Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-06-05T15:12:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseResolucaoModelo.pdf: 7646213 bytes, checksum: 0c534ed230655dab69d7f4453d10feb5 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar os assuntos on 2014-08-07T16:06:27Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-09T13:20:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseResolucaoModelo.pdf: 7646213 bytes, checksum: 0c534ed230655dab69d7f4453d10feb5 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-22T11:20:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseResolucaoModelo.pdf: 7646213 bytes, checksum: 0c534ed230655dab69d7f4453d10feb5 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-22T11:20:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseResolucaoModelo.pdf: 7646213 bytes, checksum: 0c534ed230655dab69d7f4453d10feb5 (MD5) Previous issue date: 1996 / PETROBRAS - Petróleo Brasileiro S.A. / FADESP - Fundação de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa / Na maioria dos métodos de exploração geofísica, a interpretação é feita assumindo-se um modelo da Terra uniformemente estratificado. Todos os métodos de inversão, inclusive o de dados eletromagnéticos, exigem técnica de modelamento teórico de modo a auxiliar a interpretação. Na literatura os dados são geralmente interpretados em termos de uma estrutura condutiva unidimensional; comumente a Terra é assumida ser horizontalmente uniforme de modo que a condutividade é função somente da profundidade. Neste trabalho uma técnica semi-analítica de modelagem desenvolvida por Hughes (1973) foi usada para modelar a resposta magnética de duas camadas na qual a interface separando as camadas pode ser representada por uma expansão em série de Fourier. A técnica envolve um método de perturbação para encontrar o efeito de um contorno senoidal com pequenas ondulações. Como a perturbação é de primeira ordem a solução obtida é linear, podemos então usar o princípio da superposição e combinar soluções para várias senoides de forma a obter a solução para qualquer dupla camada expandida em série de Fourier. Da comparação com a técnica de elementos finitos, as seguintes conclusões podem ser tiradas: • Para um modelo de dupla camada da Terra, as camadas separadas por uma interface cuja profundidade varia senoidalmente em uma direção, as respostas eletromagnética são muito mais fortes quando a espessura da primeira camada é da ordem do skin depth da onda eletromagnética no meio, e será tanto maior quanto maior for o contraste de condutividade entre as camadas; • Por outro lado, a resistividade aparente para este modelo não é afetada pela mudança na frequência espacial (v) do contorno; • Em caso do uso da solução geral para qualquer dupla camada na Terra cuja interface possa ser desenvolvida em série de Fourier, esta técnica produziu bons resultados quando comparado com a técnica de elementos finitos. A linerização restringe a aplicação da técnica para pequenas estruturas, apesar disso, uma grande quantidade de estruturas pode ser modelada de modo simples e com tempo computacional bastante rápido; • Quando a dimensão da primeira camada possui a mesma ordem de grandeza da estrutura, esta técnica não é recomendada, porque para algumas posições de sondagem, as curvas de resistividade aparente obtidas mostram um pequeno deslocamento quando comparadas com as curvas obtidas por elementos finitos. / In most geophysical exploration methods, the interpretation is carried out assuming an uniformily stratified Earth model. Due to the lack of uniqueness in the inversion of eletromagnetic data, all of the methods require theoretical modeling techniques to aid interpretation. In the literature data has usually been interpreted in terms of a one-dimensional conductivity structure; commoly the Earth is assumed to be horizontally uniform so that the conductivity is a function of depth only. In this work a new technique was developed to model a generic two-layer Earth in which the interface separating the layers can be represented by a Fourier series. The technique involves a pertubation method to find the effects of a sinusoidal boundary with small ondulations. Because the first-order pertubation solution is a linear one, we can use the overlap principle and combine solutions for several different sinusoids to form the solution for any two-layer in which the boundary is represented by a Fourier series. Comparison with the finite elements technique, the following conclusions can be drawing: • For one model of a flat, two-layer Earth, the layers separated by an interface whose depth varies sinusoidal in one diretion, the eletromagnetic response are more strong when the first layer tickness is of the order of skin depth of the eletromagnetic wave in the medium; • On the other hand, the aparent resistivity for this model is not affected by the change in the spatial frequency (v) of the boundary; • In case of using the general solution for any two layer Earth that can be developed in Fourier series, this technique produced good results when compared to finite elements technique. The lineralization restrict the application of the technique to small structure, nevertheless, a lot of structure can be model in simple way and the computational time is very fast; • When the dimension of the first layer has the same order of magnitude of the structure, this technique is not recommended because for some particular sounding position, the apparent resistivity curves obtained show a small shift when compared to the curves obtained by finite elements.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-07T13:30:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EnsaiosContribuicaoAr.pdf: 1812656 bytes, checksum: d70e3f7080ee583d9af53a9e776854fe (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Item sem assunto. on 2014-08-07T16:26:02Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-22T15:58:40Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EnsaiosContribuicaoAr.pdf: 1812656 bytes, checksum: d70e3f7080ee583d9af53a9e776854fe (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-08-22T16:53:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EnsaiosContribuicaoAr.pdf: 1812656 bytes, checksum: d70e3f7080ee583d9af53a9e776854fe (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-22T16:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EnsaiosContribuicaoAr.pdf: 1812656 bytes, checksum: d70e3f7080ee583d9af53a9e776854fe (MD5) Previous issue date: 2001 / Apresentamos a solução numérica do modelo da falha infinita para o modo TE utilizando o método dos elementos finitos para investigar o efeito do ar na solução TE. A comparação de nossa solução para o campo elétrico normalizado com a solução de Weaver evidenciou uma discrepância esperada devido ao efeito do ar, que foi intencionalmente negligenciado por Weaver, com o intento de facilitar a solução do problema. O problema analítico, levando em conta a presença do ar, é substancialmente mais difícil. Uma solução do problema real, parcialmente analítica e parcialmente numérica, foi apresentada por Sampaio. Devido a uma discrepância inesperada entre a nossa solução por elementos finitos e a solução exata de Sampaio, recalculamos a sua solução. Iterando a parte numérica da solução de Sampaio até ordens mais altas pudemos verificar que esta apresenta comportamento divergente. Para examinar o efeito do ar na resistividade aparente, comparamos três perfis de resistividade aparente obtidos a partir de nossa solução por elementos finitos com os mesmos perfis obtidos pela solução de Weaver. A discrepância encontrada entre estas soluções foi muito pequena, situando-se na faixa de erro instrumental de campo. / We present the numerical solution of the model of an infinite fault for the TE mode using the finite elements method to investigate the effect of the air in the TE solution. The comparision of our solution for the normalized electric field with the Weaver solution showed an expected discrepancy due to the effect of the air, which was neglected intentionally by Weaver to simpify the solution of the problem. The analytic problem is substancially more difficult. A solution of the real problem, partially analytic and partially numerical, was presented by Sampaio. Due to an unexpected discrepancy between our finite elements solution and the exact Sampaio solution, we recalculated his solution. Iterating the numerical part of the Sampaio solution up to higher orders we were able to verify that it presents divergent behavior. To examine the effect of the air on apparent resistivity, we compare three series profiles of apparent resistivity obtained with our FE solution with the profiles obtained using the Weaver solution. The discrepancy between the apparent resistivities shows to be small, figuring in the range of the instrumental field error.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-10-20T16:36:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemDadosMt2d.pdf: 4661106 bytes, checksum: 33d4cae7c8151b894cf5eff1e1d305ac (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-10-22T13:47:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemDadosMt2d.pdf: 4661106 bytes, checksum: 33d4cae7c8151b894cf5eff1e1d305ac (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-22T13:47:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemDadosMt2d.pdf: 4661106 bytes, checksum: 33d4cae7c8151b894cf5eff1e1d305ac (MD5) Previous issue date: 2011 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho apresentamos a modelagem direta bidimensional do método Magnetotelúrico (MT) com anisotropia arbitrária na condutividade elétrica para modelos de multicamadas estratificadas horizontalmente, separando a resposta do campo resultante em duas partes, primária e secundária. A parte primária refere-se ao campo 1D do modelo na ausência de heterogeneidades; a secundária, à contribuição no campo resultante gerada pela anomalia. Esta modelagem foi feita via técnica numérica dos Elementos Finitos (EF). Apresentamos também a modelagem direta do caso MT 1D para o mesmo modelo e anisotropia arbitrária, porém, com solução analítica pelo método da matriz de propagação; tal resultado é usado como fonte na formulação 2D. No estudo a respeito do comportamento dos campos 1D em profundidade na presença da anisotropia, verificamos nas componentes horizontais que suas curvas dentro de cada camada se assemelham a de um campo na presença de fontes, pois experimentam um aumento na amplitude; além de verificar o surgimento da componente normal Ez do campo, sem que haja uma densidade de corrente nesta direção. Com arbitrariedade na anisotropia queremos dizer que seus eixos principais podem assumir qualquer orientação em relação ao eixo de referência adotado para o problema; tal orientação é descrita sob três rotações consecutivas, chamadas de strike, dip e slant, que simulam inclinações bastante presentes na geologia dos ambientes terrestres. Verificamos que a anisotropia provoca alterações no comportamento das pseudo-seções de resistividades aparentes, interferindo na interpretação correta dos dados. / We present in this work the bidimensional Magnetotelluric method modelling with arbitrary anisotropy in the electrical conductivity for horizontally stratified multilayers models, separating the total field into primary and secondary fields. The primary field is the 1D MT field in the absence of heterogeneity. The secondary field is the field generated by the heterogeneity, in other words, it is the difference between the total field and the primary field. The numerical technique of Finite Elements (FE) is used for this 2D Modelling. In addition we include the MT 1D modelling case with arbitrary 3D conductivity anistropy using the propagation matrix method. This result is used as the source in the bidimensional formulation. When we studied the horizontal fields in layered media; there seems to exist sources in each anisotropic layer, because there is an increase of amplitude in these layers, also we verify the appearence of the normal component Ez of the field, without a current density in this direction. The arbitrary anisotropy allows the principals anisotropic axes to have any orientation in relation to cartesian referencial system choosen for the problem. This orientation is defined by three consecutive rotations, the first being strike, the second dip and the third slant. These rotations simulate common geological environments in the earth. This type of anisotropy changes the pseudo-sections of apparent resistivity, making data interpretation more challenging.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-10-20T16:48:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemComputacionalDados.pdf: 1445580 bytes, checksum: 32806fcb409d6817c5cd8d3e738a6cfb (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-10-22T13:47:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemComputacionalDados.pdf: 1445580 bytes, checksum: 32806fcb409d6817c5cd8d3e738a6cfb (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-22T13:47:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemComputacionalDados.pdf: 1445580 bytes, checksum: 32806fcb409d6817c5cd8d3e738a6cfb (MD5) Previous issue date: 2009 / ANP - Agência Nacional do Petróleo / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / O presente trabalho tem como objetivo investigar o espalhamento das ondas planas causados pela variação lateral das propriedades físicas das rochas. Essa é uma das questões mais importante para o sucesso da exploração geofísica. O método geofísico usado nesta dissertação foi método magnetotelúrico (MT) e método Magnetotelúrico marinho (mMT). Umas das ferramentas utilizadas foram o método dos elementos finitos, este método é notável pela flexibilidade em resolver numericamente as equações diferenciais para campos eletromagnéticos secundários, gerados por estruturas geológicas com geometrias complexas, sendo utilizado para obter a solução numérica do espalhamento do campo eletromagnético da onda plana por um dique vertical (modelos bidimensionais). Os algoritmos desenvolvidos foram aplicados em diversos modelos de dique vertical, com diferentes parâmetros geoelétricos. / This study aims to investigate the scattering of plane waves caused by lateral variation of the physical properties of rocks. This is one of the most important to the success of exploration geophysics. The geophysical method used in this dissertation was magnetotelluric method (MT) and Marine Magnetotelluric (MMT). The tool used here was the finite element method, which is efficient to solve numerically the differential equations for electromagnetic fields of the geological structures with complex geometries. The computational procedures were used in the development and implementation of algorithms of numerical modeling of electromagnetic data. These algorithms were developed and implemented in several models of different geoelectrical parameters.

Neste trabalho foram abordados dois temas geofísicos visando o avanço no conhecimento da litosfera do sul do cráton São Francisco. O primeiro tema teve como objetivo a proposição de um método alternativo para a definição de bordas de placas litosféricas, utilizando dados gravimétricos. Utilizou-se o mapa da primeira derivada vertical da anomalia gravimétrica Bouguer continuada para cima à altura de 100 km. Resultados crustais, ao longo de um perfil de sísmica de refração profunda, localizado no estado de Goiás e a modelagem gravimétrica 2-D de um perfil localizado entre os estados de São Paulo e Minas Gerais foram utilizados para calibrar os resultados da derivada vertical. Recentes dados geoquímicos, petrológicos e de tomografia sísmica reforçam o resultado de que, nas bordas sul e oeste, a placa São Franciscana estende-se sob a Faixa Brasília e parte da bacia do Paraná. O segundo tema foi a interpretação de uma anomalia gravimétrica Bouguer positiva, aproximadamente circular com amplitude da ordem de 25 mGal. Nesta mesma região existe uma anomalia positiva do geóide, também circular, com raio de aproximadamente 250 km e uma amplitude de +7 m. O método sísmico da função do receptor não mostra a existência de afinamento crustal, eliminando assim, uma das possíveis causas da anomalia gravimétrica. Perfis magnetotelúricos radiais à anomalia gravimétrica indicam a presença de uma região no manto com resistividade elétrica mais baixa (< 100 .m), com origem a 200 km de profundidade e estendendo até a crosta inferior. Os resultados da inversão gravimétrica 3-D do alto gravimétrico indicam que a crosta inferior mais densa atinge uma espessura de 12 km, se assumirmos um contraste de densidade de +50 kg/m3. Coincidentemente com a região de crosta inferior mais densa, as sondagens magnetotelúricas indicam uma crosta eletricamente mais condutora, reforçando a existência de um underplating magmático. A impregnação de material derivado do manto, na base da crosta, é evidenciado em superfície, pela presença de diversos diques de basaltos toleíticos de composição similar aos basaltos da parte norte da Bacia do Paraná (alto TiO2) de idades do Cretáceo Inferior. Os diques toleíticos estão distribuídos por toda região sul do cráton. O manto litosférico com menor resistividade elétrica estende-se até profundidade de 200 km, sugerindo que o manto litosférico do sul do cráton São Francisco sofreu um rejuvenescimento composicional e leve aumento de densidade (50 a 70 kg/m3), responsável pelo alto do geóide. A diminuição de resistividade elétrica no manto, abaixo de profundidade de 100 km, é mais facilmente explicada pela presença de fundidos carbonatíticos no manto superior, provenientes de partes mais profundas do manto e resultantes de um menor grau de fusão. O magmatismo carbonatítico foi anterior ao magmatismo toleítico, uma vez que dados petrológicos e geoquímicos mostram que os diques toleíticos do Cretáceo Inferior na região do Espinhaço apresentam de 5% a 10% de carbonatitos em sua composição. A forma semi-circular do limite sul erosional do Grupo Bambuí deve ser resultado da erosão dos sedimentos mais antigos, devido ao soerguimento da litosfera, durante o magmatismo carbonatítico. / This thesis comprises of two parts in which two geophysical studies are described improving the knowledge of the lithosphere of the south São Francisco craton. In the first part, we propose an alternative method for defining the limits of lithosphere plate using gravity data. We used the first vertical derivative of Bouguer anomaly upwarded to 100 km height. Crustal results along a deep refraction seismic profile in the Goiás state together with a 2-D gravity model along a profile between Minas Gerais and São Paulo states were used to calibrate the vertical derivative results. Recent geochemical, petrological data and seismic topography data reinforce the gravity results that the southern and western parts of the São Francisco plate extends under parts the Brasília Belt and parts of the Paraná basin. In the second part, the interpretation of a positive Bouguer gravity anomaly, circular shaped and + 25 mGal amplitude gravity anomaly is presented. This gravity anomaly coincides with a positive, circular shaped, 7 m amplitude geoid anomaly with 250 km of radius. Receiver function results do not show a crustal thinning, excluding this possibility as the cause of gravity high. Deep magnetotelluric soundings along two profiles radial to gravity anomaly indicate a region in the mantle with lower electrical resistivity (< 100 .m) from the depth of 200 km and extending upward and reaching the lower crust. The residual Bouguer anomalies are inverted using a 3-D algorithm and indicate that the denser lower crust reaches 12 km of thickness for + 50 kg/m3 of density contrast. Coincident with a denser lower crust, magnetotelluric soundings reveal a low electrical resistivity crust, reinforcing the presence of magmatic underplating. At the surface, the contamination of magmatic material in the lower crust is supported by the presence of basaltic tholeiitic dike swarms similar, in composition, to the basalts of northern Paraná basin (high TiO2) of Early Cretaceous age. Tholeiitic dikes swarms are distributed throughout the southern region of the craton. Lithospheric mantle with lower electrical resistivity reaches 200 km of depth, indicating that the lithospheric mantle in the southern São Francisco craton underwent compositional rejuvenation accompanied by a mild increase in density (+ 50 to + 70 kg/m3) responsible for the positive geoid anomaly. The decrease of electrical resistivity in the mantle at depths beyond 100 km is easier explained by the presence of carbonatitic melts in the upper mantle, derived from a low degree of partial melt of a metasomatized deeper mantle. The carbonatitic magmatism was prior to tholeiitic magmatism since petrological and geochemical data show that the Early Cretaceous Espinhaço tholeiitic dikes contain 5 to 10% of carbonatites in their composition. The circular shaped erosional limit of the Bambui Group may have been produced by lithosphere uplift at the time of carbonatitic magmatism.

Nesta tese, dados gravimétricos terrestres e de satélite foram combinados revelando que as bordas oeste e sul da Bacia do Paraná são caracterizadas por um forte gradiente que se estende por 2000 km, desde o cráton Rio Apa até a margem continental Atlântica na latitude do Sinclinal de Torres. Enquanto a Bacia do Paraná é caracterizada por anomalias Bouguer negativas (~-80 mGal), os crátons Rio de la Plata, Rio Tebicuary e Rio Apa e a Bacia do Chaco-Paraná são marcados por anomalias Bouguer positivas (~10 mGal). Dados sismológicos e de compensação isostática permitiram correlacionar a variação regional da amplitude das anomalias Bouguer à espessura crustal, de ~40 km na Bacia do Paraná para 30-35 km nos crátons. Essas observações geofísicas e a ocorrência de granitos cálcio-alcalinos de idade Neoproterozoica-Cambriana ao longo do gradiente gravimétrico indicam um ambiente tectônico de colisão e zona de subducção. A essa descontinuidade de escala litosférica denominamos Zona de Sutura do Oeste do Paraná (WPS Western Paraná Suture shear/zone). Dois perfis magnetotelúricos (MT) foram coletados para estudar a natureza e a estrutura elétrica da crosta e do manto litosférico através da WPS. O primeiro perfil se estende por 830 km desde o cráton Rio de la Plata, no Uruguai, até a parte sul da Bacia do Paraná. Modelagem inversa 2-D desses dados mostra que o manto superior no cráton Rio de la Plata é bastante resistivo (~2000 m) até 250 km de profundidade, enquanto o manto superior na Bacia do Paraná é geralmente mais condutivo e heterogêneo. Com base numa descontinuidade lateral de escala litosférica bem definida no modelo de resistividade, o limite nordeste do cráton Rio de la Plata é redefinido no norte do bloco Valentines. O segundo perfil se estende por 450 km na Argentina, entre o cráton Rio Tebicuary e a Bacia do Paraná. No modelo MT o cráton Rio Tebicuary é caracterizado por um manto superior resistivo (2000 m) até 150 km de profundidade. A litosfera na Bacia do Paraná é menos resistiva (~500 m) e provavelmente menos espessa (~80 km). Um perfil MT entre o cráton Rio Apa e a Bacia do Paraná mostra estrutura geoelétrica similar. As estruturas elétricas observadas, juntamente com dados geocronológicos, geoquímicos, sismológicos e densidade, sugerem processos de refertilização na litosfera da Bacia do Paraná. Sucessões de anomalias condutivas em antigas zonas de sutura e resistivas em blocos e terrenos juvenis nos modelos geoelétricos, integradas a dados geológicos, indicam um processo de acresção horizontal e uma progressão de subducções de placas litosféricas oceânicas, sendo a mais jovem sob a litosfera continental da Bacia do Paraná. Os resultados obtidos mostram que a WPS é uma descontinuidade litosférica de primeira ordem que marca o fechamento de um oceano durante os estágios finais da formação do Gondwana Sul-Ocidental no Neoproterozoico-Cambriano. / In this thesis, terrestrial and satellite gravity data were integrated revealing a steep gravity gradient at the western and southern borders of the Paraná Basin. This gradient extends for 2,000 km from the Rio Apa craton to the Brazilian Atlantic margin at Torres Syncline latitude. Negative Bouguer anomalies (~-80 mGal) occur over the Paraná Basin, whereas positive anomalies are observed at Rio de la Plata, Rio Tebicuary and Rio Apa cratons, as well as Chaco-Paraná Basin. Seismological data and isostasy correlate the gravity gradient with crustal thickness variation, being thicker in the Paraná Basin (~40 km) and shallower in the cratons (~35 km). These geophysical observations and the presence of Neoproterozoic calc-alkaline granites along the gravity gradient suggest a collisional and subduction tectonic setting. This lithospheric discontinuity is hereafter referred to as Western Paraná Suture/shear zone (WPS). Two magnetotelluric (MT) profiles perpendicular to WPS were set up to study the electrical structure and nature of the crust and lithospheric mantle across the suture zone. The first profile, 830 km long, extends northward from Rio de la Plata craton, in Uruguay, to Paraná Basin southern border. 2-D inversion of this MT profile shows that the Rio de la Plata craton upper mantle is highly resistive (~2000 m) down to 250 km depth, whereas the Paraná Basin lithosphere is conductive and heterogeneous. Based on a lithospheric-scale lateral discontinuity in the resistivity model, the Rio de la Plata craton northern limit is redefined to the Valentines block northern limit. The second profile is 450 km long and extends from Rio Tebicuary craton to the Paraná Basin, and all stations are in Argentina. The MT model shows that Rio Tebicuary craton is characterized by a resistive lithosphere (2000 m) down to 150 km depth. The Paraná Basin lithosphere is less resistive (~500 m) and probably thinner (~80 km). Previous MT study between the Rio Apa craton and the Paraná basin, to the north, shows a similar electrical structure. These electrical characteristics, integrated with geochronological, geochemical, seismological and density data, suggest that Paraná Basin lithosphere underwent refertilization episodes. In the geoelectrical models, a series of resistive blocks and juvenile terrains and conductive anomalies in suture zone relics, integrated with geological data, suggest a horizontal accretionary process by means of progressive oceanic lithospheres subductions, the youngest one occurring below the Paraná Basin continental lithosphere. Altogether, these results show that the WPS is a first order lithosphere discontinuity, a site of an ocean closure during the South-Western Gondwana late stages of amalgamation in Neoproterozoic/Cambrian times.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-05-29T15:53:53Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ModelagemNumericaInfluencia.pdf: 27445698 bytes, checksum: b2f20d88d64f730c32bbbb597ce25bad (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Definir palavras-chave on 2014-08-06T16:12:41Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-27T13:10:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ModelagemNumericaInfluencia.pdf: 27445698 bytes, checksum: b2f20d88d64f730c32bbbb597ce25bad (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-10T14:50:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ModelagemNumericaInfluencia.pdf: 27445698 bytes, checksum: b2f20d88d64f730c32bbbb597ce25bad (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-10T14:50:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ModelagemNumericaInfluencia.pdf: 27445698 bytes, checksum: b2f20d88d64f730c32bbbb597ce25bad (MD5) Previous issue date: 1993 / UFPA - Universidade Federal do Pará / PETROBRAS - Petróleo Brasileiro S.A. / FADESP - Fundação de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A América do Sul apresenta várias peculiaridades geomagnéticas, uma delas, é a presença do Eletrojato Equatorial, o qual se estende de leste para oeste no Brasil ao longo de aproximadamente 3500 km. Considerando-se o fato de que a influência do Eletrojato Equatorial pode ser detectada a grandes distâncias do seu centro, isto suscita o interesse em se estudar os seus efeitos na exploração magnetotelúrica no Brasil. A influência do eletrojato equatorial na prospecção magnetotelúrica tem sido modelada para meios geológicos uni e bidimensionais valendo-se para isto de soluções analíticas fechadas e de técnicas numéricas tais como elementos finitos e diferenças finitas. Em relação aos meios geológicos tridimensionais, eles tem sido modelados na forma de "camadas finas", usando o algoritmo "thin sheet". As fontes indutoras utilizadas para simular o eletrojato equatorial nestes trabalhos, tem sido linhas de corrente, eletrojatos gaussianos e eletrojatos ondulantes. Por outro lado, o objetivo principal da nossa tese foi o modelamento dos efeitos que o eletrojato equatorial provoca em estruturas tridimensionais próprias da geofísica da prospecção. Com tal finalidade, utilizamos o esquema numérico da equação integral, com as fontes indutoras antes mencionadas. De maneira similar aos trabalhos anteriores, os nossos resultados mostram que a influência do eletrojato equatorial somente acontece em frequências menores que 10-1 Hz. Este efeito decresce com a distância, mantendo-se até uns 3000 km do centro do eletrojato. Assim sendo, a presença de grandes picos nos perfis da resistividade aparente de um semi-espaço homogêneo, indica que a influência do eletrojato é notável neste tipo de meio. Estes picos se mostram com diferente magnitude para cada eletrojato simulado, sendo que a sua localização também muda de um eletrojato para outro. Entretanto, quando se utilizam modelos geo-elétricos unidimensionais mais de acordo com a realidade, tais como os meios estratificados, percebe-se que a resposta dos eletrojatos se amortece significativamente e não mostra muitas diferenças entre os diferentes tipos de eletrojato. Isto acontece por causa da dissipação da energia eletromagnética devido à presença da estratificação e de camadas condutivas. Dentro do intervalo de 3000 km, a resposta eletromagnética tridimensional pode ser deslocada para cima ou para baixo da resposta da onda plana, dependendo da localização do corpo, da frequência, do tipo de eletrojato e do meio geológico. Quando a resposta aparece deslocada para cima, existe um afastamento entre as sondagens uni e tridimensionais devidas ao eletrojato, assim como um alargamento da anomalia dos perfis que registra a presença da heterogeneidade tridimensional. Quando a resposta aparece deslocada para baixo, no entanto, há uma aproximação entre estes dois tipos de sondagens e um estreitamento da anomalia dos perfis. Por outro lado, a fase se mostra geralmente, de uma forma invertida em relação à resistividade aparente. Isto significa que quando uma sobe a outra desce, e vice-versa. Da mesma forma, comumente nas altas frequências as respostas uni e tridimensionais aparecem deslocadas, enquanto que nas baixas frequências se mostram com os mesmos valores, com exceção dos eletrojatos ondulantes com parâmetros de ondulação α = —2 e —3. Nossos resultados também mostram que características geométricas próprias das estruturas tridimensionais, tais como sua orientação em relação à direção do eletrojato e a dimensão da sua direção principal, afetam a resposta devido ao eletrojato em comparação com os resultados da onda plana. Desta forma, quando a estrutura tridimensional é rotacionada de 90°, em relação à direção do eletrojato e em torno do eixo z, existe uma troca de polarizações nas resistividades dos resultados, mas não existem mudanças nos valores da resistividade aparente no centro da estrutura. Ao redor da mesma, porém, se percebe facilmente alterações nos contornos dos mapas de resistividade aparente, ao serem comparadas com os mapas da estrutura na sua posição original. Isto se deve à persistência dos efeitos galvânicos no centro da estrutura e à presença de efeitos indutivos ao redor do corpo tridimensional. Ao alongar a direção principal da estrutura tridimensional, as sondagens magnetotelúricas vão se aproximando das sondagens das estruturas bidimensionais, principalmente na polarização XY. Mesmo assim, as respostas dos modelos testados estão muito longe de se considerar próximas das respostas de estruturas quase-bidimensionais. Porém, os efeitos do eletrojato em estruturas com direção principal alongada, são muito parecidos com aqueles presentes nas estruturas menores, considerando-se as diferenças entre as sondagens de ambos tipos de estruturas. Por outro lado, os mapas de resistividade aparente deste tipo de estrutura alongada, revelam um grande aumento nos extremos da estrutura, tanto para a onda plana como para o eletrojato. Este efeito é causado pelo acanalamento das correntes ao longo da direção principal da estrutura. O modelamento de estruturas geológicas da Bacia de Marajó confirma que os efeitos do eletrojato podem ser detetados em estruturas pequenas do tipo "horst" ou "graben", a grandes distâncias do centro do mesmo. Assim, os efeitos do eletrojato podem ser percebidos tanto nos meios estratificados como tridimensionais, em duas faixas de freqüência (nas proximidades de 10-1 Hz e para freqüências menores que 10-3 Hz), possivelmente influenciados pela presença do embasamento cristalino e a crosta inferior, respectivamente. Desta maneira, os resultados utilizando o eletrojato como fonte indutora, mostram que nas baixas freqüências as sondagens magnetotelúricas podem ser fortemente distorcidas, tanto pelos efeitos galvânicos da estrutura tridimensional como pela presença da influência do eletrojato. Conseqüêntemente, interpretações errôneas dos dados de campo podem ser cometidas, se não se corrigirem os efeitos do eletrojato equatorial ou, da mesma forma, não se utilisarem algoritmos tridimensionais para interpretar os dados, no lugar do usual modelo unidimensional de Tikhonov - Cagniard. / South America presents several unique geomagnetic features, one of which is the Equatorial Electrojet, a current system which extends east - west in Northern Brazil, for almost 3500 km. Considering the fact that the influence of the Equatorial Electrojet can be detected at great distances from its central axis, it is important to understand its effects on magnetotelluric exploration in Brazil. In magnetotelluric prospecting, the influence of the equatorial electrojet has been modelled for both one and two - dimensional geological media, employing both analytical and numerical techniques solutions such as finite element and finite difference. Three-dimensional geological media have been modeled by "thin – layers "using a "thin sheet" algorithm. Lines of current, gaussian electrojets and undulatory electrojets have been used as induction sources to simulate the equatorial electrojet in these algorithms. In this thesis the principal objective is to model the effects of the equatorial electrojet on three - dimensional structures commonly found in geophysical prospecting. To accomplish this, we have computed numerical solutions of the integral equation for three - dimensional media using the inductive sources mentioned before. As previous works have indicated, our results also show that the influence of the equatorial electrojet is prominant only for frequencies lower than 10-1 Hz. This influence decreases with distance but is detectable up to as far as 3000 km from the center of the electrojet. Thus, the presence of peaks in the apparent resistivity profiles over a homogeneous half - space indicates that the influence of the electrojet is more noticeable for this kind of medium. These peaks display different amplitudes for each type of simulated electrojet, and the peak locations also change from one electrojet to the other. However, when we use more geologically realistic one - dimensional models such as a stratified media, the effect of the electrojet source diminishes considerably and the results do not vary greatly for the different kinds of electrojet employed in the model. This effect is caused by the electromagnetic energy dissipation due to the presence of stratified conductive layers within the media. Within the 3000 km region, the three - dimensional electromagnetic response can be larger or smaller than the plane wave response, depending on location body, frequency, kind of the electrojet and geology. When the apparent resistivity is larger than the plane wave response, there is a spread between the one and the three-dimensional sounding curves caused by the electrojet, as well as a widening of the profile anomaly caused by the three - dimensional inhomogeneities relative to the one due to a plane wave. When the apparent resistivity is less the two kinds of sources yield anomalies approximately equal as well as a shortening of the profile anomaly. On the other hand, the phase usually shows an inverted way related to the apparent resistivity. This means that when one phase goes up the apparent resistivity goes down, and vice - versa. Similarily at high frequencies, the one and three - dimensional phases are offset, while at low frequencies they are the same, except for the undulating electrojet with undulation factor α = -2 and -3. Our results also show that the geometric characteristics of three-dimensional structures, such as their orientation relative to the direction of the electrojet and the dimensions of their principal direction, change the response due to the electrojet source as compared to a plane wave source. For example, when the three - dimensional structure is rotated 90 degrees, relative to the direction of the electrojet, there is a change in polarization (of the electric and magnetic fields) but there are no changes in the values of apparent resistivity at the center of symmetry of the structure. When the measurements are taken away from the center of symmetry changes in the apparent resistivity are shown when compared with the unrotated structure. This is due to the persistente of the galvanic effects at the center of the structure and the presence of inductive effects at the periphery of the three - dimensional body. When we elongate the principal direction of the three - dimensional structure, the magnetotelluric soundings start to approach those of two-dimensional structures. This is more noticiable in the XY polarization. Even so, the responses of the models tested are still quite different from the responses of the quasi two - dimensional structures. Nevertheless, the effects of the electrojet in structures with elongated principal direction are very similar to those present in smaller structures, considering the differences between the soundings of both kinds of structures. On the other hand, the apparent resistivities of this kind of elongated structures show a great increase at the edges of these structures, both for the plane wave or electrojet sources. This effect is caused by the chanelling of the current along the main direction of the structure. The modelling of gelogical structures in the Marajó Basin, confirms that the effects of the electrojet can be detected even in small horst and graben structures located at great distances from electrojet center. Electrojet effects are noticeable in both one and three - dimensional media for two frequency bands, one near 10-1 Hz and another band, between 10-3 Hz to DC. This possibly reflects the influence of a resistive geological basement and a resistive lower crust, respectively. The results of the analysis, using the electrojet as an inductive source show that at low frequencies the computed responses from the magnetotelluric soundings can be strongly distorted, both by galvanic effects in the three - dimensional structure as well as the presence of the electrojet. Therefore, if the equatorial electrojet effects are not accounted for, a misleading interpretation magnetotelluric data will result. Similarily, a three - dimensional model should be used to interpret the data, instead of one-dimensional Tikhonov-Cagniard model.

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Nesta tese, dados gravimétricos terrestres e de satélite foram combinados revelando que as bordas oeste e sul da Bacia do Paraná são caracterizadas por um forte gradiente que se estende por 2000 km, desde o cráton Rio Apa até a margem continental Atlântica na latitude do Sinclinal de Torres. Enquanto a Bacia do Paraná é caracterizada por anomalias Bouguer negativas (~-80 mGal), os crátons Rio de la Plata, Rio Tebicuary e Rio Apa e a Bacia do Chaco-Paraná são marcados por anomalias Bouguer positivas (~10 mGal). Dados sismológicos e de compensação isostática permitiram correlacionar a variação regional da amplitude das anomalias Bouguer à espessura crustal, de ~40 km na Bacia do Paraná para 30-35 km nos crátons. Essas observações geofísicas e a ocorrência de granitos cálcio-alcalinos de idade Neoproterozoica-Cambriana ao longo do gradiente gravimétrico indicam um ambiente tectônico de colisão e zona de subducção. A essa descontinuidade de escala litosférica denominamos Zona de Sutura do Oeste do Paraná (WPS Western Paraná Suture shear/zone). Dois perfis magnetotelúricos (MT) foram coletados para estudar a natureza e a estrutura elétrica da crosta e do manto litosférico através da WPS. O primeiro perfil se estende por 830 km desde o cráton Rio de la Plata, no Uruguai, até a parte sul da Bacia do Paraná. Modelagem inversa 2-D desses dados mostra que o manto superior no cráton Rio de la Plata é bastante resistivo (~2000 m) até 250 km de profundidade, enquanto o manto superior na Bacia do Paraná é geralmente mais condutivo e heterogêneo. Com base numa descontinuidade lateral de escala litosférica bem definida no modelo de resistividade, o limite nordeste do cráton Rio de la Plata é redefinido no norte do bloco Valentines. O segundo perfil se estende por 450 km na Argentina, entre o cráton Rio Tebicuary e a Bacia do Paraná. No modelo MT o cráton Rio Tebicuary é caracterizado por um manto superior resistivo (2000 m) até 150 km de profundidade. A litosfera na Bacia do Paraná é menos resistiva (~500 m) e provavelmente menos espessa (~80 km). Um perfil MT entre o cráton Rio Apa e a Bacia do Paraná mostra estrutura geoelétrica similar. As estruturas elétricas observadas, juntamente com dados geocronológicos, geoquímicos, sismológicos e densidade, sugerem processos de refertilização na litosfera da Bacia do Paraná. Sucessões de anomalias condutivas em antigas zonas de sutura e resistivas em blocos e terrenos juvenis nos modelos geoelétricos, integradas a dados geológicos, indicam um processo de acresção horizontal e uma progressão de subducções de placas litosféricas oceânicas, sendo a mais jovem sob a litosfera continental da Bacia do Paraná. Os resultados obtidos mostram que a WPS é uma descontinuidade litosférica de primeira ordem que marca o fechamento de um oceano durante os estágios finais da formação do Gondwana Sul-Ocidental no Neoproterozoico-Cambriano. / In this thesis, terrestrial and satellite gravity data were integrated revealing a steep gravity gradient at the western and southern borders of the Paraná Basin. This gradient extends for 2,000 km from the Rio Apa craton to the Brazilian Atlantic margin at Torres Syncline latitude. Negative Bouguer anomalies (~-80 mGal) occur over the Paraná Basin, whereas positive anomalies are observed at Rio de la Plata, Rio Tebicuary and Rio Apa cratons, as well as Chaco-Paraná Basin. Seismological data and isostasy correlate the gravity gradient with crustal thickness variation, being thicker in the Paraná Basin (~40 km) and shallower in the cratons (~35 km). These geophysical observations and the presence of Neoproterozoic calc-alkaline granites along the gravity gradient suggest a collisional and subduction tectonic setting. This lithospheric discontinuity is hereafter referred to as Western Paraná Suture/shear zone (WPS). Two magnetotelluric (MT) profiles perpendicular to WPS were set up to study the electrical structure and nature of the crust and lithospheric mantle across the suture zone. The first profile, 830 km long, extends northward from Rio de la Plata craton, in Uruguay, to Paraná Basin southern border. 2-D inversion of this MT profile shows that the Rio de la Plata craton upper mantle is highly resistive (~2000 m) down to 250 km depth, whereas the Paraná Basin lithosphere is conductive and heterogeneous. Based on a lithospheric-scale lateral discontinuity in the resistivity model, the Rio de la Plata craton northern limit is redefined to the Valentines block northern limit. The second profile is 450 km long and extends from Rio Tebicuary craton to the Paraná Basin, and all stations are in Argentina. The MT model shows that Rio Tebicuary craton is characterized by a resistive lithosphere (2000 m) down to 150 km depth. The Paraná Basin lithosphere is less resistive (~500 m) and probably thinner (~80 km). Previous MT study between the Rio Apa craton and the Paraná basin, to the north, shows a similar electrical structure. These electrical characteristics, integrated with geochronological, geochemical, seismological and density data, suggest that Paraná Basin lithosphere underwent refertilization episodes. In the geoelectrical models, a series of resistive blocks and juvenile terrains and conductive anomalies in suture zone relics, integrated with geological data, suggest a horizontal accretionary process by means of progressive oceanic lithospheres subductions, the youngest one occurring below the Paraná Basin continental lithosphere. Altogether, these results show that the WPS is a first order lithosphere discontinuity, a site of an ocean closure during the South-Western Gondwana late stages of amalgamation in Neoproterozoic/Cambrian times.