O presente trabalho de mestrado está inserido nos estudos de refração profunda do Projeto Temático 'Estudos Geofísicos e Modelo Tectônico dos Setores Central e Sudeste da Província Tocantins, Brasil Central'. Nesses estudos foram levantadas três linhas de refração de aproximadamente 300 km de extensão, duas no setor Central da Província Tocantins e uma no setor Sudeste, que é o objeto de estudo deste trabalho. Foram utilizados 111 sismógrafos digitais SGR pertencentes ao programa PASSCAL, instrumentos auxiliares do USGS, e 13 sismógrafos digitais e instrumentos auxiliares do IAG/USP. A linha sísmica teve aproximadamente 300 km de extensão com pontos de registro separados a cada 2,5 km, distribuídos ao longo de estradas principais e secundárias. A cada 50 km, aproximadamente, foi realizada uma explosão, nas explosões dos extremos da linha foram utilizados 1000 kg de explosivo e para a explosão central uma carga de 500 kg. Para a determinação das coordenadas geográficas dos pontos de tiro e de registro, foi utilizado o método diferencial com medidas de GPS. O principal objetivo deste trabalho foi obter como produto final um modelo de velocidades sísmicas contendo as características físicas das principais descontinuidades na crosta terrestre e no manto superior. Para análise e processamento dos dados foram utilizados os pacotes SAC, SU, SEIS. Para a modelagem foram utilizados a teoria do raio e a elaboração de sismogramas sintéticos, do pacote SEIS. Para a elaboração do modelo final foram utilizados os dados das explosões dos pontos extremos e central, tendo em vista que devido a problemas técnicos não foram registrados os sinais das outras 4 explosões. Além disso, as explosões registradas não apresentaram sinais claros em toda a extensão da linha. Devido a tudo isso e considerando as unidades geológicas presentes na região de estudo são sugeridos três modelos de velocidades sísmicas. O primeiro modelo refere-se ao tiro direto (EX31) localizado no extremo sudoeste da linha, sobre a Bacia do Paraná. Para este modelo obteve-se para superfície (0 km) a velocidade inicial de 2 km/s (coberturas); para a profundidade de 0,086 km a velocidade inicial é de 5,15 km/s (basalto); para a profundidade de 0,350 km obteve-se a velocidade inicial de 4,6 km/s (arenito - camada de baixa velocidade); para profundidade de 0,650 km a velocidade inicial é de 5,75 km/s e para profundidade de 4 km obteve-se a velocidade inicial de 6,07 km/s. O segundo modelo refere-se ao tiro reverso (EX34) localizado no centro da linha sobre granitóides do Grupo Araxá. Para este modelo obteve -se para superfície (0 km) a velocidade inicial de 2 km/s; para a profundidade de 0,06 km a velocidade inicial é de 5,69 km/s e para a profundidade de 0,860 km obteve-se a velocidade inicial de 6,25 km/s. Finalmente, o terceiro modelo refere-se ao tiro direto para toda a extensão da linha (300 km). Este modelo foi definido a partir de fases secundárias lidas nos registros e modelos anteriores propostos na literatura. Da superfície até os 4 km iniciais de profundidade este modelo é igual ao primeiro, para uma profundidade de 20 km obteve-se a velocidade inicial de 6,70 km/s e para uma profundidade de 40 km a velocidade é de 8,00 km/s (descontinuidade de MOHO). / This work to fulfil the degree of Master of Sciences is inserted among the deep seismic refraction studies of the Thematic Project 'Geophysical Studies and Tectonic Model of the Tocantins Province Central and Southeast Sectors, Central Brazil'. Three refraction lines, of around 300 km long each, were deployed, two of them in the Central sector and the other in the SE sector, that is subject of the present work. The equipment used in this experiment was composed by 111 SGR digital seismographs belonging to the PASSCAL Program. Complemented with auxiliary instruments from USGS and 13 seismographs belonging to IAG/USP. The space among the recording points was 2.5 km, which were located along main and secondary roads. Every 50 km was fired an explosion with 1000 kg of emulsion in each extreme and 500 kg in the central point. The geographical co-ordinates were determined by using the GPS differential method. The main objective of this work is to obtain as a final product a seismic velocity model with the physical characteristics of the main discontinuities in the crust and upper mantle. The packages SAC, SU and SEIS were used to perform the data analysis and processing. To carry on the modelling were used the ray theory and the synthetic seismograms construction, belonging to the SEIS package Data from the extreme and middle points of the seismic line were used to elaborate the final model, considering that due to technical problems signals from the other four explosions were not recorded. Apart from that, the recorded explosions did not present clear signals all along the extension of the line. Due to these facts, and considering also the geological units present in the studied region, are suggested three seismic velocity models. The first model is referred to the direct shot (EX31), which is localised in the Southwest extreme of the line on the Parana Basin province. In this model we obtained the P wave velocity (VP) of 2 km/sec at the surface, corresponding to the unconsolidated sediments and soil on the top of that basin. At a depth of 86 m we found VP of 5,15 km/sec and at a depth of 350 m the velocity VP of 4,6 km/sec, corresponding to the basalt and sand layers of the Parana Basin. Underlying them, at 650 m of depth we found the basement with VP of 5,75 km/sec and finally at a depth of 4 km there is a layer with VP of 6,07 km/sec, corresponding to a typical upper crust P wave velocity. The second model corresponds to the reverse shot (EX34) that is localised in the middle point of the line on the granitoides of the Araxa Group. For this model we obtained VP of 2 km/sec for the superficial layers, then at a depth of 60 m was obtained V P of 5,69 km/sec and for a depth of 860 m the value of V P is 6,25 km/sec. Finally, the third model belongs to the whole line section (300 km) from the direct shot (EX31). This model was obtained by using the arrivals of secondary phases and the results of models proposed in other works. From the surface down to 4 km of depth this model is similar to the first one. At 20 km of depth there is a layer with VP of 6,70 km/sec, corresponding to the lower crust, with Moho at a depth of 40 km with VP of 8,00 km/sec.

Orientador: Sueli Yoshinaga Pereira, Rodrigo de Souza Portugal / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-27T02:27:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vinhas_MariaCeciliaSodero_D.pdf: 6306176 bytes, checksum: 930cddf48712d9d8f841ea47190c1beb (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Essa pesquisa objetivou a aplicação e o entendimento da relação de três métodos geofísicos: eletrorresistividade, sísmica de refração e sismoelétrica; em pontos selecionados no Estuário do Rio Itanhaém e se eles podem ser validados pelas informações geológicas e hidrogeológicas da região. Os levantamentos foram realizados em duas etapas. A primeira etapa foi o de reconhecimento de campo, realizado no período de 21 a 26 de setembro/2009 que é considerado um período menos chuvoso. Os pontos escolhidos foram denominados de Ponto Praia, Ponto Chácara, Ponto Lixão e Ponto Country Club. A segunda etapa consistiu na coleta de dados propriamente dita nos pontos Chácara, Lixão e Country Club; o ponto Praia foi excluído por estar próximo às grandes torres de transmissão de energia, fazendo com que houvesse interferência nos dados. No ponto Lixão foi verificada a existência de gás metano, na superfície, através das bolhas de ar nas poças de água, no Ponto Country se localizava próximo a dois brejos e um pequeno córrego, e por fim o Ponto Chácara se localizava próximo ao Rio Branco, onde foi possível perceber a influência do aquífero livre na coleta dos dados. O período da segunda etapa dos levantamentos de dados ocorreu entre setembro de 2010 e agosto de 2011. Os levantamentos resultaram em um perfil vertical central, dos pontos selecionados, onde foram encontrados os seguintes materiais: areia, sedimentos arenosos, areia argilosa, argila seca, dois tipos de aquífero (de água doce e de água salobra), além de solos saturados e não saturados, e lixo. Em alguns levantamentos atingiram a rocha sã. Os levantamentos eletrorresistivos foram os que tiveram melhor resultado, os levantamentos de sísmica obtiveram uma camada apenas em quase todos os levantamentos, sendo que em um deles, o segundo campo do Ponto Country Club, se obteve mais de uma camada de material. Os levantamentos sismoelétricos não tiveram seus tratamentos finalizados, pois se percebeu que era necessária a utilização pré-amplificador; sua ausência no levantamento no campo, aliado a presença de linhas elétricas nos locais do levantamento, prejudicou nos resultados dos dados coletados, fato indicado pela presença das linhas harmônicas nos dados, e consequentemente não ter finalizado o algoritmo de tratamento desses dados / Abstract: This research intended the application and understanding about connexion among three geophysical methods: eletrical resistivity, refraction seismic and eletrical seismic; in selected places along Itanhaem River Estuary and if they can be accepted by geological and hydrogeological information of the region. The survey was accomplished in two phases. The first one was to recognize field of study, which was realized from 21st to 26th of September 2009, that is considered a less rainy season. The chosen sites were: Praia Point, Chácara Point, Lixão Point and Country Club Point. The second phase was the data collection, at these chosen sites, Chácara, Lixão and Country Club; The Praia Point was excluded because it was very near of large power transmission towers and it was causing interference in the collected information, at the Lixão Point was verified existence of methane, on the surface, through the air bubbles in puddles, in the case of Country Club Point was located near two swamps and a small stream, the Ranch Point was located near the river called Branco, and it was possible to realized the free influence of this aquifer in data collection. The second phase period of data collection, occurred between September 2010 and August 2011. The surveys resulted in a central vertical shape of the selected sites, where the following materials were found sand, sandy sediments, clayey sand, dry clay, two types of groundwater (freshwater and brackish water), and saturated and unsaturated soils and waste. In some surveys reached the bedrock. The electrical resistivity surveys were those who obtained better results, the seismic surveys obtained only a layer in almost all surveys, and in one of them, the second Country Club Point, got more than one layer of material. The electrical seismic surveys were not their treatments finalized, because it was realized the need to use a preamplifier; its absence in the field survey, combined with the presence of power lines in the survey sites, affected the collected data results, condition indicated by the presence of harmonic lines in the data, and consequently have not finalized these data processing algorithm / Doutorado / Geologia e Recursos Naturais / Doutora em Ciências

The Gulf of Mexico Basin Opening project (GUMBO) is a study of the lithological composition and structural evolution of the Gulf of Mexico (GoM) that uses Ocean Bottom Seismometer (OBS) data from four transects in the Northern GoM. I examine 39 OBS shot records in the easternmost transect for shear wave arrivals and pick shear wave travel times from the 11 usable records. I then carry out a tomographic inversion of seismic refraction travel times. I use the resulting shear-wave velocity model in conjunction with a previously constructed P-wave model to examine the relationship between Vp and Vs. I compare velocities in the sediment and basement with empirical velocities from previous studies for the purpose of constraining lithological composition below the transect and make an interpretation of the structural evolution of the eastern GoM. The seismic velocities for crust landward of the Florida Escarpment are consistent with normal continental crust. Seaward of the Escarpment, velocities in the upper oceanic crust are anomalously high (Vp = 6.5 – 7 km/sec; Vs = 4.0 – 4.6 km/sec). A possible explanation for this observation is that GoM basalt formation consisted of basaltic sheet flows, forming oceanic crust that does not contain the vesicularity and lower seismic velocities found in typical pillow basalts. Increased magnesium and iron content could also account for these high velocities. Seismic refraction and reflection data provide a means of investigating the nature of the Moho in the northeastern GoM. I use a finite difference method to generate synthetic record sections for data from eight instruments that are part of the two easternmost GUMBO seismic lines (lines 3 & 4). I then vary the thickness of the Moho in these synthetic models and compare the results with the original receiver gather to examine the effects this variability has on amplitudes. The data from the instruments chosen for these two lines are representative of continental and transitional crust. The finite difference models indicate that the Moho beneath GUMBO 3 is ~1500 m thick based on the onset and amplitudes of PmP arrivals. All five instruments display consistent results. The instruments along GUMBO 4 suggest a Moho almost twice as thick as GUMBO 3 on the landward end of the transect that grades into a Moho of similar thickness (1750 m) in the deep water GoM. The three instruments used to model the Moho in this area show that the Moho ranges from ~1750 to 3500 m in thickness. The sharper boundary beneath continental crust in GUMBO Line 3 supports other evidence that suggests magmatic underplating and volcanism in the northern GoM during the mid-Jurassic. The thicker Moho seen on the landward end of GUMBO Line 4 that is overlain by continental crust was likely unaffected by GoM rifting. Therefore, the Moho beneath the Florida Platform might be as old as the Suwannee Terrane, and complex Moho structure is not uncommon for ancient continental crust. / text

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Esta pesquisa está baseada na execução de duas linhas de refração sísmica profunda de 300 km de extensão (L1-Porangatu e L2-Cavalcante) atravessando de oeste para leste o setor central da Província Tocantins, utilizando em cada linha 120 sismógrafos digitais e explosões com tempo controlado e cargas entre 500 e 1000 kg de explosivos a cada 50 km; foram utilizados receptores GPS para o controle da hora e das coordenadas geográficas dos pontos de registro e de explosões. Esse tipo de experimento, com essas condições é pioneiro no Brasil. Os dados deste experimento, considerados de boa qualidade, permitiram, inicialmente, a elaboração de modelos 1D, para cada tiro, utilizando o programa TTInvers. Estes modelos foram relacionados sucessivamente para representar camadas com características semelhantes em um modelo preliminar para modelagem em 2D, que foi realizada com o programa MacRay. Os modelos 2D obtidos representam o resultado final da distribuição de velocidades sísmicas da crosta sob essas linhas. Estes resultados mostram a crosta sob o setor central da Província Tocantins com espessura variando entre 36 e 43 km, cujos parâmetros estão correlacionados com as principais estruturas geológicas existentes na superfície. Os valores médios de VP e da razão VP/VS na Província Tocantins variam em torno de 6,5 km/s e 1,74, respectivamente, com exceção da faixa de dobras e empurrões cujos valores são 6,3 km/s e 1,73. Sob o Cráton São Francisco esses valores são 6,8 km/s e 1,74. Existem indícios de ter ocorrido uma dupla subducção na Província Tocantins, na porção oriental, com o Cráton São Francisco subduzindo para oeste (em | 760 Ma) e na porção ocidental, com o Cráton Amazônico subduzindo para leste (em | 620 Ma). O modelo gravimétrico, obtido neste trabalho em função do modelo sísmico, se ajusta adequadamente com os dados gravimétricos observados, utilizando densidades teóricas ligeiramente modificadas, dentro dos limites permitidos pela função utilizada para calcular essas densidades com base nos valores de VP deste trabalho. As densidades do manto adotadas para a modelagem levaram em conta as idades Paleoproterozóica, sob o Cráton SãoFrancisco menos denso (3,31 g/cm3) e com maior VP (8,26 km/s), e Neoprotorozóica, sob a Província Tocantins, mais densa (3,34 g/cm3) e com menor VP (8,07 km/s). / This research is based on an execution of two lines of deep seismic refraction of 300 km of extension (L1-Porangatu and L2-Cavalcante), crossing over central sector of Tocantins Province from west to east by using, in each line, 120 digital seismographs and explosions with controlled time and explosive charges between 500 and 1,000 kg in each 50 km; GPS receivers were employed in order to control the time and geographical coordinates from recording and shot points. This kind of experiment under these explained conditions is pioneer in Brazil. Initially experiment data, which have been considered of good quality, allowed the elaboration of 1D models, using TTInvers program. Successive models were related to represent layers with similar characteristics in a preliminary model aiming of modelling in 2D, accomplished with MacRay program. Obtained 2D models represent the final result of seismic velocity distribution from crust beneath L1 and L2 lines. Results show crust under central section of Tocantins Province with thickness varying from 36 to 43 km, and whose parameters are correlated to main geological structures existents in surface. VP as well as VP/VS ratio mean values vary about 6.5 km/s and 1.74, respectively, with the exception of fold-and-thrust belt, whose values are 6.3 km/s and 1.73. Those values reach 6.8 km/s and 1.74 beneath São Francisco craton. There are indicia of double subduction occurred in the eastern portion of Tocantins Province with São Francisco Cráton subducting to west (in | 760 Ma), as well as in the western portion, with Amazon Cráton subducting to east (in | 620 Ma). The gravimetric model, obtained in this work in terms of seismic model, adequately adjusts with observed gravimetric data by using theoretical densities slightly modified, within limits allowed by the function employed to calculating the densities based on VP values achieved from this work. Adopted mantle densities to modelling took in consideration Paleoproterozoic age, beneath São Francisco Cráton, less dense (3.31 g/cm3), and with higher VP (8.26 km/s), as well as Neoproterozoic one, beneath Tocantins Province, denser (3.34 g/cm3), and with lower VP (8.07 km/s).

Esta pesquisa está baseada na execução de duas linhas de refração sísmica profunda de 300 km de extensão (L1-Porangatu e L2-Cavalcante) atravessando de oeste para leste o setor central da Província Tocantins, utilizando em cada linha 120 sismógrafos digitais e explosões com tempo controlado e cargas entre 500 e 1000 kg de explosivos a cada 50 km; foram utilizados receptores GPS para o controle da hora e das coordenadas geográficas dos pontos de registro e de explosões. Esse tipo de experimento, com essas condições é pioneiro no Brasil. Os dados deste experimento, considerados de boa qualidade, permitiram, inicialmente, a elaboração de modelos 1D, para cada tiro, utilizando o programa TTInvers. Estes modelos foram relacionados sucessivamente para representar camadas com características semelhantes em um modelo preliminar para modelagem em 2D, que foi realizada com o programa MacRay. Os modelos 2D obtidos representam o resultado final da distribuição de velocidades sísmicas da crosta sob essas linhas. Estes resultados mostram a crosta sob o setor central da Província Tocantins com espessura variando entre 36 e 43 km, cujos parâmetros estão correlacionados com as principais estruturas geológicas existentes na superfície. Os valores médios de VP e da razão VP/VS na Província Tocantins variam em torno de 6,5 km/s e 1,74, respectivamente, com exceção da faixa de dobras e empurrões cujos valores são 6,3 km/s e 1,73. Sob o Cráton São Francisco esses valores são 6,8 km/s e 1,74. Existem indícios de ter ocorrido uma dupla subducção na Província Tocantins, na porção oriental, com o Cráton São Francisco subduzindo para oeste (em | 760 Ma) e na porção ocidental, com o Cráton Amazônico subduzindo para leste (em | 620 Ma). O modelo gravimétrico, obtido neste trabalho em função do modelo sísmico, se ajusta adequadamente com os dados gravimétricos observados, utilizando densidades teóricas ligeiramente modificadas, dentro dos limites permitidos pela função utilizada para calcular essas densidades com base nos valores de VP deste trabalho. As densidades do manto adotadas para a modelagem levaram em conta as idades Paleoproterozóica, sob o Cráton SãoFrancisco menos denso (3,31 g/cm3) e com maior VP (8,26 km/s), e Neoprotorozóica, sob a Província Tocantins, mais densa (3,34 g/cm3) e com menor VP (8,07 km/s). / This research is based on an execution of two lines of deep seismic refraction of 300 km of extension (L1-Porangatu and L2-Cavalcante), crossing over central sector of Tocantins Province from west to east by using, in each line, 120 digital seismographs and explosions with controlled time and explosive charges between 500 and 1,000 kg in each 50 km; GPS receivers were employed in order to control the time and geographical coordinates from recording and shot points. This kind of experiment under these explained conditions is pioneer in Brazil. Initially experiment data, which have been considered of good quality, allowed the elaboration of 1D models, using TTInvers program. Successive models were related to represent layers with similar characteristics in a preliminary model aiming of modelling in 2D, accomplished with MacRay program. Obtained 2D models represent the final result of seismic velocity distribution from crust beneath L1 and L2 lines. Results show crust under central section of Tocantins Province with thickness varying from 36 to 43 km, and whose parameters are correlated to main geological structures existents in surface. VP as well as VP/VS ratio mean values vary about 6.5 km/s and 1.74, respectively, with the exception of fold-and-thrust belt, whose values are 6.3 km/s and 1.73. Those values reach 6.8 km/s and 1.74 beneath São Francisco craton. There are indicia of double subduction occurred in the eastern portion of Tocantins Province with São Francisco Cráton subducting to west (in | 760 Ma), as well as in the western portion, with Amazon Cráton subducting to east (in | 620 Ma). The gravimetric model, obtained in this work in terms of seismic model, adequately adjusts with observed gravimetric data by using theoretical densities slightly modified, within limits allowed by the function employed to calculating the densities based on VP values achieved from this work. Adopted mantle densities to modelling took in consideration Paleoproterozoic age, beneath São Francisco Cráton, less dense (3.31 g/cm3), and with higher VP (8.26 km/s), as well as Neoproterozoic one, beneath Tocantins Province, denser (3.34 g/cm3), and with lower VP (8.07 km/s).

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Made available in DSpace on 2015-02-24T19:48:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WashingtonLET_TESE.pdf: 9876489 bytes, checksum: b0b53c16cdf88ab9e63cb1b22c08ab0f (MD5) Previous issue date: 2013-06-17 / The monitoring of Earth dam makes use of visual inspection and instrumentation to identify and characterize the deterioration that compromises the security of earth dams and associated structures. The visual inspection is subjective and can lead to misinterpretation or omission of important information and, some problems are detected too late. The instrumentation are efficient but certain technical or operational issues can cause restrictions. Thereby, visual inspections and instrumentation can lead to a lack of information. Geophysics offers consolidated, low-cost methods that are non-invasive, non-destructive and low cost. They have a strong potential and can be used assisting instrumentation. In the case that a visual inspection and strumentation does not provide all the necessary information, geophysical methods would provide more complete and relevant information. In order to test these theories, geophysical acquisitions were performed using Georadar (GPR), Electric resistivity, Seismic refraction, and Refraction Microtremor (ReMi) on the dike of the dam in Sant Lloren? de Montgai, located in the province of Lleida, 145 km from Barcelona, Catalonia. The results confirmed that the geophysical methods used each responded satisfactorily to the conditions of the earth dike, the anomalies present and the geological features found, such as alluvium and carbonate and evaporite rocks. It has also been confirmed that these methods, when used in an integrated manner, are able to reduce the ambiguities in individual interpretations. They facilitate improved imaging of the interior dikes and of major geological features, thus inspecting the massif and its foundation. Consequently, the results obtained in this study demonstrated that these geophysical methods are sufficiently effective for inspecting earth dams and they are an important tool in the instrumentation and visual inspection of the security of the dams / O monitoramento do comportamento de barragens de terra faz uso da inspe??o visual e da instrumenta??o para identificar e caracterizar danos no barramento ou estruturas auxiliares. A primeira ? subjetiva possibilitando erros de interpreta??o ou omiss?o, mesmo assim, alguns problemas s? podem ser detectados tardiamente. A instrumenta??o tem se mostrado satisfat?ria, mas pode apresentar restri??es por quest?es t?cnicas ou operacionais. Assim, pode existir defici?ncia nas informa??es produzidas pela inspe??o visual e pela instrumenta??o. A Geof?sica disp?e de m?todos consolidados, n?o invasivos, n?o destrutivos, e de baixo custo, com forte potencial para atuar auxiliando a instrumenta??o convencional, podendo, no caso de inexist?ncia ou falha geral desta, fornecer informa??es mais completas e relevantes que a inspe??o visual. Para fundamentar essas afirma??es, foram realizadas aquisi??es geof?sicas de Resistividade El?trica, Georadar (GPR), S?smica de refra??o, e Refraction Microtremor (ReMi) no dique da barragem de Sant Lloren? de Montgai, localizada na prov?ncia de Lleida, a 145 Km de Barcelona Catalunha. Os resultados obtidos confirmaram que os m?todos geof?sicos utilizados respondem individualmente de forma satisfat?ria ?s condi??es construtivas do dique de terra, ?s anomalias presentes, e ? geologia encontrada (aluvi?o, rochas carbon?ticas e evapor?ticas). Pode se afirmar ainda que esses m?todos, quando utilizados de forma integrada, s?o capazes de diminuir as ambiguidades nas interpreta??es individuais e permitem o imageamento satisfat?rio do interior do dique e das principais fei??es geol?gicas e dessa forma inspecionar o maci?o e sua funda??o. Dessa forma, os resultados apresentados por essa pesquisa demonstram que os m?todos geof?sicos constituem uma importante ferramenta que pode ser utilizada na verifica??o das condi??es do maci?o de uma barragem de terra