Análise da influência da estrutura heterogênea de velocidade do manto em ondas telessísmicas convertidas usadas para imagear a zona de transição

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Corral, Felipe Proença
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Descontinuidades do Manto; Efeitos de Frequência-Finita; Finite-Frequency Effects; Função do Receptor; Mantle Discontinuities; Mantle Transition Zone; Método dos Elementos Espectrais; Receiver Function; Seismic Tomography; Seismology; Sismologia; Spectral Element Method; Teoria do Raio; Tomografia Sísmica.; Zona de Transição do Manto
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14132/tde-26062024-170322/

Este trabalho de mestrado teve como foco analisar a influência das heterogeneidades presentes no manto sobre o tempo de percurso de ondas convertidas de P para S nas descontinuidades de 410 km e 660 km, que delimitam a zona de transição do manto (ZTM). Essa região é marcada por mudanças de fase no mineral olivina, o principal componente do manto, e desempenha um papel crucial na convecção mantélica. Compreender a estrutura da ZTM pode fornecer informações significativas sobre o padrão de convecção predominante no manto terrestre, um tema ainda em aberto na Geodinâmica. As ondas P e suas conversões nas descontinuidades de 410 km e 660 km, P410s e P660s, são amplamente utilizadas para determinar variações na topografia dessas descontinuidades, especialmente em estudos regionais. Para tal propósito, utilizou-se sismogramas sintéticos obtidos pelo método do elemento espectral com o modelo PREM e com 2 modelos de tomografia sísmica global 3D de ondas P e S, recentes, para 12 eventos distribuídos em forma espiral a partir das coordenadas -100° E e 40°N e registrados por 1848 estações sísmicas virtuais, com espaçamento entre si de 1°, localizadas nos Estados Unidos. Com tal experimento, foi possível mapear variações de tempo de percurso da diferença entre as fases P410s-P e P660s-P e analisar como simplificações teóricas afetam a estimativa das topografias nas descontinuidades da ZTM. Além disso, para verificar a resolvibilidade das variações laterais da topografia das descontinuidades do manto usando o método de Função do Receptor, a malha de elementos espectrais do SPECFEM3D_GLOBE foi distorcida, possibilitando analisar como as variações harmônicas na topografia, de diferentes comprimentos de onda, são recuperadas. Ao utilizar a técnica de empilhamento com ponto de conversão comum, do inglês Common Conversion Point (CCP), para somar os sismogramas de função do receptor com o intuito de elevar a amplitude das fases P410s e P660s, os resultados revelaram que a estrutura heterogênea de velocidade do manto pode gerar valores de topografia comparáveis aos observados na literatura. Portanto, é crucial que o processo de correção de sobretempo (moveout correction) leve em consideração os tempos de propagação das fases P, P410s e P660s calculados com modelos de tomografia sísmica 3D. No entanto, observou-se que as correções de tempo efetuadas com base na teoria do raio são inadequadas para estimar a influência da estrutura heterogênea de velocidade do manto, podendo introduzir artefatos de curto comprimento de onda (< 200 km) nos mapas de topografia da ZTM, com amplitudes que podem exceder 10 km, os quais acabam sendo interpretados erroneamente como estrutura real. Durante as análises, constatou-se que, embora o processo de correção de tempo deva ser realizado com modelos de tomografia sísmica, tal procedimento não é robusto, ou seja, o uso de diferentes modelos leva a resultados distintos, afetando, assim, a estimativa final das topografias. Por fim, verificou-se que o método de função do receptor é sensível à detecção de variações na topografia da ZTM, mas a precisão da recuperação dessas feições em profundidade depende significativamente do tamanho do bin usado para selecionar os pontos de conversão em profundidade para o empilhamento. Para o arranjo de estações e a distribuição de eventos utilizados no experimento, constatou-se que somente variações laterais de topografia com comprimento de onda superior a aproximadamente 111 km e amplitude superior a aproximadamente 5 km podem ser recuperadas com relativa precisão. Portanto, recomenda-se cautela na interpretação de mapas de topografia da ZTM com feições de curto comprimento que possuam um espaçamento entre estações maior do que o utilizado em nosso experimento e que não leve em consideração correções de tempo efetuadas com modelos de tomografia sísmica.