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Este trabalho visa estimar e analisar a variação dos elementos do campo de gravidade na região do Aqüífero Guarani em um período de dois anos e três meses - abril de 2002 a julho de 2004 - usando os dados da missão GRACE. Esta variação engloba todas as mudanças de gravidade que são causadas por variações na distribuição de massa da superfície da Terra e pela deformação da Terra Sólida em resposta a estas variações de massa, estimadas pelos coeficientes de Stokes fornecidos pela missão GRACE. As soluções foram obtidas somente a partir de perturbações de órbita de satélites independentemente de dados de gravidade na superfície oceânica e continental. As soluções mensais do campo gravitacional da Terra fornecidas pela missão GRACE, considerando o grau e a ordem máximos de expansão dos elementos do campo de gravidade em harmônicos esféricos de 150 (fevereiro de 2003 a julho de 2004) e 120 (abril, agosto e novembro de 2002), foram processadas e forneceram valores de altura geoidal e anomalia ar-livre para cada conjunto destas soluções mensais, juntamente com os erros associados. Uma inversão linear 3-D da altura geoidal residual foi realizada para obter a distribuição de densidades tridimensional associada a estas variações, verificando-se assim a viabilidade do uso dos dados do GRACE na investigação da variação das massas de água no Aqüífero Guarani. A partir da anomalia ar-livre e dos dados de um modelo topográfico digital da região obteve-se também a anomalia Bouguer em um perfil representativo do aqüífero, a fim de estimar a correspondente variação da massa de água na região analisada. This work estimates the variation of the gravity field elements in a period of two years and three months - April 2002 to July 2004 - using the GRACE mission data in the Guarani aquifer region; these changes are the sum of all the gravity changes that are caused by variations from mass distribution of the Earth's surface and by the deformation of the solid Earth in response to these mass variations. The solutions have been calculated only from the disturbances of the satellite orbits and do not depend on the gravity data available in the oceanic and continental areas. The calculations of the Earth's gravity field monthly solutions by using the GRACE mission data, considering the spherical harmonics, i.e., the Stokes coefficients, for the global gravity field, up to degree and order 150 (February/2003 to July/2004) and 120 (April, August and November 2002), have been transformed in geoidal height and free-air anomaly grids, with the respective associated errors. A linear 3-D inversion using the residual geoid height supplied the three dimensional density distribution, showing that the use of the GRACE data in investigation of the water mass variability in Guarani aquifer is feasible. A Bouguer anomaly profile, calculated by using the GRACE free-air anomaly and a digital topographic model data, was used in order to estimate the water mass variation in the Guarani aquifer region.

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A hipótese adotada nesta pesquisa é que a consideração do parâmetro temporal junto à análise espectral possibilita isolar a maré terrestre e as sobrecargas. A metodologia neste trabalho envolve três etapas: (1) o pré-processamento, (2) o processamento das observações gravimétricas e (3) a aplicação dos modelos de marés. As estações base do estudo são PPTE e NEIA, localizadas respectivamente nos municípios de Presidente Prudente - SP e Cananeia - SP, escolhidas em razão do comportamento distinto das cargas oceânicas nas duas regiões. A pesquisa fundamenta-se na decomposição por harmônicos esféricos e pelo uso de ondaletas na série temporal gravimétrica das duas estações. O pré-processamento dos dados foi minuciosamente realizado, destaca-se a detecção de um deslocamento temporal em parte dos dados gravimétricos de PPTE, que foram corrigidos com sucesso. Na etapa do processamento foram analisados os impactos das correções atmosféricas e oceânicas. Para a manutenção do sentido físico das constituintes de maré na correção da carga atmosférica é recomendada a utilização de um fator de admissibilidade teórico associado a modelos meteorológicos globais. Os modelos de sobrecarga oceânica mostraram dificuldade na total minimização do efeito, principalmente na região costeira. Nestes cenários é vantajoso a utilização de modelos empíricos de marés que englobados em cada constituinte a maré sólida e efeitos de sobrecarga. Em relação à análise espectro-temporal, a modificação da frequência fundamental da ondaleta mãe é essencial para a separação das constituintes de maré. Para a extensão da série temporal dos dados gravimétricos em ~ 10 meses, interpolados para 1 h, a utilização da frequência fundamental em 400 Hz permitiu a separação de 13 constituintes. Na obtenção dos fatores gravimétricos e fases, os experimentos mostraram compatibilidade entre os resultados obtidos com o ETERNA e com a Transformada em Ondaletas. Os resultados obtidos na análise espectro temporal mostraram que é possível obter as sobrecargas extraídas dos dados gravimétricos por meio da consideração de um modelo elástico teórico. There are Earth tide data from stations across the country that have been in operation in recent years. However, each collection region has one or more predominant geophysical effects, causing a heterogeneity of data and opening the possibility for several studies. The minimization of geophysical effects in gravimetric observations is a major challenge in the generation of terrestrial tide models. Thus, this research aims to study the methodologies for correcting atmospheric and ocean loading in different scenarios. The hypothesis adopted in this research is that the consideration of the temporal parameter together with the spectral analysis makes it possible to isolate the terrestrial tide and the overloads. The methodology in this work involves three stages: (1) the pre-processing, (2) the processing of the gravimetric observations and (3) the application of the tidal models. The study stations are PPTE and NEIA, located respectively in the cities of Presidente Prudente - SP and Cananeia - SP, chosen due to the different behavior of ocean loading in the two regions. The research is based on the decomposition by spherical harmonics and the use of wavelets in the gravimetric time series of the two stations. The pre-processing of the data was meticulously carried out, highlighting the detection of a temporal displacement in part of the PPTE gravimetric data, which were successfully corrected. In the processing stage, the impacts of atmospheric and oceanic corrections were analyzed. To maintain the physical meaning of tidal constituents, for the atmospheric loading correction it is recommended to use a theoretical admissibility factor associated with global meteorological models. Ocean tide loading models showed difficulty in minimizing the effect, especially in the coastal region. In these scenarios, it is advantageous to use empirical tidal models that include in each constituent the solid tide and overload effects. Regarding the spectral-temporal analysis, the modification of the fundamental frequency of the mother wave is essential for the separation of the tidal constituents. For the time series extension of gravimetric data in ~ 10 months, interpolated for 1 h, the use of the fundamental frequency in 400 Hz allowed the separation of 13 constituents. In obtaining the gravimetric factors and phases, the experiments showed compatibility between the results obtained with ETERNA and with the Waveform Transform. The results obtained in the temporal spectrum analysis showed that it is possible to obtain the overloads extracted from the gravity data by considering a theoretical elastic model. CAPES: 001

Orientador: Emilson Pereira Leite Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A sísmica de reflexão é amplamente utilizada na prospecção de hidrocarbonetos porque esse método, em muitos casos, fornece modelos da subsuperfície contendo maior resolução espacial quando comparados com modelos obtidos a partir de outros métodos geofísicos. Entretanto, as reflexões das ondas sísmicas são fortemente distorcidas pela presença de estruturas geológicas complexas (p. ex. corpos salinos) e a sua resolução vertical normalmente é da ordem de dezenas de metros. Uma alternativa para tentar melhorar a resolução vertical e confiabilidade dos modelos de subsuperfície é integrar a informação da sísmica de reflexão com outros tipos de dados geofísicos como, por exemplo, dados gravimétricos, uma vez que estes últimos oferecem um vínculo adicional para mapear as estruturas geológicas que exibem contrastes de densidade em relação ao meio circundante. Assim, com o objetivo de amenizar o problema da distorção de dados de sísmica de reflexão devido à presença de corpos geológicos complexos e também o problema da maior ambiguidade e da resolução comumente mais baixa dos modelos obtidos somente a partir de anomalias gravimétricas, desenvolvemos uma inversão cooperativa 2D de dados de sísmica de reflexão pós-empilhados e migrados, e dados gravimétricos. O método incorpora uma técnica para diminuir o número de variáveis envolvidas e a inversão cooperativa é resolvida pela otimização do problema gravimétrico inverso, reduzindo assim o tempo de computação. A nossa inversão cooperativa se mostra eficiente usando um modelo sintético calculado a partir do Benchmark BP 2004 que representa uma bacia sedimentar offshore contendo corpos salinos e pequenos reservatórios de hidrocarbonetos. Os resultados demonstram o potencial da nossa abordagem de inversão cooperativa para reconstruir corpos salinos em comparação com inversões de domínio único Abstract: Reflection seismic is widely used in hydrocarbon exploration because this method, in many cases, provides subsurface models with higher spatial resolution when compared with models obtained from other geophysical methods. However, the reflections of the seismic waves are strongly distorted by the presence of complex geological structures (eg salt bodies) and their vertical resolution is usually of the order of a few tens of meters. An alternative to attempt to improve the vertical resolution and reliability of subsurface models is to integrate reflection seismic information with other types of geophysical data, such as gravimetric data, since the latter provide an additional link to map geological structures that exhibit density contrasts with respect to their surroundings. Thus, with the objective of minimizing the problem of the distortion of reflection seismic data due to the presence of complex geological bodies and also the problem of the greater ambiguity and the commonly lower resolution of the models obtained only from gravimetric anomalies, we developed an inversion cooperative 2D of post-stacked and migrated reflection seismic data, and gravimetric data. The method incorporates a technique to decrease the number of variables and our cooperative inversion is solved by optimization of the gravity inverse problem, thus reducing computing time. Our cooperative inversion is efficiently demonstrated using a synthetic model calculated from the Benchmark BP 2004 that represents an offshore sedimentary basin containing salt bodies and small hydrocarbons reservoirs. The results demonstrate the potential of our cooperative inversion approach to reconstruct salt bodies compared to single domain inversions Mestrado Reservatórios e Gestão Doutora em Ciências e Engenharia de Petróleo CAPES 33003017

Orientadores: Alvaro Penteado Crósta, Eder Cassola Molina Acompanhado de 2 mapas (folhas soltas dobradas), acondicionados em bolso Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências Resumo: A Bacia sedimentar do Parnaíba abriga em seus domínios diversas estruturas circulares, das quais algumas têm sua origem atribuída a impactos meteoríticos sem que, no entanto, haja evidências comprobatórias. Esta tese aborda um estudo das assinaturas geofísicas das estruturas de São Miguel do Tapuio (SMT), Santa Marta (SM), Riachão (Ria) e Serra da Cangalha (SdC) utilizando dados aerogeofísicos de baixa resolução com o intuito de compará-las com outras crateras meteoríticas similares. Aborda também estudos geofísicos, utilizando dados aéreos de alta resolução e terrestres das estruturas de SdC e Ria, além de estudos geológicos de detalhe da estrutura de SdC, duas feições circulares com diâmetros de ~13 km (SdC) e ~4 km (Ria) localizadas nos estados de Tocantins e Maranhão, respectivamente. Os resultados fornecidos pelos métodos geofísicos mostram que a estrutura de SMT exibe alto magnético e assinatura gravimétrica variável, características estas não compatíveis com o padrão de estruturas de impacto similares; SM apresenta anomalia magnética negativa e gravimétrica positiva, características compatíveis com origem por impacto; Ria exibe altos magnético e gravimétrico na região central, e anomalia gamaespectrométrica circular com abundância de K, Th e U em sua porção central. Apesar da assinatura gravimétrica de Ria não ser claramente diagnóstica, a assinatura magnética é semelhante às de crateras de impacto similares. A estrutura de SdC apresenta anomalia gravimétrica da ordem de 1 mGal e dados aeromagnéticos mostram que o embasamento está a uma profundidade média de ~1,9 km, diminuindo para cerca de 500 a 1000 metros em sua porção central. Dados gamaespectrométricos revelam altos valores de K, Th e U no núcleo soerguido e alto Th e U na região externa próximo ao limite da cratera. Do ponto de vista morfo-estrutural SdC é constituída por núcleo soerguido que tem ~5,8 km de diâmetro e que possui em seu interior proeminente colar com ~3 km de diâmetro. Dados estruturais de campo, associados com análises de imagens de sensoriamento remoto, revelam WNW-ESE como a principal direção de deformação além de camadas invertidas preferencialmente concentradas no setor noroeste do colar, o que sugere um impacto oblíquo de sul para norte. Feições de deformação por choque incluem shatter cones, feather features (FF), planar fractures (PF) e planar deformation features (PDF) formadas ao longo da direção (0001), indicando pressão de choque