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Results of ambient noise tomography in the São Francisco Craton

O objetivo deste trabalho foi identificar embarcações em imagens de radar obtidas pela aeronave R-99 da Força Aérea Brasileira. Dados de amplitude, obtidas na banda L e nas polarizações HH, HV, VH e VV da região de Porto de Tubarão, ES, foram processados por meio de diferentes tipos de realces, filtros, classificadores e transformadores espectrais. As imagens com maior potencial para identificar embarcações foram ainda analisadas para diferenciar embarcações militares de mercantes, considerando-se os cinco elementos de interpretação (forma, tamanho, sombra, tonalidade e fatores associados, isto é, o contexto em que as embarcações se encontram nas imagens) e as cinco fases de interpretação de imagens (detecção, reconhecimento, análise, dedução e classificação). A combinação de processamentos mais favoráveis foi o realce com contraste 50-200, seguido de filtro abertura ou erosão e classificador SVM (Support Vector Machine) ou transformação SCI (Synthetic Color Image). Foi possível discriminar embarcações nas fases de detecção e reconhecimento, enquanto a diferenciação entre embarcações mercantes e militares foi obtida nas fases de análise e dedução. No nível de classificação, não foi possível definir o tipo de embarcação militar (e.g., fragata ou contratorpedeiro) ou o tipo de embarcação mercante (e.g., petroleiro ou graneleiro). The objective of this study was to identify vessels in radar images obtained by the R-99 airplane from Brazilian Air Force. Amplitude data obtained in L-band and HH-, HV-, VH- and VV-polarizations over the region of Tubarão Harbor, State of Espirito Santo, were processed through different types of enhancements, filters, classifiers, and spectral transformers. The images with highest performances were also analyzed to differentiate between military and merchant vessels, considering the five elements of interpretation (shape, size, shadow, tone and associated factors, that is, the context in which the vessels are found in the images) and five steps of image interpretation (detection, reconnaissance, analysis, deduction, and classification). The best combination of image processing was 50-200 contrast enhancement, aperture or erosion filters, and SVM (Spectral Vector Machine) classifier or SCI (Synthetic Color Image) transformation. It was possible to discriminate vessels in the steps of detection and reconnaissance, while the differentiation between military and merchant vessels was possible in the steps of analysis and deduction. In the final step of classification, it was not possible to define the types of military vessels (e.g., frigate or destroyer) neither the types of merchant vessels (e.g., petroleum tanker or bulk carrier).

We present models for the upper-mantle velocity structure beneath SE and Central Brazil using independent tomographic inversions of P- and S-wave relative arrival-time residuals (including core phases) from teleseismic earthquakes. The events were recorded by a total of 92 stations deployed through different projects, institutions and time periods during the years 1992-2004. Our results show correlations with the main tectonic structures and reveal new anomalies not yet observed in previous works. All interpretations are based on robust anomalies, which appear in the different inversions for P- and S-waves. The resolution is variable through our study volume and has been analyzed through different theoretical test inversions. High-velocity anomalies are observed in the western portion of the São Francisco Craton, supporting the hypothesis that this Craton was part of a major Neoproterozoic plate (San Franciscan Plate). Low-velocity anomalies beneath the Tocantins Province (mainly fold belts between the Amazon and São Francisco Cratons) are interpreted as due to lithospheric thinning, which is consistent with the good correlation between intraplate seismicity and low-velocity anomalies in this region. Our results show that the basement of the Paraná Basin is formed by several blocks, separated by suture zones, according to model of Milani & Ramos. The slab of the Nazca Plate can be observed as a high-velocity anomaly beneath the Paraná Basin, between the depths of 700 and 1200 km. Further, we confirm the low-velocity anomaly in the NE area of the Paraná Basin which has been interpreted by VanDecar et al. as a fossil conduct of the Tristan da Cunha Plume related to the Paraná flood basalt eruptions during the opening of the South Atlantic. © 2010 The Authors Geophysical Journal International © 2010 RAS.

Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2022. Os aterros sanitários não controlados (ASNC) são áreas de deposição de resíduos sólidos a céu aberto, que não foram planejadas de acordo com as medidas de proteção ao meio ambiente e à saúde pública. Nesses locais, não há controle da disposição dos materiais descartados e tampouco do sistema de drenagem do chorume gerado pela decomposição dos resíduos. Para delimitar as camadas de resíduos, caracterização físicas dos materiais aterrados e evitar a percolação de chorume para camadas mais profundas utilizam-se, em sua maioria, métodos geoelétricos, e menos comum os métodos sísmicos, visto que são metodologias rápidas, não invasivas e detalhadas no estudo de aterros sanitários. Além disso, os métodos geofísicos podem contribuir com informações valiosas quanto ao mapeamento de áreas úmidas em maciços de resíduos sólidos urbanos. O presente trabalho tem por objetivo a caracterização geométrica e física dos resíduos sólidos aterrados no antigo Aterro Controlado do Jockey Clube de Brasília (ACJC), no Distrito Federal. Os métodos geofísicos aplicados foram a eletrorresistividade, a sísmica de refração e a sísmica de onda superficial com a técnica Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW). Os resultados obtidos com a eletrorresistividade, com diferentes arranjos eletródicos (Dipolo-Dipolo, Polo-Dipolo, Wenner e WennerSchlumberger) possibilitaram a geração de um modelo de espessura das camadas de resíduos e a estimativa do volume aproximado do pacote de resíduos sólidos a partir do modelo geoelétrico mais representativo do aterro. Por outro lado, com as respostas das velocidades de ondas cisalhantes () e de compressão (), bem como o produto derivado dessas velocidades, como a razão de Poisson (), módulo de Young () e módulo de cisalhamento (0), obtidos com dados de refração e de MASW, foi possível caracterizar as diferentes camadas de uma parcela do ACJC e calcularamse as propriedades elásticas de interesse geotécnico a partir das relações de e . Por fim, a utilização desses métodos geofísicos se mostrou uma ferramenta útil para a investigação de aterros, além de ter contribuído para o melhor delineamento das camadas que compõem o ACJC, para a definição de zonas úmidas e para a determinação de parâmetros de resistência e competência mecânica dos materiais aterrados no ACJC. Municipal solid waste landfill (MSWL) are open deposition areas that were not planned in accordance with measures to protect the environment and public health. In these places, there is neither a control over the disposal of the discarded materials, nor a drainage system for the leachate generated from the waste composition. The historical reconstruction of waste disposal for a MSWL is a challenging task. Geoelectric methods are a quick, non-invasive and detailed way to delimit the waste layer and characterize the landfilled materials. In addition, geophysical methods can contribute with valuable information regarding the mapping of wetlands in massive urban solid waste. The present work has the characterization of landfilled solid residues and saturated zones as objective, through the geophysical methods of resistivity and seismic methods of Refraction and MASW, in an area located in the Municipal solid waste landfill Jockey Clube de Brasília - DF (ACJC). By the sessions obtained through electro-resistivity, in different electrode arrays Dipole-Dipole, Pole-Dipole, Wenner and Wenner-Schlumbeger, it was possible to generate a layer thickness model, and calculate the approximate volume of the package of domestic solids from the most representative geo-electric model of the landfill. By the other hand, with the wave response of shear () and compressional () waves, as well as the derived product due to the Poisson ratio (), Young's modulus (), and shear modulus (0), obtained from data of Seismic Refraction Tomography and MASW, it was possible to characterize the different layers of a portion of the ACJC and to calculate elastic properties of geotechnical interest from the relations of and . Finally, the use of geophysical methods proved to be a useful tool for the investigation of landfills, and also contributed to better delineate the layers that make up the ACJC, to define wetlands, and to determine parameters of resistance and competence of the materials landfilled in the ACJC.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2021. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). O objetivo principal deste trabalho é utilizar a Tomografia Sísmica de Múltiplas Frequências com Ondas S para obter imagens, com maior resolução espacial, das anomalias de velocidade presentes na litosfera e no manto sublitosférico sob o Brasil, abrangendo regiões que ainda não foram estudadas por esse método. Para fins de controle de qualidade dos dados sismológicos, foi utilizada a Análise do Movimento de Partícula de Ondas P telessísmicas para identificar estações com erros de orientação que pudessem, em última instância, afetar o cálculo dos resíduos relativos necessários à inversão tomográfica. Foram estimados os erros de orientação de 156 sismômetros, dos quais 17 possuíam erros absolutos maiores que 10o. Somente para a estação BOAV (sub-rede BR-UnB) foi estimado um erro de orientação maior de ±90o (+177,5o). Essa análise também permitiu a identificação da origem dos erros de orientação. Com exceção de BOAV, instalada com as componentes Norte-Sul invertidas, os erros de orientação foram ocasionados principalmente pela declinação incorreta na bússola. Com o intuito de verificar a influência da geologia nos valores de desvio azimutal, foram realizados testes estatísticos comparando grupos de estações instaladas em dois tipos de ambientes geológicos. Os resultados indicaram que as estações localizadas em regiões de Embasamento Pré-Cambriano tendem a gerar valores de desvio azimutal mais acurados em relação às que estão em Coberturas Fanerozoicas. Após a correção de orientação, realizada a partir dos erros estimados, os dados passaram por um procedimento de correlação cruzada para obter os resíduos de tempo que, posteriormente, foram utilizados na inversão tomográfica. Esta, por sua vez, gerou os mapas e perfis de anomalias de velocidade de Ondas S em diversas profundidades, com resolução significativamente melhor do que os modelos encontrados na literatura, sobretudo se comparados com trabalhos que utilizaram como base a Teoria Geométrica do Raio. Esses resultados permitiram aprimorar o conhecimento atual e levantar discussões a respeito de diversos aspectos das anomalias de velocidade observadas e sua interpretação dentro do contexto de cada Província Estrutural brasileira. A partir dos mapas e perfis, foi possível identificar anomalias de alta velocidade relacionadas aos blocos cratônicos da Bacia do Paraná (Bloco Paranapanema), do Cráton Amazônico, do Cráton São Francisco e da Bacia do Parnaíba (Cráton São Luís). Já as anomalias de baixa velocidade estão relacionadas a zonas de sutura e de afinamento litosférico. A sismicidade registrada na Província Tocantins também segue os contornos das anomalias de baixa velocidade nessa região, que pode ser consequência da existência de zonas de fraqueza decorrentes do afinamento litosférico com ascensão da astenosfera mais quente. Tal afinamento faz com que os esforços compressivos que atuam na Placa Sul-Americana se concentrem na crosta, gerando falhas ou reativando falhas antigas. The main objective of this work is to use S-wave Multiple Frequency Seismic Tomography to obtain images, with higher spatial resolution, of the velocity anomalies in the lithosphere and in the sublithospheric mantle under Brazil, covering regions that have not yet been studied by this method. For the purposes of quality control of seismological data, P-wave Particle Motion Analysis was used to identify stations with orientation errors that could, ultimately, affect the computation of the relative time residuals necessary for the tomographic inversion. The orientation errors of 156 seismometers were estimated, of which 17 had absolute errors greater than 10o. Only for the BOAV station (subnet BR-UnB) an orientation error greater than ±90o (+177.5°) was estimated. This analysis also allowed the identification of the cause of orientation errors. With the exception of BOAV, installed with the North- South components inverted, orientation errors were mainly caused by incorrect compass declination. In order to verify the influence of geology on the azimuthal deviation values, statistical tests were performed comparing groups of stations installed in two types of geological environments. The results indicated that the stations located in Pre-Cambrian Basement tend to generate more accurate azimuthal deviation values compared to those located in Phanerozoic Covers. After correcting the orientation, based on the estimated errors, the data was cross- correlated to obtain the time residuals that were later used in the tomographic inversion. This, in turn, generated the maps and profiles of S-wave velocity anomalies at different depths, with significantly better resolution than the models found in the literature, especially when compared with works that used the Geometric Ray Theory as a basis. These results allowed to improve the current knowledge and raise discussions about several aspects of the observed velocity anomalies and their interpretation within the context of each Brazilian Structural Province. From the maps and profiles, it was possible to identify high-velocity anomalies related to the cratonic blocks of the Paraná Basin (Paranapanema Block), the Amazonian Craton, the São Francisco Craton and the Parnaíba Basin (São Luís Craton). Low-velocity anomalies, on the other hand, are related to suture and lithospheric thinning zones. The seismicity recorded in the Tocantins Province also follows the contours of low-velocity anomalies in this region, which may be a consequence of the existence of weakness zones resulting from the lithospheric thinning with the rise of the warmer asthenosphere. Such thinning makes the compressive stress that acts on the South American Plate concentrate on the crust, generating faults or reactivating old ones.

O Sistema Transformante São Paulo (STSP) está localizado na Dorsal Meso-Atlântica (MAR), Atlântico Equatorial e é formado por um complexo sistema de falhas, no qual suas interações provocam a ocorrência de eventos sísmicos com magnitudes pequenas a moderadas. A ausência de uma rede de estações sismográficas permanentes na região dificulta a caracterização da sismicidade neste local. Como resultado, os efeitos da sismicidade, de falhamento e de interação de fluidos na massa rochosa permanece pobremente amostrada. Nesta dissertação, nós quantificamos as perturbações de velocidade associadas à atividade sísmica no Arquipélago São Pedro São Paulo (ASPSP) usando uma estação sismográfica instalada na ilha Belmonte. Foram calculadas funções de autocorrelação (ACFs) de ruído a partir dos registros contínuos dessa estação ao longo do ano de 2012. As ACFs foram obtidas por duas abordagens diferentes: autocorrelação clássica normalizada geometricamente (ACGN) e autocorrelação por fase (PAC). Ambas as abordagens forneceram resultados similares e fomos capazes de estimar variações de velocidades devido a sismos com 3.0 ≤ ML ≤ 4.7. As mudanças no meio foram investigadas através da análise conjunta de curvas de decorrelação e de variações de velocidade, esta última sendo obtida pelo método de Moving Window Cross Spectral (MWCS). Nossas análises mostram que as variações de velocidade são possivelmente associadas ao acoplamento hidromecânico, no qual os aumentos de velocidade observados podem ser controlados por mudanças no esforço estático e interações rocha-fluido são responsáveis pelas quedas de velocidade observadas. Esses comportamentos são qualitativamente explicados pela natureza do complexo sistema de multi-falhas do STSP, onde interações rocha-fluido exercem um importante papel nas variações de velocidade observadas. The Saint Paul Transform System (SPTS) is located in th MId-Atlantic Ridge (MAR), Equatorial Atlantic and is formed by a multi-fault complex system, where many faults are interacting and small-to-moderate events are routinely located in the area using global seismic networks. This seismicity is challenging to charecterize since no permanent seismic stations near this area is available. As a result, the effect of the seismic events on the rock mass and the inter-play between seismicity, faulting and fluid in the MAR is poorly constrained. In this dissertation, we quantify the seismic velocity pertubations due to smallto-moderate magnitude earthquakes in the Saint Peter Saint Paul Archipelago (SPSPA) using one seismographic station installed in the region. We calculate noise auto-correlation functions using the data recorded by this station. The auto-correlograms were obtained by two different approaches: classical auto-correlation geometrically normalized (ACGN) and phase autocorrelation (PAC). We found that both approaches give very similar results and we are able to estimate velocity changes due to small earthquakes (between 3.0 and 4.7 ML). The changes in the medium were investigated through the joint analysis of decorrelation curves and velocity changes obtained by Moving Window Cross Spectral (MWCS) method. Our analysys show that the velocity changes are possibly associated with a hydromechanical coupling in which the observed velocity increase is driven by static stress changes and fluid-rock interaction is responsible for the observed velocit drop. This behavious is qualitatively explained by the multi-fault complex system nature of the SPTS, where fluid-rock interaction plays an important role in the observed velocity variation.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas e Geodinâmica, 2020. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). São apresentados os resultados de Tomografia Sísmica de Múltiplas Frequências para o manto litosférico sob as bacias do Pantanal, Paraná e Chaco-Paraná. Essa metodologia difere da utilizada em estudos tomográficos anteriores no Brasil, cuja teoria é baseada na aproximação de frequências infinitas da Teoria de Raio, pois considera que os resíduos relativos obtidos pelo processamento de sismogramas são dependentes de um volume circundante ao traçado de raio, cujo formato se assemelha ao um elipsoide curvado, recebendo o nome de Banana-Doughnut Kernel. Foram processados dados em seis frequências centrais (0.03, 0.06, 0.13, 0.25, 0.5, 1 Hz) para as fases P, PKIKP, PcP e PP registrados por 70 estações de banda- larga distribuídas sobre a área de estudo entre os anos de 2016 a 2019, com o principal volume de dados sendo fornecido por 38 estações da rede XC, do Projeto 3 Bacias (FAPESP). O processamento para a obtenção dos resíduos relativos foi feito através do programa semiautomatizado de correlação cruzada de Bonnin et al. (2014), resultando em uma base de dados com 62692 resíduos relativos (P-22747, PKIKP-13357, PcP-3922, PP-22666) distribuídos em 1081 eventos. Essa base foi então somada à tomografia de múltiplas frequências de Costa et al. (2020), resultando em um total de 75187 resíduos relativos a serem utilizados na inversão. Os resultados mostram uma grande anomalia de alta velocidade sob a Bacia do Paraná, consistente com o limite proposto por Mantovani et al. (2005) para o Bloco Paranapanema. Foi observado que essa anomalia sofre uma redução de amplitude antes de se juntar a outra anomalia positiva na região do Cráton do São Francisco, interpretada como a separação entre esses blocos cratônicos. O teste sintético com uma separação de 150 km entre essas estruturas também mostrou a redução de amplitude observada nos dados reais. Na área sudeste dessa anomalia há uma aparente segmentação, com a porção a leste apresentando comportamento distinto da anomalia principal, sendo interpretada como o Cráton Luiz Alves, com limites semelhantes aos propostos por Cordani et al. (2009). A anomalia de alta velocidade interpretada como o Cráton Rio Apa não se estende para o norte, sob a Bacia do Pantanal, estando de acordo com o modelo apresentado por Rocha et al. (2019a) e indicando que o embasamento da bacia não é composto por um bloco cratônico. Essa anomalia não se estende para o sul, como indicado por Rocha et al. (2019a), com a região em questão sendo caracterizada por uma anomalia de baixa velocidade consistente com a Zona Sísmica do Sul do Paraguai. The results of Multiple Frequency Seismic Tomography for the lithospheric mantle under the Pantanal, Paraná, and Chaco-Paraná basins are presented. This methodology differs from that used in previous tomographic studies in Brazil, whose theory is based on the approximation of infinite frequencies of the Ray Theory, because it considers that the relative residues obtained by the processing of seismograms are dependent on a volume surrounding the traced ray, whose shape resembles a curved ellipsoid, being called Banana-doughnut Kernel. Data were processed for six central frequencies (0.03, 0.06, 0.13, 0.25, 0.5, 1 Hz) for phases P, PKIKP, PcP and PP registered by 70 broadband stations distributed over the study area between 2016 and 2019, with the main volume of data being provided by 38 stations of the XC network, from the 3 Basins Project (FAPESP). The processing to obtain the relative residues was done through the semi-automated cross-correlation program of Bonnin et al. (2014), resulting in a database of 62692 relative residuals (P-22747, PKIKP-13357, PcP-3922, PP-22666) distributed in 1081 events. This base was then added to the multiple-frequency tomography of Costa et al. (2020), resulting in a total of 75187 relative residuals to be used in the inversion. The results show a large high-speed anomaly under the Paraná Basin, consistent with the limit proposed by Mantovani et al. (2005) for the Paranapanema Block. It was observed that this anomaly undergoes a reduction in amplitude before joining another positive anomaly in the São Francisco Craton’s region, interpreted as the separation between these chronic blocks. The synthetic test with a separation of 150 km between these structures also showed the amplitude reduction observed in the real model. In the southeast area of this anomaly, there is an apparent segmentation, with the eastern part presenting distinct behavior of the main anomaly, being interpreted as the Luiz Alves Craton, with limits similar to those proposed by Cordani et al. (2009). The high-speed anomaly interpreted as the Rio Apa Craton does not extend to the north, under the Pantanal Basin, being in agreement with the model presented by Rocha et al. (2019a) and indicating that the basin’s basement is not composed of a cratonic block. This anomaly does not extend to the south, as indicated by Rocha et al. (2019a), with the region in question being characterized by a low-speed anomaly consistent with the Southern Paraguay Seismic Zone.

A análise do ruído sísmico de ambiente tem-se mostrado uma alternativa viável à análise de ondas sísmicas geradas por terremotos. Embora durante muito tempo tenha sido comumente descartado dos registros de terremotos, tem-se mostrado que a correlação cruzada do registro do ruído sísmico de ambiente permite a recuperação da função de Green entre dois receptores. Além do mais, o ruído sísmico tem a propriedade de se propagar ininterrompidamente e independentemente da ocorrência de terremotos, pelo que permite a realização de estudos tomográficos de alta resolução em regiões de baixa sismicidade. Ao longo das duas últimas décadas, a correlação de ruído sísmico entre pares de estações sismográficas tem sido bastante utilizada para estudos de tomografia de ondas de superfície. Em particular, para o Nordeste do Brasil, estudos de tomografia usaram estações de banda larga temporárias e permanentes para investigar a estrutura profunda (crosta superior) da Província Borborema; entretanto, além das estações de banda larga acima mencionadas, existe um grande volume de dados coletados por 22 estações de período curto que permitiria melhorar a resolução desses estudos tomográficos. Assim, o objetivo desta dissertação de mestrado é o de investigar se: (i) dados de período curto podem ser utilizados em estudos tomográficos de onda de superfície e (ii) podem ser combinados com dados de banda larga em uma única inversão tomográfica. Através da correlação cruzada do ruído sísmico registrado e seu empilhamento, observou-se a emergência do modo fundamental das ondas Rayleigh e seu caráter dispersivo entre estações de perído curto. Verificou-se também que é possível calcular as curvas de dispersão (grupo e fase) de forma satisfatória para períodos de até 10 s (após remoção da resposta instrumental) usando técnicas padrão de análise de ondas de superfície e que é efectivamente viável invertê-las tomograficamente junto às curvas de dispersão obtidas de registros de banda larga. Os resultados obtidos na Província Borborema mostram foram para os períodos de 5 s de 10 s. Assim, foi possível definir novas estruturas como a bacia sedimentar de Sergipe Alagoas e principalmente o Planalto da Borborema o qual é uma das estruturas geológicas mais importantes da região de estudo, que não foram bem delineadas em estudos tomográficos anteriores. Analysis of ambient seismic noise has proved to be a viable alternative to earthquake-generated seismic wave analysis. Although for a long time it was commonly discarded from earthquake recordings, it has been shown that the cross correlation of ambient seismic noise allows the recovery of the Green’s function between receivers. Moreover, seismic noise has the property of propagating uninterruptedly and independently of the occurrence of earthquakes, allowing for high resolution tomographic studies in low seismicity regions. Over the past two decades, the correlation of seismic noise between pairs of seismographic stations has been widely utilized in surface-wave tomography studies. In particular, for the northeast Brazil region, tomography studies used temporary and permanent broadband stations to investigate the deep structure (upper crust) of the Borborema Province; however, in addition to the broadband stations mentioned above, there is a large volume of data collected by 22 short-period stations that could improve the resolution of these tomographic studies. Thus, the goal of this MSc dissertation is to investigate whether short-period data: (i) can be used in surface-wave tomography studies, and (ii) can be combined with broadband data in a single tomographic inversion. Through the cross correlation of the recorded ambient seismic noise between short-period stations and subsequent stacking, the emergence of the dispersive, fundamental-mode Rayleigh waves was verified. It was also found that the dispersion curves (group and phase) could be satisfactorily obtained for periods of up to 10 s (after removal of the instrumental response), using standard surface-wave analysis techniques, and that it was indeed feasible to invert them together with dispersion curves from broadband recordings. The results obtained in the Borborema Province show that, for the 5 to 10 s period range, it was possible to define structures such as the Sergipe-Alagoas basin and the Borborema Plateau, which were not well delineated in previous tomographic studies.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Utilizamos um experimento de 5 horas de duração com 182 sensores verticais de 2 Hz implantados na superfície para caracterizar o ruído antes e durante um monitoramento de fraturamento hidráulico na Bacia Potiguar, Brasil. Observamos que o ruído sísmico é principalmente de induções eletromagnéticas e de vibração de máquinas perto da cabeça do poço, e de fontes localizadas a 2 km do centro da rede sísmica como as bombas de vareta de sucção, tubulações, estradas e instalações industriais. Também relatamos uma ressonância composta por ondas de corpo provenientes da área tratada, que só está presente quando a injeção ocorre. Interpretamos essa ressonância resultante de fraturas cheias de fluido na subsuperfície, mantendo ondas que reverberam nas fraturas. Diferentes estratégias foram empregadas para correlacionar e empilhar os dados para a Interferometria Sísmica de Ruído Ambiente: correlação cruzada normalizada geométrica (CCGN), correlação cruzada de fase (PCC), empilhamento linear e empilhamento ponderado de fase (PWS). PCC e PWS são baseados na coerência instantânea de fase dos sinais analíticos. Por causa da distribuição inadequada da fonte de ruído e da geometria da aquisição, artefatos surgem nos correlogramas. Nós propusemos uma metodologia simples para atenuar esses efeitos indesejados, que consiste em aplicar a correção estática (Linear Moveout - LMO), empilhar os dados no domínio do tiro e filtro f-k. As curvas de dispersão após esse processamento são aprimoradas e os resultados da análise de velocidade de fase são consistentes com os dados da literatura. We use a 5-h long experiment with 182 vertical 2 Hz sensors deployed on the surface to characterize noise before and during a hydraulic fracking monitoring in the Potiguar Basin, NE Brazil. We observe that the seismic noise is mainly from electromagnetic inductions and from machinery vibration near the wellhead, and within 2 km from the array center from pumpjacks, pipelines, roads, and industrial facilities. We also report a resonance composed of body wave coming from the treated area which is only present when the injection takes place. We interpret this resonance resulting from fluid filled fractures in the subsurface maintaining waves that reverberate in the fractures. Different strategies were employed to cross-correlate and stack the data to Ambient Noise Seismic Interferometry: classical geometrical normalized cross-correlation (CCGN), phase cross-correlation (PCC), linear stacking and phase weighted stacking (PWS). PCC and PWS are based on the instantaneous phase coherence of analytic signals. Bacause of the unsuitable distribution of the noise source and geometry of acquisition, spurious arrivals arise in the correlograms. We proposed a simple methodology to attenuate these unwanted effects which consists of applying Linear Moveout (LMO) correction, stack the data in the shot domains and f-k filtering. The dispersion curves after this processing are improved and the results from the phase velocity analysis are consistent with those data from the literature.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2019. A Bacia sedimentar de Sergipe-Alagoas, localizada no Nordeste Brasileiro, possui importância histórica na exploração de hidrocarbonetos. Como consequência, possui uma grande quantidade de dados sísmicos e de poço por toda a bacia, o que resulta numa grande quantidade de informações. Contudo, muito desse conhecimento está retido na indústria de óleo e gás. Neste trabalho aplicou-se a análise AVO em uma linha sísmica na porção sul da Bacia Sergipe-Alagoas. Foi realizado um processamento para a preparação do dado, com foco na preservação da amplitude. A partir do produto final do processamento foram calculados o intercept e o gradiente para os intervalos de tempo em que estão as rochas sedimentares da Bacia. Com base nas informações estratigráficas definiu-se 5 intervalos, e para cada foi criado um crossplot e calculada a razão Vp/Vs correspondente. Os valores de razão Vp/Vs foram comparados aos valores obtidos através das medidas de um poço próximo à linha processada. Observou-se que a partir da análise AVO foi possível obter valores de razão Vp/Vs com tendência similar aos das medidas in situ, embora existam diferenças entre eles. A partir dos gráficos, observou-se que para os primeiros mil metros a razão Vp/Vs é alta, e decai conforme aumenta a profundidade. Essa profundidade coincide com folhelhos, contudo não existe relação entre a razão Vp/Vs e as medidas de raio gama, um indicador de folhelhos. Também foram delimitadas as principais Sequências estratigráficas observadas na seção sísmica empilhada, ordenadas em: embasamento, Sequência Rifte, Sequência Transicional Sequência Marinha Regressiva. A Sequência Marinha Transgressiva que ocorre em outras regiões da Bacia não está presente nessa região. The Sergipe-Alagoas sedimentary basin, located in the Northeast Brazil, has an historical valueon the hydrocarbon exploration. As a consequence, it presents a large dataset of seismic lines and drilled wells all over the basin, which results in a large amount of information. However, many of this knowledge is kept in the oil and gas industry. In this work it was applied the AVO analysis in a seismic line on the southern region of the Sergipe-Alagoas basin. It was applied a processing as preparation for the data, focused on preserving the amplitude. From the final result of the processing stage, it was calculated the intercept and the gradient for the time interval that comprehends the sedimentary rocks of the basin. Based on the stratigraphic information, 5 intervals were defined, and for each one, a crossplot was generated and the Vp/Vs ratio calculated. The Vp/Vs ratio values were compared to the ones obtained from measurements from a well near the seismic line. From the AVO analysis it was possible to get Vp/Vs values with a trend similar to the in-situ measurements, though there are differences between them. From the graphs, it is observed that for the shallowest thousand meters the Vp/Vs values are high and they decrease as the depth increases. At these depths, shales are found, however there is no correlation between the Vp/Vs ratio and the gamma ray measurements, which is a shale indicator. In addition, the main Stratigraphic Sequences were identified, ordered in: basement, Rift Sequence, Transitional and Marine Regressive Sequence. The Marine Transgressive Sequence that appears in other regions of the basin was not found in this area.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2018. Apesar da sua reconhecida importância tectônica e metalogenética, o Cráton Amazônico ainda representa uma das regiões pré-cambrianas com menor conhecimento geológico do mundo. Neste trabalho utilizamos a Tomografia Sísmica de Múltiplas Frequências para estudar o Manto Continental Sublitosférico sobre a região do cráton. Esta abordagem entende os resíduos relativos de tempo obtidos por técnicas de correlação cruzada como dependentes da frequência, em um volume elipsoidal circundante ao raio sísmico chamado Banana-Doughnut kernel. Esta metodologia permite um avanço em resolução espacial quando comparado a modelos tomográficos anteriores baseados na teoria de raios. Nosso modelo é resultado da inversão de resíduos relativos provenientes de 314 estações sismográficas distribuídas na América do Sul. Os resíduos relativos foram obtidos em 6 frequências, resultando em 20.507 resíduos relativos para a onda P e 12.329 resíduos relativos para a PKIKP. Testes de resolução indicaram uma resolução máxima de heterogeneidades com dimensões de 390 x 390 km. As anomalias de velocidade obtidas possuem boa correlação com os domínios tectônicos na porção do Escudo Brasil Central onde há uma melhor resolução. Os domínios Bacajá e Carajás apresentaram características semelhantes com anomalias de velocidade superiores a 1%, o que sugere uma litosfera espessa nestes domínios. Os domínios Tapajós, Juruena e Alta Floresta estão representados por anomalias de alta velocidade com valores intermediários (entre 0 e 1%). A porção extremo-norte da Província Tapajós-Parima, bem como o domínio Iriri Xingu, são caracterizados por anomalias de baixa velocidade, revelando regiões de litosfera afinada, podendo ser resultado de eventos magmáticos pretéritos. Nosso trabalho também revelou uma importante relação entre as anomalias de alta velocidade e ocorrências de vários sistemas minerais, trazendo um novo controle metalogenético regional para a região do Cráton Amazônico. Despite its recognized tectonic and metallogenic importance, the Amazonian Craton still represents one of the pre-Cambrian regions with less geological knowledge of the world. In this work, we used the Multiple-Frequency Seismic Tomography to study the Subcontinental Lithospheric Mantle over the craton. This approach considers the delay times obtained by frequency-dependent cross-correlation techniques in an ellipsoidal volume surrounding the ray path termed Banana-Donut kernel. This methodology allows an advance in spatial resolution when compared to previous tomographic models based on Ray Theory. Our model is a result of the inversion of cross correlation delays from 314 seismic stations distributed in South America. Cross-correlation delays were obtained in six frequencies, resulting in 20,507 relative residues for P wave and 12,329 relative residues for PKIKP. Resolution tests indicated a maximum resolution of heterogeneities with dimensions of 390 x 390 km. The obtained velocity anomalies have a good correlation with the tectonic domains proposed for the Brazil Central Shield, where there is a better resolution. The Bacajá and Carajás domains had similar characteristics with velocity anomalies above 1%, which suggests a thick lithosphere in these domains. The Tapajós, Juruena and Alta Floresta domains are represented by high velocity anomalies with intermediate values (between 0 and 1%). The extreme-northern portion of the Tapajós-Parima Province, as well as the Iriri Xingu domain, are characterized by low velocity anomalies, revealing regions of lithospheric thinning, which may be the result of previous magmatic events. Our work also revealed an important relationship between P-wave high velocity anomalies and occurrences of several mineral systems, bringing a new regional metallogenic control to the Amazonian Craton region.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2018. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Este trabalho apresenta os resultados obtidos com o uso de métodos sísmicos passivos de ondas de superfície para a detecção de estruturas rasas. Os experimentos foram realizados em sua maioria na fazenda experimental Água Limpa, da Universidade de Brasília, onde havia sido previamente implantado um ambiente controlado para estudos de geofísica forense. Neste local foram enterrados, à aproximadamente 20 cm da superfície, blocos de concreto medindo 180 x 100 x 85 cm (comprimento, largura, espessura). Sobre esses blocos foram coletados dados sísmicos, em arranjos lineares, que foram posteriormente processados segundo a metodologia SPAC modificada. Foram gerados perfis unidimensionais de velocidade de fase por profundidade, que posteriormente foram interpolados para a confecção de perfis bidimensionais. Foram testados diversos parâmetros de aquisição e processamento dos dados, como o tempo de registro, o intervalo de amostragem, o espaçamento entre geofones, o tamanho do arranjo, dentre outros. Os resultados mostraram que foi possível mapear a localização dos blocos de concreto utilizando-se exclusivamente métodos sísmicos passivos. As profundidades dos blocos de concreto são mais próximas do esperado quando são invertidas curvas de dispersão com bandas de frequência entre 15 e 70 Hz. O contraste de velocidade entre os blocos e o solo é melhor representado para as mais altas frequências, acima de 80 Hz. This work presents the results obtained with the use of passive seismic methods of surface waves for the detection of shallow structures. The experiments were mostly carried out at the experimental farm, Água Limpa, of the University of Brasília, where a controlled environment for forensic geophysics studies had been previously established. At this site, about 20 cm from the surface, were buried concrete blocks measuring 180 x 100 x 85 cm (length, width, thickness). Over these blocks, seismic data were collected in linear arrays, which were later processed according to the modified SPAC methodology. One-dimensional profiles of phase velocity vs depth were generated, and later interpolated to make two-dimensional profiles. It was tested several acquisition and processing parameters, such as recording time, sampling interval, geophones spacing, array size, among others. The results showed that it was possible to map the location of concrete blocks using exclusively passive seismic methods. The depths of the concrete blocks were more accurate when it was used, on the inversion process, dispersion curves with frequency bands between 15 and 70 Hz. The speed contrast between the blocks and the ground is best represented at the higher frequencies, above 80 Hz.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2017. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Neste trabalho, apresentamos os resultados de tomografia sísmica de tempo de percurso utilizando ondas P no Brasil. O objetivo foi estudar a estrutura tectônica do manto superior no Brasil e algumas regiões adjacentes a partir das variações de velocidades obtidas pelo método de forma a caracterizar sismicamente algumas regiões e propor limites em subsuperfície para alguns blocos cratônicos. Foram realizadas inversões para dados registrados durante o período de 1992-2015 por 264 estações. Esses dados foram incluídos no banco de dados utilizado por Schimmel et al. (2003), Rocha et al. (2011) Azevedo et al. (2015) e Rocha et al. (2016). Anomalias anteriormente observadas puderam ser mais bem definidas e novas regiões foram amostradas com a instalação de novas estações. No Brasil central, anomalias tomográficas de baixa velocidade indicam uma região de afinamento litosférico, favorecendo atividades sísmicas nesta região. A sismicidade na bacia do Pantanal coincide com as anomalias de baixa velocidade com epicentros seguindo a tendência da zona sísmica Goiás-Tocantins (GTSZ). A faixa sísmica ao longo das anomalias de baixa velocidade observadas na província Mantiqueira e a ausência de sismicidade na faixa Araçuaí, indicam diferenças na estrutura sísmica da litosfera ao longo da margem continental brasileira. O bloco paleocontinental São Francisco é maior, em profundidades litosféricas, do que os limites de superfície propostos para o cráton do São Francisco se estendendo para leste, oeste e nordeste deste Cráton. Testes sintéticos sugerem que a raiz do cráton do São Francisco alcança cerca de 250 km de profundidade. Anomalias de alta velocidade observadas sob a bacia do Parnaíba indicam a presença do bloco do Parnaíba. Anomalias de alta velocidade na porção norte da bacia do Parnaíba podem estar relacionadas ao cráton São Luís. Intensas anomalias de alta velocidade sob o cráton Amazônico sugerem a presença da quilha deste Cráton. As anomalias de baixa velocidade observadas no cráton Amazônico podem estar relacionadas aos limites em subsuperfície das províncias geocronológicas definidas por Tassinari e Macambira (2004). In this work, we present the results of travel time seismic tomography using P-waves in Brazil. The objective was to study the tectonic structure of the upper mantle in Brazil and some adjacent regions from the velocity variations obtained by the method in order to characterize seismically some regions and propose limits in subsurface for some cratonic blocks. Inversions were performed for data recorded during the period 1992-2015 by 264 stations. These data were included in the database used by Schimmel et al. (2003), Rocha et al. (2011), Azevedo et al. (2015) e Rocha et al. (2016). Previously observed anomalies were better defined and new regions were sampled with the installation of new stations. In central Brazil, low-velocity tomographic anomalies indicate a region of thinning lithospheric, favoring seismic activity in this region. Seismicity in the Pantanal basin coincides with low-velocity anomalies with epicenters following the trend of the Goiás-Tocantins seismic zone (GTSZ). The seismic range along the low-velocity anomalies observed in Mantiqueira province and the absence of seismicity in the Araçuaí belt, indicates differences in the seismic structure of the lithosphere along the brazilian continental margin. The São Francisco paleocontinental block is larger, in lithospheric depths, than the surface boundaries proposed for the San Francisco craton extending to the east, west and northeast of this craton. Synthetic tests suggest that the root of the San Francisco craton reaches about 250 km depth. High-velocity anomalies observed beneath the Parnaiba basin indicate the presence of the Parnaiba block. High-velocity anomalies in the northern portion of the Parnaiba basin may be related to the São Luis craton. Intense high-velocity anomalies beneath the Amazonian craton suggest the presence of the keel of this Craton. The low-velocity anomalies observed in the Amazonian craton may be related to the subsurface boundaries of the geochronological provinces defined by Tassinari & Macambira (2004).

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2017. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior ( CAPES ) No Brasil e no mundo não são raros os casos de sepultamento clandestino de pessoas (fatores criminais), e também o soterramento relacionado a desastres naturais (por exemplo, deslizamento de encostas em épocas de chuva), ou ainda por acidentes em obras de engenharia (deslizamento de taludes e de túneis). Os métodos geofísicos rasos são ferramentas úteis para localização deste tipo de alvo em ambas as situações, pois permite investigar áreas extensas em curto espaço de tempo, fundamental em casos de soterramento, ou no direcionamento de escavações forenses, minimizando assim o tempo de investigação e a área investigada, auxiliando na conclusão de inquéritos. Neste os métodos radar de penetração de solo (GPR) e Eletrorresistividade foram utilizados para estudar a resposta geofísica de corpos em diferentes cenários de sepultamento. Para isso, foi construído o Sitio Controlado de Geofísica Forense (SCGF), em uma área de 600 m² (15 m x 40 m), localizado na Fazenda Água Limpa pertencente a Universidade de Brasília – UnB. O SCGF é caracterizado por duas fileiras com sete cenários de sepultamento. Os cenários são representações de ocorrências históricas policiais de ocultação de corpos. Para compor a representação de corpos humanos, foram utilizadas carcaças de suínos de cerca de 60 kg, doados por falências naturais. O objetivo deste estudo é identificar os padrões de resposta dos métodos geofísicos (GPR e Eletrorresistividade) associados aos vários cenários de sepultamento, tendo a influência dos períodos de estiagem e precipitação, em um período de 24 meses. As aquisições foram adquiridas antes e após o sepultamento, permitindo analisar os resultados das anomalias produzidas pelos materiais sepultados. Os resultados de GPR permitiram identificar um melhor contraste dielétrico e de atenuação do sinal nos períodos de precipitação. As aquisições de eletrorresistividade revelaram uma melhor resolução das anomalias geoelétricas com espaçamento dos eletrodos em 0,50 m, e bom contraste de resistividade nos períodos de estiagem. A presença da carcaça de suíno foi responsável pela atenuação do sinal do GPR e dos baixos valores de resistividade, indicativos, portanto, da presença de corpos sepultados, em um latossolo vermelho típico do cerrado. Este projeto é de extrema importância para a comunidade científica de geocientistas e de especialistas em pesquisa forense, pois possibilitará o estabelecimento de melhores técnicas de aquisição de dados geofísicos, aprimoramento das rotinas de processamento de dados, e a obtenção de modelos de padrões, de respostas geofísicas associados a inumações, que guiarão a interpretação dos resultados. In Brazil and in the world, cases of clandestine burial of people (criminal factors), as well as burial related to natural disasters (for example, sliding of slopes in times of rain), or accidents in engineering works are not rare. Sliding of slopes and tunnels. Shallow geophysical methods are useful tools to locate this type of target in both situations, as it allows investigating large areas in a short time, fundamental in cases of burial, or in the direction of forensic excavations, thus minimizing the time of investigation and the Investigated, assisting in the completion of investigations. In this method, ground penetration radar (GPR) and Eletroresistivity should be used to study the geophysical response of bodies in different burial scenarios. For this, the Forensic Geophysical Controlled Site (FGCS) was built in an area of 600 m² (15 m x 40 m), located at the Água Limpa Farm belonging to the University of Brasília - UnB. The FGCS is characterized by two rows with seven burial scenarios. The scenarios are representations of historical police events of hiding of bodies. To compose the representation of human bodies, pig carcasses of about 60 kg were used, donated by natural bankruptcies. The objective of this study is to identify the response patterns of the geophysical methods (GPR and Eletroresistivity) associated to the various burial scenarios, with the influence of drought and precipitation periods, over a period of 24 months. The acquisitions were acquired before and after the burial, allowing to analyze the results of the anomalies produced by the buried materials. The GPR results allowed to identify a better dielectric contrast and signal attenuation in the precipitation periods. The acquisitions of electroresistance showed a better resolution of the geoelectric anomalies with electrode spacing at 0.50 m, and good resistivity contrast in the dry periods. The presence of the pig carcass was responsible for the attenuation of the GPR signal and the low values of resistivity, being an indication of the presence of buried bodies in a typical Red Latosol of the savannah. This project is of the utmost importance to the scientific community of geoscientists and forensic survey specialists, as it will enable the establishment of better techniques for the acquisition of geophysical data, improvement of data processing routines, and obtaining models of geophysical responses patterns Associated with burials, which will guide the interpretation of the results.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2017. A utilização da sísmica em projetos de engenharia decorre preferencialmente da identificação dos refletores ou camadas superficiais do solo. Nesse contexto, o presente trabalho visou a caracterização geológica e geotécnica de duas seções de solo, na Asa Sul de Brasília, Distrito Federal, a partir de ensaios de Refração Sísmica e de Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW). Ademais a metodologia usada mediu, em cada seção geofísica, a velocidade das ondas P (Vp) e S (Vs), a densidade (); o que proporcionou o cálculo do módulo de Young (E), o módulo de cisalhamento (G), o coeficiente de Poisson () e o coeficiente volumétrico (K). A partir desses dados foram caracterizados os solos sondados quanto à textura, consistência, escavabilidade e saturação. Essa caracterização foi confrontada, então, com dados existentes no local provenientes de sondagens percussivas e ensaios do tipo Standard Penetration Test (SPT), tendo sido verificada boa correlação entre os dados indiretos (geofísicos) e diretos (sondagens mecânicas). Destaca-se, que os valores dos módulos elásticos estimados, conforme metodologia apresentada na presente pesquisa, poderiam ser usados, ainda, no cálculo de fundações e no dimensionamento de equipamentos de escavação para execução de uma obra de infraestrutura até a profundidade de 13 metros na seção da SQS 215 e de 14 metros na seção da SQS 115. Acredita-se que a aplicação da metodologia para estimar os parâmetros elásticos em solos da Asa Sul incentive o maior uso da sísmica em estudos prévios para elaboração de projetos de infraestruturas a serem desenvolvidos neste bairro e demais regiões do Distrito Federal. The use of seismic in engineering for infrastructure projects allows the identification of reflectors or surface layers of the soil. In this context, the present study aimed to the geological and geotechnical characterization of two sections of soil pertaining to Asa Sul region in Brasilia, Federal District, using data obtained in tests of Seismic Refraction and MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves). The methodology also allowed to measure, in each section, the speed of the P waves (Vp) and S (Vs), the density (ρ); the calculation of the Young's and shear modules (G), the Poisson (υ) and the volumetric coefficients (K). These data were the base to characterize the collected soil samples in relation to texture, consistency, digging and saturation properties. The results were also confronted with existing data from surveys and tests of percussive type SPT (Standard Penetration Test) with good correlation between the indirect data (geophysics) and direct (mechanical prospecting). Important to note that the values of elastic modules estimated by the methodology of this research, allow the calculation of foundations and excavation equipment for execution of infrastructure works in the sections surveyed within a range of 13 and 14 meters in depth. The application of the methodology for estimating elastic parameters in soils of the researched area can encourage the greater use of refractive seismic methodologies in infrastructure projects in other areas of the Federal Disctrict.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2016. A tomografia de ruído ambiental foi utilizada para estudar a crosta e o manto superior sob a porção sudeste da plataforma Sul-Americana. Este método foi escolhido devido à baixa distribuição espacial de eventos sísmicos na região e a dificuldade de obter períodos menores (inferiores a 30 s) para os eventos. Neste trabalho focou-se nas ondas Rayleigh que foram extraídas das Funções de Green obtidas a partir da correlação cruzada de fase (PCC) das componentes verticais dos registros das estações sismográficas. As correlações obtidas foram empilhadas utilizando a técnica do empilhamento de fase com pesos (tf-PWS). Estes métodos realçam sinais fracos aumentando as chances de detectá-los, além de conseguir detectar sinais mascarados por grandes amplitudes e aumentar a razão sinal ruído. Serão apresentados mapas de velocidade de grupo para vários períodos que representam a contribuição de velocidade para profundidades de até 40 km. The Ambient Noise Tomography technique was employed to study the crust and the shallow mantle under the southeast portion of the South American Platform. This method was chosen due to the poor spatial distribution of ray paths which would be obtained for earthquake surface wave tomography at periods which range from 5s to 20s. In this work, we focus on Rayleigh waves which are extracted from empirical Green's functions which we obtain from the phase cross-correlations (PCC) of vertical component ambient noise recordings. PCC is based on the instantaneous phase coherence of the analytic signals and was chosen since it is amplitude unbiased. The obtained cross-correlations were then stacked using the time-frequency domain Phase Weighted Stacking (tf-PWS). These methods are expected to detect and to enhance weak, but coherent signals concealed in other larger amplitude signals and to improve the signal-to-noise ratio of the final results. Here, we will present group velocity maps several periods which represent the average structure down to depth of about 40 km.

Os sinais ruidosos registrados durante o monitoramento de operações de fraturamento hidráulico num campo de petróleo podem trazer informações importantes sobre a estrutura do subsolo. Tais informações são extraídas através de um conjunto de procedimentos de análise e processamento de dados, baseado na técnica de Interferometria Sísmica de Ruído Ambiente (ISRA). Na prática, a técnica envolve a realização de duas etapas: a correlação cruzada, que é equivalente a convolução de um dos sinais com o outro reverso no tempo, e o empilhamento (stacking) dos resultados gerados. A resposta encontrada pela mesma é equivalente a Função de Green empírica do meio convolvida com a wavelet da fonte e por esse motivo, a Interferometria Sísmica também é chamada de recuperação da Função de Green. Neste trabalho, novas respostas sísmicas foram obtidas através da combinação de duas técnicas de correlação cruzada (correlação cruzada clássica normalizada geometricamente - CCGN e correlação cruzada de fase - PCC) com duas técnicas de empilhamento (empilhamento linear - LS e o empilhamento não linear ou ponderado por fase - PWS). Consequentemente, quatro abordagens foram alcançadas, que após submetidas a um fluxo de processamento padrão de dados sísmicos resultou em quatro seções sísmicas empilhadas (LS-PCC - empilhamento linear com correlação cruzada de fase, LS-CCGN - empilhamento linear com correlação cruzada clássica normalizada geometricamente, PWS-PCC - empilhamento não linear com correlação cruzada de fase e PWS-CCGN - empilhamento não linear com correlação cruzada clássica normalizada geometricamente). Para interpretação dos resultados, uma modelagem sísmica direta foi realizada a fim de obter uma seção sísmica sintética. A interpretação dos resultados com o uso de informações de dados sintéticos e da geologia mostrou que alguns eventos correspondentes a marcadores geológicos foram recuperados. Isto contribuiu para a comprovação de que é possível recuperar as reflexões de um meio em subsuperfície utilizando registros de ruído sísmico ambiente e a técnica de Interferometria Sísmica. The noisy signals recorded during the monitoring hydraulic fracturing operations in an oil field can provide important information on the structure of the subsoil. Such information is extracted through a set of procedures for analyzing and processing data, based on the technique of of Ambient Noise Interferometry Seismic (ANSI). In practice, the technique involves the realization of two steps: the cross-correlation, which is equivalent to a convolution of the signals with each other in reverse time and the stacking the results generated. The answer is found by this is equivalent to empirical Green function convolved the medium of the source wavelet and therefore, the seismic interferometry recovery is also called the Green function. In this work, new seismic responses were obtained by combining two cross-correlation techniques (classical cross-correlation geometrically normalized - CCGN and phase cross-correlation - PCC) with two stacking techniques (linear stack - LS and the nonlinear stack or phase-weighting stack - PWS). Consequently, four approaches have been reached which, after undergoing a standard processing flow of seismic data resulted in four stacked seismic sections (LS-PCC - linear stack with phase cross-correlation, TS-CCGN - linear stack with classical cross-correlation geometrically normalized, PWS-PCC - nonlinear stack with phase cross-correlation and PWS-CCGN - nonlinear stack with classical cross-correlation geometrically normalized). To interpret the results, a direct seismic modeling was performed to obtain a synthetic seismic section. Interpretation of the results with the use of synthetic data information and geology showed that some events corresponding to geological markers were recovered. This adds to the confirmation that is possivel retrieve the reflections of an environment in the subsurface using ambient seismic noise records and seismic interferometry technique.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2014. Este trabalho é constituído pela aquisição, processamento e interpretação de dados 2D de sísmica de refração rasa e eletrorresistividade em uma linha no depósito de minério de ferro de N4WS, localizado na Província Mineral de Carajás. Os métodos geofísicos foram utilizados para identificar a interface entre o minério de ferro e demais litologias do corpo, além de gerar um modelo geofísico e compará-lo com sondagens disponíveis na área. Outro objetivo foi de avaliar a potencialidade destes métodos geofísicos como ferramenta para caracterização preliminar do corpo na fase de pesquisa. Para o método de sísmica de refração rasa foram utilizados 120 canais, espaçados 10m em uma linha de 1190 metros, com sete pontos de tiro. O método de eletrorresistividade foi adquirido utilizando a técnica do caminhamento elétrico, utilizando o arranjo polo-polo, em uma linha de 1430 m, com espaçamento entre os eletrodos de 10 metros. Houve boa correlação entre os métodos geofísicos e as sondagens geológicas. Nos resultados da sísmica, um modelo de duas camadas foi gerado, sendo a primeira camada interpretada como horizonte de rochas alteradas, e a segunda camada o horizonte de rochas preservadas. Na seção de eletrorresistividade foi observada uma zona de maior resistividade (>3937 ohm.m), interpretada como sendo minério de ferro. Foi observada uma região de resistividade intermediária (816 – 2330 ohm.m) interpretado como rochas alteradas. Essas duas regiões estão na primeira camada da sísmica. Em maiores profundidades, uma zona com resistividade variando entre 483 e 2330 ohm.m foi interpretada como sendo rocha máfica preservada, e uma região de menor resistividade (3937 ohm.m) was interpreted as iron ore, and a region of intermediate resistivity (816-2330 ohm.m) as altered rocks. These two regions represent the first seismic layer. On the second seismic layer, an area with intermediated resistivity values (483 to 2330 ohm.m) was interpreted as mafic rocks, and the area with lower resistivity (

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This thesis presents and discusses the results of the various seismic areas in the State of Pernambuco, with the aim of having a vision of regional seismicity and its causes. To the papers published in journals were added two new original works submitted to international journals, dealing with seismic areas located in the counties of São Caetano, Cupira, and Agrestina. All seismic areas mentioned in this thesis are located on the Pernambuco Lineament and its surroundings (both in branches or single faults within 40 km of it). The Pernambuco Lineament is a Neoproterozoic shear zone of continental-scale that deformed the Borborema Province, and presents as branches, shear zones with NE-SW direction. The new submitted papers are from the analysis of data collected by three local networks of stations that operated in the following areas: network SO07 (seismicity in the district of Santa Luzia - São Caetano, 2007), network BM10 (data from seismic areas of Serra Verde ( Cupira) and Barra do Chata (Agrestina), in 2010), network SO10 (seismicity near the urban center of São Caetano in 2010). These data were used for determining the hypocenters and focal mechanisms in order to discuss the relationship between the seismicity and geological features of the area. The new mechanisms obtained, as well as the previously published allowed the determination of the direction of the average stress in the region. The direction of stress in the region involving the various seismic areas, now or previously studied, is quite stable and approximate EW direction (SHmax). The correlation between seismicity and geological features is observed on the lineament and north of it. In the south (Cupira and Agrestina), in seismic areas nearby shear zones NE-SW, there is no correlation and seismogenic EW normal faults are active and its motion is compatible with regional stresses. It is probable that these active faults are more recent than the Neoproterozoic, probably of the Cretaceous period, when the last great movement of the Pernambuco Lineament occurred Nesta tese são apresentados e discutidos os resultados do estudo de diversas áreas sísmicas no Estado de Pernambuco com o objetivo de se ter uma visão regional da sismicidade e suas causas. Aos trabalhos já publicados em revistas foram acrescentados dois novos trabalhos originais, submetidos a periódicos internacionais, abordando as áreas sísmicas localizadas nos municípios de São Caetano, Cupira e Agrestina. Todas as áreas sísmicas abordadas nesta tese estão situadas sobre o Lineamento Pernambuco ou seu entorno (seja em ramificações ou falhas isoladas a menos de 40 km do mesmo). O Lineamento Pernambuco é uma zona de cisalhamento Neoproterozóica de escala continental que deformou a Província Borborema e que apresenta, como ramificações, zonas de cisalhamento com direção NE-SW. Os novos trabalhos submetidos são decorrentes da análise de dados coletados por três redes de estações que operaram nas seguintes áreas: rede SO07 (sismicidade no distrito de Santa Luzia - São Caetano, em 2007); rede BM10 (dados das áreas sísmicas de Serra Verde (Cupira) e Barra do Chata (Agrestina), em 2010); rede SO10 (sismicidade próxima ao centro urbano de São Caetano, em 2010). Esses dados foram utilizados na determinação dos hipocentros e mecanismos focais visando discutir a correlação entre a sismicidade e as principais feições geológicas da região. Os novos mecanismos obtidos, bem como os anteriormente publicados permitiram a determinação da direção do esforço médio na região. A direção dos esforços na região envolvendo as diversas áreas sísmicas, agora ou anteriormente estudadas, é bastante estável e de direção aproximada EW (SHmax). A correlação entre a sismicidade e feições geológicas é observada sobre o lineamento e ao norte do mesmo. Ao sul (Cupira e Agrestina), em áreas sísmicas próximas a zonas de cisalhamento NE-SW, não há correlação e falhas sismogênicas normais de direção EW estão ativas e seu movimento é compatível com os esforços regionais. É provável que essas falhas ativas sejam mais recentes que o Neoproterozóico, provavelmente do período Cretáceo, época do último grande movimento do Lineamento Pernambuco

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2013. Neste trabalho, apresentamos os resultados de tomografia sísmica de tempo de percurso utilizando ondas P no Brasil Central. Foram realizadas inversões para dados registrados durante os anos de 2008-2012 por 15 estações distribuídas na área de estudo. Além disso, esses dados foram incluídos no banco de dados utilizado por Rocha et al. (2011), a fim de melhorar a resolução das anomalias em algumas regiões dentro da área de estudo. O objetivo foi estudar o manto superior sob o Brasil Central, procurando estudar efeitos na litosfera relacionados à colisão entre os crátons Amazônico e do São Francisco durante o Neoproterozóico, bem como, verificar a possível influência do Lineamento Transbrasiliano em profundidades litosféricas. Foram obtidas imagens da distribuição de velocidades no manto superior, onde anomalias relacionadas a um modelo de referência global podem ser interpretadas como resultante das principais estruturas tectônicas. Uma anomalia de baixa velocidade cruza a área de estudo na direção NE-SW, concordando com o trend principal do Lineamento Transbrasiliano. Esta anomalia foi interpretada como o limite entre as placas Amazônica e Sãofranciscana na porção central do lineamento. Alta sismicidade foi observada nesta região, sugerindo que se trata de uma zona de afinamento na litosfera. Foi discutida ainda a possibilidade da anomalia de baixa velocidade estar compartimentada em duas estruturas distintas e paralelas, sendo uma representada pelo Arco Magmático de Goiás e a outra pelo Maciço de Goiás. Altas velocidades foram observadas sob os crátons Amazônico e do São Francisco. Foi proposto um modelo para os limites em subsuperfície das placas Amazônica e Sãofranciscana dentro da área de estudo, e possível limite destas placas com o núcleo cratônico da Bacia do Parnaíba. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT In this work, we present the results of travel time seismic tomography, using P waves in Brazil Central. Inversions were made with data recorded during the years 2008- 2012 by 15 stations distributed in the study area. Furthermore, these data were included in the database used by Rocha et al. (2011), in order to improve the resolution of anomalies within the study area. The objective was to study the upper mantle beneath Brazil Central, in order to study effects in lithospheric related to the collision between the Amazonian and São Francisco cratons during the Neoproterozoic, as well as to verify the possible influence of the Transbrasiliano Lineament at lithospheric depths. We obtained images of the distribution velocities of the upper mantle, where anomalies related to a global reference model can be interpreted as the result of main tectonic structures. A low velocity anomaly crosses the study area in NE-SW direction, agreeing with the main trend of the Transbrasiliano Lineament. This anomaly was interpreted as the boundary between the Amazonian and Sãofranciscana plates in the central portion of the lineament. High seismic activity was observed in this region, suggesting that this is a thinning zone of the lithosphere. It discussed still the possibility of low velocity anomaly be compartmented in two distinct and parallel structures, one represented by the Goiás Magmatic Arc and the other by Goias Massif. High velocities were observed under the Amazonian and São Francisco cratons. A model was proposed for the subsurface boundaries of the Amazonian and Sãofranciscana plates within the study area, and the possible limit of these plates with the cratonic nucleus of the Parnaiba Basin.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2010. Esta dissertação trata sobre a identificação de embarcações em imagens aerotransportadas de radar de abertura sintética (SAR) da aeronave R 99 na área marítima do Brasil. Os objetivos deste trabalho são: identificar os métodos de geoprocessamento, o tipo de realce de contraste, os filtros morfológicos, os classificadores e os transformadores que permitem melhor identificação de embarcações em imagens SAR da Área Marítima do Brasil, relacionar os elementos de interpretação com as fases da interpretação, bandas, polarizações, filtros morfológicos, classificador e transformador, a fim de determinar os elementos de interpretação mais apropriados para identificação de embarcações; e distinguir embarcações entre si em imagens SAR por meio da utilização dos elementos de interpretação e de análises estatísticas de dados, gerando um algoritmo de medição automática do comprimento das embarcações. A metodologia foi dividida em três fases. Na primeira e na segunda fase, foi proposta uma definição de metodologia de interpretação de alvos em imagens SAR, enquanto na terceira fase, foi criado um algoritmo capaz de medir o comprimento dos alvos. Na primeira fase, os níveis digitais das cinco imagens das três áreas de estudo (Porto de Tubarão, Porto de Santos e Baia de Guanabara) foram exportados para a planilha MS Excel™ e para os pacotes estatísticos SPSS™ e MINITAB™ para serem analisados estatisticamente (análise de médias, desvio-padrão, correlação de Pearson, correlação múltipla, análise de variância, coeficiente Kappa e matriz de autovetores). Nesta fase, as imagens foram ainda processadas no software ENVI 4.5 em diferentes realces (linear 2%, gaussiano, equalização, raiz quadrada e contraste de 50 a 200), filtros morfológicos (dilatação, erosão, abertura e fechamento), classificadores nãosupervisionados (isodata e K-médias), classificadores supervisionados (paralelepípedo, distância mínima, distância Mahalanobis, máxima verossimilhança, mapa de ângulo espectral, divergência de informação espectral, codificação binária e máquina de vetor suporte) e transformadores (realce por decorrelação, de saturação e imagem colorida sintética). Na segunda fase, os resultados da primeira fase serviram de base para confrontar elementos e fases da interpretação com bandas/polarizações, definindo os principais elementos de interpretação. Na última fase, foi utilizado um algoritmo na linguagem MATLAB, com base em dados estatísticos, banco de dados com 14 tipos de tabelas de embarcações militares e mercantes e 31 tipos de embarcações para cada tabela, com suas respectivas larguras e comprimentos, para diferenciar embarcações entre si (militar ou mercante). Resultados desse estudo mostraram que, para interpretar embarcações, a composição mais indicada é a banda L com as polarizações HH, VV e VH ou HH, VV e HV, seguida de aplicação de realce de contraste de 50-200, filtro morfológico abertura e classificador máquina de vetor suporte ou transformador imagem colorida sintética. A metodologia para medir de forma automática as embarcações apresentou resultados satisfatórios, principalmente para o limite de corte 255, pixel com 2,46 metros e uso do arquivo no formato texto. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT This dissertation deals with the identification of vessels in images of airborne synthetic aperture radar (SAR) of the plane R 99 in the sea area of Brazil. Our objectives are to identify the methods of GIS, the type of contrast enhancement, morphological filters, classifiers and processors that enable better identification of ships in SAR images of the Maritime Area of Brazil, to relate the elements of interpretation with the stages of interpretation, bands, polarizations, morphological filters, classifier and processor in order to determine the elements of interpretation more appropriate to identify ships, boats and distinguish between them in SAR images by using the elements of interpretation and statistical analysis data, generating an algorithm for automatic measurement of the length of vessels. The methodology was divided into three phases. In the first and second phase, we proposed a definition of methodology of interpretation of targets in SAR images, while the third stage, was created an algorithm able to measure the length the targets. In the first phase, the levels of five digital images of the three study areas (Tubarão Port, Port of Santos and Guanabara of Bay) were exported to MS Excel™ spreadsheet and statistical packages SPSS™ and MINITAB™ to be analyzed statistically (analysis of means, standard deviation, Pearson correlation, multiple correlation, analysis of variance, and Kappa coefficient matrix of eigenvectors). At this stage, the images were further processed using ENVI 4.5 on different highlights (2% linear, Gaussian, equalization, square root and contrast from 50 to 200), morphological filters (dilation, erosion, opening and closing), non-supervised classifiers (ISODATA and K-means clustering), supervised classifiers (parallelepiped, minimum distance, Mahalanobis distance, maximum likelihood, spectral angle map, divergence of spectral information, binary encoding and support vector machine) and processors (by decorrelation highlight, saturation and synthetic color image). In the second phase, the results of the first phase provided a basis for comparing elements and stages of interpretation with band / polarization, defining the main elements of interpretation. In the last phase, we used an algorithm in MATLAB, based on statistical data, database tables with 14 types of naval and merchant ships and 31 types for each table, with their widths and lengths to differentiate vessels each other (military or merchant). Results of this study showed that, in interpreting vessels, the composition is the most appropriate L band with HH, VV and VH, or HH, VV and HV, followed by application of contrast enhancement of 50-200, morphological opening filter and classifier support vector machine or synthetic color image processor. The methodology for automatically measuring vessels with satisfactory results, especially for the cut-off 255 pixels with 2.46 meters and use the file in text format.