Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Se realizó una campaña en un campo geotermal y se utilizó el método geofísico magnetotelúrico (MT). El área de exploración se encuentra al norte de Chile, en la región de Atacama en el límite sur del altiplano Chileno, en el Llano los Cuyanos a una altitud promedio de 4100 msnm. En términos geológicos se encuentra en una zona con volcanismo reciente en una cadena volcánica con orientación NW-SE del Holoceno-Plioceno con una serie de complejos volcánicos, estrato-volcánicos, complejos de domo y lavas y campos de ignimbritas (Clavero et al., 1997, 1998). La principal característica estructural se encuentra en el dominio de las unidades que forman la cordillera de Claudio Gay, en esta zona se encuentran fallas inversas de alto ángulo que cabalgan rocas volcanoclásticas del Permo-Triásico sobre rocas sedimentarias sintectónicas y volcánicas del Oligo-Mioceno (Clavero et al., 1997, 1998). Se instalaron dos estaciones de MT por día desde el 26 de abril al 6 de mayo de 2012, de las que 19 midieron buenos resultados. Se dejó midiendo cada estación por toda una noche y se retiraba al día siguiente para ser colocada en la próxima ubicación de la estación. La distancia entre cada estación fue de 1-2 km en una grilla de estaciones. Los resultados de la inversión muestran que toda el área de estudio se encuentra en una zona de anomalía de muy baja resistividad (< 10 Ohm-m) (no se pudo delimitar en el plano horizontal esta anomalía). Comenzando a los 200 m de profundidad y extendiéndose hasta 1 km de profundidad aproximadamente en el extremo este y hacia el oeste, la anomalía se extiende a una mayor profundidad (> 2 km). Los primeros cientos de metros la estructura geoeléctrica es unidimensional y a mayor profundidad cuando comienza a aumentar la resistividad, la estructura se vuelve de 2D con un rumbo geoeléctrico casi NS y a mayor profundidad el rumbo de esta estructura es rotado en sentido horario. A la luz de los resultados recién mencionados se puede suponer que la zona de exploración se encuentra en un campo geotermal con un upflow (flujo de calor ascendente) en el extremo este de las mediciones y un outflow (flujo de calor hacia afuera del sistema) en el extremo oeste. Considerando además que la zona donde se encuentra la anomalía de baja resistividad esté a una temperatura en el rango de 50-200ºC, y considerando que la roca presenta minerales de arcilla con alteración hidrotermal que se encuentran en equilibrio con la temperatura. Esto se puede deducir en base a tres razones: 1) evidencias geotermales en superficie como alteración hidrotermal en el suelo y termas, 2) la forma de la estructura de baja resistividad, y 3) mediciones de temperatura superficial al este de la zona explorada indican una temperatura mayor que la del promedio para un período de 25 días. Se sabe que la estructura de resistividades de un campo geotermal comprende una primera capa (más superficial) de muy baja resistividad (< 10 Ohm-m) y que por debajo de esta estructura que la envuelve, se encuentra el reservorio (núcleo resistivo) de mayor temperatura y resistividad (> 15 Ohm-m). La forma de la estructura depende de la topografía, gradiente hidrológico, la roca huésped y salinidad del medio. Los resultados de la inversión 3D no muestran un reservorio definido (al menos con el parámetro utilizado: la resistividad), lo cual sugiere que el reservorio no se encuentre allí, que no exista, que este apantallado por otro fenómeno o considerando las zonas de upflow y outflow se encuentre hacia el este de la exploración. Sin embargo la inversión 2D sí muestra lo que podría considerarse un reservorio, en el extremo este de las mediciones a una profundidad de ~2 km. Esta diferencia se debe a que el ajuste de los datos en esa zona no es bueno y que podrían estar distorsionados por un efecto inductivo, efectos de borde o por la topografía.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-05-22T11:51:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InformacaoPrioriInversao.pdf: 34711672 bytes, checksum: 0e737b495dfa99b9bf2a4be215614961 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-06-24T14:10:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InformacaoPrioriInversao.pdf: 34711672 bytes, checksum: 0e737b495dfa99b9bf2a4be215614961 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-24T14:10:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InformacaoPrioriInversao.pdf: 34711672 bytes, checksum: 0e737b495dfa99b9bf2a4be215614961 (MD5) Previous issue date: 1999 / Esta Tese apresenta dois estudos aplicados à inversão de dados magnetotelúricos. No primeiro deles, os parâmetros obtidos na inversão são as dimensões da malha de parametrização da subsuperfície, sendo conhecida, a priori, a resistividade de uma heterogeneidade e a do seu meio envolvente; no outro estudo, é abordado o uso de operadores de derivadas de ordem maior do que um com a finalidade de estabilizar o problema inverso. No primeiro estudo, os resultados podem ser considerados satisfatórios somente se a informação sobre as resistividades tem erro menor do que 20%. No segundo estudo, os resultados demonstram que o uso de operadores de ordem maior do que um podem ser mais eficazes do que o uso convencional do operador de primeira derivada, pois além de estabilizarem o problema inverso, esses operadores contribuem para melhorar a resolução das heterogeneidades de resistividade da subsuperfície. Ambos os estudos são inéditos, pois a prática de inversão de dados magnetotelúricos consiste de obter como resultado do problema inverso a resistividade dos prismas de uma malha de parametrização de dimensões fixas, usando como estabilizador o operador de primeira derivada. Os modelos usados nos estudos são bidimensionais e representam uma subsuperfície com uma e duas heterogeneidades de forma prismática envolvidas por ambiente homogêneo. O desempenho das técnicas foi testado com dados sintéticos com e sem ruído gaussiano, bem como dados reais do perfil COPROD2. Durante o trabalho, são, ainda, descritas as técnicas de inversão denominadas creeping e jumping e feita uma comparação e avaliação sobre elas. Mostra-se aqui que, ao contrário do que afirmam muitos pesquisadores, a inclusão de informação a priori sore os parâmetros pode ser feita na técnica do creeping com a mesma facilidade com que é feita na técnica do jumping. / This thesis includes two studies applied to the inversion of magnetotelluric data. In the first the dimensions of the subsurface parametrizing grid are determined knowing the resistivities of the heterogeneity and of its surrounding medium; and the other deals with the use of derivative operators of order greater than one to stabilize the inversion problem. In the first study the satisfactory results are obtained only if the resistivity errors are less than 20%; while in the second the results show that the operators of order greater than one can be more effective than conventional first derivative operators because they yield better resolution of the subsurface resistivity heterogeneity besides acting as stabilizers. These studies are new in the inversion of magnetotelluric data since, so far, resistivity of the grid blocks have been obtained with a fix grid, using the first derivative operator as stabilizer. In these studies, bi-dimensional models representing a subsurface with one and two prismatic heterogeneity are used. The effectiveness of the inversion techniques have been evaluated by applying them on both noisy and noise-free synthetic data, and on COPROD2 field profile. Also, a comparative study to analyze the effectiveness of the creeping and the jumping inversion techniques is included in this thesis. This study shows that a priori information on the parameters can be introduced in the creeping as easily as in the jumping contrary to what is mentioned in earlier publications.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-05-22T14:44:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InversaoVinculadaDados.pdf: 34199418 bytes, checksum: fccd8f42ebfa3799899d9531b88a0cb8 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Definir palavras-chave on 2014-08-06T16:13:16Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-29T17:16:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InversaoVinculadaDados.pdf: 34199418 bytes, checksum: fccd8f42ebfa3799899d9531b88a0cb8 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-10T12:55:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InversaoVinculadaDados.pdf: 34199418 bytes, checksum: fccd8f42ebfa3799899d9531b88a0cb8 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-10T12:55:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InversaoVinculadaDados.pdf: 34199418 bytes, checksum: fccd8f42ebfa3799899d9531b88a0cb8 (MD5) Previous issue date: 2000 / Uma técnica para a inversão de dados magnetotelúricos é apresentada neste trabalho. Dois tipos de dados são tratados aqui, dados gerados por modelos unidimensionais com anisotropia na condutividade das camadas e dados bi-dimensionais de levantamentos do método EMAP (ElectroMagnetic Array Profiling). Em ambos os casos fazemos a inversão usando vínculos aproximados de igualdade para estabilizar as soluções. Mostramos as vantagens e as limitações do uso destes vínculos nos processos de inversão. Mesmo vinculada a inversão ainda pode se tornar instável. Para inverter os dados 2-D do EMAP, apresentamos um processo que consiste de três partes: 1 – A construção de um modelo interpretativo e da aproximação inicial para a inversão a partir dos dados de seções de resistividade aparente filtradas pelo processo de filtragem do EMAP; 2 – a inclusão de uma camada de corpos pequenos aflorantes, chamada de camada destatic shift, aos modelos interpretativos para resolver as fontes de distorções estáticas que contaminam os dados; 3 – o uso dos vínculos aproximados de igualdade absoluta para estabilizar as soluções. Os dois primeiros passos nos permitem extrair o máximo de informação possível dos dados, enquanto que o uso dos vínculos de igualdade nos permite incluir informação a priori que possua significado físico e geológico. Com estes passos, obtemos uma solução estável e significativa. Estudaremos o método em dados sintéticos de modelos bi-dimensionais e em dados reais de uma linha de EMAP feita na Bacia do Paraná. / We present a technique to invert magnetotelluric data. Two kinds of MT data are treated: data generated by anisotropic one-dimensional models and two-dimensional data from EMAP (ElectroMagnetic Array Profiling) surveys. In both cases we perform the inversions using approximate equality constraints to stabilize the solutions. We show the advantages and the limitations of those constraints in the inversion process. Even when the inversion is constrained, it can still be unstable. To invert the two-dimensional EMAP data we present a process that consists of three steps: 1 – The interpretation model and the initial guess for each case are derived from the filtered apparent resistivity sections which are the result of the filtering process of the EMAP method; 2 – One layer formed by small outcropping bodies (termed static shift layer) is added to the interpretation model in order to resolve the sources of static distortions that contaminate the data; 3 – The inversion is constrained by approximate equality constraints. The first two steps enable us to extract the largest possible amount of information from the data, while the use of the approximate equality constraints allow us to incorporate a priori information which has true physical or geological meaning. With these steps we obtain solutions that are stable and meaningful. We study the method in two-dimensional models as well as in real data from an EMAP line surveyed at the Paraná Basin.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-06-12T13:42:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ComparacaoEfeitosEletrojato.pdf: 19652715 bytes, checksum: 6ae97b0886be3a40c3f5c2510c0ee42a (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar os assuntos on 2014-08-07T16:23:18Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-27T16:03:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ComparacaoEfeitosEletrojato.pdf: 19652715 bytes, checksum: 6ae97b0886be3a40c3f5c2510c0ee42a (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-10T16:37:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ComparacaoEfeitosEletrojato.pdf: 19652715 bytes, checksum: 6ae97b0886be3a40c3f5c2510c0ee42a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-10T16:37:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ComparacaoEfeitosEletrojato.pdf: 19652715 bytes, checksum: 6ae97b0886be3a40c3f5c2510c0ee42a (MD5) Previous issue date: 1995 / FADESP - Fundação de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa / PETROBRAS - Petróleo Brasileiro S.A. / Este trabalho trata da comparação dos efeitos do eletrojato equatorial nos dados magnetotelúricos bi e tridimensionais. Ele compõe-se fundamentalmente de duas partes: Na primeira, que consiste na comparação dos efeitos dos modelos bi e tridimensionais (linha de corrente e eletrojato gaussiano), determinamos as dimensões que deve apresentar uma estrutura tridimensional para que a resposta magnetotelúrica proveniente dessa estrutura, nas polarizações YX e XY, possa ser substituída pela resposta magnetotelúrica proveniente de uma estrutura bidimensional nos modos TE e TM respectivamente, para a resistividade aparente e fase. Os resultados mostram, para um embasamento condutivo ou resistivo, que é necessário aumentar a dimensão da estrutura tridimensional na direção principal acima de dezesseis vezes, em relação à dimensão inicial, para que a resposta magnetotelúrica proveniente dessa estrutura na polarização YX, possa ser substituída pela resposta magnetotelúrica proveniente de uma estrutura bidimensional no modo TE; no caso da polarização ser XY, essa substituição ocorrerá, no modo TM bidimensional, se aumentarmos a dimensão da estrutura tridimensional na direção principal acima de vinte e seis vezes em relação à dimensão inicial. Na segunda parte, que consiste na determinação dos efeitos do eletrojato equatorial Onwumechilliano, posicionamos a estrutura tridimensional a 10 km, 100 km, 300 km, 500 km, 1000 km e 1500 km, respectivamente, de distância do eletrojato. Dessa forma, determinamos a distância na qual os efeitos do eletrojato equatorial Onwumechilliano sobre as sondagens magnetotelúricas são praticamente desprezíveis. Verificamos que, posicionando a estrutura tridimensional a 1500 km de distância da fonte, para embasamento condutivo, o eletrojato não afeta as sondagens magnetotelúricas. Quando o embasamento é resistivo, o eletrojato afeta as sondagens magnetotelúricas, mesmo posicionando-se a estrutura tridimensional a 1500 km de distância da fonte. De um modo geral, constatamos que o eletrojato equatorial afeta as sondagens magnetotelúricas para freqüências inferiores a 10-2 Hz, tanto na resistividade aparente quanto na fase e em ambas as polarizações, principalmente, quando o embasamento é resistivo. Observamos também que o efeito galvânico é mais pronunciado na polarização YX que na XY. / This work deals with the comparison between the effects of the equatorial electrojet in two and three-dimensional magnetotelluric data. It is composed of two parts: in the first part, which consists in comparing the effects of two-dimensional with three-dimensional models (current line and gaussian electrojet), we determine the dimensions that a three-dimensional structure should have so that the MT response of that structure, in YX and XY polarizations, can be replaced by the MT response of a 2D structure in TE and TM modes, for apparent resistivity and phase. The results show that the dimension of the 3D structure in the main direction must be over 16 times its length in the initial dimension, so that the MT response of that structure in YX polarization can be replaced by the MT response at a 2D structure in TE mode. If the polarization is XY the main dimension must be 26 times the initial dimension. In the second part, which consists in determining the effects of the Onwumechillian equatorial electrojet, we placed the 3D structure at 10 km, 100 km, 300 km, 500 km, 1000 km and 1500 km, from the electrojet. In this way we determine the distance at which the effects of the Onwumechillian equatorial electrojet on the MT soundings are practically negligible. We observe that, for a conductive basement, the equatorial electrojet does not affect the MT soundings if the 3D structure is placed at 1500 km from the source. When the basement is resistive, the electrojet affects the MT soundings even if the structure is at 1500 km away from the source. We verified that the equatorial electrojet affects the MT soundings in frequencies under 10-2Hz, in both resistivity and phase and in both polarizations. We also observed that the galvanic effect is stronger on the YX than on the XY polarization.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-11-14T13:30:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ModelagemFiltragemDistorcoes.pdf: 7630304 bytes, checksum: f4663ae7412a96d4ebf62dbb11a7a564 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-11-17T12:55:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ModelagemFiltragemDistorcoes.pdf: 7630304 bytes, checksum: f4663ae7412a96d4ebf62dbb11a7a564 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-17T12:55:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ModelagemFiltragemDistorcoes.pdf: 7630304 bytes, checksum: f4663ae7412a96d4ebf62dbb11a7a564 (MD5) Previous issue date: 1994 / PETROBRAS - Petróleo Brasileiro S.A. / As distorções estáticas são um grave problema que afeta o método magnetotelúrico e muitas tentativas têm sido feitas para eliminar ou minimizar os seus efeitos. Este trabalho trata de uma técnica nova que trata deste problema, o método EMAP, que é uma adaptação do método magnetotelúrico na qual as medidas de campo elétrico são feitas em uma linha contínua de dipolos conectados entre si, e os dados coletados desta maneira são tratados com um filtro espacial passa-baixa dependente da frequência. Este trabalho é composto de duas partes principais, a simulação numérica dos dados contaminados com as distorções estáticas e a filtragem destes dados com o filtro espacial passa-baixa. Na primeira parte, aplicamos o método dos elementos finitos para simular a resposta dos dipolos elétricos, os quais fazem as medidas do campo elétrico. Na segunda parte aplicamos a janela de Hanning como filtro passa-baixa apropriado para tratar os dados. / Static distortions are a serius problem to the magnetotelluric method and many atempts to eliminate or to minimize them in the MT data have been tried with more or less success. This work is an overview on a new technique that deals with this problem, the EMAP method, witch is a modification of the traditional MT method in witch the measures of the electric field are made in a continuous line of dipoles equally spaced, and the data so obtained are filtered with a spatial low-pass, frequency dependent digital filter. This work is composed of two main parts, the numerical simulation of electric field data distorted by the static shift and the aplication of the spatial low-pass filter to minimize the static shift. In the first part, we use the finite elements method to simulate the response of the electric dipole witch actually makes the electric field measurements; in the second part, we aply the Hanning window as the spatial filter to treat the data.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-06-11T13:07:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AvaliacaoInfluenciaEletrojato.pdf: 12249813 bytes, checksum: 25879a0f7f5bef64fad1033f047a5a8d (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar os assuntos on 2014-08-07T16:22:51Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-27T16:33:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AvaliacaoInfluenciaEletrojato.pdf: 12249813 bytes, checksum: 25879a0f7f5bef64fad1033f047a5a8d (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-10T16:36:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AvaliacaoInfluenciaEletrojato.pdf: 12249813 bytes, checksum: 25879a0f7f5bef64fad1033f047a5a8d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-10T16:36:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AvaliacaoInfluenciaEletrojato.pdf: 12249813 bytes, checksum: 25879a0f7f5bef64fad1033f047a5a8d (MD5) Previous issue date: 1991 / O campo magnetotelúrico em regiões equatoriais viola a condição de ondas planas por causa de uma fonte fortemente concentrada na direção E-W na ionosfera, denominada eletrojato equatorial. No presente trabalho, procurou-se analisar a resposta magnetotelúrica de fontes que simulam o efeito do eletrojato equatorial. Foram considerados dois tipos de fontes para simular o eletrojato: uma linha infinita de corrente e uma distribuição gaussiana de densidade de corrente em relação a uma das coordenadas horizontais. A resistividade aparente foi obtida através da relação de Cagniard e comparada com os resultados de ondas planas. É mostrada também a comparação entre a fase da impedância na superfície, para os três tipos de fontes (ondas planas, eletrojato gaussiano e linha de corrente). O problema de meios com heterogeneidades laterais foi resolvido em termos de campos secundários, sendo as equações diferenciais solucionadas através da técnica de elementos finitos bidimensionais. Os resultados mostram que o eletrojato tem pouca influência nas respostas (resistividade aparente e fase) de estruturas geológicas rasas. Entretanto, a influência pode ser considerável nas estruturas profundas (maior que 5000 m), principalmente se suas resistividades são altas (maior que 100 Ω.m). Portanto, a influência do eletrojato equatorial deve ser considerada na interpretação de dados magnetotelúricos de bacias sedimentares profundas ou no estudo da crosta terrestre. / The magnetotelluric field in equatorial regions violates the plane wave condition due to a strongly concentrated electrical source of current in the ionosphere, called equatorial electrojet. In this thesis, it is analized the magnetotelluric reponses of electrical sources in order to simulates the effects of the equatorial electrojet. There were used two types of sources: an infinite current line and a gaussian distribuition of current density along one the horizontal cartisian coordenates. The apparent resistivities were computed using the Cagniard relationship and compared with the plane wave results. It was also carried out a comparison of the phase of the surface impedance for all three types of sources (plane wave, gaussian electrojet an line source). The differential equation of the models with lateral inhomogeneities were solved by the secundary field technique using the finite element method. The results show that the electrojet has minor influence in the MT responces (apparent resistivity and phase) of shallow geological structure. However, the effect can be very large in the case of deep strutures (more than 5000 m), mainly if their resistivities are larger than 100 Ωm. Therefore, the influence of the equatorial electrojet must be taken in consideration in the interpretation of the magnetotelluric data from sedimentary basins and from crustal studies.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-05-21T16:45:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InfluenciaEstruturasGeologicas.pdf: 5440337 bytes, checksum: dbc4ad289b2fcf0d65997eb2f07b3017 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar os assuntos on 2014-08-07T16:04:40Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-27T17:00:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InfluenciaEstruturasGeologicas.pdf: 5440337 bytes, checksum: dbc4ad289b2fcf0d65997eb2f07b3017 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-10T16:37:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InfluenciaEstruturasGeologicas.pdf: 5440337 bytes, checksum: dbc4ad289b2fcf0d65997eb2f07b3017 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-10T16:37:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InfluenciaEstruturasGeologicas.pdf: 5440337 bytes, checksum: dbc4ad289b2fcf0d65997eb2f07b3017 (MD5) Previous issue date: 2005 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A Terra atua como um grande magneto esférico, cujo campo assemelha-se àquele gerado por um dipolo magnético. Este campo apresenta mudanças de intensidade que variam com a localização e a hora local. A parte principal do campo geomagnético se origina no interior da Terra através de processos eletromagnéticos. Extensivos estudos mostraram ainda que existem contribuições de origem externa ao planeta, principalmente de origem solar. Dentre estas fontes há anomalias do campo magnético que surgem a partir de um aumento diurno da corrente elétrica em uma estreita faixa da ionosfera, de direção leste-oeste, centrada no equador magnético e denominada Eletrojato Equatorial (EEJ). Ocasionalmente estas correntes podem apresentar reversões de fluxo, sendo denominadas Contra-Eletrojato (CEJ). Vários autores têm estudado os efeitos do EEJ e CEJ sobre as observações geoeletromagnéticas. Eles estão interessados no efeito combinado do EEJ e estruturas geológicas condutivas 1-D e 2-D. Nestes trabalhos a estrutura 2-D sempre se apresentava paralela ao eletrojato, o que é uma hipótese bastante restritiva ao se modelar ambientes geológicos mais realistas, em que corpos bidimensionais podem ter qualquer strike em relação ao EEJ. Neste trabalho apresentamos a solução deste problema sem esta restrição. Assim, mostramos os campos geoeletromagnéticos devidos a estruturas bidimensionais que possuam strike oblíquo em relação ao EEJ, através de perfis dos campos elétrico e magnéticos calculados na superfície e formando direção arbitrária à heterogeneidade condutiva 2-D. Com esta resposta avaliamos ainda qual a influência que estruturas bidimensionais exercem sobre a resposta magnetotelúrica, sob influência do Eletrojato Equatorial. Durante o desenvolvimento deste trabalho, utilizamos o método de elementos finitos, tendo por fonte eletromagnética o EEJ e o CEJ, que por sua vez foram representados por uma combinação de distribuições gaussianas de densidade de corrente. Estas fontes foram decompostas nas direções paralela e perpendicular à estrutura 2-D, resultando nos modos de propagação TE1 e TE2 e TM acoplados, respectivamente. Resolvemos o modo acoplado aplicando uma Transformada de Fourier nas equações de Maxwell e uma Transformada Inversa de Fourier na solução encontrada. De acordo com os experimentos numéricos realizados em um modelo interpretativo da Anomalia Condutiva da Bacia do Parnaíba, formado por uma enorme estrutura de 3000 ohm-m dentro de um corpo externo condutivo (1 ohm-m), concluímos que a presença do CEJ causa uma inversão na anomalia, se compararmos com o resultado do EEJ. Concluímos também que para as frequências mais altas as componentes do campo elétrico apresentam menor influência da parte interna do corpo 2-D do que da parte externa. Já para frequências mais baixas este comportamento se observa com as componentes do campo magnético. Com relação à frequência, vimos os efeitos do “skin-depth”, principalmente nas respostas magnéticas. Além disso, quando a estrutura 2-D está paralela ao eletrojato, o campo elétrico é insensível à estrutura interna do modelo para todos os valores de frequência utilizados. Com respeito ao ângulo θh entre a heterogeneidade e a fonte, vimos que o modo TM se manifesta naturalmente quando θh é diferente de 0°. Neste caso, o modo TE é composto por uma parte devido à componente da fonte paralela à heterogeneidade e a outra devido à componente da fonte perpendicular, que é acoplada ao modo TM. Assim, os campos calculados têm relação direta com o valor de θh. Analisando a influência do ângulo entre a direção do perfil dos campos e o strike da heterogeneidade verificamos que, à medida que θh se aproxima de 90°, os campos primários tornam-se variáveis para valores de θp diferentes de 90°. Estas variações causam uma assimetria na anomalia e dão uma idéia da inclinação da direção do perfil em relação aos corpos. Finalmente, concluímos que uma das influências que a distância entre o centro do EEJ e o centro da estrutura 2-D, causa sobre as componentes dos campos está relacionado às correntes reversas do EEJ e CEJ, pois a 500 km do centro da fonte estas correntes têm máxima intensidade. No entanto, com o aumento da distância, as anomalias diminuem de intensidade. Nas sondagens MT, nós também usamos o EEJ e o CEJ como fonte primária e comparamos nossos resultados com a resposta da onda plana. Deste modo observamos que as componentes do campo geoeletromagnético, usadas para calcular a impedância, têm influência do fator de acoplamento entre os modos TE2 e TM. Além disso, esta influência se torna maior em meios resistivos e nas frequências mais baixas. No entanto, o fator de acoplamento não afeta os dados magnetotelúricos em frequências maiores de 10-2 Hz. Para frequências da ordem de 10-4 Hz os dados MT apresentam duas fontes de perturbação: a primeira e mais evidente é devido à presença fonte 2-D (EEJ e CEJ), que viola a hipótese da onda plana no método MT; e a segunda é causada pelo acoplamento entre os modos TE2 e TM, pois quando a estrutura bidimensional está obliqua à fonte 2-D temos correntes elétricas adicionais ao longo da heterogeneidade. Concluimos assim, que o strike de uma grande estrutura condutiva bidimensional relativamente à direção do EEJ ou CEJ tem de fato influência sobre o campo geomagnético. Por outro lado, para estudos magnetotelúricos rasos (frequências maiores de 10-3 Hz) o efeito do ângulo entre a estrutura geológica 2-D e a direção do EEJ não é tão importante. Contudo, em estudos de litosfera frequências menores de 10-3 Hz) o acoplamento entre os modos TE2 e TM não pode ser ignorado. / The Earth acts as a large magnet, whose field resembles one that is generated by a magnetic dipole. This field presents intensity changes that vary with observation location and the local time. The main part of the geomagnetic field is created within the Earth by electromagnetic processes. Extensive studies showed that there are also contributions from outside the Earth, mainly from solar origin. Among these outside sources there are anomalies of the magnetic field that arise from an diurnal increase of the electric current in a narrow strip located in the ionosphere, with east-west direction, centered above the magnetic equator and denominated Equatorial Electrojet (EEJ). Occasionally these currents present flow reversions, therefore denominated Counter-Electrojet (CEJ). Several authors have been studying the effects of the EEJ on the geomagnetic observations. They are interested in the combined effect of the equatorial electrojet and the 1-D e 2-D conductive geological structure underneath. In these works the 2-D structure is always considered parallel to the electrojet, which is a quite restrictive hypotheses in view to realistic geological situation, in that two-dimensional structures can have any direction in relation to the electrojet. We present in this work the solution of this problem without this restriction. Thus, here we present the geomagnetic fields due to a two-dimensional structure that possess oblique strike in relation to Equatorial Electrojet, through profiles of the electric and magnetic fields, calculated on the surface and forming arbitrary direction to the 2-D conductive heterogeneity. Further, we also evaluate the influence of an arbitrarily oriented two-dimensional structure would cause on the Magnetotelluric data, under the quatorial Electrojet. In the development of this work, we applied the method of finite elements with the EEJ and CEJ as electromagnetic source, that was represented by a sum of gaussians distributions of current density. This source was decomposed in the parallel and the perpendicular directions to the 2-D structure, resulting in the mode TE1 and the coupled mode TE2 and TM, respectively. We solved the coupled mode applying a Fourier Transform in the Maxwell equations and one Inverse Fourier Transform in the transformed-domain solution. According to the numerical experiments on a interpretative model of Parnaíba Basin Conductivity Anomaly, formed by a large 3000 ohm-m body inside a very conductive (1ohm-m) external structure, we conclude that the presence of the CEJ causes an inversion in the anomaly. We also conclude that at high frequencies the components of the electric field present smaller influence of the internal part of the 2-D body than the external part. Otherwise, we observed this behavior in the magnetic field at low frequencies. Varying the frequencies, we saw the effects of the “skin-depth” mainly in the magnetic field. Besides, there are situations where electric field is insensitive to the internal structure of the model for all values of the frequency used. With regard to the angle θh between the strike of the conductive heterogeneity and the EEJ direction, we observe the TM mode naturally when θh is different from 0°. In this case, the TE mode is composed of two components, one decomposition of the EEJ parallel to the heterogeneity and the other perpendicular to it. As consequence, the E and B fields have all their three components. When we analyzed the influence of the angle between the direction of the profile of fields and the strike of the 2-D heterogeneity, we conclude that its variation causes an asymmetry on the anomalies, which give an idea about the profile’s direction. Finally, we conclude that one of the influences that the distance between the center of the electrojet and center of the 2-D structure causes on the fields is related to the reverse currents, because at 500 km from the EEJ’s center, these currents have their maximum intensity. In the MT soundings, we also used the EEJ and CEJ as primary source and we compared our results with the plane wave response. We noted that the components of the geomagnetic field, used to evaluate the impedance, have an influence from the coupling factor between the TE2 and TM modes. Moreover, this influence become greater with decreasing of the frequency and for resistive host. However, the coupling factor do not affects the MT response at frequencies higher than 10-2 Hz. For lower frequencies, about 10-4 Hz, we detect two kinds of pertubations on the MT data with respect to the plane-wave one: the first is due the presence of the 2-D electromagnetic source (EEJ and CEJ) as primary field, which violates the plane wave hypothesis; and the second is caused by the coupled TE and TM modes because additional electric currents arise in the heterogeneity’s direction when it is oblique to EEJ. These efects increase with the resistivity of the environment. In conclusion, the strike of a large conductive 2-D structure relative to the direction of the EEJ or CEJ do have influence on the geomagnetic field. On the other hand, for shallow magnetotelluric studies (frequencies higher than 10-3 Hz) the effect of angle between the strike of the 2-D geological structure and the direction of the EEJ is not so important. However, for litospheric studies (frequencies lower than 10-3 Hz) the coupling between the two modes can not be ignored.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-06-06T12:11:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseTeoricaProblema.pdf: 472003 bytes, checksum: 8ee90fab8c53c5b170e94fd9426b4d2b (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar os assuntos on 2014-08-07T16:16:05Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-05T12:35:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseTeoricaProblema.pdf: 472003 bytes, checksum: 8ee90fab8c53c5b170e94fd9426b4d2b (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-18T11:35:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseTeoricaProblema.pdf: 472003 bytes, checksum: 8ee90fab8c53c5b170e94fd9426b4d2b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-18T11:35:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseTeoricaProblema.pdf: 472003 bytes, checksum: 8ee90fab8c53c5b170e94fd9426b4d2b (MD5) Previous issue date: 2003 / ANP - Agência Nacional do Petróleo / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / É apresentada uma solução totalmente analítica do modelo da falha infinita para o modo TE magnetotelúrico, levando em conta a presença do ar, utilizando como base o trabalho de Sampaio apresentado em 1985, que apresenta uma solução parcialmente analítica e parcialmente numérica – solução híbrida. Naquela solução foram aplicadas oito condições de contorno, sendo que em quatro delas foram encontradas inconsistências matemáticas que foram dirimidas com alterações adequadas nas soluções propostas por Sampaio. Tais alterações propiciaram a chegarse à solução totalmente analítica aqui apresentada. A solução obtida foi comparada com a solução de Weaver, com a de Sampaio e com o resultado do método numérico dos elementos finitos para contrastes de resistividade iguais a 2, 10 e 50. A comparação da solução analítica, para o campo elétrico normalizado, com a solução de elementos finitos mostra que a solução analítica proporcionou resultados mais próximos, em comparação aos fornecidos por Weaver e por Sampaio. Este é um problema muito difícil, aberto para uma solução analítica definitiva. A solução apresentada aqui é, nesta direção, um grande passo. / In this work it is shown an analytic solution for the Magnetotelluric TE mode infinite fault, taking in consideration the presence of the air. The solution following the hybrid solution, partially analytic and partially numeric, proposed in 1985 by Sampaio. In his solution he applied eight boundary conditions. We found that four of them are mathematically inconsistent and had to be modified. The modification of them took us to the analytic solution discussed here. This solution is compared with those obtained by Weaver and by Sampaio and with finite element method, using resistivity contrast equal to 2, 10 and 50 between the two sides of the fault. As a result, the analytic solution obtained here for the normalized electric field shows a better fit with the finite element solution then those proposed by either Weaver or Sampaio. This is a very difficult problem and it is still open to a definitive analytic solution. The one shown here is just one big step toward this goal.

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). 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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.