Estudo do manto litosférico sob as Bacias do Pantanal, Chaco e Paraná utilizando tomografia sísmica de múltiplas frequências

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.