Made available in DSpace on 2014-06-12T18:04:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3910_1.pdf: 4269426 bytes, checksum: 287ff3567bd3bc56ab8f8b5f9037dc84 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A Sub-bacia do Platô de Pernambuco é uma das últimas porções sedimentares percebidas e descritas na literatura, e certamente uma das últimas a ser formada durante a separação das placas Sul-Americana e Africana. Ela corresponde à sub-bacia offshore da Bacia de Pernambuco e é marcada por grande proporção de derrames vulcânicos ocasionados provavelmente por essa estar assentada sobre porção de crosta continental distendida, o que favorece a ascensão do material magmático em pulsos tectônicos relacionados à fase de abertura do Atlântico, quando se deu a formação da Bacia de Pernambuco. Estudos Geofísicos envolvendo Magnetometria e Gravimetria posicionam estratigraficamente e estruturalmente os corpos magmáticos que ocorrem na área, sugerindo formas e proporções atingidas pelos mesmos, através de análise de mapas confeccionados e dos modelos gerados (2D e 3D). Após criteriosa seleção das linhas sísmicas mais interessantes do ponto de vista dos corpos magmáticos, foco desta pesquisa, estas foram testadas também por modelos gravimétricos e magnéticos. Os métodos foram trabalhados separadamente, integrando-se inicialmente os resultados dos métodos potenciais e, depois, obteve-se a integração final dos três métodos estudados, a qual forneceu elementos elucidativos que conduziram a conclusões sobre o posicionamento tectono-estratigráfico desses corpos e suas caracterizações, como possível origem relacionada à pluma do manto e limites entre a crosta continental e oceânica mostrados em mapas (gravimétricos e magnéticos). Estes limites são atribuídos ao crescimento das ocorrências de injeções de intrusões magmáticas, o que é assinalado na literatura como ocorrências de SDRs (Seaward Dipping Reflectors). O maior dos derrames de rochas vulcânicas observado corresponde à maior anomalia magnética da Sub-Bacia do Platô de Pernambuco, sendo também facilmente detectado pela sísmica e gravimetria. Trata-se de um corpo posicionado na região central desta sub-bacia que apresenta dimensões gigantescas e uma forte expressão batimétrica

Araguainha é a maior e mais bem exposta cratera complexa da América do Sul, formada em sedimentos horizontais da Bacia do Paraná. Sua portentosa estrutura com aproximados 40 km de diâmetro e 25 km de cavidade transiente revela um contraste negativo de densidade e susceptibilidade magnética na região do soerguimento central. Esta feição permite inferir um limite de propriedade física entre o Núcleo Central Soerguido (NCS) e o Embasamento Granítico Soerguido (EGS), que por sua vez apresenta baixa razão de Koenigsberger. A caracterização geofísica de Araguainha é sustentada por modelamento 2,5D com base em informações gravimétricas, aeromagnéticas e magnéticas terrestres, o que permite classificá-la como uma estrutura concêntrica e simétrica, com profundidade média do embasamento a 1,0 km, exceto para a borda sul, que apresenta soerguimento mais acentuado. A interface embasamento/sedimento é seccionada por pares espelhados de falhas radiais que surgem no estágio de modificação da cratera. Estas estruturas rúpteis conferem as maiores profundidades à região da bacia anelar e promovem constricção dos sedimentos com tensão horizontal radial. A observação e interpretação destas deformações permitem caracterizar Araguainha como uma estrutura de impacto de domínio rúptil-dúctil. / Araguainha is the largest and the best-exposed complex crater of South America, formed in horizontal sediments of the Paraná Basin. Its portentous structure with 40 km in diameter and 25 km of transient cavity reveals a negative contrast of density and magnetic susceptibility in the central uplift. That feature allows to infer a limit of physical property between the uplifted central core and the uplifted granite basement, which shows a low Konigsberger?s ratio. The geophysical characterization of Araguainha is sustained by 2,5D modeling with gravity, aeromagnetic, and ground magnetic information and It allows to classify it as a concentric, symmetrical structure, with average basement depth of 1.0 km, except in the southern rim, that shows a bigger uplift. The basement/sediment interface is cut by specular pairs of radial faults that appears in the modification stage of the crater. These brittle structures are responsible for the biggest depths in the annular basin region, and they promote a sediment constriction with horizontal radial tension. The observation and interpretation of these deformations allow to characterize Araguainha as an impact brittle-ductile domain structure.

A investigação da Terra através da gravimetria implica um grande número de informações sobre o seu interior em diferentes escalas de observação. O presente estudo considerou pesquisas anteriormente realizadas na área da Zona de Fratura São Paulo (ZFSP) e Arquipélago São Pedro e São Paulo (ASPSP), no Oceano Atlântico Equatorial, cujos dados geoquímicos e petrológicos apontam a presença de uma anomalia térmica. Nesta área alguns levantamentos geofísicos já foram realizados, mas nada que contribuísse de forma significativa através de dados gravimétricos. O objetivo principal deste trabalho é a caracterização gravimétrica da Zona de Fratura São Paulo através de dados de gravidade, anomalia ar livre, anomalia bouguer, tensor gradiente da gravidade e altura geoidal residual. Como objetivo secundário, procurou-se a expressão desta anomalia térmica no campo geopotencial. Entretanto, os resultados obtidos indicam que o efeito da batimetria sobre este dados deve ser levado em consideração. Uma vez que área de estudo está localizada na porção equatorial da dorsal mesoatlântica e o processo de compensação isostática nesta área está influenciando os valores da gravidade no local. Sendo, portanto, necessária a confluência de outros métodos geofísicos para detectar a expressão desta anomalia térmica. / The investigation of the Earth by gravity implies a lot of information about the interior at different scales of observation. This study considered research previously conducted in the area of St. Paul Fracture Zone (ZFSP) Archipelago and St Peter and St Paul (ASPSP), the Equatorial Atlantic Ocean, whose petrological and geochemical data indicate the presence of a thermal anomaly. In this area some geophysical surveys have been conducted, but nothing that would contribute significantly by gravity data. The main objective of this work is the characterization of gravimetric St. Paul Fracture Zone by gravity data, free air anomaly, Bouguer anomaly, the gravity gradient tensor and residual geoid height. As a secondary objective, have sought the expression of this thermal anomaly in the field geopotential. However, the results indicate that the effect of bathymetry on this data should be taken into consideration. Since the study area is located in the equatorial portion of the mid-ridge atlantic and the process of isostatic compensation in this area is influencing the gravity values at the site. Therefore required the confluence of other geophysical methods to detect the expression of this thermal anomaly.

Os complexos alcalinos de forma geral geralmente apresentam trabalhos de cunho geológico. Raramente são apresentados estudos que englobam vários complexos alcalinos. Almeida e Ulbrich são autores que conseguiram realizar o estudo de vários complexos do ponto de vista tectônico e petrográfico. Este trabalho teve como objetivo analisar, do ponto de vista geofísico, vários complexos alcalinos. Como o número de complexos localizados no Brasil é enorme, houve uma dificuldade em analisar um numero muito grande, haja visto que para analisar os complexos é necessário coletar dados sobre os corpos. Nesse trabalho são apresentados dados gravimétricos e magnéticos sobre 12 complexos alcalinos. Em alguns casos não houve resposta gravimétrica de alguns complexos alcalinos, no entanto o magnético geralmente apresentou resposta, já que a maior parte desses complexos é enriquecido em minerais ferrimagnéticos. Poços de Caldas foi uma exceção não apresentando resposta magnética equivalente aos demais complexos estudados. Alguns parâmetros como massa e volume foram determinados através do modelamento 3D dos dados gravimétricos e magnéticos. A distribuição de massa para cada complexo alcalino modelado indica a tendência de alojamento de cada corpo ao longo de estruturas como falhas, zonas de charneira, arcos, entre outros. Cada complexo foi estudado independentemente formando capítulos independentes. / The alkaline complexes are show in this work, bring of geophysical analyses. Rarely are presented studies that encompass several alkaline complexes. Almeida and Ulbrich are authors who have achieved the study of various complexes of the viewpoint, and tectonic petrographic. This study aimed to analyze several complex using geophysical methods, as well as, gravity, magnetics, radiometric and remote sensor. As the number of complex located in Brazil is enormous, there a difficulty in analyzing a very large number, knowing that to analyze complexes is necessary to collect data on the bodies. In this work are presented on gravity and magnetic data 12 alkaline complexes. In some cases there was no response gravimetric some complexes alkali, but the magnetic usually presented response, since most of these complexes is enriched in minerals ferrimagnetic. Wells Caldas was an exception showing no response magnetic equivalent to the other complexes studied. Some parameters such as mass and volume were determined via 3D modeling of gravity and magnetic data. The mass distribution for each modeled alkaline complex indicates the tendency of each housing body over structures such as faults, zones hinge arches, among others. Each complex was studied independently forming chapters independente.

A Província Alcalina Rio Verde - Iporá, na borda norte da Bacia do Paraná é caracterizada pela presença de intrusões alcalinas com forte assinatura aeromagnética e gravimétrica, apresentando-se como anomalias quase circulares. O trabalho refinou o levantamento gravimétrico na região sudoeste de Goiás, incluindo um levantamento de detalhe sobre as intrusões de Morro do Engenho (ME) e uma intrusão a poucos quilômetros a NE de Morro de Engenho (A2), com informações gravimétricas e aeromagnéticas, e sobre a anomalia gravimétrica próxima à cidade de Britânia, sem informação de anomalia aeromagnética. As anomalias gravimétricas variam de 15 a 30 mGal com relação ao campo gravimétrico regional, enquanto que as anomalias aeromagnéticas são da ordem de ±3000nT. Foram feitas também medidas das propriedades petrofísicas de amostras da área. Os resultados da inversão 2D e 3D dos dados gravimétricos e 3D dos dados magnéticos indicam que os corpos alongam-se dentro da crosta superior até a profundidade máxima de 10 km e diâmetro da ordem de 8 km, com geometria aproximadamente cilíndrica. Os dados gravimétricos e aeromagnéticos de ME foram tratados de forma conjunta por modelamento direto (2,5D) onde foi incluída a magnetização remanescente, os resultados obtidos indicam que o volume do corpo anômalo é da ordem de 980 km3. / The Alkaline Province Rio Verde - Iporá, in the north border of the Paraná Basin is characterized by the presence of alkaline intrusions with strong gravity and magnetic signature. This project implemented a gravity survey in the Southwest of Goiás, including a detail one on Morro do Engenho Complex (ME), and one a few kilometers towards NE from ME over an aeromagnetic anomaly known as A2, and over a gravity anomaly close to Britânia city. ME and A2 have magnetic anomaly. The gravity anomalies vary from 15 to 30 mGal in relation to the regional gravity field, while the magnetic anomalies are of the order ±3000nT. Measurements of petrophysical properties of samples from the area were also done. The results present the inversion of the gravity and magnetic data, suggesting that the bodies are inside of the superior crust until the maximum depth of 10 km, in a cylindrical form with 8 to 10 km in diameter. 2.5D direct modeling was also done for ME including remanent magnetization and was performed at the two data sets together, the obtained results indicate that the close volume of the anomalous body it is 980 km3.

A origem e evolução da Bacia de Pelotas está diretamente relacionada com os processos tectônicos, que por sua vez, condicionam vários processos sedimentares. Assim, o estudo da compartimentação morfoestrutural é extremamente importante no seu entendimento evolutivo. O objetivo principal foi o levantamento gravimétrico terrestre da área de estudo, seu processamento e interpretação para posterior identificação de suas principais estruturas, assim como investigar a configuração morfoestrutural da porção central da Planície Costeira do Rio Grande do Sul. O método do potencial gravimétrico (gravimetria) é amplamente usado na prospecção mineral, análise de bacias, e mapeamentos geológicos por causa do seu baixo custo e rapidez nos resultados e fornecem informação quanto a geologia e a delimitação de estruturas e descontinuidades geológicas, além de fornecer importantes informações a respeito do embasamento subjacente no caso de bacias sedimentares. A área de estudo escolhida para a aplicação da metodologia proposta compreende a parte emersa da Bacia de Pelotas, na região central da Planície Costeira do Rio Grande do Sul, aproximadamente entre as latitudes 30° e 32°10’S e as longitudes 50°40’ e 52°40’W; situa-se em uma área que abrange os municípios costeiros do litoral médio do Rio Grande do Sul entre os municípios de São José do Norte e Palmares do Sul. O principal resultado gerado foi mapas de anomalia Bouguer e seus derivados identificando quatro setores de anomalias distintas, evidenciados por altos e baixos gravimétricos e sua possível correlação com as feições estruturais do embasamento geradas ou reativadas por rifteamento proveniente da origem da Bacia de Pelotas. Futuramente, outros métodos geofísicos podem ser utilizados e integrados para contribuir com o modelo proposto neste estudo. / The origin and evolution of the Pelotas Basin is directly related to tectonic processes, which in turn affect various sedimentary processes. Thus, the study of morphostructural compartments is extremely important in its evolution understanding. The main objective was the terrestrial gravimetric survey of the study area, its processing and interpretation for later identification of its main structures, as well as to investigate the morphostructural configuration of the middle portion of coastal plain Rio Grande do Sul. The method of gravity potential (gravity), is widely used in mineral prospecting, basin analysis, and geological mapping because of its low cost and speed of results and provide information about geology and delineation of structures and geological discontinuities, and provide essential information about the underlying basis in the case of sedimentary basins. The study area chosen for the implementation of the proposed methodology comprises the emerged part of the Pelotas Basin, in central Rio Grande do Sul coastal province, between latitudes 30° and 32°10'S and longitudes 50°4' and 52°40'W, in an area covering the coastal municipalities of the middle coast of Rio Grande do Sul State between the cities of São José do Norte and Palmares do Sul. The main results generated were Bouguer anomaly maps and derivatives by identifying four sectors of distinct anomalies highlighted by high and low gravity and its possible correlation with the structural features of the basement generated or reactivated by rifting related to Pelotas Basin origin. In the future, other geophysical methods can be used and integrated to contribute to the model suggested in this study.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-05-26T12:54:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_MapeamentoRelevoEmbasamento.pdf: 11738916 bytes, checksum: bd08738ac99694bdec77ea1cc8ca6a2c (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-06-27T12:30:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_MapeamentoRelevoEmbasamento.pdf: 11738916 bytes, checksum: bd08738ac99694bdec77ea1cc8ca6a2c (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-27T12:30:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_MapeamentoRelevoEmbasamento.pdf: 11738916 bytes, checksum: bd08738ac99694bdec77ea1cc8ca6a2c (MD5) Previous issue date: 1998 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Apresentamos três novos métodos estáveis de inversão gravimétrica para estimar o relevo de uma interface arbitrária separando dois meios. Para a garantia da estabilidade da solução, introduzimos informações a priori sobre a interface a ser mapeada, através da minimização de um (ou mais) funcional estabilizante. Portanto, estes três métodos se diferenciam pelos tipos de informação físico-geológica incorporados. No primeiro método, denominado suavidade global, as profundidades da interface são estimadas em pontos discretos, presumindo-se o conhecimento a priori sobre o contraste de densidade entre os meios. Para a estabilização do problema inverso introduzimos dois vínculos: (a) proximidade entre as profundidades estimadas e verdadeiras da interface em alguns pontos fornecidas por furos de sondagem; e (b) proximidade entre as profundidades estimadas em pontos adjacentes. A combinação destes dois vínculos impõe uma suavidade uniforme a toda interface estimada, minimizando, simultaneamente em alguns pontos, os desajustes entre as profundidades conhecidas pelas sondagens e as estimadas nos mesmos pontos. O segundo método, denominado suavidade ponderada, estima as profundidades da interface em pontos discretos, admitindo o conhecimento a priori do contraste de densidade. Neste método, incorpora-se a informação geológica que a interface é suave, exceto em regiões de descontinuidades produzidas por falhas, ou seja, a interface é predominantemente suave porém localmente descontínua. Para a incorporação desta informação, desenvolvemos um processo iterativo em que três tipos de vínculos são impostos aos parâmetros: (a) ponderação da proximidade entre as profundidades estimadas em pontos adjacentes; (b) limites inferior e superior para as profundidades; e (c) proximidade entre todas as profundidades estimadas e um valor numérico conhecido. Inicializando com a solução estimada pelo método da suavidade global, este segundo método, iterativamente, acentua as feições geométricas presentes na solução inicial; ou seja, regiões suaves da interface tendem a tornar-se mais suaves e regiões abruptas tendem a tornar-se mais abruptas. Para tanto, este método atribui diferentes pesos ao vínculo de proximidade entre as profundidades adjacentes. Estes pesos são automaticamente atualizados de modo a acentuar as descontinuidades sutilmente detectadas pela solução da suavidade global. Os vínculos (b) e (c) são usados para compensar a perda da estabilidade, devida à introdução de pesos próximos a zero em alguns dos vínculos de proximidade entre parâmetros adjacentes, e incorporar a informação a priori que a região mais profunda da interface apresenta-se plana e horizontal. O vínculo (b) impõe, de modo estrito, que qualquer profundidade estimada é não negativa e menor que o valor de máxima profundidade da interface conhecido a priori; o vínculo (c) impõe que todas as profundidades estimadas são próximas a um valor que deliberadamente viola a profundidade máxima da interface. O compromisso entre os vínculos conflitantes (b) e (c) resulta na tendenciosidade da solução final em acentuar descontinuidades verticais e apresentar uma estimativa suave e achatada da região mais profunda. O terceiro método, denominado mínimo momento de inércia, estima os contrastes de densidade de uma região da subsuperfície discretizada em volumes elementares prismáticos. Este método incorpora a informação geológica que a interface a ser mapeada delimita uma fonte anômala que apresenta dimensões horizontais maiores que sua maior dimensão vertical, com bordas mergulhando verticalmente ou em direção ao centro de massa e que toda a massa (ou deficiência de massa) anômala está concentrada, de modo compacto, em torno de um nível de referência. Conceitualmente, estas informações são introduzidas pela minimização do momento de inércia das fontes em relação ao nível de referência conhecido a priori. Esta minimização é efetuada em um subespaço de parâmetros consistindo de fontes compactas e apresentando bordas mergulhando verticalmente ou em direção ao centro de massa. Efetivamente, estas informações são introduzidas através de um processo iterativo inicializando com uma solução cujo momento de inércia é próximo a zero, acrescentando, em cada iteração, uma contribuição com mínimo momento de inércia em relação ao nível de referência, de modo que a nova estimativa obedeça a limites mínimo e máximo do contraste de densidade, e minimize, simultaneamente, os desajustes entre os dados gravimétricos observados e ajustados. Adicionalmente, o processo iterativo tende a "congelar" as estimativas em um dos limites (mínimo ou máximo). O resultado final é uma fonte anômala compactada em torno do nível de referência cuja distribuição de constraste de densidade tende ao limite superior (em valor absoluto) estabelecido a priori. Estes três métodos foram aplicados a dados sintéticos e reais produzidos pelo relevo do embasamento de bacias sedimentares. A suavidade global produziu uma boa reconstrução do arcabouço de bacias que violam a condição de suavidade, tanto em dados sintéticos como em dados da Bacia do Recôncavo. Este método, apresenta a menor resolução quando comparado com os outros dois métodos. A suavidade ponderada produziu uma melhoria na resolução de relevos de embasamentos que apresentam falhamentos com grandes rejeitos e altos ângulos de mergulho, indicando uma grande potencialidade na interpretação do arcabouço de bacias extensionais, como mostramos em testes com dados sintéticos e dados do Steptoe Valley, Nevada, EUA, e da Bacia do Recôncavo. No método do mínimo momento de inércia, tomou-se como nível de referência o nível médio do terreno. As aplicações a dados sintéticos e às anomalias Bouguer do Graben de San Jacinto, California, EUA, e da Bacia do Recôncavo mostraram que, em comparação com os métodos da suavidade global e ponderada, este método estima com excelente resolução falhamentos com pequenos rejeitos sem impor a restrição da interface apresentar poucas descontinuidades locais, como no método da suavidade ponderada. / We present three new stable gravity inversion methods to estimate the relief of an interface separating two media. Solution stability is attained by introducing a priori information about the interface, through the minimization of one (or more) stabilizing functional. These methods are, therefore, characterized by the physical and geological information incorporated to the problem. The first method, named global smoothness, estimates the depths to the interface at discrete points by assuming that the density contrast between the media is known. To stabilize the inverse problem, we introduce two different constraints: (a) proximity between the true and estimated interface depths at a few isolated points, and (b) proximity between the estimated depths at adjacent points. The combination of these two constraints impose a uniform degree of smoothness all over the estimated interface, minimizing, simultaneously, the misfit between the known and estimated depths at a few boreholes, for example. The second method, named weighted smoothness, estimates the interface depths at discrete points, assuming that the density contrast is known a priori. In this method, it is incorporated the information that the interface is smooth almost everywhere, but at a few fault discontinuities. To incorporate this attribute to the estimated relief, we developed an iterative process where three kinds of constraints are imposed on parameters: (a) weighted smoothness between values of adjacent parameters, (b) lower and upper bounds on the estimated depths, and (c) proximity between the values of the parameters and a known numerical value. Starting with an initial solution produced by the global smoothness method, this method enhances initially estimated geometric features of the interface; that is, flat areas will tend to become flatter and steep areas will tend to become steeper. This is accomplished by weighting the constraints which require proximity between adjacent parameters. The weights are updated at each iteration so as to enhance the discontinuities detected in a subtle way by the global smoothness method. Constraints (b) and (c) are used both to compensate for the decrease in solution stability due to the introduction of small weights, and to reinforce flatness at the basin bottom. Constraint (b) imposes that any depth be nonnegative and smaller than an a priori known maximum depth value whereas constraint (c) imposes that all depths be closest to a value deliberately violating the maximum depth. The trade-off between these conflicting constraints is attained with a final relief presenting fiat bottom and steep borders. The third method, named minimum moment of inertia, estimates the density contrasts of a subsurface region discretized into elementary prismatic cells. It incorporates the geological information that the interface to be mapped encompasses an anomalous source which besides presenting horizontal extents much larger than its largest vertical extent, exhibits bordes dipping either vertically or toward the center of mass, and that most of the anomalous mass (or mass deficiency) is concentrated, in a compact way, about a reference level. Conceptually, these information are introduced through the minimization of the moment of inertia of the anomalous sources with respect to a reference level coinciding with the mean topographic surface. This minimization is performed in a subspace of parameters consisting of compact sources and presenting bordes which dip either vertically or toward the ce4ter of mass. Effectivelly, these informations are introduced by means of an iterative process starting with a tentative solution dose to the null solution, and adds, at each iteration, a contribution which has minimum moment of inertia with respect to the reference level, in such a way that the estimate of the next iteration does not violate the bounds on the density contrast and minimizes, at the same time, the misfit between the observed and the fitted data. Additionally, the iterative process "freezes" a density estimate if it becomes very dose to either bound. The final solution at the end of the iterative process is an estimated solution exhibiting a compact mass distribution concentrated about the reference level, whose density contrast distribution is dose to the upper (in absolute value) bound established a priori. All three methods were applied to synthetic and field gravity data, produced, respectively, by simulated and real sedimentary basins. The global smoothness method produced a good reconstruction of the basin structural framework even when the true basements were not globally smooth, as was the case of the Recôncavo Basin, Brazil. This method presents, however, the lowest resolution as compared with the other two methods. The weighted smoothness method improved the resolution of basements presenting disontinuities produced by gravity faults with large vertical offsets. It is, therefore, potentially useful in interpreting the structural framework of extensional basins as illustrated both with synthetic data and data from the Steptoe Valley, Nevada, USA and from Recôncavo Basin, Brazil. The minimum moment of inertia method was also applied to synthetic data and data from Recôncavo Basin and from San Jacinto Graben, California, USA. The results showed that, as compared with the other two methods, this method produces excellent estimates of a basement relief consisting of several adjacent discontinuities with small vertical offsets. This is a remarkable advantage over the weighted smoothness method which requires that the interface present few, local discontinuities with large vertical offsets.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-05-28T12:03:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InversaoMomentosFonte.pdf: 26856422 bytes, checksum: 4c2d4fd4c3ccfc0072a0e1986811b2a7 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar os assuntos on 2014-08-07T16:14:12Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-19T12:49:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InversaoMomentosFonte.pdf: 26856422 bytes, checksum: 4c2d4fd4c3ccfc0072a0e1986811b2a7 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-08-20T11:56:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InversaoMomentosFonte.pdf: 26856422 bytes, checksum: 4c2d4fd4c3ccfc0072a0e1986811b2a7 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-20T11:56:41Z (GMT). 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Por outro lado, informação a priori é implicitamente introduzida se o método de inversão de momentos se baseia na aproximação da anomalia pela série truncada obtida de sua expansão em multipolos. Dado um centro de expansão qualquer, o truncamento da série impõe uma condição de regularização sobre as superfícies equipotenciais do corpo anômalo, que permite estimar univocamente os momentos e combinações lineares de momentos que são os coeficientes das funções-bases da expansão em multipolos. Assim, uma distribuição de massa equivalente à real é postulada, sendo o critério de equivalência especificado pela condição de ajuste entre os campos observado e calculado com a série truncada em momentos de uma ordem máxima pré-estabelecida. Os momentos da distribuição equivalente de massa foram identificados como a solução estacionária de um sistema de equações diferenciais lineares de 1a. ordem, para a qual se asseguram unicidade e estabilidade assintótica. Para a série retendo momentos até 2a. ordem, é implicitamente admitido que o corpo anômalo seja convexo e tenha volume finito, que ele esteja suficientemente distante do plano de medida e que a sua distribuição espacial de massa apresente três planos ortogonais de simetria. O método de inversão de momentos baseado na série truncada (IMT) é adaptado para o caso magnético. Para este caso, mostramos que, para assegurar unicidade e estabilidade assintótica, é suficiente pressupor, além da condição de regularização, a condição de que a magnetização total tenha direção e sentido constantes, embora desconhecidos. O método IMT baseado na série de 2a. ordem (IMT2) é aplicado a anomalias gravimétricas e magnéticas tridimensionais sintéticas. Mostramos que se a fonte satisfaz as condições exigidas, boas estimativas da sua massa ou vetor momento de dipolo anômalo total, da posição de seu centro de massa ou de momento de dipolo e das direções de seus três eixos principais são obtidas de maneira estável. O método IMT2 pode falhar parcialmente quando a fonte está próxima do plano de medida ou quando a anomalia tem efeitos localizados e fortes de um corpo pequeno e raso e se tenta estimar os parâmetros de um corpo grande e profundo. Definimos por falha parcial a situação em que algumas das estimativas obtidas podem não ser boas aproximações dos valores verdadeiros. Nas duas situações acima descritas, a profundidade do centro da fonte (maior) e as direções de seus eixos principais podem ser erroneamente estimadas, embora que a massa ou vetor momento de dipolo anômalo total e a projeção do centro desta fonte no plano de medida ainda sejam bem estimados. Se a direção de magnetização total não for constante, o método IMT2 pode fornecer estimativas erradas das direções dos eixos principais (mesmo se a fonte estiver distante do plano de medida), embora que os demais parâmetros sejam bem estimados. O método IMT2 pode falhar completamente se a fonte não tiver volume finito. Definimos por falha completa a situação em que qualquer estimativa obtida pode não ser boa aproximação do valor verdadeiro. O método IMT2 é aplicado a dados reais gravimétricos e magnéticos. No caso gravimétrico, utilizamos uma anomalia situada no estado da Bahia, que se supõe ser causada por um batólito de granito. Com base nos resultados, sugerimos que as massas graníticas geradoras desta anomalia tenham sido estiradas na direção NNW e adelgaçadas na direção vertical durante o evento compressivo que causou a orogênese do Sistema de Dobramentos do Espinhaço. Além disso, estimamos que a profundidade do centro de massa da fonte geradora é cerca de 20 km. No caso magnético, utilizamos a anomalia de um monte submarino situado no Golfo da Guiné. Com base nos resultados, estimamos que o paleopolo magnético do monte submarino tem latitude 50°48'S e longitude 74°54'E e sugerimos que não exista contraste de magnetização expressivo abaixo da base do monte submarino. / The inversion of three-dimensional gravity source moments is analyzed in two situations. In the first one only the anomalous field is assumed to be known. In the second situation a priori information about the anomalous body is assumed to be known besides the field data. Without using a priori information, we show that it is possible to determine uniquely any moment, or linear combination of moments, whose polynomial kernel: (a) is not a function of the Cartesian coordinate which is orthogonal to the measuring plane and (b) has null Laplacian. Besides, we show that it is impossible to determine any moment whose polynomial kernel has non-null Laplacian. On the other hand, we show that a priori information is implicitly introduced if the source moment inversion method is based on the approximation of the anomalous field by the truncated series obtained from its multipole expansion. Given any center of expansion, the series truncation impores a regularization condition on the equipotential surfaces of the anomalous body that allows the moments and linear combination of moments (which are the coefficients of the multipole expansion basis function) to be uniquely estimated. So, a mass distribution equivalent to the real mass distribution is postulated, being the equivalence criterion specified by the fitting conditions between the observed anomaly and the anomaly calculated with the truncated multipole expansion series. The highest order for the retained terms in the truncated series is specified by the previously defined maximum order for the moments. The moments of the equivalent mass distribution were identified as the stationary solution of a system of first order linear differential equations, for which uniqueness and assymptotic stability are assured. For the series having moments up to 2nd order, it is implicitly assumed that the anomalous body: (1) has finite volume, (2) that it is sufficiently far from the measuring plane and (3) that its spatial naass distribution is convex and presents three orthogonal planes of symmetry. The source moment inversion method based on the approximation of the anomalous field by a truncated series (MIT) is adapted to the magnetic case. In this case, we show that in order to guarantee uniqueness and assymptotic stability it is sufficient to assume, besides the regularization condition, that the total magnetization has constant but unknown direction. The MIT method based on the 2nd order series (MIT2) is applied to three-dimensional synthetic gravity and magnetic anomalies. If the source satisfies all imposed conditions, we show that it is possible to obtain in a stable way good estimates of the total anomalous mass or dipole moment vector, of the position of center of mass or dipole moment and of the directions of all three principal axes. A partia' failure of MIT2 method may occur either if the source is dose to the measuring plane or if the anomaly presents a localized but strong effect due to a shallow and small body and an attempt is made to estimate the moments of a large and deep body. By partial failure we mean the situation when some of the estimates may be poor aproximations of the true values. In these two cases we show that the estimates of the depth and the directions of the principal axes of the (main) source may be poor but the estimates of the total anomalous mass or dipole moment vector and the projection on the measuring plane of the center of mass or dipole moment of the source are good. If the total magnetization direction is not constant, MIT2 method may produce poor estimates of the directions of the principal axes (even if the source is far from the measuring plane) but good estimates are obtained for the other parameters. A complete failure of MIT2 method may occur if the source does not have finite volume. By complete failure we mean the situation when any obtained estimate may be a poor aproximation of the true value. MIT2 method is applied to real gravity and magnetic data. In the gravimetric case we used an anomaly located in Bahia state, Brazil, which is assumed to be produced by the presence of a large granitic body. Based on the inversion results, we propose that the grafite was deformed into an oblate ellipsoid during the compressive event that generated the Middle Proterozoic Espinhaço orogeny. The center of mass estimated for this body is about 20 km. In the magnetic case, we used an anomaly produced by a seamount located in the Gulf of Guinea. Based on the inversion results, we estimate a magnetic palaeopole for the seamount at 50°48'S and 74°54'E and we suggest that no important magnetization contrast exists below the bottom of the seamount.

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Desse modo, com o intuito de separar efeitos de feições mais profundas de efeitos de feições mais rasas, bem como a caracterização da geometria desses dois conjuntos de feições, apresentamos um método de separação das componentes regional e residual do campo e a subsequente interpretação de cada componente. A separação regional-residual de dados gravimétricos é efetuada através da aproximação do campo regional por um polinômio ajustado ao campo observado por um método robusto. Este método é iterativo e usa como aproximação inicial a solução obtida através do ajuste polinomial pelo método dos mínimos quadrados. O método empregado minimiza a influência de observações contendo forte contribuição do campo residual no ajuste do campo regional. A componente regional obtida a partir da separação regional-residual é transformada em um mapa de distâncias verticais em relação a um nível de referência. Esta transformação compreende duas etapas. A primeira consiste na obtenção da continuação para baixo da componente regional, que é pressuposta ser causada por uma interface suave separando dois meios homogêneos, representando a interface crosta-manto, cujo contraste de densidade é supostamente conhecido. A segunda consiste na transformação do mapa de continuação para baixo em um mapa de distâncias verticais entre o nível de continuação (tomado como nível de referência) e a interface. Este método apresenta duas dificuldades. A primeira está ligada à instabilidade, havendo portanto a necessidade do emprego de um estabilizador o que acarreta a perda de resolução das feições que se desejam mapear. A segunda, inerente ao método gravimétrico, consiste na impossibilidade da determinação das profundidades absolutas da interface em cada ponto, bastando entretanto o conhecimento da profundidade absoluta em um ponto, através de informação independente, para que todas as outras profundidades absolutas sejam conhecidas. A componente residual obtida a partir da separação regional-residual é transformada em um mapa de contrastes de densidade aparente. Esta transformação consiste no cálculo do contraste de densidade de várias fontes prismáticas através de uma inversão linear pressupondo que as fontes reais estejam das a uma placa horizontal, com contrastes de densidade variando apenas nas direções horizontais. O desempenho do método de separação regional-residual apresentado foi avaliado, através de testes empregando dados sintéticos, fornecendo resultados superiores em relação aos métodos dos mínimos quadrados e da análise espectral. O método de interpretação da componente regional teve seu desempenho avaliado em testes com dados sintéticos onde foram produzidos mapeamentos de interfaces bem próximas das estruturas reais. O limite de resolução das feições que se desejam mapear depende não só do grau do polinômio ajustante, como também da própria limitação inerente ao método gravimétrico. Na interpretação da componente residual é necessário que se postule ou tenha informação a priori sobre a profundidade do topo e espessura da placa onde as fontes estão supostamente confinadas. No entanto, a aplicação do método em dados sintéticos, produziu estimativas razoáveis para os limites laterais das fontes, mesmo na presença de fontes interferentes, e pressupondo-se valores para profundidade do topo e espessura da placa, diferentes dos valores verdadeiros. A ambiguidade envolvendo profundidade do topo, espessura e densidade pode ser visualizada através de gráficos de valores de densidade aparente contra profundidade do topo presumida para a placa para vários valores postulados para a espessura da placa. Estes mesmos gráficos permitem, pelo aspecto das curvas, a elaboração de uma interpretação semi-quantitativa das profundidades das fontes reais. A seqüência dos três métodos desenvolvidos neste trabalho foi aplicada a dados gravimétricos da região norte do Piauí e noroeste do Ceará levando a um modelo de organização crustal que compreende espessamentos e adelgaçamentos crustais associados a um evento compressivo que possibilitou a colocação de rochas densas da base da crosta a profundidades rasas. Este modelo ê compatível com os dados geológicos de superfície. É ainda sugerida a continuidade, por mais 200 km em direção a sudoeste, do Cinturão de Cisalhamento Noroeste do Ceará por sob os sedimentos da Bacia do Parnaíba, com base nas evidências fornecidas pela interpretação da anomalia residual. Embora esta seqüência de métodos tenha sido desenvolvida com vistas ao estudo de feições crustais de porte continental, ela também pode ser aplicada ao estudo de feições mais localizadas como por exemplo no mapeamento do relevo do embasamento de/bacias sedimentares onde os sedimentos são cortados por rochas intrusivas mais densas. / Despite its great importance to the study of global geologic structures, interpreting gravity anomalies is not a trivial task because the observed gravity field is the resultant of every gravity effect produced by every elementary density contrast. Therefore, in order to isolate the effects produced by shallow sources from those produced by deep sources, I present a new method for regional-residual separation and methods for interpreting each isolated component. The regional-residual separation is perfomed by approximating the regional field by a polynomial fitted to the observed field by a robust method. This method is iterative and its starting value is the least-squares fitting. Also, the influence of observations containing substantial contributions of the residual field in the regional field fitting is minimized. The computed regional field is transformed into a map of vertical distances relative to a given datum. This transformation consists of two stages. The first one is the downward continuation of the regional field which is assumed to be produced by a smooth interface separating two homogeneous media: the crust and the mantle. The density contrast between the media is presumably known. The second stage consists in transforming the downward continued field into a map of vertical distances relative to a given datum by means of simple operations. This method presents two difficulties. The first one is related to the instability inherent to the downward continuation operation. The use of a stabilizer is therefore mandatory, leading to an inevitable loss of resolution of the features being mapped. The second difficulty, inherent to the gravity method, is the impossibility of determining the interface absolute depths. However, the knowledge of the absolute depth at one single point of the interface by independent means allows the computation of all absolute depths. The computed residual component is transformed into an apparent density map. This transformation consists in calculating the intensity of several prismatic sources by linear inversion, assuming that the real sources are confined to a horizontal slab and have density contrasts varying only along the horizontal directions. The performance of the regional-residual separation method was assessed in tests using synthetic data, always producing better results as compared either with polynomial fitting by least-squares or with the spectral analysis method. The method for interpreting the regional component was applied to synthetic data producing interfaces very close to the true ones. The limit of resolution of the features being mapped depend not only on the degree of the fitting polynomial, but also on the limitation imposed by the gravity method itself. In interpreting the residual component, a priori information is needed about the depth and thickness of the slab confining the true sources. However, results of tests using synthetic data showed that reasonable estimates for the h6rizontal limits of the sources can be obtained, even when the depth and thickness of the slab are not known. The ambiguity involving depth to the top, thickness and the apparent density can be visualized by means of curves of apparent density as a function of the presumed depth to the top of the slab, each curve corresponding to a particular assumed value for the slab thickness. An analysis of the configuration of the curves allows a semi-quantitative interpretation of the real sources depths. The sequence of all three methods described above was applied to gravity data from northern Piauí and northwestern Ceará state. As a result, a crustal organization model was obtained consisting of crustal thickenings and thinnings related to a compressive event which caused the raise of dense, lower crust rocks to shallower depths. This model is consistent with surface geological information. Also, the .gravity interpretation suggests the continuity of the Northwestern Ceará Shear Belt for more than 200 km under the Parnaíba Basin sedimentary cover. Although the sequence of methods presented here has been developed for the study of large scale crustal structures, it could also be applied to the interpretation of smaller structures, as, for example, the basement relief of a sedimentary basin where the sediments have been intruded by mafic rocks.

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