1, onde estão registradas as informações sobre, camadas de solo e substrato rochoso, descrições dos valores de resistividades e, espessuras das camadas modeladas. Entre parêntesis e, em vermelho, a profundidade atingida em cada SEV. Inicialmente, para a SEV 01, localizada em solo classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo, o valor de resistividade obtido para a primeira camada foi de 418 Ω.m. Esse valor, parece não ter correspondência com a estrutura do solo observada na investigação de tradagem e aprofundamento pois, conforme descrição pedológica obtida nesse perfil, o solo se encontrava inicialmente compactado e sem poros, além de apresentar micro-agregados.

Nesse caso, o baixo valor de resistividade, dessa camada, pode ter sido influenciado pela precipitação de 12 mm, ocorrida no dia anterior e, pela textura mais fina do solo, que permite maior retenção de água nos interstícios.

Tabela 1 – Resistividade elétrica do solo e substrato rochoso, obtidos nos modelos de camadas gerados pelas quatro sondagens elétricas verticais.

Fonte: autor

Nascimento et al (2004), comenta que solos de textura mais fina têm poros mais reduzidos e em geral tem mais argilominerais, portanto maior retenção de água, consequentemente menor resistividade elétrica.

A segunda camada apresenta resistividade de 546 Ω.m, resultado esperado pois, o horizonte fica mais úmido, com muitos poros e presença de plintita. Na terceira camada, a resistividade cai para 261 Ω.m, influenciada pela presença de muitos poros e aumento de umidade. Neste ponto, foi identificado o nível do lençol freático.

A quarta camada, com resistividade de 1510 Ω.m, com material seco e com concreções ferruginosas. O material concrecionário apresenta altos valores de resistividade elétrica e, de acordo com Sacasi et AL (2006), em trabalho utilizando o arranjo de Schlumberger, numa região periférica de Macapá, objetivando estudar os recursos hídricos subterrâneos, encontrou em solos argilosos a argilo-arenosos com concreções ferruginosas, valores de resistividade variando entre 1123 a 7728 Ω.m.

Na SEV 02, a primeira camada apresentou resistividade de 3718 Ω.m e, a segunda camada 3515 Ω.m, superiores aos obtidos para a primeira e segunda camada da SEV 01. O solo nesse ponto foi identificado também como Latossolo Vermelho-Amarelo estando, compactado, sem porosidade e muito seco. Na terceira camada, o valor de resistividade cai para 789 Ω.m, indicando a presença de zona saturada. A partir daí, na quarta camada, o material fica seco e, aparecem concreções e fragmentos de arenito de textura fina, elevando o valor da resistividade para 2110 Ω.m.

SEV 03 e SEV 04, foram realizadas em Latossolo Vermelho e, na primeira camada da SEV 03 e da SEV 04, as resistividades foram de 1891 Ω.m e 2095 Ω.m. As trincheiras e tradagens realizadas nesses pontos descreveram horizontes inicialmente compactados, de textura argilosa, com muitos poros visíveis, poros causados por raízes e, muito seco. Na segunda camada dessas SEV’s, as resistividades aumentaram para 2749 Ω.m e 2741 Ω.m, por conta da presença de muitos poros visíveis e solo muito seco. A terceira camada das SEV’s 03 e 04, com resistividades de 533 Ω.m e 555 Ω.m, é formada por concreções milimétricas, muitos poros e, pelo lençol freático. Na última camada, com domínio do arenito seco, as resistividades foram de 1862 Ω.m e 1712 Ω.m, determinando o inicio do substrato rochoso. Os resultados das curvas de resistividade aparente para essas SEV’s, não apresentaram diferenças significativas do ponto de vista da variação obtida pela passagem de corrente elétrica. O modelo de camadas identificou horizontes com valores próximos de resistividade, resultado de substratos que apresentam mesmas características pedológicas e litológicas.

De uma maneira geral, as grandes variações de resistividade aparente ocorreram nos horizontes do solo. Foi possível identificar presença de zona saturada relativa ao aquífero freático na terceira camada das SEV’s, na profundidade média de 5,15 m e, a partir dessa profundidade, na quarta camada, foi identificado o início do substrato rochoso.

Os resultados geofísicos desse estudo, realizado em latossolo Vermelho-Amarelo e Latossolo Vermelho, mostraram a grande influência exercida pela umidade, textura, porosidade e compactação, sobre o comportamento das curvas de resistividade aparente e, consequentemente, na definição do modelo de camadas.

REFERÊNCIAS

  1. ROBREDO, DELMONTE. Resistencia mecânica do solo a penetração utilizando dois penetrometros em um latossolo vermelho em Mato Grosso. Dissertação mestrado – UFMT, faculdade de agronomia e medicina veterinária. 2005.
  2. NASCIMENTO, C. C; PIRES, A. C. B; MORAES, R. A. V. Reconhecimento de solos por meio de resistividade elétrica e radiação gama. Revista Brasileira de Geociências. 34(3):383-392, setembro de 2004.
  3. CUTRIM, A. O; REBOUÇAS, A. C. Aplicação de sondagem elétrica na estimativa do topo e da espessura de unidades geológicas da bacia do Paraná na cidade de Rondonópolis – MT. Revista Brasileira de Geofísica. v 23(1). 2005.
  4. COSTA, J. B. Caracterização e constituição do solo. 7ª edição. Fundação Galouste Gulbenkian. Lisboa. 2004.
  5. IBGE. Mapa de compartimentos de relevos do estado de Mato Grosso.

<www.IBGE.gov.br/mapas/ >. Acesso em: 01 de Abril de 2018.

    1. TIKHONOV, A.N. AND ARSENIN, V.Y. (1977) Solutions of Ill-Posed Problems. Winston and Sons, Washington DC.
    2. MENDONÇA, A. E. C; SÉCOLO, D. B. Interpretação morfopedológica e do funcionamento hídrico da microbacia do Córrego da Ilha afluente do Rio das Mortes no município de Campo Verde (MT). Trabalho de Conclusão de Curso de Geologia. Universidade Federal de Mato Grosso. 2007.
    3. GOOGLE EARTH. Free Software Foundation, Inc, Boston, MA 02110-1301 USA. Version 2, June 1991. Acesso em: 01 de Out. de 2007.

BOBACHEV, A. A; MODIN, I. N; PERVAGO, E. V; SHEVIN, V.A; IPW2Win–Programs’ set for 1D SEV data interpretation.. Moscou State University -Geological Faculty– Departament of Geophysics 1999. <www.geol.msu.ru/deps/geophys/rec_labe.htm.IPI_min.doc>. Acesso em:13 de Out. de 2018.

[1] Mestre em Física Ambiental pela Universidade Federal de Mato Grosso.

[2] Graduanda em  Arquitetura e Urbanismo, 9º semestre. UNIVAG – Centro Universitário de Várzea Grande/MT

Enviado: Novembro, 2018

Aprovado: Abril, 2019

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