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Segunda-feira, 20 de Novembro de 2017

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Home Teses Teses 2005 - SILVA, Marcos Welby Correa.


SILVA, Marcos Welby Correa. Influência de estruturas geológicas bidimensionais no campo geoeletromagnético na presença do eletrojato equatorial. 2005, 112f. Tese (Doutorado em Geofísica)- Curso de Pós- Graduação em Geofísica, Centro de Geociências, Universidade Federal do Pará, Belém, 2005.


RESUMO

A Terra atua como um grande magneto esférico, cujo campo assemelha-se aquele gerado por um dipolo magnético. Este campo apresenta mudanças de intensidade que variam com a localização e a hora local. A parte principal do campo geomagnético se origina no interior da Terra através de processos eletromagnéticos. Extensivos estudos mostraram ainda que existem contribuições de origem externa ao planeta, principalmente de origem solar. Dentre estas fontes há anomalias do campo magnético que surgem a partir de um aumento diurno da corrente elétrica em uma estreita faixa da ionosfera, de direção leste-oeste, centrada no equa­dor magnético e denominada Eletrojato Equatorial (EEJ). Ocasionalmente estas correntes podem apresentar reversões de fluxo, sendo denominadas Contra-Eletrojato (CEJ).

Vários autores têm estudado os efeitos do EEJ e CEJ sobre as observações geoeletromagnéticas. Eles estão interessados no efeito combinado do EEJ e estruturas geológicas condutivas 1-D e 2-D. Nestes trabalhos a estrutura 2-D sempre se apresentava paralela ao eletrojato, o que é uma hipótese bastante restritiva ao se modelar ambientes geológicos mais realistas, em que corpos bidimensionais podem ter qualquer strike em relação ao EEJ. Neste trabalho apresentamos a solução deste problema sem esta restrição. Assim, mostramos os campos geoeletromagnéticos devidos a estruturas bidimensionais que possuam strike oblíquo em relação ao EEJ, através de perfis dos campos elétrico e magnéticos calculados na su­perfície e formando direção arbitraria à heterogeneidade condutiva 2-D. Com esta resposta avaliamos ainda qual a influencia que estruturas bidimensionais exercem sobre a resposta magnetotelúrica, sobre influência do Eletrojato Equatorial.

Durante o desenvolvimento deste trabalho, utilizamos o método de elementos finitos, tendo por fonte eletromagnética o EEJ e o CEJ, que por sua vez foram representados por uma combinação de distribuições gaussianas de densidade de corrente. Estas fontes foram decompostas nas direções paralela e perpendicular à estrutura 2-D, resultando nos modos de propagação TE1 e TE2 e TM acoplados, respectivamente. Resolvemos o modo acoplado apli­cando uma Transformada de Fourier nas equações de Maxwell e uma Transformada Inversa de Fourier na solução encontrada.

De acordo com os experimentos numéricos realizados em um modelo interpretativo da Anomalia Condutiva da Bacia do Parnaíba, formado por uma enorme estrutura de 3000 ohm-m dentro de um corpo externo condutivo (1 ohm-m), concluímos que a presença do CEJ causa uma inversão na anomalia, se compararmos com o resultado do EEJ. Concluímos


também que para as frequências mais altas as componentes do campo elétrico apresentam menor influencia da parte interna do corpo 2-D do que da parte externa. Já para frequências mais baixas este comportamento se observa com as componentes do campo magnético.

Com relação à frequência, vimos os efeitos do ”skin-depth”, principalmente nas respostas magnéticas. Além disso, quando a estrutura 2-D esta paralela ao eletrojato, o campo elétrico é insensível à estrutura interna do modelo para todos os valores de frequência utilizados.

Com respeito ao angulo Øh entre a heterogeneidade e a fonte, vimos que o modo TM se manifesta naturalmente quando 9h é diferente de 0°. Neste caso, o modo TE é composto por uma parte devida á componente da fonte paralela à heterogeneidade e a outra devido à com­ponente da fonte perpendicular, que é acoplada ao modo TM. Assim, os campos calculados têm relação direta com o valor de 9h.

Analisando a influencia do ângulo entre a direção do perfil dos campos e o strike da heterogeneidade verificamos que, à medida que 9h se aproxima de 90°, os campos primários tornam-se variáveis para valores de 9p diferentes de 90°. Estas variações causam uma assi­metria na anomalia e dão uma ideai da inclinação da direção do perfil em relação aos corpos.

Finalmente, concluímos que uma das influencias que a distancia entre o centro do EEJ e o centro da estrutura 2-D, causa sobre as componentes dos campos esta relacionado às correntes reversas do EEJ e CEJ, pois a 500 km do centro da fonte estas correntes têm máxima intensidade. No entanto, com o aumento da distância, as anomalias diminuem de intensidade.

Nas sondagens MT, nos também usamos o EEJ e o CEJ como fonte primaria e com­paramos nossos resultados com a resposta da onda plana. Deste modo observamos que as componentes do campo geoeletromagnético, usadas para calcular a impedância, têm in­fluencia do fator de acoplamento entre os modos TE2 e TM. Além disso, esta influencia se torna maior em meios resistivos e nas frequências mais baixas. No entanto, o fator de acoplamento não afeta os dados magnetotelúricos em frequências maiores de 10-2 Hz. Para frequências da ordem de 10-4 Hz os dados MT apresentam duas fontes de perturbação: a primeira e mais evidente é devido à presença fonte 2-D (EEJ e CEJ), que viola a hipótese da onda plana no método MT; e a segunda é causada pelo acoplamento entre os modos TE2 e TM, pois quando a estrutura bidimensional esta obliqua à fonte 2-D temos correntes elétricas adicionais ao longo da heterogeneidade.

Concluímos assim, que o strike de uma grande estrutura condutiva bidimensional relati­vamente á direção do EEJ ou CEJ tem de fato influencia sobre o campo geomagnético. Por outro lado, para estudos magnetotelúricos rasos (frequências maiores de 10-3 Hz) o efeito do angulo entre a estrutura geológica 2-D e a direção do EEJ não é tão importante. Contudo, em estudos de litosfera (frequências menores de 10-3 Hz) o acoplamento entre os modos TE2 e TM não pode ser ignorado.

 

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