avaliação ambiental para a implantação de dutos ... - AFC Geofísica

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avaliação ambiental para a implantação de dutos ... - AFC Geofísica

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1 Geólogo – Petrobras

2 Dr em Geologia – Petrobras

3 Geólogo – Petrobras

4 Geólogo – Petrobras

5 PhD em Geofísica – LAGEMAR/UFF

6 M.Sc em Geologia – TerraByte

7 Geólogo – TerraByte

8 Dr em Geólogia – AFC Geofísica

9 M.Sc em Geólogia – AFC Geofísica

10 Geólogo – AFC Geofísica

IBP2216_08

AVALIAÇÃO AMBIENTAL PARA A IMPLANTAÇÃO DE DUTOS

GASODUTO CACIMBAS – CATU

Shanty Navarro Hurtado 1 , Wilson José de Oliveira 2 , Oscar Braun 3 , Ronaldo

Bento Gonçalves de Almeida 4 , Arthur Ayres 5 , Julio Cesar Portugal Valente 6 ,

Marcelo Costa Braga 7 , Rodrigo Tusi Costa 8 , Antonio Flavio U Costa 9 , Felipe

W Oliveira 10

TERRESTRES EM TERRENOS CARSTICOS – ESTUDO DE CASO

Copyright 2008, Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis - IBP

Este Trabalho Técnico foi preparado para apresentação na Rio Oil & Gas Expo and Conference 2008, realizada no período de 15 a

18 de setembro de 2008, no Rio de Janeiro. Este Trabalho Técnico foi selecionado para apresentação pelo Comitê Técnico do

evento, seguindo as informações contidas na sinopse submetida pelo(s) autor(es). O conteúdo do Trabalho Técnico, como

apresentado, não foi revisado pelo IBP. Os organizadores não irão traduzir ou corrigir os textos recebidos. O material conforme,

apresentado, não necessariamente reflete as opiniões do Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis, seus Associados e

Representantes. É de conhecimento e aprovação do(s) autor(es) que este Trabalho Técnico seja publicado nos Anais da Rio Oil &

Gas Expo and Conference 2008.

Resumo

Este trabalho trata do desenvolvimento, dentro do contexto do processo de licenciamento ambiental do

Gasoduto Cacimbas (ES) – Catu (BA) - GASCAC, de um estudo de mapeamento e detecção de estruturas e feições de

relevo cárstico e as suas implicações, tanto em termos de estabilidade do terreno para suportar o gasoduto, como sob o

ponto de vista da conservação de cavidades/cavernas. A pouca mobilidade de locação da diretriz de traçado, levadas

pelas restrições existentes, fazem com que o traçado do GASCAC passe pelos municípios de Itapebi (BA), Belomonte

(BA), Mascote (BA) e Camacã (BA), onde predomina rochas do Grupo Rio Pardo, de idade do Proterozoico Superior

(seqüência inferior predominantemente carbonática e a superior predominantemente terrígena). No intuito de levantar

informações da superfície do terreno e do sub-solo foi realizado um trabalho prévio de fotointerpretação, seguido de

atividades de campo para checagem e confirmação das feições carsticas de relevo na sua área de influência, seguido

mapeamento das feições de risco geológico-geotécnico, levantamento tomográfico 2D e 3D e a realização de sondagens

para investigação direta nos pontos de anomalia geo-elétricas detectadas em sub-superfície. As sondagens realizadas

não constataramm a existência de cavidades no subsolo imediatamente abaixo da diretriz projetada que pudesse

comprometer a implantação do Gasoduto Cacimbas-Catu, mesmo os estudos tendo mostrado a existência de anomalias

geo-elétricas.

Abstract

This work concerns in the development of a study on mapping and detection of structures and geological and

geotechnical features associated with karstic relief and its implications in terms of ground stability to support the

pipeline as well as from the point of view of cavities / caves conservation, potentially impacted by this activity. The

limited mobility of track, carried by the existing restrictions, make the route of the Cacimbas-Catu pipeline pass

through the cities of Itapebi (BA), Belomonte (BA), Mascote (BA) e Camacã (BA), where the local geology is

characterized by rocks of Rio Pardo Group, dating from the Superior proterozoic (lower sequence predominantly

carbonatic and upper sequence predominantly terrigenous). The study included a survey of secondary data, a field

survey confirming karstic features, a 2D and subsequently 3D tomography survey, and a drilling survey to direct

research at points of geo-electrical anomalies. The work did not identify underground cavities on the Cacimbas-Catu

pipeline route. Even taking the studies presented geo-electric anomalies the direct investigation did not confirm the

presence of voids in sub-surface, which enables the implementation of pipelines in this place, however the presence of

electric anomalies with high resistivity indicate geotechnical areas where special care should be taken in relation to the

stability of the ground.


1. Introdução

Rio Oil & Gas Expo and Conference 2008

Em termos econômicos, o traçado ideal de uma dutovia deveria ser composto por segmentos de reta, ligando

os pontos de passagem obrigatórios e desviando de grandes obstáculos (represas, áreas de preservação ambiental, rios,

estradas, lugarejos, etc.). No entanto, a viabilidade técnico-econômica para implantação dos dutos pode estar

fortemente vinculada a aspectos ambientais que restringem desvios e condicionam os traçados alternativos.

O Gasoduto Cacimbas-Catu (GASCAC), tem sua origem na estação de Cacimbas (ES) e percorre 950

quilômetros até a futura Estação de Compressão de Catu (BA), no município de Pojuca (BA), atravessa 5 municípios no

território capixaba e 47 municípios no estado baiano, em um total de 52 municípios. O GASCAC é parte do grande

projeto de interligação da malha dutoviária da região sudeste e com a região nordeste (Projeto GASENE) e, portanto,

seu traçado possui pontos de passagem obrigatórios e estações de compressão definidos por essa rede sendo as faixas

de domínio existentes aproveitadas no intuito de diminuir os impactos ambientais causados pela abertura de novas

faixas.

A pouca mobilidade de traçado, levadas pelas restrições ambientais existentes, fazem com que o traçado do

Gasoduto Cacimbas-Catu passe neste trecho pelos municípios de Itapebi (BA), Belomonte (BA), Mascote (BA) e

Camacã (BA), onde a geologia deste trecho e arredores é caracterizada por rochas do Grupo Rio Pardo, de idade do

Proterozoico Superior. De uma maneira geral esse grupo é formado por duas seqüências sedimentares: uma seqüência

inferior, predominantemente carbonática, e outra superior, predominantemente terrígena.

A seqüência carbonática é representada por calcários puros ou dolomíticos, freqüentemente intercalados e

gradando lateralmente para leitos mais terrigenos, como margas e siltitos. As seqüências são metamorfisadas na fácies

xisto verde e apresentam dobras, falhas associadas e feições carsticas: depressões do terreno – dolinas, grandes

paredões verticais, sumidouros, e ressurgências de rios, grutas e abismos.

O levantamento de dados realizados na etapa de atendimento às condicionantes da Licença Prévia (LP) para

obtenção da Licença de Instalação (LI) do gasoduto nesta região exigiu o desenvolvimento de um estudo de detecção

de estruturas e feições geológico-geotécnicas associadas a relevos cársticos e as suas implicações, tanto em termos de

estabilidade do terreno para suportar o gasoduto, bem como sob o ponto de vista da conservação de cavidades/cavernas,

potencialmente impactadas pela obra.

2. Metodologia

Os trabalhos desenvolvidos foram todos orientados para a detecção de estruturas geológico/geotécnicas

associadas a relevos cársticos e as suas implicações, tanto em termos da estabilidade do terreno para suportar a

implantação do gasoduto, bem como sob o ponto de vista da conservação de cavidades/cavernas, potencialmente

impactadas pela obra. Os trabalhos envolveram etapas de levantamento de dados, fotointerpretação e atividades de

campo. As etapas de escritório constaram do levantamento bibliográfico sobre trabalhos desenvolvidos na área da faixa

tais como: mapas cartográficos, fotografias aéreas impressas na escala de 1: 8.000, mosaicos digitais de fotografia

aérea, imagens de satélite e mapas topográficos escaneados e georefenciados. No final dessa etapa foi gerado um Mapa

Preliminar Geotécnico e de Estruturas que serviu de base para os levantamentos de campo. O levantamento de campo,

por sua vez, foi realizado em duas partes, uma primeira onde buscou-se o reconhecimento das estruturas mapeadas que

estivessem associadas ao desenvolvimento de cavidades/cavernas calcárias e uma segunda onde foram realizados

levantamentos tomográficos e sondagens para buscar identificar anomalias no subsolo.

2.1. Mapeamento Preliminar

O mapeamento preliminar foi realizado com o objetivo de detectar a presença de feições cársticas e estruturas

associadas foi realizada por meio de técnicas de fotointerpretação geológica em fotos na escala 1:8.000 propiciando

dessa forma um estudo de cunho espeleológico detalhado de uma faixa com 400 m de largura centrada na diretriz do

duto, especialmente no trecho entre os quilômetros 438 e 480 da diretriz do GASCAC onde constatou-se a presença de

rochas carbonaticas.

A fotointerpretação permitiu a visualização de feições de relevo com potencial de risco ao longo das faixas de

dutos e áreas adjacentes. A análise espacial integrada permitiu identificar a natureza das feições mapeadas, bem como

as áreas com alta susceptibilidade a ocorrência de acidentes de natureza geológico/geotécnica.

As feições identificadas durante o trabalho de fotointerpretação foram georreferenciadas, possibilitando a

aferição dos modelos adotados na fase de geoprocessamento dos dados levantados. A definição dos aspectos a serem

considerados na interpretação das fotografias aéreas foi uma das etapas de maior importância do trabalho.

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2.2. Levantamento de Campo Preliminar

Rio Oil & Gas Expo and Conference 2008

O levantamento de campo preliminar buscou orientar o reconhecimento das estruturas mapeadas na foto

interpretação que estivessem associadas ao desenvolvimento de cavidades/cavernas calcárias e para determinar a

distancia exata, conseqüentemente a necessidade, de se realizar um trabalho de campo detalhado com a utilização do

levantamento tomográfico e sondagens. O levantamento foi realizado em um primeiro momento através de um

sobrevôo de helicóptero buscando identificar e localizar as feições macro e posteriormente o caminhamento em campo

para uma investigação detalhada. Após a verificação de campo foi possível indentificar os locais onde deveriam ser

empregados outros métodos de investigação, tomografia e sondagens, para determinação da real situação do subsolo

local.

2.3. Levantamento Tomográfico

O uso da técnica da tomografia elétrica vem sendo bastante utilizada em áreas de ocorrência de terrenos

cársticos (Hoover. R, 2003; Leucci. G & Giorgi. L; 2005). A presença de um vazio em subsuperfície representa um

valor de resistividade infinita, aumentando a resistividade aparente da rocha, enquanto que vazios preenchidos por água

ou argila (cavidades, fraturas), diminuem a resistividade aparente da rocha.

O levantamento tomográfico foi realizado através de um sistema automático de aquisição de dados de

eletrorresistividade, fabricado pela AGI Advanced Geosciences Inc., modelo STING R1 IP, empregando-se o arranjo

entre eletrodos Schlumberger. A distância AB máxima para espaçamento entre eletrodos de 2,5 metros foi de 67,5

metros, estimando-se alcance em profundidade da ordem de 13 metros. O processamento dos dados foi por meio da

inversão dos dados 2D das seções através do software RES2DINV, desenvolvido por M.H.Loke. Antes de realizar a

inversão, os arquivos de dados STG são editados com a eliminação dos valores ruidosos.

Primeiramente foi realizada uma linha geofísica ao longo da diretriz do duto entre os quilômetros 445 e 449,

com 3032,5 km. Após o processamento dos dados da primeira linha geofísica determinou-se uma área de 600 m entre o

quilometro 447 e 448 para um detalhamento 3D onde foram realizadas sete linhas geofísicas (Tabela 1 e Figura 1),

sendo a distância entre as linhas de 10 metros. O comprimento total das linhas foi de 4130 metros.

Tabela 1. Linhas de Aquisição de Dados Geofísicos (Tomografia Elétrica)

Figura 1. Posição das Linhas Geofísicas

Linhas Comprimento (m)

Oeste 2 595

Oeste 1 560

Eixo do Duto 595

Leste 1 700

Leste 2 560

Leste 3 560

Leste 4 560

Total 4130

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2.4. Sondagens SPT

Rio Oil & Gas Expo and Conference 2008

Para complementar e auxiliar a identificação das feições do levantamento tomográfico foram realizadas 5

sondagens de correlação e confirmação das feições geoelétricas. Foram realizadas sondagens SPT (martelo de 65 kg

com queda de 75 cm) buscando o reconhecimento do sub-solo por meio de coletas de amostras e ou da presença de

vazios que pudessem representar uma feição cárstica. Foram realizados também ensaios de infiltração para medir a

permeabilidade e identificar possíveis zonas fraturadas.

3. Resultados

3.1. Mapeamento Preliminar

Com base na análise das informações de geologia, geomorfologia e interpretação geológica das fotografias

aéreas, foram gerados inicialmente cerca de 230 alvos de feições circulares associados ao processo de dissolução

química do substrato rochoso. Dessas, apenas cinco (5) mostraram-se mais relevantes para o objetivo do trabalho,

constituindo-se em alvos prioritários para o levantamento. O mapeamento confirmou a presença de feições de relevo

cárstico (dolinas) no trecho situado entre os Km 438 e 480, com maior evidência destas feições na região situada entre

os km 441 e 449 (Tabela 2 e Figura 2).

Tabela 2. Caracterização e localização das estruturas de dolinas mapeadas

Ponto F. Carstica UTM-E UTM-N Descrição

A Dolina 448778 8255710 Dolina de dissolução

B Dolina 449082 8255607 Dolina de dissolução

C Dolina 449078 8255472 Dolina de dissolução

D Dolina 449076 8255431 Dolina de dissolução

E Dolina 449015 8255032 Dolina de dissolução

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3.2. Levantamento de Campo Preliminar

Figura 2. localização das estruturas de dolinas mapeadas

Rio Oil & Gas Expo and Conference 2008

O produto da fotointerpretação e o levantamento de campo identificou a presença 5 feições de relevo

(dolinas) mais significativas e localizadas nas proximidades da diretriz do duto. A dolina A se encontra cerca de 200

metros a oeste da faixa, esta feição classificada como dolina de dissolução e/ou aluvial, apresenta forma alíptica, com

diâmetro de aproximadamente 200 metros orientado na direção WNW – ESE. Tem cerca de 50 metros de profundidade

apresentando em seu extremo inferior, situado a oeste, um pequeno conduto com diâmetro inferior a 0,3 metros,

drenando as águas meteóricas em direção a faixa do duto.

As dolinas B, C, D e E foram classificadas como dolinas de dissolução e/ou aluvial e se desenvolveram

controladas por um padrão estrutural de fraturamento N – S, que foram identificados na área durante os trabalhos

preliminares de fotointerpretação e confirmados in loco com medições de campo. A dolina E apresenta forma elíptica e

as dolinas B, C e D formas circulares, estando situadas na porção leste da faixa e cujas águas superficiais são drenadas

também para leste. As dolinas B, C e D, apresentam formas circulares, com diâmetro da boca variando de 10 a 20

metros e diâmetro inferior menor que 3 metros. Apresentam profundidade média variando de poucos metros (Dolina C)

a 10 metros (Dolina D). A dolina D possui um conduto com cerca de 1 metro de diâmetro afunilando em direção NE,

mergulhando com ângulo de inclinação de cerca de 65º para o rumo leste. A dolina E apresenta forma elíptica, tendo

diâmetro superior com cerca de 100 metros e diâmetro inferior com cerca de 50 metros, estando orientado o eixo maior

na direção W – E. Tem cerca de 20 metros de profundidade.

As Fotos 01 a 04 e 06 mostram respectivamente as dolinas A, B, C, D, E em vista aérea (tiradas no sobrevôo

de helicóptero) e a Foto 05 mostra a Dolina D vista terrestre (tirada na ocasião do caminhamento de campo).

Foto 01.Vista aérea da dolina A Foto 02.Vista aérea da dolina B

Foto 03.Vista aérea da dolina C Foto 04.Vista aérea da dolina D

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Foto 05.Vista terrestre da dolina D Foto 06.Vista aérea da dolina E

Rio Oil & Gas Expo and Conference 2008

Foram também identificadas duas cavidades naturais na região. A primeira conhecida como Toca da Coruja, situada a

cerca de 2 quilômetros a oeste do traçado do duto, na altura do km 447, e a Caverna da Gruta, situada a cerca de 1800

metros a leste do traçado da diretriz do duto. Além dessas grutas, foi identificada a Gruta do Lapão, muito conhecida na

região, localizada no Município de Santa Luzia, a cerca de 15 quilômetros da diretriz estudada.

3.3. Levantamento Tomográfico

A Figura 3 apresenta o resultado da tomografia realizada ao longo dos 3032,5 km entre os quilômetros 445 e

449 que determinou a zona de alta resistividade onde ocorrem as maiores possibilidades de ocorrência de cavidades

vazias e onde foi realizado o detalhamento para verificação da continuidade lateral das anomalias encontradas.

Figura 3. Resultado do perfil de tomografia elétricas entre os quilômetros 445 e 449

A Figura 4 apresenta o resultado do detalhamento tomográfico com o levantamento de sete perfis geoelétricos

elétricas (visão 3D das anomalias) e determinação dos locais definidos para realização das sondagens de verificação.

Na figura 4 estão assinaladas apenas as zonas de alta resistividade (valores maiores que 9.000 ohm.m – anomalias em

vermelho) correspondente aos locais com maiores possibilidades de ocorrência de cavidades (vazios) no interior da

rocha carbonática.

Essas anomalias mais intensas ocorrem somente nas linhas Leste 1, Leste 2 e Leste 3. Nas demais linhas,

inclusive a realizada ao longo do eixo do duto, não ocorrem este tipo de anomalias.

Na Linha Leste 1, a anomalia de alta resistividade ocorre entre as distâncias 85 e 115, enquanto que nas Linhas

Leste 2 e Leste 3, essas anomalias ocorrem entre as distâncias 95 e 115, e 110 e 120, respectivamente.

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Rio Oil & Gas Expo and Conference 2008

Figura 4. Resultado dos sete perfis geo-elétricos (visão 3D do terreno) levantados na área de interesse.

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3.4. Sondagens SPT

Rio Oil & Gas Expo and Conference 2008

As sondagens SPT apresentaram como resultado a existência de um solo argilo–arenoso até os 10 primeiros

metros de profundidade e alteração de rocha de composição carbonatica até dos 10 aos 15 metros (profundidade final

da sondagem). Em nenhuma das sondagens foi constatado um avanço abrupto da ferramenta e nem a perda significativa

de fluido de perfuração que pudesse caracterizar a existências de vazios no subsolo (cavernas).

4. Discussão dos Resultados e Conclusão

O mapeamento e detecção de estruturas e feições geológico-geotécnicas associadas a relevos cársticos

analisou 42 quilômetros da diretriz de traçado do duto (entre os quilômetros 438 e 480), identificando um segmento de

4 quilômetros (entre os quilômetros 445 e 449), com maiores possibilidades de existência de cavidades em subsolo.

A tomografia elétrica 2D realizada entre os quilômetros 445 e 449 permitiu delimitar feições e anomalias

geofísicas indicativas de possíveis cavidades no subsolo ao longo do traçado do futuro gasoduto (GASCAC) entre os

quilômetros 447 e 448.

A tomografia elétrica 3D realizada entre os quilômetros 447 e 448 permitiu visualizar a localização das

anomalias geofísicas no espaço determinado, sua continuidade lateral e a determinação dos locais onde deveriam ser

realizadas sondagens de correlação para checagem das anomalias detectadas.

As sondagens SPT não confirmaram a presença de cavidades e sim uma mudança nas características físicas

das rochas (material com diferentes graus de alteração e/ ou fraturamento).

A característica comum a todos os métodos geofísicos é que eles medem propriedades físicas do meio. Os

métodos elétricos medem variação de resistividade elétrica em subsuperficie. A existência de vazios provoca variação

de resistividade elétrica no meio e, portanto pode, em principio, ser detectada pela tomografia elétrica que se caracteriza

pela capacidade de detectar essas variações com grande precisão e resolução.

Outra característica inerente a todos os métodos geofísicos é a não unicidade de fatores que poderiam causar

as respostas geo-elétricas obtidas, ou seja, respostas semelhantes podem ter causas distintas. Ao mesmo tempo em que

uma cavidade pode gerar uma anomalia de alta resistividade, outros fatores também podem ser responsáveis pelo

mesmo efeito. Menor umidade, maior compactação, menor densidade de fraturas, menor grau de decomposição, menor

fração de argila também poderiam provocar aumento de resistividade elétrica no meio. Todo vazio deve corresponder a

uma anomalia de alta resistividade, mas nem toda a anomalia de alta resistividade é provocada por vazios no interior da

rocha.

A área estudada, conforme descrito na bibliografia e verificado em campo, é composta por duas seqüências

sedimentares: uma inferior, predominantemente carbonática, e outra superior, predominantemente terrígena. Esta última

sendo constituida por sedimentos imaturos onde predominam arcóseos e grauvacas líticas, desde granulação sílitica até

conglomerados. Já a seqüência carbonática é representada por calcários puros ou dolomíticos, frequentemente

intercalados e gradando lateralmente para leitos mais terrígenos, como margas e siltitos. As seqüências apresentam

características que variam lateralmente e podem ser os responsáveis por mudanças nos valores de resistividade elétrica

encontrada nos perfis.

Neste estudo, tendo em vista o resultado das sondagens SPT realizadas, pode-se concluir que a causa das

anomalias está nas características das rochas e não na presença de cavidades no meio. Todas as anomalias foram

investigadas e a causa não é explicada pela ocorrência de vazios.

O resultado final do trabalho compreendendo o mapeamento, investigação geofísica e sondagens, permite

concluir que a diretriz de traçado estudada para o GASCAC poderá ser mantida para na fase de implantação do

gasoduto. No entanto, faz-se necessário a realização de um monitoramento continuo e específico na fase de abertura da

faixa do gasoduto por ocasião da presença de maquinário pesado de forma a evitar eventuais problemas de riscos

geológico-geotécnicos.

5. Referências

(Hoover. R, 2003). Geophysical choices for karst investigations.

(Leucci. G & Giorgi. L; 2005). Integrated geophysical surveys to assess the structural conditions of a karst cave

of archaeological importance.

Site www.agiusa.com

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