O Gráben de Barra de São João, situado na região de águas rasas da Bacia de Campos, é parte integrante do Sistema de Riftes do Cenozóico, localizado na região sudeste do Brasil. Este sistema foi formado em um evento que resultou na reativação das principais zonas de cisalhamento do Pré-Cambriano do sudeste do Brasil no Paleoceno. Neste trabalho proponho um novo arcabouço estrutural para o Gráben de Barra de São João baseado na interpretação de dados gravimétricos. Dados magnéticos aéreos, dados gravimétricos, uma linha sísmica 2D e um perfil de densidades de um poço foram utilizados como vínculos na interpretação. Para a estimativa do topo do embasamento foi necessário separar o efeito das fontes profundas no dado gravimétrico (anomalia residual). Com isso, foi realizada uma modelagem 2D direta baseada na interpretação sísmica para estimar as densidades das entidades geológicas da área em questão. Após esta modelagem, foi realizada uma inversão estrutural 3D do dado gravimétrico residual a fim de recuperar a profundidade do topo do embasamento. Este fluxograma de interpretação permitiu a identificação de um complexo arcabouço estrutural com três sistemas de falhas bem definido: Falhas normais de orientação NE-SW, e um sistema de falhas transcorrentes NW-SE e E-W. Estas orientações dividem o gráben em diversos altos e baixos internos. O dado magnético aéreo corrobora esta interpretação. A existência de rochas ultra-densas e fortemente magnéticas no embasamento foram interpretadas como um ofiolito que foi provavelmente intrudido (por obducção) na época do fechamento de um oceano no Proterozóico. / Barra de São João Graben, shallow water Campos Basin, is part of the Tertiary rift system that runs parallel to the Brazilian continental margin. This system was formed in an event that caused the reactivation of the main Precambrian shear zones of southeastern Brazil in the Paleocene. I propose a new the structural framework of Barra São João Graben based on gravity data interpretation. Magnetic data an available 2D seismic line and a density well-log of a nearby well were used as constraints to our interpretation. To estimate the top of the basement structure we separated the gravity effects of deep-sources from the shallow basement (residual anomaly). Then, we performed a 2D modeling exercise, where we keptfixed the basement topography and the density of the sediments, to estimate the density of the basement rocks. Next, we inverted the residual anomaly to recover the depth to the top of the basement. This interpretation strategy allowed the identification of a complex structural framework with three main fault systems: NE-SW normal faults system, and a NW-SE and E-W transfer fault systems. These trends divide the graben into several internal highs and lows. The magnetic anomalies corroborate our interpretation. The existence of ultra-dense and strongly magnetized elongated bodies in the basementwere interpreted as ophiolite bodies that probably intruded by the time of the shutdown of the Proterozoic ocean.

O Gráben de Barra de São João, situado na região de águas rasas da Bacia de Campos, é parte integrante do Sistema de Riftes do Cenozóico, localizado na região sudeste do Brasil. Este sistema foi formado em um evento que resultou na reativação das principais zonas de cisalhamento do Pré-Cambriano do sudeste do Brasil no Paleoceno. Neste trabalho proponho um novo arcabouço estrutural para o Gráben de Barra de São João baseado na interpretação de dados gravimétricos. Dados magnéticos aéreos, dados gravimétricos, uma linha sísmica 2D e um perfil de densidades de um poço foram utilizados como vínculos na interpretação. Para a estimativa do topo do embasamento foi necessário separar o efeito das fontes profundas no dado gravimétrico (anomalia residual). Com isso, foi realizada uma modelagem 2D direta baseada na interpretação sísmica para estimar as densidades das entidades geológicas da área em questão. Após esta modelagem, foi realizada uma inversão estrutural 3D do dado gravimétrico residual a fim de recuperar a profundidade do topo do embasamento. Este fluxograma de interpretação permitiu a identificação de um complexo arcabouço estrutural com três sistemas de falhas bem definido: Falhas normais de orientação NE-SW, e um sistema de falhas transcorrentes NW-SE e E-W. Estas orientações dividem o gráben em diversos altos e baixos internos. O dado magnético aéreo corrobora esta interpretação. A existência de rochas ultra-densas e fortemente magnéticas no embasamento foram interpretadas como um ofiolito que foi provavelmente intrudido (por obducção) na época do fechamento de um oceano no Proterozóico. / Barra de São João Graben, shallow water Campos Basin, is part of the Tertiary rift system that runs parallel to the Brazilian continental margin. This system was formed in an event that caused the reactivation of the main Precambrian shear zones of southeastern Brazil in the Paleocene. I propose a new the structural framework of Barra São João Graben based on gravity data interpretation. Magnetic data an available 2D seismic line and a density well-log of a nearby well were used as constraints to our interpretation. To estimate the top of the basement structure we separated the gravity effects of deep-sources from the shallow basement (residual anomaly). Then, we performed a 2D modeling exercise, where we keptfixed the basement topography and the density of the sediments, to estimate the density of the basement rocks. Next, we inverted the residual anomaly to recover the depth to the top of the basement. This interpretation strategy allowed the identification of a complex structural framework with three main fault systems: NE-SW normal faults system, and a NW-SE and E-W transfer fault systems. These trends divide the graben into several internal highs and lows. The magnetic anomalies corroborate our interpretation. The existence of ultra-dense and strongly magnetized elongated bodies in the basementwere interpreted as ophiolite bodies that probably intruded by the time of the shutdown of the Proterozoic ocean.

Made available in DSpace on 2015-03-13T17:08:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RafaelSR_DISSERT_.pdf: 4378179 bytes, checksum: dc5658a221c8891102c9990af4393c19 (MD5) Previous issue date: 2013-04-13 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The 3D gravity modeling of the Potiguar rift basin consisted of a digital processing of gravity and aeromagnetic data, subsidized by the results of Euler deconvolution of gravity and magnetic data and the interpretation of seismic lines and wells descriptions. The gravity database is a compilation of independent geophysical surveys conducted by several universities, research institutions and governmental agencies. The aeromagnetic data are from the Bacia Potiguar and Plataforma Continental do Nordeste projects, obtained from the Brazilian Petroleum Agency (ANP). The solutions of the Euler Deconvolution allowed the analysis of the behavior of the rift main limits. While the integrated interpretation of seismic lines provided the delimitating horizons of the sedimentary formations and the basement top. The integration of these data allowed a 3D gravity modeling of basement topography, allowing the identification of a series of internal structures of the Potiguar rift, as well intra-basement structures without the gravity effect of the rift. The proposed inversion procedure of the gravity data allowed to identify the main structural features of the Potiguar rift, elongated in the NE-SW direction, and its southern and eastern faulted edges, where the sedimentary infill reachs thicknesses up to 5500 m. The southern boundary is marked by the Apodi and Baixa Grande faults. These faults seem to be a single NW-SE oriented fault with a strong bend to NE-SW direction. In addition, the eastern boundary of the rift is conditioned by the NE-SW trending Carnaubais fault system. It was also observed NW-SE oriented faults, which acted as transfer faults to the extensional efforts during the basin formation. In the central part of the residual anomaly map without the gravity effect of the rift stands out a NW-SE trending gravity high, corresponding to the Or?s-Jaguaribe belt lithotypes. We also observe a gravity maximum parallel to the Carnaubais fault system. This anomaly is aligned to the eastern limit of the rift and reflects the contact of different crustal blocks, limited by the eastern ward counterpart of the Portalegre Shear Zone / A modelagem gravim?trica 3D do rifte da Bacia Potiguar, apresentada neste trabalho, constituiu de um processamento digital de dados gravim?tricos e aeromagn?ticos, subsidiados pelos resultados da Deconvolu??o de Euler de dados gravim?tricos e magn?ticos e pela interpreta??o de linhas s?smicas e descri??es de po?os. O banco de dados gravim?trico ? proveniente de um trabalho de compila??o de levantamentos geof?sicos independentes realizados por diversas universidades, institui??es de pesquisa e ?rg?os governamentais. Os dados aeromagn?ticos s?o proveniente dos projetos Bacia Potiguar e Plataforma Continental do Nordeste, obtidos junto ? Ag?ncia Nacional do Petr?leo, G?s Natural e Biocombust?veis (ANP). As solu??es da Deconvolu??o de Euler possibilitaram a an?lise do comportamento dos principais limites do rifte, enquanto que a interpreta??o integrada das linhas s?smicas propiciou a delimita??o dos relevos dos horizontes da base das forma??es sedimentares e do topo do embasamento do Rifte Potiguar. A integra??o desses dados permitiu uma modelagem gravim?trica 3D do relevo do embasamento da bacia, possibilitando a identifica??o de uma s?rie de estruturas do arcabou?o estrutural do Rifte Potiguar e do embasamento cristalino sem o efeito gravim?trico do rifte. Com o procedimento de invers?o dos dados gravim?tricos, foi poss?vel identificar as principais fei??es estruturais do rifte da Bacia Potiguar, alongadas na dire??o NE-SW, bem como suas bordas falhadas nos limites Sul e Leste do rifte, onde o pacote sedimentar atinge espessuras superiores a 5500 m. O limite Sul ? marcado pelas falhas de Apodi e Baixa Grande, aparentando tratar-se de uma ?nica falha de dire??o NW-SE, com forte inflex?o para NE-SW. Observa-se ainda o limite Leste do rifte condicionado pelo Sistema de Falha Carnaubais de dire??o preferencial NE-SW. Observa-se ainda falhas de dire??o NW-SE, que atuaram como falhas de transfer?ncia aos esfor?os distensionais de forma??o da bacia. No mapa de anomalias residuais do embasamento cristalino sem o efeito gravim?trico do rifte destaca-se, na sua parte central, um alto gravim?trico de dire??o NW-SE, correspondendo a litotipos da Faixa Or?s-Jaguaribe. Observa-se ainda um m?ximo gravim?trico paralelo ao Sistema de Falhas de Carnaubais. Tal anomalia encontra-se alinhada ao limite Leste do rifte e reflete o contato de blocos crustais distintos, limitados pela continua??o Nordeste da Zona de Cisalhamento Portalegre

Dans cette thèse nous explorons les aspects de la gravité d'Einstein qui sont propres à la dimension quatre.L'une des propriétés surprenantes liées à cette dimension est la possibilité de formuler la gravité de manière 'Chirale'. Dans ce type de reformulations, typiquement, la métrique perd son rôle centrale. La correspondance entre espace-temps et espace des twisteurs est un autre aspect propre à la dimension quatre. Ces formulations, Chirale et Twistorielle, semblent très différentes. Dans la première partie de cette thèse nous montrons qu'elles sont en fait intimement liées: en particulier nous proposons une nouvelle preuve du `théorème du graviton non-linéaire', due à Penrose, dont le cœur est la géométrie des SU(2)-connections (plutôt qu'une métrique). Dans la seconde partie de cette thèse nous montrons que la gravité en trois et quatre dimensions est liée à des théories d'une nature complètement différentes en dimension six et sept. Ces théories, due à Hitchin, sont des théories de trois-formes différentielles invariantes sous difféomorphismes. En dimensions sept, nous rencontrons seulement un succès partiel puisque la théorie 4D qui en résulte est une version modifiée de la gravité. Cependant nous prouvons au passage que les solutions d'une déformation particulière de la gravité ont, en 7D, l’interprétation de variétés avec holonomies G2.Par contre, en réduisant la théorie de six à trois dimensions nous obtenons précisément la gravité 3D. Nous présentons aussi de nouvelles fonctionnelles pour les formes différentielles en six dimensions. Toutes sont invariantes sous difféomorphismes et deux d’entre elles sont topologiques. / In this thesis we take Einstein theory in dimension four seriously, and explore the special aspects of gravity in this number of dimension.Among the many surprising features in dimension four, one of them is the possibility of `Chiral formulations of gravity' - they are surprising as they typically do not rely on a metric. Another is the existence of the Twistor correspondence. The Chiral and Twistor formulations might seems different in nature. In the first part of this thesis we demonstrate that they are in fact closely related. In particular we give a new proof for Penrose's `non-linear graviton theorem' that relies on the geometry of SU(2)-connections only (rather than on metric).In the second part of this thesis we describe partial results towards encoding the full GR in the total space of some fibre bundle over space-time. We indeed show that gravity theory in three and four dimensions can be related to theories of a completely different nature in six and seven dimension respectively. This theories, first advertised by Hitchin, are diffeomorphism invariant theories of differential three-forms.Starting with seven dimensions, we are only partially succesfull: the resulting theory is some deformed version of gravity. We however found that solutions to a particular gravity theory in four dimension have a seven dimensional interpretation as G2 holonomy manifold. On the other hand by going from six to three dimension we do recover three dimensional gravity. As a bonus, we describe new diffeomorphism invariant functionnals for differential forms in six dimension and prove that two of them are topological.

A maneira mais direta de detectar as anomalias da densidade é pelo estudo do potencial gravitacional e de suas derivadas. A disponibilidade global e a boa resolução dos dados do satélite GOCE, aliadas à disponibilidade de dados de gravimetria terrestre, são ideais para a comparação e classificação das bacias de larga escala, como as bacias sedimentares do Solimões e do Amazonas dentro do Craton amazônico. Foram processados um conjunto de dados, produtos GOCE EGG_TRF_2 Level 2, ao longo das trajetórias do satélite para remover o ruído (shift/drift) nos gradientes da gravidade a partir da técnica crossover (XO). Calculamos a redução das massas topográfica a fim de obter os componentes do gradiente da gravidade e anomalia da gravidade usando modelagem direta com prismas esféricos a partir do modelo de elevação digital, ETOPO1. Desta maneira, a comparação dos dados somente do satélite GOCE com as reduções das massas topográficas referentes aos componentes do gradiente da gravidade permitiram estimar quantidades invariantes que trouxeram uma melhoria na interpretação dos dados do tensor de gravidade. Além disso, comparamos dados terrestres do campo de gravidade com dados do campo de gravidade dos modelos geopotenciais EGM2008 e GOCE, uma vez que os dados terrestres podem ser afetados por erros em longos comprimentos de onda devido a erros de nivelamento, diferentes referenciais de altitudes, e aos problemas em interligar diferentes campanhas de medidas da gravidade. Portanto, estimamos uma melhora e uma nova representação dos mapas das anomalias de gravidade e do tensor gradiente da gravidade nas áreas inacessíveis do Craton Amazônico. As observações forneceram novas entradas para determinar campos regionais a partir dados brutos pre-processados (gradiente de gravidade EGG_TRF_2 L2), bem como a partir de um modelo geopotencial mais recente até grau e ordem 250 dos harmonicos esféricos derivados de dados somente do satélite GOCE para a representação do campo de gravidade como geóide, anomalias da gravidade e os componentes tensor da gravidade, os quais foram quantidades importantes para interpretação, modelagem e estudo dessas estruturas. Finalmente, obtivemos um modelo isostático considerando a estrutura de densidade litosférica estudada através de uma modelagem direta 3D da distribuição de densidade por prismas esféricos usando a geometria do embasamento e descontinuidade do Moho. Além do que, constatamos através da modelagem direta das soleiras de diabásios dentro dos sedimentos mostramos que somente as soleiras dentro da Bacia do Amazonas não são as únicas responsáveis pela anomalia de gravidade positiva que coincide aproximadamente com as espessuras máximas dos sedimentos da Bacia. Talvez, isso possa ser também um resultado de movimentos relativos do Escudo das Guianas situado ao norte da Bacia, e o Escudo Brasileiro situado ao sul. Embora isso seja apenas uma evidência adicional preliminar, não podemos confirmá-las a partir das estimativas do campo da gravidade. Portanto, é necessário outros tipos de dados geofísicos, como por exemplo, evidências mais claras advindas do paleomagnetismo. / The most direct way to detect density anomalies is the study of the gravity potential field and its derivatives. The global availability and good resolution of the GOCE mission coupled with the availability of terrestrial gravity data are ideal for the scope of intercomparison and classification of the two large-scale Amazon and Solimoes sedimentary basins into area of the Amazon Craton. The GOCE data set obtained in satellite tracks were processed from EGG_TRF_2 Level 2 Products generated with the correction needed to remove the noise (shift/drift), and so, to recover the individual components of the gravity gradient tensor using the crossover (XO) points technique. We calculated the topographic masses reductions in order to obtain the gravity gradient components and gravity anomaly (vertical component) using forward modelling from tesseroids from Digital Elevation Model, ETOPO1. Thus, the comparison of the only-satellite GOCE data with the reductions of the topographic masses for the gradient components allowed to estimate invariants quantities for bring an improvement in the interpretation of the gravity tensor data. Furthermore, we compared the terrestrial data gravity field with EGM2008 and GOCE-deduced gravity field because the terrestrial fields may be affected by errors at long wavelengths due to errors in leveling, different height references, and problems in connecting different measurement campaigns. However, we have estimated an improvement and new representations of the gravity anomalies maps and gravity gradient tensor components primary in inaccessible areas of the Amazon Craton. GOCE observations provide new inputs to determine the regional fields from the preprocessed raw data (EGG_TRF_2 L2 gravity gradients), as well from the most recent global geopotential model available up to degree and order 250 developed in spherical harmonics derived only-satellite GOCE data for representing of geoid and others gravity field as gravity anomaly and gravity gradient tensor components, which are important quantities for modelling and studying these structures. Finally, we obtained the isostatic model considering the lithospheric density structure studied through a 3D direct modelling of density distribution using the geometry of basement and Moho discontinuity, assumed to be known as initial constraint. In addition, we found through direct modeling sills and sediment has shown that the diabase sills are not the only ones responsible for positive gravity anomaly map that transects the Amazon Basin, roughly coincident with the maximum thickness of sedimentary rocks or the trough of the basin. Maybe, this could be the result of the relative movements of the Guiana Shield, situated at the north of the Amazon basin, and the Brazilian Shield, situated at the south. Although this is only a preliminary additional evidence, we cannot confirm it only from the data of gravity. It is necessary others types of geophysical data, for example, more clear evidences obtained from paleomagnetism.

A maneira mais direta de detectar as anomalias da densidade é pelo estudo do potencial gravitacional e de suas derivadas. A disponibilidade global e a boa resolução dos dados do satélite GOCE, aliadas à disponibilidade de dados de gravimetria terrestre, são ideais para a comparação e classificação das bacias de larga escala, como as bacias sedimentares do Solimões e do Amazonas dentro do Craton amazônico. Foram processados um conjunto de dados, produtos GOCE EGG_TRF_2 Level 2, ao longo das trajetórias do satélite para remover o ruído (shift/drift) nos gradientes da gravidade a partir da técnica crossover (XO). Calculamos a redução das massas topográfica a fim de obter os componentes do gradiente da gravidade e anomalia da gravidade usando modelagem direta com prismas esféricos a partir do modelo de elevação digital, ETOPO1. Desta maneira, a comparação dos dados somente do satélite GOCE com as reduções das massas topográficas referentes aos componentes do gradiente da gravidade permitiram estimar quantidades invariantes que trouxeram uma melhoria na interpretação dos dados do tensor de gravidade. Além disso, comparamos dados terrestres do campo de gravidade com dados do campo de gravidade dos modelos geopotenciais EGM2008 e GOCE, uma vez que os dados terrestres podem ser afetados por erros em longos comprimentos de onda devido a erros de nivelamento, diferentes referenciais de altitudes, e aos problemas em interligar diferentes campanhas de medidas da gravidade. Portanto, estimamos uma melhora e uma nova representação dos mapas das anomalias de gravidade e do tensor gradiente da gravidade nas áreas inacessíveis do Craton Amazônico. As observações forneceram novas entradas para determinar campos regionais a partir dados brutos pre-processados (gradiente de gravidade EGG_TRF_2 L2), bem como a partir de um modelo geopotencial mais recente até grau e ordem 250 dos harmonicos esféricos derivados de dados somente do satélite GOCE para a representação do campo de gravidade como geóide, anomalias da gravidade e os componentes tensor da gravidade, os quais foram quantidades importantes para interpretação, modelagem e estudo dessas estruturas. Finalmente, obtivemos um modelo isostático considerando a estrutura de densidade litosférica estudada através de uma modelagem direta 3D da distribuição de densidade por prismas esféricos usando a geometria do embasamento e descontinuidade do Moho. Além do que, constatamos através da modelagem direta das soleiras de diabásios dentro dos sedimentos mostramos que somente as soleiras dentro da Bacia do Amazonas não são as únicas responsáveis pela anomalia de gravidade positiva que coincide aproximadamente com as espessuras máximas dos sedimentos da Bacia. Talvez, isso possa ser também um resultado de movimentos relativos do Escudo das Guianas situado ao norte da Bacia, e o Escudo Brasileiro situado ao sul. Embora isso seja apenas uma evidência adicional preliminar, não podemos confirmá-las a partir das estimativas do campo da gravidade. Portanto, é necessário outros tipos de dados geofísicos, como por exemplo, evidências mais claras advindas do paleomagnetismo. / The most direct way to detect density anomalies is the study of the gravity potential field and its derivatives. The global availability and good resolution of the GOCE mission coupled with the availability of terrestrial gravity data are ideal for the scope of intercomparison and classification of the two large-scale Amazon and Solimoes sedimentary basins into area of the Amazon Craton. The GOCE data set obtained in satellite tracks were processed from EGG_TRF_2 Level 2 Products generated with the correction needed to remove the noise (shift/drift), and so, to recover the individual components of the gravity gradient tensor using the crossover (XO) points technique. We calculated the topographic masses reductions in order to obtain the gravity gradient components and gravity anomaly (vertical component) using forward modelling from tesseroids from Digital Elevation Model, ETOPO1. Thus, the comparison of the only-satellite GOCE data with the reductions of the topographic masses for the gradient components allowed to estimate invariants quantities for bring an improvement in the interpretation of the gravity tensor data. Furthermore, we compared the terrestrial data gravity field with EGM2008 and GOCE-deduced gravity field because the terrestrial fields may be affected by errors at long wavelengths due to errors in leveling, different height references, and problems in connecting different measurement campaigns. However, we have estimated an improvement and new representations of the gravity anomalies maps and gravity gradient tensor components primary in inaccessible areas of the Amazon Craton. GOCE observations provide new inputs to determine the regional fields from the preprocessed raw data (EGG_TRF_2 L2 gravity gradients), as well from the most recent global geopotential model available up to degree and order 250 developed in spherical harmonics derived only-satellite GOCE data for representing of geoid and others gravity field as gravity anomaly and gravity gradient tensor components, which are important quantities for modelling and studying these structures. Finally, we obtained the isostatic model considering the lithospheric density structure studied through a 3D direct modelling of density distribution using the geometry of basement and Moho discontinuity, assumed to be known as initial constraint. In addition, we found through direct modeling sills and sediment has shown that the diabase sills are not the only ones responsible for positive gravity anomaly map that transects the Amazon Basin, roughly coincident with the maximum thickness of sedimentary rocks or the trough of the basin. Maybe, this could be the result of the relative movements of the Guiana Shield, situated at the north of the Amazon basin, and the Brazilian Shield, situated at the south. Although this is only a preliminary additional evidence, we cannot confirm it only from the data of gravity. It is necessary others types of geophysical data, for example, more clear evidences obtained from paleomagnetism.