Cratonic basins cover more than 10% of Earth's continental surface area, yet their origin remains enigmatic. In this thesis a suite of new and legacy geophysical and geological data are integrated to constrain the origin of the Parnaíba basin, a cratonic basin in Northeast Brazil. These data include a 1400 km long, deep (20 s two-way travel time) seismic reflection profile, five +/- 110 km offset wide-angle split-spread receiver gathers, gravity anomaly, and well data. In the centre of the basin, the depth to pre-Paleozoic basement is ~ 3.3 km, a zone of midcrustal reflectivity (MCR) can be traced laterally for ~ 250 km at depths between 17-25 km and Moho depth is ~ 42 +/- 2 km. Gravity and P-wave modelling suggests that the MCR represents the upper surface of a high density (2985 kg m³) and V_p (6.7 - 7.0 km s^-1) lower crustal body, likely of magmatic origin. Backstripping of well data shows a concave up decreasing tectonic subsidence, similar in form to that commonly observed in rift-type basins. It is shown, however, that the seismic and gravity data are inconsistent with an extensional origin. It is shown that an intrusive body in the lower crust that has loaded and flexed the surface of the crust, combined with sediment loading, provides a satisfactory fit to the observed gravity anomaly, sediment thickness and basin shape. A buried load model is also consistent with seismic data, which suggest that the Moho is as deep or deeper beneath the basin centre than its flanks and accounts for at least part of the tectonic subsidence through a viscoelastic stress relaxation that occurs in the lithosphere following load emplacement. Comparative analysis of the Michigan and Congo basins shows gravity data from these basins is also consistent with a lower crustal mass excess, while subsidence analysis shows viscoelastic stress relaxation may also contribute to their early subsidence histories. However, unlike Parnaíba, both of these basins appear to have been subjected to secondary tectonic processes that obscure the primary 'cratonic basin' subsidence signals. Parnaíba basin, therefore, offers an excellent record for the investigation of cratonic basin formation.

Orientador: Jorg Dietrich Wilhelm Schleicher / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-14T00:48:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_RafaelAleixode_D.pdf: 9585016 bytes, checksum: 31508e558a4b01742760ced71847289a (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Como os alvos de exploração tornaram-se mais profundos, os comprimentos dos cabos têm aumentado em conformidade, fazendo a aproximação hiperbólica convencional produzir tempos de trânsito cada vez mais imprecisos. Em outras palavras, para as modernas geometrias de aquisição para grandes afastamentos, a aproximação hiperbólica já não é suficiente para horizontalizar a família CMP por causa da não homogeneidade ou anisotropia dos meios. Para resolver este problema, muitas fórmulas para o tempo de trânsito foram propostas na literatura que fornecem aproximações de qualidade diferente. Demonstrou-se que para meios com isotropia transversal vertical (meios VTI), apenas dois parâmetros do tempo de trânsito são suficientes para a realização de todo o processamento temporal, sendo a velocidade NMO e um parâmetro de anisotropia. Por isso, nesta tese, nos concentramos, na dedução de aproximações simples para o tempo de trânsito que dependem de um único parâmetro de anisotropia. Começamos por dar uma visão geral de uma coleção de tais aproximações para o tempo de trânsito encontradas na literatura e comparar suas qualidades. Em seguida, deduzimos um conjunto de novas aproximações para o tempo de trânsito que dependem de um parâmetro baseado em aproximações encontradas na literatura. A principal vantagem das nossas aproximações é que algumas delas são expressões analíticas bastante simples que as tornam fáceis de serem utilizadas, ao mesmo tempo que têm a mesma qualidade ou maior que as fórmulas já estabelecidas. Utilizamos estas aproximações para o tempo de trânsito para uma inversão dos parâmetros de anisotropia. Utilizando uma estimativa da velocidade NMO a partir da análise de velocidades hiperbólica, pode-se estimar o parâmetro anisotrópico a partir de uma aproximação para o tempo de trânsito mais geral. Estendemos o procedimento em dois passos utilizando um termo não hiperbólico mais preciso na aproximação para o tempo de trânsito. As aproximações para o tempo de trânsito deduzidas permitem predizer o viés na estimativa da velocidade NMO, proporcionando assim um meio de corrigir, tanto a estimativa a velocidade NMO, quanto o conseqüente valor do parâmetro de anisotropia. Por meio de um exemplo numérico, demonstramos que a estimativa dos parâmetros do tempo de trânsito, usando este processo iterativo, apresenta considerável melhora. Palavras-chave: Aproximação para tempos de trânsito, meios VTI, análise de velocidade e geofísica / Abstract: As exploration targets have become deeper, cable lengths have increased accordingly, making the conventional two term hyperbolic traveltime approximation produce increasingly erroneous traveltimes. In other words, for modern long-offset acquisition geometries, a hyperbolic traveltime approximation is no longer sufficient to flatten the CMP gather because of medium inhomogeneity or anisotropy. To overcome this problem, many traveltime formulas were proposed in the literature that provide approximations of different quality. It has been demonstrated that for transversly isotropic media with a vertical symmetry axis (VTI media), just two traveltime parameters are sufficient to perform all time-related processing, being the NMO velocity and one anisotropy parameter. Therefore, we concentrate in this thesis,on simple traveltime approximations that depend on a single anisotropy parameter. We start by giving an overview of a collection of such traveltime approximations found in the literature and compare their quality. Next, we derive a set of new single-parameter traveltime approximations based on the ones found in the literature. The main advantage of our approximations is that some of them are rather simple analytic expressions that make them easy to use, while achieving the same quality as the better of the established formulas. We then use these traveltime aproximations for an inversion of the anisotropy parameters. Using an estimate of the NMO velocity from a hyperbolic velocity analysis, one can estimate the anisotropic parameter from a more general traveltime approximation. We extend this two-step procedure using a more accurate nonhyperbolicity term in the traveltime approximation. The used traveltime approximations allow to predict the bias in the NMO velocity estimate, thus providing a means of correcting both the estimated NMO velocity and the resulting anisotropy parameter value. By means of a numerical example, we demonstrate that the estimation of the traveltime parameters, using this iterative procedure, is improved considerably. Keywords: Traveltime approximations, VTI media, velocity analysis and geophysics / Doutorado / Geofisica Computacional / Doutor em Matemática Aplicada

Orientadores: Maria Amélia Novais Schleicher, Lúcio Tunes dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-25T10:12:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kamioka_DanielaMidori_M.pdf: 9312784 bytes, checksum: cd5e7b440a4b44168749d7cc069f1ac0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Uma das principais etapas do processamento sísmico é a análise de velocidade. Essa é uma das técnicas que utilizam dados sísmicos organizados em famílias de ponto médio comum (CMP ¿ Common Midpoint). Encontrar curvas (por exemplo, hiperbólicas) pré-determinadas que se ajustam aos tempos de trânsito de reflexão da melhor maneira possível é de grande importância no processo CMP. Além disso, é necessário determinar corretamente os parâmetros que definem essas curvas de melhores ajustes, pois estes parâmetros transmitem informações importantes a serem extraídos dos dados sísmicos. Portanto, é essencial uma medida que estabeleça se certa curva se ajusta aos tempos de trânsito. A função semblance mede o grau de coerência (ou alinhamento) dos traços sísmicos ao longo das curvas testadas. A semblance convencional é uma medida robusta e fácil de ser calculada, e por esses motivos tem sido a mais utilizada dentre outras medidas. Além da função convencional, aplicamos outros dois tipos de funções: a Semblance com Peso e a Semblance AB. Os exemplos numéricos desse trabalho mostram que a medida de coerência com peso exibe uma melhor resolução no sentido de que as seções apresentam picos mais destacados com relação à semblance convencional, mas pelo fato dos valores obtidos pelas duas funções serem semelhantes e o custo computacional do cálculo da medida com peso ser bem superior à convencional, o esforço não vale a pena. Já a semblance AB tenta ser superior à convencional uma vez que para dados que apresentam um trend de amplitude (reversão de polaridade), a função AB apresenta uma pequeno aumento nos seus valores na região de reversão em questão, mas nada significativo, pelo menos nos exemplos de seção CMP utilizados nessa dissertação. Apesar de todas as tentativas de se obter uma medida de coerência que apresente melhores resultados com um baixo custo computacional, ainda assim a semblance convencional continua a apresentar resultados semelhantes aos outros métodos e com o menor tempo computacional para o seu cálculo / Abstract: One of the main steps of seismic processing is the velocity analysis. This is one of the methods that uses seismic data arranged in common midpoint (CMP) gathers. Finding predetermined curves (such as hyperbolic ones) that fit the reflection traveltimes the best possible way is of great importance in the CMP process. Moreover, it is necessary to correctly determine the parameters that define those best-fitting curves, as these parameters convey important information to be extracted from seismic data. Therefore, it is essential to establish a measure that determines if any curve fits the travel time. The semblance function is such a measure that determines the degree of coherence (or alignment) of the seismic traces along trial curves. Conventional semblance is a robust and easy-to-calculate measure, and for these reasons it has been the most used among other measures. Recently, two variations of semblance have been proposed in the literature: Weighted Semblance and AB Semblance. In this thesis, we show by means of numerical examples that Weighted Semblance provides better resolution in the sense that the semblance sections present more pronounced peaks than conventional semblance. However, the values obtained by the two functions are rather similar and the computational cost of calculating the weighted measure is much higher. Therefore, the effort is not worth it. AB semblance tries to be superior to the conventional function for data presenting an amplitude trend (for example, a polarity reversal). In our numerical tests, the AB function indeed provides a small increase in its values in the region of a polarity reversal, but nothing significant, at least for the CMP section examples used in this dissertation. Despite all attempts to obtain a coherence measure that offers better results with a low computational cost, conventional semblance still maintains similar results to other methods and the lowest computational time for its calculation / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestra em Matemática Aplicada

Orientadores: Joerg Dietrich Wilhelm Schleicher, Maria Amélia Novais Schleicher / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-19T06:03:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amaro_BrunoDias_M.pdf: 4962738 bytes, checksum: a4af95a3c26d6474e07216773530662e (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Em uma migração sísmica, após o processo de propagação da onda, um importante passo para se obter uma imagem migrada é a aplicação de uma condição de imagem, que distingue entre pontos refletores e não refletores. A condição de imagem teórica desenvolvida por Claerbout usa uma deconvolução entre os campos de ondas descendente e ascendente (ou uma divisão no domínio da frequência). Uma vez que não conhecemos a posição real do refletor, esta divisão precisa ser executada em todos os pontos da imagem, causando uma certa instabilidade no processo, já que o campo de onda descendente é igual a zero em determinados pontos do meio. Pensando em tentar solucionar esse problema, diferentes técnicas de estabilização foram propostas, sendo a primeira uma correlação ao invés da deconvolução teoricamente exigida. Entretanto este processo destrói as informações de amplitude contidas nos dados. Como fica cada vez mais importante fornecer compensação de iluminação e preservação de amplitudes, particularmente, se o objetivo é recuperar com sucesso uma refletividade do meio, uma condição de imagem que destrói amplitudes é inaceitável. Por esta razão, várias formas alternativas de condições de imagem têm surgido nos últimos anos, que são avaliadas pela qualidade das amplitudes e artefatos produzidos. Neste trabalho estudamos uma série de condições de imagem com compensação de iluminação. Apresentamos também novas condições de imagem por quadrados mínimos estabilizados e as comparamos com as condições de imagem anteriormente propostas. Nossos experimentos numéricos em um simples modelo horizontal que utiliza um modelo de velocidade vertical não homogêneo e no dado Marmousi mostram que tais condições produzem resultados satisfatórios. Uma observação geral sobre todas as comparações feitas é que a condição de imagem por quadrados mínimos totais estabilizados que zera os pontos da imagem onde o denominador é de baixo valor produziu a melhor imagem com o mínimo de artefatos de migração e o mínimo de amplitudes de migração afetados. A qualidade desta imagem chega muito próximo da simples condição de imagem por correlação / Abstract: In a seismic migration, after the wave propagation process, an important step to obtain a migrated image is the application of an image condition, that distinguishes between reflector and non reflector points. The theoretical imaging condition addressed by Claerbout uses a deconvolution between downgoing and upcoming wavefields (or a division in the frequency domain). Since we do not know the actual position of the reflector, this division must be performed at all points of the image, causing instability in the process, since the downgoing wavefield is zero at certain points. Trying to remedy this problem, different stabilization techniques have been proposed, being the first a crosscorrelation rather than the theoretically required deconvolution. However, this process destroys the information contained in the data amplitudes. As it becomes increasingly important to provide compensation for illumination and amplitude recovery, particularly, if the goal is to successfully recover a reflectivity of the medium, a condition that destroys the image amplitude is unacceptable. For this reason, several alternative forms of imaging conditions have emerged in the recent past that are evaluated by the quality of the output amplitudes and artifacts produced. In this work we study a set of imaging conditions with illumination compensation. We also present new stabilized least-squares image conditions and compare them to previously proposed forms. Our numerical experiments on a simple horizontal interface model using a vertically inhomogeneous velocity model and on the Marmousi data set show that they produce satisfactory results. The general observation from the overall comparison is that the stabilized total least-squares imaging condition produced the best image with the least migration artifacts and the least affected migration amplitudes. Its image quality comes very close to the one of the simple crosscorrelation imaging condition, however with correctly preserved amplitudes / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Martin Tygel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-21T00:35:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FaccipieriJunior_JorgeHenrique_M.pdf: 11845729 bytes, checksum: 1c69f6a509b40bc499fe38630fb28be9 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O método de empilhamento Common Reflection Surface (CRS) permite obter seções de afastamento nulo simuladas de maior qualidade e extrair um maior número de atributos que caracterizam o meio geológico que o tradicional método de empilhamento Common Midpoint (CMP)...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The Common Reflection Surface (CRS) method is able to obtain simulated zero-offset sections of higher quality and the extraction of a greater number of attributes which characterize the geological medium than the traditional Common Midpoint (CMP) method...Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Many seismic hazard source parameters such as slip rate, total displacement, strain accommodation, geographic fault location, etc. are poorly constrained in the New Madrid seismic zone (NMSZ). This is in large part due to the masking effect of the thick Mississippi embayment sediment package on seismogenic structures and features. Consequently, much of the subsurface geologic characterization needed for understanding seismic hazard sources requires geophysical imaging. Recent seismic reflection surveys 12 km NE of the Reelfoot Fault stepover arm of the NMSZ have suggested a northeast-oriented transpressional fault zone extending across the Reelfoot Fault stepover arm where its dextral displacement at seismogenic depth is unbalanced with the surface expression, the Reelfoot Scarp. New high-resolution seismic reflection surveys were acquired across the southwestern back projection of the hypothesized structure at a potential piercing point with the Reelfoot Fault near Proctor City, TN. The resultant images show steeply dipping northeast striking faults with uplifted and arched post-Paleozoic reflectors that extend into the Quaternary sediments, consistent with the findings of the previous surveys. The new imaged faults form a ~500-meter-wide positive flower structure, with vertical displacements of 16 m and 50 m at the top of the Eocene and top of the Paleozoic reflectors, respectively. Results corroborate the Axial Fault extending to the northeast, and provide geological evidence for Reelfoot Fault segmentation. Furthermore, the near-surface SH-wave seismic profiles show the through-going shear deformation has continued into the Quaternary, thus indicating seismogenic strain has not been completely transferred to the Reelfoot Fault, providing additional evidence for accommodating the strain imbalance.

An integration of geological and geophysical techniques has been used to characterize the internal structure of the Little Valley Landslide in Draper, Utah, USA. The Little Valley Landslide is a pre-historic landslide as old as 13ka B.P. It is found to consist of chaotic and disturbed weathered volcanic units derived from Tertiary age volcanics that comprise a great portion of the Wasatch Range. Geotechnical investigations that were integrated with the geophysical results included excavation of trenches and drilling of boreholes. Geophysical methods, in particular high-resolution seismic data, were used to provide a framework for interpreting the geotechnical observations. High-resolution seismic reflection data, seldom used in landslide investigations, were acquired and processed in order to image the basal or glide surface of the landslide and the structure underlying the landslide. The integration of the geotechnical and geophysical investigations provided a better understanding of the geometry of a portion of the Little Valley Landslide. Trenching and drilling identified landslide material in the subsurface. The high-resolution seismic reflection data imaged the glide surface with the onset of coherent reflectivity. A decollement or glide surface underlies the landslide indicating a large mass movement. The glide surface is observed on the seismic reflection profiles to be deepest in the center portion of the landslide. It is observed in the seismic reflection images to shallow up slope and creating a trough-like shape feature. A contour map modeling the middle of the Little Valley Landslide is derived from the seismic data. This study shows that seismic reflection techniques can be successfully used in complex alpine landslide regions. They are also efficient and cost-effective tools when compared to trenching and drilling investigations. The seismic data can (1) provide a framework to link geological data and (2) take the place of an extensive trenching and drilling program.

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