Search

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.

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.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A região noroeste do estado do Ceará é uma das principais regiões com sismicidade ativa dentro da Província Borborema. Há relatos de um abalo sísmico ocorrido em 1810, na cidade de Granja. A partir de janeiro de 2008, a atividade sísmica na região aumentou consideravelmente e foi instalada uma rede sismográfica com 11 estações digitais na serra da Meruoca. Em 2009, outra sequência de abalos sísmicos iniciou-se e outra rede foi instalada na cidade de Santana do Acaraú, com até 6 estações digitais. Os resultados mostrados nessa tese foram obtidos através da análise dos dados registrados nessas duas redes, principalmente. As áreas epicentrais estão localizadas nas proximidades da parte nordeste do Lineamento Transbrasiliano, uma zona de cisalhamento com trend NE-SW que corta a região de estudo. Identificamos zonas sísmicas com hipocentros localizados entre 1km e 8km. Os mecanismos focais encontrados foram do tipo transcorrente, predominante na Província Borborema. Foi realizada uma integração entre dados sismológicos, geológicos e geofísicos (aeromagnéticos) e mostramos que as falhas sismogênicas encontradas estão orientadas na mesma direção das estruturas frágeis locais observadas em campo e de lineamentos magnéticos. A direção do SHmax (esforço máximo) na região foi estimada usando uma inversão de sete mecanismos focais espalhados pela região e usamos as direções dos falhamentos sismogênicos. O esforço horizontal possui máxima compressão (σ1=300°) com orientação NW - SE e extensão (σ3=210°) com direção NE - SW e σ2 vertical. Esses resultados estão de acordo com resultados de estudos anteriores, mas foi usado um número maior de mecanismos focais. A atividade sísmica registrada na área de estudo não está relacionada com uma possível reativação do Lineamento Transbrasiliano, até o momento. Inside the Borborema Province the Northwestern Ceará (NC) is one of the most seismic active regions. There are reports of an earthquake occurred in 1810 in the Granja town. On January, 2008 the seismic activity in NC has increased and it was deployed a seismographic network with 11 digital stations. In 2009, another earthquake sequence began and it was deployed another seismographic network in the Santana do Acaraú town with 6 stations. This thesis presents the results obtained by analyzing the data recorded in these two networks. The epicentral areas are located near the northeastern part of the Transbrasiliano Lineament, a shear zone with NE-SW-trending that cuts the study area. The hypocenters are located between 1km and 8km. The strike-slip focal mechanisms were found, which is predominant in the Borborema Province. An integration of seismological, geological and geophysical data was performed and it show that the seismogenic faults found are oriented in the same direction to the local brittle structures observed in field and magnetic lineaments. The SHmax (maximum compressional stress) direction in NC was estimated using an inversion of seven focal mechanisms. The horizontal maximum compression stress (σ1 = 300°) with orientation NW-SE and extension (σ3 = 210°) with NE-SW and σ2 vertical. These results are consistent with results of previous studies. The seismic activity recorded in NC is not related to a possible reactivation of the Transbrasiliano Lineament, by now.

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