Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geologia, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-05-03T13:26:59Z No. of bitstreams: 1 2015_RenatoBorgesBernardes_Parcial.pdf: 6099591 bytes, checksum: e23ad3bc65bb97dd620a60ae3fb5afd0 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2016-05-18T12:34:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_RenatoBorgesBernardes_Parcial.pdf: 6099591 bytes, checksum: e23ad3bc65bb97dd620a60ae3fb5afd0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-18T12:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_RenatoBorgesBernardes_Parcial.pdf: 6099591 bytes, checksum: e23ad3bc65bb97dd620a60ae3fb5afd0 (MD5) / O perfil PABBRISE consiste em experimento sísmico de refração/reflexão de ângulo amplo realizado no Estado de São Paulo. O perfil possui aproximadamente 700 km de extensão e atravessa a porção nordeste da Bacia do Paraná, passando por parte da Faixa Brasília meridional (Nappe Socorro), até a margem continental adjacente (Faixa Ribeira central). A modelagem do tempo de trânsito das ondas P resultou em modelo sísmico em que a descontinuidade de Mohorovičić é estruturada e heterogênea, com profundidades entre 32,0 e 43,5 km, sendo mais rasa próximo à margem continental. A geometria obtida possibilitou a segmentação da crosta continental em três domínios sísmicos.Em todos os domínios a crosta inferior foi modificada, hora por intrusões máficas, estiramento dúctil localizado ou delaminação. Próximo ao Rio Paraná (km 0–170 do perfil),a crosta inferior (Vp = 6,70–7,05 km/s) mostra reverberações sísmicas descontínuas. Essas indicam que parte dessa crosta foi intrudida por corpos máficos tabulares. No domínio central (km 170–525), a crosta superior chega a ser quase três vezes mais espessa do que a inferior, com a crosta inferior associada a um forte gradiente positivo de velocidade. Este interpretado comounderplating máfico na base da crosta (Vp = 7,10–7,25 km/s).A crosta inferior próximo à margem continental (km 525–700) mostra velocidades anomalamente baixas (Vp = 6,48–6,65 km/s) que,quando associadas às proeminentes elevações das serras do Mar e da Mantiqueira, à espessura crustal de 32 km e à anomalia gravimétrica Bouguer, sugerem que a porção máfica da crosta inferior tenha sido delaminada por processo geodinâmico desencadeadopela abertura do Oceano Atlântico Sul.A delaminação foi seguida por soerguimento flexural regional e proeminente magmatismo alcalino, e ajudou a moldaro que hoje é a atual borda nordeste da Bacia do Paraná. O topo do manto superior mostra Vp = 7,88–7,92 km/s, próximo à margem continental (porção SE do perfil), e Vp = 8,25 km/s sob a bacia(porção NW do perfil). Issorevela que esses dois domínios de manto litosférico possuem origens e evoluções distintas. / The PABBRISE profile consists of a ca. 700-km wide-angle reflection/refraction seismic experiment carried out in the São Paulo State. The profile crosses the northeast part of the Paraná Basin, the southernmost part of the Brasilia fold belt (the Socorro nappe), and ends on the adjacent continental margin, which comprises the central Ribeira fold belt. Modelling of the P-wave travel-times provided a seismic model in which the Mohorovičić discontinuity is shown as a structured and heterogeneous interface, with depths between 32.0 and 43.5 km, getting shallower to the southeast, near the continental margin. The obtained geometry allowed the segmentation of the continental crust in three different seismic domains. In all of the domains the lower crust has been modified in some way: by mafic intrusions, localized ductile stretching or delamination. Near the Paraná River (profile distance km 0–170), the lower crust (Vp = 6.70–7.05 km/s) shows discontinuous seismic reverberations. These indicates that tabular mafic bodies (i.e. sills) intruded parts of this crust. In the central domain (profile distance km 170–525), the upper crust is almost three times thicker than the lower crust. The latter is associated with a strong positive velocity gradient, interpreted as mafic underplating at the base of the crust (Vp = 7.10–7.25 km/s). The lower crust near the continental margin (profile distance km 525–700) shows anomalous low velocities (Vp = 6.48–6.65 km/s). These, associated with the prominent elevations of the Mar and Mantiqueira ranges, a crustal thickness of 32 km, and the Bouguer anomaly, suggests that the mafic portion of the lower crust has been delaminated by a geodynamic process somehow correlated to the opening of the South Atlantic Ocean. The delamination was followed by regional flexural uplift and prominent alkaline magmatism. That event helped to mold the current geometry of the northeastern flank of the Paraná Basin. The top of the upper mantle has Vp = 7.88–7.92 km/s near the continental margin (SE part of the profile), and Vp = 8.25 km/s under the basin (NW part of the profile). These Vp reveals that the two lithospheric mantle domains have distinguished origins and evolutions.

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).

Utilizamos neste trabalho duas metodologias distintas, a função do receptor com ondas P e a função do receptor com ondas S, para mapear variações da crosta e interfaces do manto (litosfera-astenosfera, 410 km e 660 km) em diferentes estações sismográficas na placa Sul-Americana. No estudo da interface litosfera-astenosfera, por ser o primeiro realizado nesta região, utilizamos as estações temporárias do IAG/USP em conjunto com as estações permanentes da rede mundial cobrindo toda a placa Sul-Americana. O estudo para as outras interfaces (Crosta-Manto, 410 km e 660 km) foi feito com caráter regional, buscando detalhar características da crosta e manto na região estável da placa. Para ambos os métodos os traços (sismogramas) foram rotacionados para o sistema LQT, deconvolvidos, agrupados por pontos de perfuração e por estações, e finalmente empilhados. Nos traços empilhados as fases convertidas de interesse (Ps, Ppps, Ppss+Psps e Sp) foram identificadas e interpretadas. Para a parte estável da placa obtivemos um valor médio de espessura da crosta de 39.4±0.6 km, variando desde 31.0±0.5 km para a província Borborema, até 41.3±1.0 km para a bacia do Paraná, onde aplicamos uma correção para descontar o efeito do sedimento. A razão de velocidade para a crosta, Vp/Vs, apresentou valores mais altos para a bacia do Paraná (~1.75±0.08) e região litorânea oriental (>1.74), enquanto que as regiões cratônicas (cráton São Francisco e Amazônico) apresentaram valores de Vp/Vs baixos (<1.72), chegando até 1.68. O valor médio de Vp/Vs para todas as estações analisadas foi de 1.73±0.02. As variações dos tempos para as interfaces do manto mostraram boa correlação com resultados de tomografia sísmica de outros trabalhos, indicando alterações de até 5% na velocidade das ondas sísmicas para o manto superior sob os crátons, uma deflexão de até 15 km na interface de 660 km para a região Sul da bacia do Paraná e se mostraram bem correlacionadas com as médias globais para as outras região estudadas. Por fim, a espessura da litosfera apresentou valores desde ~40 km, sob as regiões de ilhas oceânicas, até ~160 km, sob as regiões mais estáveis. Para as regiões oceânicas a espessura da litosfera se mostra correlacionada com a idade da placa. À medida que adentramos a parte continental, o limite litosfera-astenosfera se torna menos proeminente, atingindo profundidades maiores no interior dos continentes e menores para as regiões marginais. Para a zona de subducção, observamos duas possíveis litosferas, uma oceânica, subduzindo junto com a placa de Nazca, e outra pertencente à parte continental. / Two distinct methodologies, the P- and S-wave receiver functions, are used to map variations in the crustal parameters (thickness and Vp/Vs) and mantle interfaces (lithosphere-asthenosphere, 410 km and 660 km) on a number of different seismograph stations located in the South American plate. The results of the S receiver function for the lithosphere-asthenosphere boundary are the first of this kind ever performed in South American continent and showed the large scale variations of this interface. To perform this study we analyze data from various global permanent stations together with all available data from temporary stations operated by the IAG/USP during the last15 years. For both methods the traces (seismograms) were rotated to the LQT system, deconvolved, grouped by piercing points and stations, and finally stacked. In the stacked traces, the converted phases (Ps, Ppps, Ppss+Psps and Sp) were identified and interpreted. Inside the stable part of the plate we found a mean crustal thickness of 39.4±0.6 km, ranging from 31.0±0.5 km in Borborema Province up to 41.3±1.0 km in the Paraná Basin, where we applied a correction to remove the sediment effects on the crustal estimates. The crustal velocity ratios, Vp/Vs, showed higher values for the Paraná Basin (~1.75±0.08) and Ribeira belt (>1.74), while the cratonic regions (São Francisco and Amazon cratons) showed low values of Vp/Vs (<1.72), down to 1.68. The average Vp/Vs obtained for all stations was equal to 1.73±0.02. The observed times of the converted mantle phases presented a good correlation with other tomographic studies, indicating that the upper mantle for the cratonic roots may be characterized by a variation up to 5% in seismic velocities, a 15 km deflection in the South Paraná 660 km discontinuity (probably due to a decreased temperature caused by the subducted slab); for other regions the converted times were close to the global average. As a final result, the lithospheric thickness presented values ranging from ~40 km under oceanic islands, to ~160 km under the stable continental regions. We found that for the oceanic islands the thickness of the lithosphere is correlated with the age of the plate. When we go further inside the continents, the lithosphere-asthenosphere boundary becomes less sharp, reaching larger depths inside the continents and shallower depths near the continental margin. In the Andean subduction area, we observed two possibles lithospheres, one oceanic, subducting together with the Nazca plate, and another belonging to the Continent, parallel to the crust interface.

Variações dos tempos de percurso de fases P e PKP foram usados para tomografia sísmica do manto superior sob o sudeste e centro-oeste do Brasil. Os principais objetivos foram: Melhorar a resolução obtida pelos estudos anteriores (VanDecar et al,. 1995; Escalante, 2002; Schimmel et al., 2003, feitos de 1992 a 2001) com a inclusão de novos dados e estações, mapear as áreas que não tinham sido cobertas pelas estações anteriores, tentar mostrar a consistência da base de dados, principalmente relacionada às novas estações e verificar a robustez das anomalias encontradas. Foi estudada a influência das estações localizadas nas regiões anômalas através de inversões secundárias (retirando estações). Nesta base foram incluídos registros recentes do ano 2002 e também em registros de 2000 e 2001 para eventos utilizados nos trabalhos anteriores. Os resultados confirmaram as estruturas observadas nos trabalhos anteriores e também revelaram novas regiões anômalas, particularmente no sul do estado de Mato Grosso. Das anomalias observadas nos trabalhos anteriores, confirmamos em nossos resultados o Cráton do São Francisco como uma anomalia de alta velocidade, com suas raízes chegando a 250 km de profundidade, a anomalia de baixa velocidade interpretada como resto fóssil da pluma de Tristan da Cunha VanDecar et al. (1995), a boa correlação das anomalias rasas de baixa velocidade com as intrusões alcalinas do Cretáceo Superior Schimmel et al., (2003), a anomalia de baixa velocidade inferida por Escalante (2002) na região de Iporá em Goiás (possível região do impacto inicial da pluma de Trindade), uma anomalia de alta velocidade sob a região da Bacia do Paraná (profundidades rasas) interpretada inicialmente por Schimmel et al. (2003) como possível núcleo cratônico da Bacia do Paraná e também, nesta mesma região (maiores profundidades), uma anomalia de alta velocidade interpretada como a litosfera subduzida da Placa de Nazca (Schimmel et al., 2003 e Escalante, 2002). A nova base permitiu a expansão da área de estudo e o imageamento de anomalias de baixa velocidade na província ígnea de Poxoréu em Mato Grosso, as quais são consistentes com o afinamento litosferico proposto no modelo de Thompson et al. (1998). / Variations of P and PKP travel times were used for seismic tomography of the upper mantle beneath southeast and central Brazil. Our principal objectives were: To improve the resolution obtained by the previous studies (carried out by VanDecar et al., 1995; Escalante, 2002; Schimmel et al., 2003 between 1992 and 2001) with inclusion of new data and stations, to map areas not covered by previous stations, to show the consistency of the database, mainly of the related to the new stations and to verify the robustness of the detected anomalies. The influence of the stations located in the anomalous areas was studied through secondary inversions (removing stations). The new data set includes recent records of 2002 and also new records from 2000 and 2001 for events used in the previous works. Our results confirm the structures observed in the previous works and also revealed new anomalous regions, particularly in the south of the Mato Grosso state. We confirmed the anomalies observed in the previous works: The São Francisco cráton has as a high-velocity anomaly, with roots down to 250 km depth, the low velocity anomaly interpreted as a fossil remnant of the Tristão da Cunha plume (VanDecar et al. 1995), the good correlation of the shallow low velocity anomalies with the alkaline intrusions of the Late-Cretaceous (Schimmel et al. 2003), the low velocity anomaly inferred by Escalante (2002) in the Iporá igneous province in Goiás (possible area of the initial impact of the plume of Trindade), a high-velocity anomaly under the Paraná Basin (shallow depths) interpreted initially by Schimmel et al. (2003) as possible cratonic nucleus of the Paraná Basin and also, in this same area (larger depths), a high-velocity anomaly interpreted as the slab of the Nazca Plate (Schimmel et al., 2003 and Escalante, 2002). The new data set allowed the expansion of the study area and the imaging of low velocity anomalies in the igneous province of Poxoréu in Mato Grosso, which are consistent with the model of litospheric thinning proposed by Thompson et al. (1998).

Variações dos tempos de percurso de fases P e PKP foram usados para tomografia sísmica do manto superior sob o sudeste e centro-oeste do Brasil. Os principais objetivos foram: Melhorar a resolução obtida pelos estudos anteriores (VanDecar et al,. 1995; Escalante, 2002; Schimmel et al., 2003, feitos de 1992 a 2001) com a inclusão de novos dados e estações, mapear as áreas que não tinham sido cobertas pelas estações anteriores, tentar mostrar a consistência da base de dados, principalmente relacionada às novas estações e verificar a robustez das anomalias encontradas. Foi estudada a influência das estações localizadas nas regiões anômalas através de inversões secundárias (retirando estações). Nesta base foram incluídos registros recentes do ano 2002 e também em registros de 2000 e 2001 para eventos utilizados nos trabalhos anteriores. Os resultados confirmaram as estruturas observadas nos trabalhos anteriores e também revelaram novas regiões anômalas, particularmente no sul do estado de Mato Grosso. Das anomalias observadas nos trabalhos anteriores, confirmamos em nossos resultados o Cráton do São Francisco como uma anomalia de alta velocidade, com suas raízes chegando a 250 km de profundidade, a anomalia de baixa velocidade interpretada como resto fóssil da pluma de Tristan da Cunha VanDecar et al. (1995), a boa correlação das anomalias rasas de baixa velocidade com as intrusões alcalinas do Cretáceo Superior Schimmel et al., (2003), a anomalia de baixa velocidade inferida por Escalante (2002) na região de Iporá em Goiás (possível região do impacto inicial da pluma de Trindade), uma anomalia de alta velocidade sob a região da Bacia do Paraná (profundidades rasas) interpretada inicialmente por Schimmel et al. (2003) como possível núcleo cratônico da Bacia do Paraná e também, nesta mesma região (maiores profundidades), uma anomalia de alta velocidade interpretada como a litosfera subduzida da Placa de Nazca (Schimmel et al., 2003 e Escalante, 2002). A nova base permitiu a expansão da área de estudo e o imageamento de anomalias de baixa velocidade na província ígnea de Poxoréu em Mato Grosso, as quais são consistentes com o afinamento litosferico proposto no modelo de Thompson et al. (1998). / Variations of P and PKP travel times were used for seismic tomography of the upper mantle beneath southeast and central Brazil. Our principal objectives were: To improve the resolution obtained by the previous studies (carried out by VanDecar et al., 1995; Escalante, 2002; Schimmel et al., 2003 between 1992 and 2001) with inclusion of new data and stations, to map areas not covered by previous stations, to show the consistency of the database, mainly of the related to the new stations and to verify the robustness of the detected anomalies. The influence of the stations located in the anomalous areas was studied through secondary inversions (removing stations). The new data set includes recent records of 2002 and also new records from 2000 and 2001 for events used in the previous works. Our results confirm the structures observed in the previous works and also revealed new anomalous regions, particularly in the south of the Mato Grosso state. We confirmed the anomalies observed in the previous works: The São Francisco cráton has as a high-velocity anomaly, with roots down to 250 km depth, the low velocity anomaly interpreted as a fossil remnant of the Tristão da Cunha plume (VanDecar et al. 1995), the good correlation of the shallow low velocity anomalies with the alkaline intrusions of the Late-Cretaceous (Schimmel et al. 2003), the low velocity anomaly inferred by Escalante (2002) in the Iporá igneous province in Goiás (possible area of the initial impact of the plume of Trindade), a high-velocity anomaly under the Paraná Basin (shallow depths) interpreted initially by Schimmel et al. (2003) as possible cratonic nucleus of the Paraná Basin and also, in this same area (larger depths), a high-velocity anomaly interpreted as the slab of the Nazca Plate (Schimmel et al., 2003 and Escalante, 2002). The new data set allowed the expansion of the study area and the imaging of low velocity anomalies in the igneous province of Poxoréu in Mato Grosso, which are consistent with the model of litospheric thinning proposed by Thompson et al. (1998).

Utilizamos neste trabalho duas metodologias distintas, a função do receptor com ondas P e a função do receptor com ondas S, para mapear variações da crosta e interfaces do manto (litosfera-astenosfera, 410 km e 660 km) em diferentes estações sismográficas na placa Sul-Americana. No estudo da interface litosfera-astenosfera, por ser o primeiro realizado nesta região, utilizamos as estações temporárias do IAG/USP em conjunto com as estações permanentes da rede mundial cobrindo toda a placa Sul-Americana. O estudo para as outras interfaces (Crosta-Manto, 410 km e 660 km) foi feito com caráter regional, buscando detalhar características da crosta e manto na região estável da placa. Para ambos os métodos os traços (sismogramas) foram rotacionados para o sistema LQT, deconvolvidos, agrupados por pontos de perfuração e por estações, e finalmente empilhados. Nos traços empilhados as fases convertidas de interesse (Ps, Ppps, Ppss+Psps e Sp) foram identificadas e interpretadas. Para a parte estável da placa obtivemos um valor médio de espessura da crosta de 39.4±0.6 km, variando desde 31.0±0.5 km para a província Borborema, até 41.3±1.0 km para a bacia do Paraná, onde aplicamos uma correção para descontar o efeito do sedimento. A razão de velocidade para a crosta, Vp/Vs, apresentou valores mais altos para a bacia do Paraná (~1.75±0.08) e região litorânea oriental (>1.74), enquanto que as regiões cratônicas (cráton São Francisco e Amazônico) apresentaram valores de Vp/Vs baixos (<1.72), chegando até 1.68. O valor médio de Vp/Vs para todas as estações analisadas foi de 1.73±0.02. As variações dos tempos para as interfaces do manto mostraram boa correlação com resultados de tomografia sísmica de outros trabalhos, indicando alterações de até 5% na velocidade das ondas sísmicas para o manto superior sob os crátons, uma deflexão de até 15 km na interface de 660 km para a região Sul da bacia do Paraná e se mostraram bem correlacionadas com as médias globais para as outras região estudadas. Por fim, a espessura da litosfera apresentou valores desde ~40 km, sob as regiões de ilhas oceânicas, até ~160 km, sob as regiões mais estáveis. Para as regiões oceânicas a espessura da litosfera se mostra correlacionada com a idade da placa. À medida que adentramos a parte continental, o limite litosfera-astenosfera se torna menos proeminente, atingindo profundidades maiores no interior dos continentes e menores para as regiões marginais. Para a zona de subducção, observamos duas possíveis litosferas, uma oceânica, subduzindo junto com a placa de Nazca, e outra pertencente à parte continental. / Two distinct methodologies, the P- and S-wave receiver functions, are used to map variations in the crustal parameters (thickness and Vp/Vs) and mantle interfaces (lithosphere-asthenosphere, 410 km and 660 km) on a number of different seismograph stations located in the South American plate. The results of the S receiver function for the lithosphere-asthenosphere boundary are the first of this kind ever performed in South American continent and showed the large scale variations of this interface. To perform this study we analyze data from various global permanent stations together with all available data from temporary stations operated by the IAG/USP during the last15 years. For both methods the traces (seismograms) were rotated to the LQT system, deconvolved, grouped by piercing points and stations, and finally stacked. In the stacked traces, the converted phases (Ps, Ppps, Ppss+Psps and Sp) were identified and interpreted. Inside the stable part of the plate we found a mean crustal thickness of 39.4±0.6 km, ranging from 31.0±0.5 km in Borborema Province up to 41.3±1.0 km in the Paraná Basin, where we applied a correction to remove the sediment effects on the crustal estimates. The crustal velocity ratios, Vp/Vs, showed higher values for the Paraná Basin (~1.75±0.08) and Ribeira belt (>1.74), while the cratonic regions (São Francisco and Amazon cratons) showed low values of Vp/Vs (<1.72), down to 1.68. The average Vp/Vs obtained for all stations was equal to 1.73±0.02. The observed times of the converted mantle phases presented a good correlation with other tomographic studies, indicating that the upper mantle for the cratonic roots may be characterized by a variation up to 5% in seismic velocities, a 15 km deflection in the South Paraná 660 km discontinuity (probably due to a decreased temperature caused by the subducted slab); for other regions the converted times were close to the global average. As a final result, the lithospheric thickness presented values ranging from ~40 km under oceanic islands, to ~160 km under the stable continental regions. We found that for the oceanic islands the thickness of the lithosphere is correlated with the age of the plate. When we go further inside the continents, the lithosphere-asthenosphere boundary becomes less sharp, reaching larger depths inside the continents and shallower depths near the continental margin. In the Andean subduction area, we observed two possibles lithospheres, one oceanic, subducting together with the Nazca plate, and another belonging to the Continent, parallel to the crust interface.

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).

Tesis por compendio / [ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia cardíaca más común. A pesar de la gran popularidad de la ablación con catéter (AC) como tratamiento principal, todavía hay margen de mejora. Aunque las venas pulmonares (VPs) son los principales focos de FA, muchos sitios pueden contribuir a su propagación, formando el sustrato de la FA (SFA). El mapeo preciso del SFA y el registro de la modificación del SFA, como marcador positivo después de AC, son fundamentales. Los electrocardiogramas (ECG) y los electrogramas (EGM) se reclutan para este propósito. Los EGM se utilizan para detectar candidatos de AC como áreas que provocan o perpetúan la FA. Por lo tanto, el análisis de EGM es una parte indispensable de AC. Con la capacidad de observar las aurículas globalmente, la principal aplicación de los ECG es evaluar la modificación del SFA analizando las ondas f o P. A pesar del extenso análisis de cualquiera de los tipos de registro, existen algunas brechas. La AC no-VP aumenta el tiempo en quirófano, provocando mayores riesgos y costos. En cuanto al análisis de la modificación del SFA, se utilizan varios umbrales para definir una onda P prolongada. El principal objetivo de la presente Tesis es contribuir al esfuerzo de análisis de SFA y de modificación de SFA. Para ello, la presente Tesis se desarrolló bajo dos hipótesis principales. Que la calidad de la información extraída durante el SFA y el análisis de modificación del SFA se puede mejorar mediante la introducción de pasos innovadores. Además, la combinación de análisis de ECG y EGM puede aumentar la resolución del mapeo y revelar nueva información sobre los mecanismos de FA. Para cumplir con el objetivo principal, el análisis se divide en 4 partes, conformando los 4 capítulos del Compendio de articulos. En primer lugar, se reclutó la dimensión de correlación de grano grueso (DCGG). DCGG localizó de manera confiable EGM complejos y la clasificación por tipos de FA arrojó una precisión del 84 %. Luego, se adoptó un análisis alternativo de la onda P, estudiando por separado su primera y su segunda parte, correspondientes a la aurícula derecha (AD) e izquierda (AI). Los resultados indicaron LA como la principal fuente de modificación del SFA y subrayaron la importancia de estudiar partes integrales de ECG. Los hallazgos de este estudio también sugieren la implementación de partes integrales de ondas P como un posible alivio de las discrepancias en los umbrales de ondas P para definir el tejido fibrótico. Posteriormente, se estudió el efecto diferente del aislamiento de la VP izquierda (AVPI) y derecha (AVPD) sobre la modificación del SFA. AVPI fue la parte crítica, siendo la fuente exclusiva de acortamiento de onda P. El análisis de los registros durante la AC también permitió una observación más cercana de las fluctuaciones de la variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC) a lo largo del procedimiento de CA, lo que reveló información sobre el efecto de la energía de radiofrecuencia (RF) en el tejido auricular. La última parte se centró en el seno coronario (SC), una estructura fundamental en el mapeo de FA para aumentar la resolución de la información. Se definieron los canales más y menos robustos durante el ritmo sinusal (RS) y se investigó la utilidad de SC en la evaluación de la modificación del SFA. Aunque CS no proporcionó una imagen global de la alteración del SFA, pudo registrar con mayor sensibilidad las fluctuaciones en la respuesta auricular durante la AC. Los hallazgos presentados en esta Tesis Doctoral ofrecen una perspectiva alternativa sobre la modificación del SFA y contribuyen al esfuerzo general sobre el mapeo de FA y la evaluación del sustrato posterior a la CAAC, abriendo futuras líneas de investigación hacia una resolución más alta y un mapeo más eficiente de los mecanismos desencadenantes de la FA. / [CA] La fibril·lació auricular (FA) és l'arítmia cardíaca més comú. Tot i la gran popularitat de l'ablació amb catèter (AC) com a tractament principal, encara hi ha marge de millora. Tot i que les venes pulmonars (VPs) són els principals focus de FA, molts llocs poden contribuir a la seva propagació, formant el substrat de la FA (SFA). El mapatge precís de l'SFA i el registre de la modificació de l'SFA, com a marcador positiu després d'AC, són fonamentals. Els electrocardiogrames (ECG) i els electrogrames (EGM) es recluten per a aquest propòsit. Els EGM es fan servir per detectar candidats d'AC com a àrees que provoquen o perpetuen la FA. Per tant, lanàlisi dEGM és una part indispensable dAC. Amb la capacitat d'observar les aurícules globalment, la principal aplicació dels ECG és avaluar la modificació de l'SFA analitzant les ones f o P. Tot i l'extensa anàlisi de qualsevol dels tipus de registre, hi ha algunes bretxes. L'AC no-VP augmenta el temps a quiròfan, provocant majors riscos i costos. Pel que fa a l'anàlisi de la modificació de l'SFA, s'utilitzen diversos llindars per definir una ona P perllongada. L'objectiu principal d'aquesta Tesi és contribuir a l'esforç d'anàlisi de SFA i de modificació de SFA. Per això, aquesta Tesi es va desenvolupar sota dues hipòtesis principals. Que la qualitat de la informació extreta durant el SFA i lanàlisi de modificació de lSFA es pot millorar mitjançant la introducció de passos innovadors. A més, la combinació d'anàlisi d'ECG i EGM pot augmentar la resolució del mapatge i revelar informació nova sobre els mecanismes de FA. Per complir amb l'objectiu principal, l'anàlisi es divideix en 4 parts i es conforma els 4 capítols del Compendi d'articles. En primer lloc, es va reclutar la dimensió de correlació de gra gruixut (DCGG). DCGG va localitzar de manera fiable EGM complexos i la classificació per tipus de FA va donar una precisió del 84%. Després, es va adoptar una anàlisi alternativa de l'ona P, estudiant per separat la primera i la segona part corresponents a l'aurícula dreta (AD) i esquerra (AI). Els resultats van indicar LA com la font principal de modificació de l'SFA i van subratllar la importància d'estudiar parts integrals d'ECG. Les troballes d'aquest estudi també suggereixen la implementació de parts integrals d'ones P com a possible alleugeriment de les discrepàncies als llindars d'ones P per definir el teixit fibròtic. Posteriorment, es va estudiar l'efecte diferent de l'aïllament de la VP esquerra (AVPI) i la dreta (AVPD) sobre la modificació de l'SFA. AVPI va ser la part crítica, sent la font exclusiva d'escurçament d'ona P. L'anàlisi dels registres durant l'AC també va permetre una observació més propera de les fluctuacions de la variabilitat de la freqüència cardíaca (VFC) al llarg del procediment de CA , cosa que va revelar informació sobre l'efecte de l'energia de radiofreqüència (RF) en el teixit auricular. L'última part es va centrar al si coronari (SC), una estructura fonamental al mapeig de FA per augmentar la resolució de la informació. Es van definir els canals més i menys robustos durant el ritme sinusal (RS) i es va investigar la utilitat de SC a l'avaluació de la modificació de l'SFA. Tot i que CS no va proporcionar una imatge global de l'alteració de l'SFA, va poder registrar amb més sensibilitat les fluctuacions a la resposta auricular durant l'AC. Les troballes presentades en aquesta Tesi Doctoral ofereixen una perspectiva alternativa sobre la modificació de l'SFA i contribueixen a l'esforç general sobre el mapeig de FA i l'avaluació del substrat posterior a la CAAC, obrint futures línies de recerca cap a una resolució més alta i un mapeig més eficient dels mecanismes desencadenants de la FA. / [EN] Atrial fibrillation (AF) is the commonest cardiac arrhythmia. Despite the high popularity of catheter ablation (CA) as the main treatment, there is still room for improvement. Time spent in AF affects the AF confrontation and evolution, with 1,15% of paroxysmal AF patients progressing to persistent annually. Therefore, from diagnosis to follow-up, every aspect that contributes to the AF confrontation is of utmost importance. Although pulmonary veins (PVs) are the main AF foci, many sites may contribute to the AF propagation, by triggering or sustaining the AF, forming the AF substrate. Precise AF substrate mapping and recording of the AF substrate modification, as a positive marker after CA sessions, are critical. Electrocardiograms (ECGs) and electrograms (EGMs) are vastly recruited for this purpose. EGMs are used to detect candidate CA targets as areas that provoke or perpetuate AF. Hence, EGMs analysis is an indispensable part of the CA procedure. With the ability to observe the atria globally, ECGs' main application is to assess the AF substrate modification by analyzing f- or P-waves from recordings before and after CA. Despite the extensive analysis on either recording types, some gaps exist. Non-PV CA increases the time in operation room, provoking higher risks and costs. Furthermore, whether non-PV CA is beneficial is under dispute. As for the AF substrate modification analysis, various thresholds are used to define a prolonged P-wave, related with poor CA prognostics. The main objective of the present Thesis is to contribute to the effort of AF substrate and AF substrate modification analysis. For this purpose, the present Thesis was developed under two main hypotheses. That the information quality extracted during AF substrate and AF substrate modification analysis can be improved by introducing innovative steps. Also, that combining ECG and EGM analysis can augment the mapping resolution and reveal new information regarding AF mechanisms. To accomplish the main objective, the analysis is split in 4 parts, forming the 4 chapters of the Compendium of publications. Firstly, coarse-grained correlation dimension (CGCD) was recruited. CGCD reliably localized highly complex EGMs and classification by AF types yielded 84% accuracy. Then, an alternative P-wave analysis was suggested, studying separately the first and second P-wave parts, corresponding to the right (RA) and left (LA) atrium. The findings indicated LA as the main AF substrate modification source and underlined the importance of studying integral ECG parts. The findings of this study additionally suggest the implementation of integral P-wave parts as a possible alleviation for the discrepancies in P-wave thresholds to define fibrotic tissue. Afterwards, the different effect of left (LPVI) and right pulmonary vein isolation (RPVI) on the AF substrate modification was studied. LPVI was the critical part, being the exclusive source of P-wave shortening. Analysis of recordings during CA also allowed a closer observation of the heart rate variability (HRV) fluctuations throughout the CA procedure, revealing information on the effect of radiofrequency (RF) energy on the atrial tissue. The last part was focused on coronary sinus (CS), a fundamental structure in AF mapping to increase the information resolution. The most and least robust channels during sinus rhythm (SR) were defined and the utility of CS in AF substrate modification evaluation was investigated. Although CS did not provide a global picture of the AF substrate alteration, it was able to record with higher sensitivity the fluctuations in the atrial response during the application of RF energy. The findings presented in this Doctoral Thesis offer an alternative perspective on the AF substrate modification and contribute to the overall effort on AF mapping and post-CA substrate evaluation, opening future lines of research towards a higher resolution and more efficient mapping of the AF drivers. / Vraka, A. (2022). Characterization of the Substrate Modification in Patients Undergoing Catheter Ablation of Atrial Fibrillation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191410 / Compendio