Tomografia de condutividade elétrica sob a bacia do Paraná utilizando dados do campo geomagnético

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Cassio Espindola Antunes
• Orientador(a): Ícaro Vitorello, Marcelo Banik de Pádua
• Banca de defesa: Mauricio de Souza Bologna
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência do Ambiente Solar-Terrestre
• País: BR
• Resumo em Inglês: Due to the limitations of the usual geophysical methods, the physical properties of Earth's interior are still poorly known, especially at depths greater than tens of kilometers. However, this study presents a recent progress for the investigation of lithospheric electrical conductivity from 3D tomography models. The obtained models are for the central region of the Paraná Basin (between parallels 2$0°$S - 3$0°$S and e meridians 4$6°$W - 5$6°$W). The Paraná Basin has an approximately total area of 1.5 millions k$m^{2}$ under part of the meridional Brazil, Eastern Paraguay, Northeastern Argentina and Northern Uruguay. The surface layer of the basin is formed by a high conductivity sedimentary-volcanic package, which may reach 7 km of thickness in its depocenter. Its basement is more resistive and seems to be composed by igneous and metamorphic rocks. In order to obtain information of the sub-surface geoelectrical characteristics, the geomagnetic depth sounding (GDS) method was used. The GD8 method is based in the linear relationship existing between the vertical component and the horizontal components of the geomagnetic field. This relationship is defined through the magnetic transfer functions, or vertical transfer functions (VTF). The VTFs indicates the existence of lateral inhomogeneities in the Earth's electrical conductivity, signaled by an increase or decrease of the vertical anomalous geomagnetic field. To estimate the VTFs, data from the geomagnetic field variations measured by fluxgate magnetometers were used. The data were recorded during several field surveys carried out in about 200 sites. The sensors were deployed in an array with 50 to 100 km mean separation between stations. The period range of the geomagnetic field variations analyzed goes from 320 up to 2 $\cdot$ 1$0^{4}$ s. The electrical resistivity models were generated through the 3D inversion of the VTFs for a subset of 63 stations and 7 periods. The inversion using only VTFs can detect regions of lateral contrasts in the medium conductivity, however it cannot recover the real resistivity value of the Earth's interior. Therefore, inversions for three starting models have been performed, which are homogeneous half-spaces with 50, 100 and 500 $\Omega$$\cdot$m resistivity (containing the conductivity of the sea). The models obtained agree with the horizontal position of the anomalous conductors detected. However, as expected, the vertical positions (depths) of the structures vary depending on the resistivity of the starting model. One of the main bodies observed is a large conductive NE lineament near the Paraná river channel. Other two important regions show NW conductors around the Torres Posadas lineament and the Ponta Grossa Arch. These structures are located in crustal depths and are possibly related to the magmatic events that affected the Paraná Basin during the early Cretaceous period.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2012/02.02.15.30

Devido as limitações dos métodos geofísicos convencionais, as propriedades físicas do interior da Terra ainda são pouco conhecidas, principalmente em profundidades superiores à dezenas de quilômetros. No entanto, este estudo apresenta um recente avanço na investigação da condutividade elétrica da litosfera através de modelos tomográficos 3D. Os modelos gerados são da região central da Bacia do Paraná (entre os paralelos 2$0°$S - 3$0°$S e meridianos 4$6°$W - 5$6°$W). A Bacia do Paraná possui área total aproximada de 1,5 milhões k$m^{2}$ sob parte do Brasil meridional, o leste do Paraguai, o nordeste da Argentina e o norte do Uruguai. A camada superficial da bacia é formada por um pacote sedimentar-magmático bastante condutivo, o qual pode atingir espessuras de até 7 mil km no seu depocentro. Já o seu embasamento é mais resistivo e aparentemente composto por rochas ígneas e metamórficas. Para obter as informações das características geoelétricas da sub-superfície. foi aplicado o método de sondagens geomagnéticas profundas - GDS (\textit{Geomagnetic Depth Sounding}). O método GDS baseia-se na relação linear existente entre a componente vertical e as componentes horizontais do campo geomagnético. Essa relação é definida através das funções de transferência magnética, ou funções de transferência vertical - VTFs (\textit{Vertical Transfer Functions}). As VTFs indicam a existência de inomogeneidades laterais na condutividade elétrica do interior da Terra, sinalizadas pelo aumento ou decréscimo da componente anômala vertical do campo geomagnético de superfície. Para estimar as VTFs, foram utilizados registros das variações do campo geomagnético obtidos por magnetômetros de fluxo saturado. Estes dados foram coletados durante diversas campanhas realizadas em cerca de 200 sítios. Os sensores foram posicionadas em formato de grade com espaçamento médio de 50 a 100 km entre estações. A faixa de período das variações geomagnéticas analisada está compreendida entre 320 e 2 $\cdot$ 1$0^{4}$s. Os modelos de resistividade elétrica foram gerados através da inversão 3D das VTFs de um subconjunto de 63 estações e 7 períodos. A inversão apenas de VTFs detecta regiões de contraste lateral na condutividade do meio, mas não recupera o valor real da resitividade do interior da Terra. Por esse motivo, foram realizadas inversões para três modelos iniciais de semiespaços uniformes com resistividades de 50, 100 e 500 $\Omega$$\cdot$m (contendo a condutividade dos oceanos). Os modelos obtidos apresentam concordância na localização horizontal das anomalias condutoras detectadas. No entanto, como era esperado, as posições verticais (profundidades) das estruturas variam de acordo com a resistividade do modelo inicial utilizado. Uma das principais feições observadas nos modelos é um grande canal condutor com direção NE próximo a calha do rio Paraná. Outras duas regiões de destaque apresentam condutores com direção NW ao longo do lineamento Torres Posadas e do Arco de Ponta Grossa. Estas estruturas apresentam profundidades crustais e são interpretadas como possíveis resíduos, relacionados aos eventos magmáticos que afetaram a Bacia do Paraná no início do período Cretáceo.