Mapeamento de uma interface separando dois meios homogêneos através da reconstituição gravimétrica compacta: aplicação a dados do LEPLAC-IV

O problema do mapeamento de uma interface separando dois meios homogêneos tem sido tradicionalmente resolvido através da continuação para baixo da anomalia gravimétrica observada. Este procedimento requer a utilização de um filtro passa-baixa ou de um parâmetro de amortecimento, que tendem a diminuir a resolução do relevo estimado da interface. Além disso, o uso da continuação para baixo implica supor (desnecessariamente) que a interface é uma superfície harmônica. Desta forma, a utilização da continuação para baixo é restrita a interfaces que apresentam um relevo suave relativamente à sua profundidade média. As restrições impostas pela continuação para baixo do campo gravimétrico são reduzidas na técnica de inversão proposta para este estudo, cujo objetivo é mapear a interface crosta-manto baseada na incorporação de informações a priori sobre o mínimo momento de inércia da fonte causadora, em relação a um eixo de concentração de massa pré-estabelecido e coincidente com o topo da fonte anômala. Além da introdução de informações sobre o mínimo momento, foi incluída também a possibilidade de haver variação lateral e em profundidade de densidade em setores previamente estabelecidos, o que permite estender a aplicação desta técnica a situações geológicas mais complexas que envolvam a reconstituição de corpos justapostos, que sejam de diferentes naturezas, tais como aqueles presentes em zonas de transição crustal. O método de inversão apresentado foi avaliado em testes usando dados sintéticos e os resultados obtidos mostraram a eficiência desta técnica em recuperar corpos alongados horizontalmente, que apresentem como topo ou base, interfaces arbitrárias a serem mapeadas. Foi também constatada a eficácia do método em reconstituir corpos que comportem variação lateral de densidade que pudessem retratar situações em que se deseja investigar a natureza do embasamento em regiões de transição crustal. Com base nos resultados destes testes, a técnica foi então empregada na inversão gravimétrica de cinco perfis do LEPLAC IV que cruzam a região oceânica adjacente à margem continental sudeste brasileira. Os resultados desta aplicação permitiram inferir a natureza dos corpos que constituem o arcabouço estrutural da região onde encontram-se inseridas a Dorsal de São Paulo e a Zona de Fratura de Porto Alegre, assim como mapear a Moho subjacente.

ABSTRACT: Mapping an arbitrary interface separating two homogeneous media, traditionally uses the downward continuation of the observed gravity anomaly. This procedure requires either a low-pass filtering or the introduction of a damping parameter. In both cases there is a loss in the resolution of the estimated interface relief. Moreover, the use of the downward continuation operator implies the unnecessary assumption that the interface is a harmonic surface. As a result, the use of the downward continuation operator constrains the relief mapping to interfaces which are smooth relative to its average depth. This difficulty is reduced in the inversion procedure presented in this thesis, whose aim is to map the crust-mantle interface using the minimum moment of inertia method by assuming a single horizontal axis of mass concentration, coinciding with the earth's surface. Horizontal and vertical density variations may be taken into account so that the method may be extended to complex geological settings involving the interpretation of adjacent bodies having different origins such as those present in crustal transitional zones. The perfomance of the inversion method was evaluated using sinthetic data and the results confirmed its efficiency in recovering the shape of horizontally elongated sources whose top or bottom may be represented by an arbitrary surface. The results also confirmed the method's efficiency in mapping the shape of bodies presenting lateral density variation, reflecting, therefore, a geological situation where the nature of the basement of the crustal transitional zone is being investigated. Based on these tests, the method was applied to the gravity inversion of five profiles from LEPLAC-IV, offshore the southeastern brazilian continental margin. The results permitted to infer the type of bodies making up the structural framework of the region comprising the São Paulo Ridge and the Porto Alegre Fracture Zone; in addition, it was possible to map the Moho in this region.