Tomografia de refração sísmica e de resistividade elétrica aplicadas à estimativa e caracterização de volumes de sedimentos contaminados por metais pesados. O caso do Córrego Consciência

Abstract

Análises químicas feitas em amostras recolhidas na bacia do córrego Consciência revelaram elevados índices de contaminação de metais pesados, resultantes da ação industrial da fábrica de transformação mineira Votorantim Metais, situada nas margens do rio São Francisco no Estado brasileiro de Minas Gerais. Este facto levou à realização de uma campanha geofísica com vista a caracterizar e estimar o volume de sedimentos contaminados, recorrendo a tomografia de refração sísmica e de resistividade elétrica. A aplicação da refração sísmica pode ser feita mediante diversas técnicas, de entre as quais a utilizada neste trabalho: a WET (Wavepath Eikonal Traveltime). É uma metodologia que difere dos métodos tradicionais, resolvendo a equação eikonal de propagação da onda sísmica ao longo do percurso da onda por retro-projeção (neste estudo considerou-se as ondas P). Os resultados levaram a concluir que a profundidade dos sedimentos potencialmente contaminados varia entre os 2.5 e 4 metros, o que permitiu calcular o volume pela regra 3/8 de Simpson. A aplicação do método de resistividade elétrica pode ser feita por Sondagens Elétricas Verticais (SEV), Perfilagens, Sondagens 2-D e 3-D. Neste trabalho fez-se tomografia elétrica 2-D, invertendo os dados por minimização local com constrangimentos de suavização, o denominado “smoothness-constrained, least-squares method”. Os resultados permitiram concluir que a contaminação é pontual e dispersa, não tendo sido possível detetar plumas; Abstract: Seismic Refraction and Electrical Resistivity Tomography applied to the volume estimate and characterization of sediments contaminated by heavy metals. The case of Consciência Stream. Chemical analyses of samples taken in the basin of Consciência Stream revealed high levels of heavy metal contamination resulting from the industrial action of the mining processing plant Votorantim Metais, on the banks of the São Francisco River in the Brazilian State of Minas Gerais. Subsequently, a geophysical campaign was undertaken to characterize and estimate the volume of contaminated sediments, through seismic refraction and electrical resistivity tomography. Among the several techniques used in the application of seismic refraction, WET (Wavepath Eikonal Traveltime) was adopted in this study. Its methodology differs from traditional ones, solving the eikonal equation of seismic wave propagation along the wave path by back-projection (in this study P waves were considered). The results obtained show that the depth of the potentially contaminated sediments varies between 2.5 and 4 meters, which allowed to calculate the volume by means of the Simpson's 3/8 Rule. The application of the electrical resistivity method can be carried out by Vertical Electric Soundings (VES), Profiling, 2-D and 3-D Surveys. The electrical tomography 2-D was used in this study, inverting the data by means of the so-called smoothness-constrained, least-squares method. The results showed that the contamination is dispersedly located at some points; it was not possible to detect plumes.