A implantação do Sítio Controlado de Geofísica Rasa (SCGR), do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG), da Universidade de São Paulo (USP), é um marco na história da geofísica nacional. Trata-se do primeiro local de estudos controlados de geofísica rasa, instalado no Brasil. O SCGR está localizado próximo ao Instituto de Física, em frente ao IAG/USP, compreendendo uma área de 1500 m2 (50 m x 30 m). Nesta área, foram instalados diferentes alvos, com dimensões variadas e em diferentes profundidades, dispostos em sete linhas de 30 metros. Os alvos escolhidos tiveram como finalidade reproduzir uma pequena amostra dos principais objetos que são encontrados em ambiente urbano. O objetivo do estudo foi o de caracterizar os alvos instalados no SCGR, por meio da utilização de diferentes métodos geofísicos, com ênfase no método Ground Penetrating Radar (GPR), seguido dos métodos de eletrorresistividade e eletromagnético indutivo (EM-38). Esta caracterização consistiu em avaliar o desempenho e a confiabilidade dos métodos geofísicos, quando aplicados sobre alvos com propriedades físicas conhecidas. A coleta de dados foi realizada antes e depois da instalação do sítio controlado, permitindo, assim, a caracterização geofísica do meio (background) e dos alvos. Os resultados geofísicos foram apresentados na forma de perfis 2D e de cortes em profundidade em blocos volumétricos, Quase-3D. Os dados geofísicos do background evidenciam uma camada de aterro, com espessura de até 2,8 metros, repousando sobre sedimentos argilosos da planície de inundação do rio Pinheiros. O EM-38 possibilitou o mapeamento de todos os objetos metálicos enterrados até a profundidade máxima de 1,5 metro. A identificação de alguns alvos metálicos, enterrados na profundidade de 0,5 metro, também foi possível com os resultados de cargabilidade. Os dados de resistividade elétrica permitiram a identificação de um tubo metálico guia, enterrado no centro da área, a 0,5 metro de profundidade, e de alvos representativos de materiais geológicos. Os resultados de GPR permitiram o imageamento da maioria dos alvos implantados na área do SCGR, com melhor resolução aqueles que mostram maior contraste dielétrico. A pesquisa contribui para o refinamento dos métodos de campo aplicados aos problemas reais do cotidiano, principalmente, em estudos de geotecnia, planejamento urbano, arqueologia e meio ambiente. / The implantation of the Shallow Geophysical Test Site (SCGR) of the Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences Institute (IAG), from University of Sao Paulo (USP), is a mark in national geophysical history. It is the first site Shallow geophysical study site installed in Brazil. This Test Site is located next to Physics Institute in front of IAG/USP, comprehending an area of 1500 m2 (50 m x 30 m). In this area, different targets were installed, with varied dimensions and different depths, buried in seven lines of 30 meters. Targets were chosen aiming at reproducing a small sample of main objects found in urban environment. The goal of the study was characterizing targets installed in SCGR by using different geophysical methods with emphasis in Ground Penetrating Radar (GPR), electric and inductive electromagnetic (EM-38) methods. This characterization consisted in evaluating the performance and reliability of geophysical methods, when applied in targets whose physical properties are well-known. Measurements were carried out before the targets installation in subsurface, in order to obtain data from land background or geologic horizons before disturbances. In a second stage, geophysical data were obtained after target installation. Geophysical results were shown in 2D profiles, and depth slices in volumetric blocks, Quasi-3D. Geophysical data from land background showed an earthwork layer, with thickness up to 2.8 meters, above loamy sediments of Pinheiros River. EM-38 enabled the mapping of all metallic targets buried until 1.5 meter of maxim depth. The identification of some metallic targets also buried in the depth of 0.5 meter was possible with chargeability results. Electric resistivity data allowed the identification of a metallic tube buried at the centre of the area, to 0.5 meter of depth, and of representative geological materials targets. GPR results identified of the majority of targets buried in SCGR with better resolution than those ones shown highest dielectric contrast. This research contributes for geophysical method refinement applied to everyday problems mostly in geotechnical, urban planning, archaeological and environmental studies.

A implantação do Sítio Controlado de Geofísica Rasa (SCGR), do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG), da Universidade de São Paulo (USP), é um marco na história da geofísica nacional. Trata-se do primeiro local de estudos controlados de geofísica rasa, instalado no Brasil. O SCGR está localizado próximo ao Instituto de Física, em frente ao IAG/USP, compreendendo uma área de 1500 m2 (50 m x 30 m). Nesta área, foram instalados diferentes alvos, com dimensões variadas e em diferentes profundidades, dispostos em sete linhas de 30 metros. Os alvos escolhidos tiveram como finalidade reproduzir uma pequena amostra dos principais objetos que são encontrados em ambiente urbano. O objetivo do estudo foi o de caracterizar os alvos instalados no SCGR, por meio da utilização de diferentes métodos geofísicos, com ênfase no método Ground Penetrating Radar (GPR), seguido dos métodos de eletrorresistividade e eletromagnético indutivo (EM-38). Esta caracterização consistiu em avaliar o desempenho e a confiabilidade dos métodos geofísicos, quando aplicados sobre alvos com propriedades físicas conhecidas. A coleta de dados foi realizada antes e depois da instalação do sítio controlado, permitindo, assim, a caracterização geofísica do meio (background) e dos alvos. Os resultados geofísicos foram apresentados na forma de perfis 2D e de cortes em profundidade em blocos volumétricos, Quase-3D. Os dados geofísicos do background evidenciam uma camada de aterro, com espessura de até 2,8 metros, repousando sobre sedimentos argilosos da planície de inundação do rio Pinheiros. O EM-38 possibilitou o mapeamento de todos os objetos metálicos enterrados até a profundidade máxima de 1,5 metro. A identificação de alguns alvos metálicos, enterrados na profundidade de 0,5 metro, também foi possível com os resultados de cargabilidade. Os dados de resistividade elétrica permitiram a identificação de um tubo metálico guia, enterrado no centro da área, a 0,5 metro de profundidade, e de alvos representativos de materiais geológicos. Os resultados de GPR permitiram o imageamento da maioria dos alvos implantados na área do SCGR, com melhor resolução aqueles que mostram maior contraste dielétrico. A pesquisa contribui para o refinamento dos métodos de campo aplicados aos problemas reais do cotidiano, principalmente, em estudos de geotecnia, planejamento urbano, arqueologia e meio ambiente. / The implantation of the Shallow Geophysical Test Site (SCGR) of the Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences Institute (IAG), from University of Sao Paulo (USP), is a mark in national geophysical history. It is the first site Shallow geophysical study site installed in Brazil. This Test Site is located next to Physics Institute in front of IAG/USP, comprehending an area of 1500 m2 (50 m x 30 m). In this area, different targets were installed, with varied dimensions and different depths, buried in seven lines of 30 meters. Targets were chosen aiming at reproducing a small sample of main objects found in urban environment. The goal of the study was characterizing targets installed in SCGR by using different geophysical methods with emphasis in Ground Penetrating Radar (GPR), electric and inductive electromagnetic (EM-38) methods. This characterization consisted in evaluating the performance and reliability of geophysical methods, when applied in targets whose physical properties are well-known. Measurements were carried out before the targets installation in subsurface, in order to obtain data from land background or geologic horizons before disturbances. In a second stage, geophysical data were obtained after target installation. Geophysical results were shown in 2D profiles, and depth slices in volumetric blocks, Quasi-3D. Geophysical data from land background showed an earthwork layer, with thickness up to 2.8 meters, above loamy sediments of Pinheiros River. EM-38 enabled the mapping of all metallic targets buried until 1.5 meter of maxim depth. The identification of some metallic targets also buried in the depth of 0.5 meter was possible with chargeability results. Electric resistivity data allowed the identification of a metallic tube buried at the centre of the area, to 0.5 meter of depth, and of representative geological materials targets. GPR results identified of the majority of targets buried in SCGR with better resolution than those ones shown highest dielectric contrast. This research contributes for geophysical method refinement applied to everyday problems mostly in geotechnical, urban planning, archaeological and environmental studies.

Nesta pesquisa são apresentadas as contribuições dos métodos GPR e eletromagnético indutivo (equipamento EM-38) nos estudos de sítios arqueológicos de sambaquis costeiros Jabuticabeira II, Santa Marta IV, V, VII e VIII, e Encantada III, localizados no município de Jaguaruna, litoral centro-sul de Santa Catarina. Estes sítios são caracterizados por acúmulos de conchas carbonáticas construídos por sociedades do período pré-colonial (7,5 a 1,3 mil anos AP). Os estudos foram desenvolvidos, visando o mapeamento de artefatos de interesse arqueológico e de estruturas estratigráficas que auxiliem a compreensão do processo construtivo e funcional destes sítios. A interpretação dos resultados GPR foi apoiada nas modelagens numéricas GPR 2D e nas imagens 3D e integrada com os levantamentos EM-38, e tiveram como objetivos orientar as escavações arqueológicas. Os resultados permitiram encontrar alvos e artefatos arqueológicos, reduziram os custos no processo exploratório e preservaram o patrimônio histórico. Complementando o processo de interpretação integrada, os perfis estratigráficos e as análises granulométricas dos sedimentos provenientes dos furos de sondagens foram importantes para a definição dos ambientes de deposição onde os sambaquis estão assentados, corroborando de maneira significativa com as pesquisas em desenvolvimento no litoral de Santa Catarina. Em termos metodológicos, as antenas GPR blindadas de 200 MHz propiciaram um melhor compromisso entre a profundidade de investigação e a resolução vertical das camadas geo-arqueológicas, e a implementação da técnica de aquisição radial permitiu um mapeamento detalhado do sítio Jabuticabeira II de forma rápida, cobrindo uma grande área. Por outro lado, com o método eletromagnético indutivo (EM-38), a correção do efeito topográfico dos dados melhorou os contrastes de condutividade elétrica entre as estruturas arqueológicas e o background, permitindo assim, que os alvos pontuais, antes mascarados pela influência da topografia, fossem realçados. Com relação aos resultados geofísicos em estudos geoarqueológicos, no sambaqui Jabuticabeira II, foi possível caracterizar a geometria de uma estrutura geológica, associada a um paleo-canal e a deposição dos sedimentos em barras de pontal; mapear alvos arqueológicos e metálicos contemporâneos; traçar os limites do sítio; imagear uma camada conchífera, camadas antrópicas recentes e a profundidade do nível dágua; detectar a presença de dois sistemas deposicionais, paleolaguna e paleoduna, bem como delimitar o assentamento do sítio sobre estes ambientes por meio das informações das análises granulométricas dos sedimentos coletados nos furos de sondagens. Nos sambaquis de Santa Marta IV, V, VII e VIII, a integração dos dados GPR e EM38 permitiram o mapeamento de diversos alvos de grande importância para os estudos arqueológicos, tais como, paleofogueiras, sepultamentos e concentração de materiais cerâmicos e líticos, bem como feições geológicas, tais como, estruturação de camadas e paleotômbolos. Além disso, a redução do efeito topográfico sobre os dados de condutividade elétrica (EM-38) permitiu relacionar as regiões anômalas com um paleofogueira e uma concentração de material cerâmico. No sambaqui Encantada III, duas fortes anomalias GPR, caracterizadas por reflexões hiperbólicas, estavam associadas: i) a uma estrutura escura pontual, caracterizada como um bolsão de conchas carbonáticas; e ii) a presença de uma raiz de árvore concrecionada, que embora não seja de interesse arqueológico, é significativa, pois serve como um bom exemplo de ambiguidade na interpretação de dados geofísicos. Também foi possível delimitar o assentamento do sítio sobre os sedimentos da paleo-laguna, evidenciado pelas análises granulométricas dos sedimentos. / In this study, GPR and electromagnetic induction (EM-38 instrument) methodcontributions in coastal sambaqui archaeological sites (Jabuticabeira II, Santa Marta IV, V, VII and VIII as well as Encantada III) are presented. These sites are placed in Jaguaruna, Santa Catarina center-south coast. They are characterized by accumulation of carbonate shells built by societies in pre-colonial period (7.5 to 1.3 thousand years BP). The studies were developed aimed at mapping archaeological artifacts and stratigraphic structures that help to understand constructive and functional process of these sites. The interpretation of GPR results was supported by 2D GPR numerical modeling, 3D images and integrated with EM-38 surveys. They had as objectives to guide archaeological excavations. The results allowed finding archaeological targets and artifacts, reduced costs in exploratory process, and preserved historical heritage. Complementing integrated interpretation process, stratigraphic profiles and granulometric analysis of sediment from sounding drifts were important for defining the deposition environments where sambaquis (shell mounds) are settled, significantly supporting in developing research on Santa Catarina coast. Methodologically, 200 MHz shielded GPR antennas provided a better agreement between depth of investigation and vertical resolution of geoarchaeological layers, and the implementation of radial acquisition technique allowed a quickly detailed mapping of Jabuticabeira II site, covering a large area. Furthermore, with electromagnetic inductive method (EM-38), the topographic effect correction of data has improved the contrast in electrical conductivity between archaeological structures and background. Thus, punctual targets before masked by topography influence were highlighted. Regarding geophysical results in geoarchaeological studies, in Jabuticabeira II sambaqui, it was possible to characterize the geometry of a geological structure associated with a paleochannel and sediment deposition in point bars; to map archaeological and contemporary metal targets; to trace site boundary; to image shell layer, recent anthropic layers and water level depth; to detect the presence of two deposicional systems, paleolagoon and paleodune as well as to delimit the settlement site on these environments through information of granulometric analysis of sediments collected in sounding drifts. In Santa Marta IV, V, VII and VIII sambaquis, GPR and EM-38 data integration allowed mapping several targets of great importance for archaeological studies, such as paleofires, burials and concentration of ceramic and litic material as well as geological features, such as layer structuring and paleotombolos. Moreover, the reduction of topographic effect on electrical conductivity data (EM-38) allowed relating anomalous regions with a paleofire, and a concentration of ceramic material. In Encantada III sambaqui, two strong GPR anomalies characterized by hyperbolic reflections were associated with: i) a dark punctual structure, characterized as a pocket of shell carbonate, and ii) the presence of a concretion tree root that is significant, despite not of archaeological interest, because it serves as a good example of ambiguity in geophysical data interpretation. It was also possible to delimit the settlement site on paleolagoon sediments, evidenced by granulometric analysis of sediments.

Nesta pesquisa são apresentadas as contribuições dos métodos GPR e eletromagnético indutivo (equipamento EM-38) nos estudos de sítios arqueológicos de sambaquis costeiros Jabuticabeira II, Santa Marta IV, V, VII e VIII, e Encantada III, localizados no município de Jaguaruna, litoral centro-sul de Santa Catarina. Estes sítios são caracterizados por acúmulos de conchas carbonáticas construídos por sociedades do período pré-colonial (7,5 a 1,3 mil anos AP). Os estudos foram desenvolvidos, visando o mapeamento de artefatos de interesse arqueológico e de estruturas estratigráficas que auxiliem a compreensão do processo construtivo e funcional destes sítios. A interpretação dos resultados GPR foi apoiada nas modelagens numéricas GPR 2D e nas imagens 3D e integrada com os levantamentos EM-38, e tiveram como objetivos orientar as escavações arqueológicas. Os resultados permitiram encontrar alvos e artefatos arqueológicos, reduziram os custos no processo exploratório e preservaram o patrimônio histórico. Complementando o processo de interpretação integrada, os perfis estratigráficos e as análises granulométricas dos sedimentos provenientes dos furos de sondagens foram importantes para a definição dos ambientes de deposição onde os sambaquis estão assentados, corroborando de maneira significativa com as pesquisas em desenvolvimento no litoral de Santa Catarina. Em termos metodológicos, as antenas GPR blindadas de 200 MHz propiciaram um melhor compromisso entre a profundidade de investigação e a resolução vertical das camadas geo-arqueológicas, e a implementação da técnica de aquisição radial permitiu um mapeamento detalhado do sítio Jabuticabeira II de forma rápida, cobrindo uma grande área. Por outro lado, com o método eletromagnético indutivo (EM-38), a correção do efeito topográfico dos dados melhorou os contrastes de condutividade elétrica entre as estruturas arqueológicas e o background, permitindo assim, que os alvos pontuais, antes mascarados pela influência da topografia, fossem realçados. Com relação aos resultados geofísicos em estudos geoarqueológicos, no sambaqui Jabuticabeira II, foi possível caracterizar a geometria de uma estrutura geológica, associada a um paleo-canal e a deposição dos sedimentos em barras de pontal; mapear alvos arqueológicos e metálicos contemporâneos; traçar os limites do sítio; imagear uma camada conchífera, camadas antrópicas recentes e a profundidade do nível dágua; detectar a presença de dois sistemas deposicionais, paleolaguna e paleoduna, bem como delimitar o assentamento do sítio sobre estes ambientes por meio das informações das análises granulométricas dos sedimentos coletados nos furos de sondagens. Nos sambaquis de Santa Marta IV, V, VII e VIII, a integração dos dados GPR e EM38 permitiram o mapeamento de diversos alvos de grande importância para os estudos arqueológicos, tais como, paleofogueiras, sepultamentos e concentração de materiais cerâmicos e líticos, bem como feições geológicas, tais como, estruturação de camadas e paleotômbolos. Além disso, a redução do efeito topográfico sobre os dados de condutividade elétrica (EM-38) permitiu relacionar as regiões anômalas com um paleofogueira e uma concentração de material cerâmico. No sambaqui Encantada III, duas fortes anomalias GPR, caracterizadas por reflexões hiperbólicas, estavam associadas: i) a uma estrutura escura pontual, caracterizada como um bolsão de conchas carbonáticas; e ii) a presença de uma raiz de árvore concrecionada, que embora não seja de interesse arqueológico, é significativa, pois serve como um bom exemplo de ambiguidade na interpretação de dados geofísicos. Também foi possível delimitar o assentamento do sítio sobre os sedimentos da paleo-laguna, evidenciado pelas análises granulométricas dos sedimentos. / In this study, GPR and electromagnetic induction (EM-38 instrument) methodcontributions in coastal sambaqui archaeological sites (Jabuticabeira II, Santa Marta IV, V, VII and VIII as well as Encantada III) are presented. These sites are placed in Jaguaruna, Santa Catarina center-south coast. They are characterized by accumulation of carbonate shells built by societies in pre-colonial period (7.5 to 1.3 thousand years BP). The studies were developed aimed at mapping archaeological artifacts and stratigraphic structures that help to understand constructive and functional process of these sites. The interpretation of GPR results was supported by 2D GPR numerical modeling, 3D images and integrated with EM-38 surveys. They had as objectives to guide archaeological excavations. The results allowed finding archaeological targets and artifacts, reduced costs in exploratory process, and preserved historical heritage. Complementing integrated interpretation process, stratigraphic profiles and granulometric analysis of sediment from sounding drifts were important for defining the deposition environments where sambaquis (shell mounds) are settled, significantly supporting in developing research on Santa Catarina coast. Methodologically, 200 MHz shielded GPR antennas provided a better agreement between depth of investigation and vertical resolution of geoarchaeological layers, and the implementation of radial acquisition technique allowed a quickly detailed mapping of Jabuticabeira II site, covering a large area. Furthermore, with electromagnetic inductive method (EM-38), the topographic effect correction of data has improved the contrast in electrical conductivity between archaeological structures and background. Thus, punctual targets before masked by topography influence were highlighted. Regarding geophysical results in geoarchaeological studies, in Jabuticabeira II sambaqui, it was possible to characterize the geometry of a geological structure associated with a paleochannel and sediment deposition in point bars; to map archaeological and contemporary metal targets; to trace site boundary; to image shell layer, recent anthropic layers and water level depth; to detect the presence of two deposicional systems, paleolagoon and paleodune as well as to delimit the settlement site on these environments through information of granulometric analysis of sediments collected in sounding drifts. In Santa Marta IV, V, VII and VIII sambaquis, GPR and EM-38 data integration allowed mapping several targets of great importance for archaeological studies, such as paleofires, burials and concentration of ceramic and litic material as well as geological features, such as layer structuring and paleotombolos. Moreover, the reduction of topographic effect on electrical conductivity data (EM-38) allowed relating anomalous regions with a paleofire, and a concentration of ceramic material. In Encantada III sambaqui, two strong GPR anomalies characterized by hyperbolic reflections were associated with: i) a dark punctual structure, characterized as a pocket of shell carbonate, and ii) the presence of a concretion tree root that is significant, despite not of archaeological interest, because it serves as a good example of ambiguity in geophysical data interpretation. It was also possible to delimit the settlement site on paleolagoon sediments, evidenced by granulometric analysis of sediments.