Lineament-Density-Guided Vertical Electrical Sounding for Geoelectric Characterization and Groundwater Potential Mapping of a Basement Complex Terrain, Southwestern Nigeria

Resumo Técnico: Sondagem Elétrica Vertical Guiada pela Densidade de Lineamentos para Caracterização Geoelétrica e Mapeamento do Potencial de Águas Subterrâneas

Problema
O desenvolvimento de águas subterrâneas em terrenos de complexo de embasamento precâmbrico, como o local de estudo na Universidade Adekunle Ajasin em Akungba-Akoko, sudoeste da Nigéria, enfrenta desafios significativos. As rochas ígneas e metamórficas genitoras possuem porosidade e permeabilidade intrínsecas negligenciáveis; portanto, aquíferos economicamente viáveis existem apenas em zonas de porosidade secundária criada por intemperismo, fraturamento e falhamento. Localizar essas zonas é notoriamente difícil usando apenas observação de superfície devido à cobertura de rególito e vegetação. Essa dificuldade resultou em um histórico documentado de poços de baixo rendimento e falhos no campus universitário. Embora a Sondagem Elétrica Vertical (SEV) seja um método geofísico padrão para resolver o perfilamento de camadas superficiais, sua eficácia é frequentemente limitada pela natureza unidimensional e pontual dos dados quando as localizações das estações são escolhidas arbitrariamente ou por questões logísticas, em vez de serem baseadas em modelos estruturais.

Metodologia
Este estudo empregou um design de levantamento direcionado para validar um modelo de favorabilidade estrutural derivado independentemente de sensoriamento remoto Landsat-8 e mapeamento de lineamentos aeromagnéticos (relatados em um artigo complementar).

• Seleção de Sítios: Vinte estações de SEV de arranjo Schlumberger foram posicionadas especificamente em interseções de lineamentos. Essas localizações foram deliberadamente escolhidas para abranger todo o espectro de classes de densidade de lineamentos compostos, de muito baixa a muito alta, e incluíram locais próximos a poços existentes, tanto produtivos quanto falhos.
• Aquisição de Dados: Dados de resistividade aparente foram coletados usando um medidor de resistividade Ohm-mega com um espaçamento eletrodo-corrente máximo (AB/2) de 100 m.
• Processamento de Dados: Os dados foram interpretados usando um processo de duas etapas, iniciando com o ajuste parcial de curvas contra curvas mestras padrão, seguido por inversão iterativa assistida por computador usando o software WinResist.
• Análise: O estudo classificou curvas geoelétricas em famílias padrão (H, K, A, HA, KH, etc.) e computou os parâmetros de Dar-Zarrouk — Condutância Longitudinal ($S$) e Resistência Transversal ($T$) — para avaliar a capacidade de proteção do aquífero e o potencial de transmissividade. A capacidade de proteção do aquífero foi classificada qualitativamente usando o esquema de limiar de Oladapo et al. (2004).

Principais Resultados

• Estratigrafia Geoelétrica: O levantamento delineou sequências de três a quatro camadas consistindo em solo superficial, uma camada intemperizada, uma zona de transição entre fratura e intemperismo e o embasamento sã. As profundidades do embasamento variaram de aproximadamente 6,4 m a 73,8 m. As resistividades variaram de ~47 $\Omega\cdot$m em zonas intemperizadas ricas em argila até mais de 40.000 $\Omega\cdot$m no embasamento não intemperizado e em um corpo de quartito localmente intercalado.
• Distribuição de Tipos de Curva: Os tipos de curva dominantes foram H/HA (45% das estações) e K/A (40%).
  • Alta Densidade de Lineamentos: Estações em corredores de alta densidade foram dominadas por curvas do tipo H/HA, indicando horizontes intemperizados/fraturados mais espessos e condutivos. Estes foram classificados como prospectos de águas subterrâneas de moderados a bons.
  • Baixa Densidade de Lineamentos: Estações em zonas de baixa densidade foram dominadas por curvas do tipo K/A, caracterizadas por um overburden fino sobrejacente diretamente ao embasamento resistente e não fraturado, classificado como prospectos pobres.
• Parâmetros de Dar-Zarrouk:
  • Capacidade de Proteção ($S$): A maioria das estações (17 de 20) enquadrou-se na classe de capacidade de proteção "fraca a pobre" ($S < 0,2$ mho). Apenas três estações atingiram a classe "moderada". Nenhuma atingiu as classes "boa", "muito boa" ou "excelente".
  • Resistência Transversal ($T$): Altos valores de $T$ foram observados em estações com embasamento espesso e altamente resistente ou unidades de quartito (ex: VES 14), em vez de exclusivamente em estações com bons prospectos de água subterrânea.
• Anomalias: A estação 14, localizada em uma zona de alta densidade de lineamentos, revelou uma camada anormalmente resistente (interpretada como quartito) com resistência transversal extremamente alta, mas baixo potencial de armazenamento, demonstrando que uma alta densidade de lineamentos nem sempre equivale a um aquífero produtivo.

Principais Contribuições

1. Validação do Posicionamento Estrutural: O estudo fornece evidência empírica de que a densidade de lineamentos composta, derivada de sensoriamento remoto e dados aeromagnéticos, serve como um critério prático de primeira passagem para o posicionamento de levantamentos de SEV e poços em terrenos de complexo de embasamento estruturalmente análogos.
2. Integração de Dados Estruturais e Geoelétricos: Demonstra uma correlação espacial onde a alta densidade de lineamentos corresponde a zonas intemperidas mais espessas e condutivas (curvas H/HA) e localizações de poços produtivos, enquanto a baixa densidade corresponde a overburden fino e poços falhos.
3. Avaliação Crítica da Capacidade de Proteção: A pesquisa destaca uma limitação crítica ao confiar apenas em indicadores estruturais ou na espessura da zona intemperida. Apesar de identificar prospectos de água subterrânea "bons" com base na espessura, a análise de Dar-Zarrouk revelou que a capacidade de proteção do aquífero em toda a área de estudo é predominantemente fraca a pobre, indicando uma alta vulnerabilidade à contaminação superficial.
4. Caveats Litológicos: O estudo identifica que uma alta densidade de lineamentos pode, por vezes, indicar litologias resistentes e não aquíferas (como veios de quartito) em vez de zonas de fratura produtivas, alertando contra o uso exclusivo da densidade de lineamentos ou de valores de $T$ sem o contexto litológico.

Significância e Alegações
Os autores concluem que a densidade de lineamentos composta é uma ferramenta útil e não invasiva para priorizar locais para investigação de poços em terrenos de embasamento estruturalmente análogos. No entanto, o artigo afirma modestamente que esses dados estruturais são insuficientes por si só. Os achados enfatizam a necessidade contínua de verificação geoelétrica direta (SEV), classificação explícita do tipo de curva e avaliação da capacidade de proteção de Dar-Zarrouk para resolver exceções específicas do local e vulnerabilidades de contaminação que os dados estruturais sozinhos não podem revelar. O estudo defende uma abordagem de múltiplos critérios combinando densidade de lineamentos, caráter de curva de SEV, capacidade de proteção e avaliações de proteção de cabeceira de poço para a seleção final do local, em vez de depender de um único indicador.