Análise da influência da estrutura heterogênea de velocidade do manto em ondas telessísmicas convertidas usadas para imagear a zona de transição - Corral, Felipe Proença (2024)
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.