Uma nova abordagem para interpretação de anomalias gravimétricas regionais e residuais aplicada ao estudo da organização crustal: exemplo da Região Norte do Piauí e Noroeste do Ceará

A interpretação de anomalias gravimétricas é de grande importância no estudo de feições geológicas que ocorrem na crosta terrestre. Esta interpretação é, no entanto, dificultada pelo fato das anomalias gravimétricas serem resultantes da soma total dos efeitos produzidos por todos os contrastes de densidades de subsuperfície. Desse modo, com o intuito de separar efeitos de feições mais profundas de efeitos de feições mais rasas, bem como a caracterização da geometria desses dois conjuntos de feições, apresentamos um método de separação das componentes regional e residual do campo e a subsequente interpretação de cada componente. A separação regional-residual de dados gravimétricos é efetuada através da aproximação do campo regional por um polinômio ajustado ao campo observado por um método robusto. Este método é iterativo e usa como aproximação inicial a solução obtida através do ajuste polinomial pelo método dos mínimos quadrados. O método empregado minimiza a influência de observações contendo forte contribuição do campo residual no ajuste do campo regional. A componente regional obtida a partir da separação regional-residual é transformada em um mapa de distâncias verticais em relação a um nível de referência. Esta transformação compreende duas etapas. A primeira consiste na obtenção da continuação para baixo da componente regional, que é pressuposta ser causada por uma interface suave separando dois meios homogêneos, representando a interface crosta-manto, cujo contraste de densidade é supostamente conhecido. A segunda consiste na transformação do mapa de continuação para baixo em um mapa de distâncias verticais entre o nível de continuação (tomado como nível de referência) e a interface. Este método apresenta duas dificuldades. A primeira está ligada à instabilidade, havendo portanto a necessidade do emprego de um estabilizador o que acarreta a perda de resolução das feições que se desejam mapear. A segunda, inerente ao método gravimétrico, consiste na impossibilidade da determinação das profundidades absolutas da interface em cada ponto, bastando entretanto o conhecimento da profundidade absoluta em um ponto, através de informação independente, para que todas as outras profundidades absolutas sejam conhecidas. A componente residual obtida a partir da separação regional-residual é transformada em um mapa de contrastes de densidade aparente. Esta transformação consiste no cálculo do contraste de densidade de várias fontes prismáticas através de uma inversão linear pressupondo que as fontes reais estejam das a uma placa horizontal, com contrastes de densidade variando apenas nas direções horizontais. O desempenho do método de separação regional-residual apresentado foi avaliado, através de testes empregando dados sintéticos, fornecendo resultados superiores em relação aos métodos dos mínimos quadrados e da análise espectral. O método de interpretação da componente regional teve seu desempenho avaliado em testes com dados sintéticos onde foram produzidos mapeamentos de interfaces bem próximas das estruturas reais. O limite de resolução das feições que se desejam mapear depende não só do grau do polinômio ajustante, como também da própria limitação inerente ao método gravimétrico. Na interpretação da componente residual é necessário que se postule ou tenha informação a priori sobre a profundidade do topo e espessura da placa onde as fontes estão supostamente confinadas. No entanto, a aplicação do método em dados sintéticos, produziu estimativas razoáveis para os limites laterais das fontes, mesmo na presença de fontes interferentes, e pressupondo-se valores para profundidade do topo e espessura da placa, diferentes dos valores verdadeiros. A ambiguidade envolvendo profundidade do topo, espessura e densidade pode ser visualizada através de gráficos de valores de densidade aparente contra profundidade do topo presumida para a placa para vários valores postulados para a espessura da placa. Estes mesmos gráficos permitem, pelo aspecto das curvas, a elaboração de uma interpretação semi-quantitativa das profundidades das fontes reais. A seqüência dos três métodos desenvolvidos neste trabalho foi aplicada a dados gravimétricos da região norte do Piauí e noroeste do Ceará levando a um modelo de organização crustal que compreende espessamentos e adelgaçamentos crustais associados a um evento compressivo que possibilitou a colocação de rochas densas da base da crosta a profundidades rasas. Este modelo ê compatível com os dados geológicos de superfície. É ainda sugerida a continuidade, por mais 200 km em direção a sudoeste, do Cinturão de Cisalhamento Noroeste do Ceará por sob os sedimentos da Bacia do Parnaíba, com base nas evidências fornecidas pela interpretação da anomalia residual. Embora esta seqüência de métodos tenha sido desenvolvida com vistas ao estudo de feições crustais de porte continental, ela também pode ser aplicada ao estudo de feições mais localizadas como por exemplo no mapeamento do relevo do embasamento de/bacias sedimentares onde os sedimentos são cortados por rochas intrusivas mais densas.

Aplicação dos métodos gravimétrico e magnetométrico para a definição do comportamento estrutural da faixa de dobramentos Araguaia

O presente trabalho consiste na interpretação de informações gravimétricas e aeromagnetométricas (Projeto Geofísico Brasil-Canadá - PGBC) da região setentrional da Faixa de Dobramentos Araguaia, envolvendo uma área de aproximadamente 129.000km², compreendida entre os meridianos 47°50’W e 50°30’W e paralelos 4°50'S e 9°00'S. Abrange porções sudeste do Estado do Pará, noroeste de Goiás e oeste do Maranhão. Os trabalhos de campo constaram de levantamentos gravimétrico e altimétrico, ao longo de rodovias que constituem a rede viária regional, e os resultados obtidos, após correções e reduções, foram então organizados de forma a constituírem um mapa de anomalias Bouguer, apresentado em escala 1:500.000. O padrão gravimétrico da faixa de dobramentos Araguaia se caracteriza por mostrar feições predominantemente longitudinais, com curvas isoanômalas de direções submeridianas, concordante com o comportamento litológico-estrutural conhecido para a área. Na porção centro-meridional desse mapa aparece uma zona de anomalia negativa, alongada e intensa (menos de -100mgal), a qual sofre duas importantes inflexões para NW, sendo uma correlacionável ao Lineamento Carajás, e a outra na altura do paralelo 5°30'S. Apresenta zonas de altos gravimétricos, notadamente na porção noroeste (domínio cratônico), relacionada à influência das metavulcânicas do Grupo Grão Pará, e na porção nordeste, devida a massas densas introduzidas na crosta. Destaca-se também o relativo alto gravimétrico acompanhando o flanco oriental do eixo de ocorrência das braquidobras, podendo ser devido a massas excedentes colocadas sob essa região, através de esforços tectônicos, produzindo elevações do nível de base da crosta e consequentemente do embasamento. De forma genérica o flanco oriental da faixa mostra um gradiente mais intenso que o ocidental, devido principalmente à configuração geométrica das estruturas nesse setor. Da mesma forma merece destaque o gradiente regional ascendente de sul para norte. A análise das cartas de intensidade magnética do PGBC fornecem condições à individualização de diversos domínios magnéticos, perfeitamente correlacionáveis litológico e estruturalmente com as unidades geotectônicas que compõem o arcabouço regional, assim como suas subunidades. A execução de modelamento simples, quer para as informações gravimétricas como magnetométricas, objetivaram fornecer subsídios semi-quantitativos à interpretação, de forma a auxiliar no estabelecimento do padrão geométrico do embasamento da faixa de dobramentos Araguaia, assim como das estruturas a ela impostas. Assim, por meio do processamento das informações gravimétricas, verificou-se um padrão geométrico na forma de fatias imbricadas, estabelecidas sobre o substrato. A grande anomalia negativa da porção centro-meridional da faixa pode estar relacionada a uma deficiência de massa profunda (depressão na base da crosta) ou ainda a uma associação entre contraste de densidade e espessamento do pacote de supracrustais, nessa porção. O baixo gravimétrico da porção sudeste da área, entre Guarai e Tupirama, é devido a uma depressão do embasamento, da mesma forma como a anomalia negativa associada ao Lineamento Carajás está relacionada a uma estrutura sinformal conhecida.

Aplicação de sondagem elétrica e GPR no mapeamento geotécnico no município de Belém-PA

Para a construção de edifícios o engenheiro necessita de informações geotécnicas do subsolo de rasa e média profundidades para projetar fundações. Com a implantação do projeto de Macrodrenagem da Bacia do Una de Belém, áreas que foram beneficiadas terão, num futuro próximo, um grande potencial para a ocupação e a construção de edifícios devido sua localização privilegiada. Por isso, essa área foi escolhida para investigação geofísica com o objetivo de mapeamento das camadas litológicas e consequentemente o topo da camada rija, onde geralmente se posicionam as fundações prediais profundas. Os métodos geofísicos utilizados foram de sondagem elétrica com arranjo Schlumberger, na determinação da resistividade aparente (p_α) em subsuperfície, e um eletromagnético, o radar de penetração no solo, através de um perfil, como uma ferramenta auxiliar das informações. As curvas de resistividade aparente obtidas com as sondagens Schlumberger foram processadas por inversão considerando um modelo de camadas planas, horizontais, homogêneas e isotrópicas e sua interpretação foi auxiliada por informações litológicas obtidas por sondagens a percussão com ensaio SPT. Assim, uma vez determinadas as variações de resitividades, foram confeccionadas três seções geoelétricas-litológicas e um mapa de contorno de profundidade do topo da camada rija na área estudada, com a finalidade de auxiliar o engenheiro em projetos de prédios nesta área.

Delineamento do pé do talude na margem continental do Ceará através da integração de dados geológicos e geofísicos

A metodologia de interpretação integrada dos dados geológicos e geofísicos observados em um perfil da margem continental do Ceará possibilita a identificação e a integração de características peculiares a cada tipo de dado. Dessa forma, é possível se definir a localização mais provável de feições estruturais importantes, tais como a fronteira entre as crostas continental e oceânica e o pé do talude, objeto do presente estudo. Segundo o Artigo 76 (parágrafo 4, item b) da Convenção das Nações Unidas para o Direito do Mar, o pé do talude é definido como o ponto de variação máxima do gradiente do talude na sua base. Entretanto, essa definição, apesar de simples no contexto fisiográfico, não é suficiente para propiciar a localização do pé do talude como preconiza a Convenção, razão pela qual se aplicam os métodos geofísicos. Dentro do contexto geofísico-geológico está implícita a interpretação quantitativa das anomalias gravimétricas ar-livre, que possibilita o delineamento do modelo geofísico representando a subsuperfície, cuja finalidade é subsidiar geologicamente a interpretação integrada dos dados aludidos. Um procedimento automático de ajuste de curvas combinando as técnicas de inversão de busca sistemática e a que utiliza derivadas foi usado com o propósito de gerar o modelo geofísico. A aplicação rigorosa de vínculos preliminarmente e a constante reavaliação desses vínculos através de um processo interativo entre a sísmica e a gravimetria, gerado durante a interpretação quantitativa das anomalias ar-livre, possibilitaram que o modelo geofísico final estivesse dentro dos padrões geológicos para área, notadamente quanto ao equilíbrio isostático (Teoria de Airy). O objetivo do presente trabalho é se estudar as características geológicas e geofísicas observadas ao longo de um perfil da margem continental do Ceará (LEPLAC III), notadamente quanto ao pé do talude, buscando estabelecer a aplicabilidade de uma metodologia de interpretação integrada desses dados, cuja finalidade é se definir de forma sistemática a localização mais provável para esta feição fisiográfica. A metodologia de interpretação integrada dos dados geológicos e geofísicos empregada mostrou-se eficiente para este objetivo. Foi possível se integrar: (i) a localização fisiográfica (distância da costa e profundidade) do pé do talude; (ii) a zona de instabilidade tectônica evidenciada pelos falhamentos, comuns nesta região; (iii) ao fim de uma zona magnética perturbada, associado a um ponto de mínimo na curva de anomalia magnética, e que possivelmente delimita o início de uma zona magnética quieta, denominada de anomalia E e (iv) um ponto de inflexão na curva de anomalia ar-livre, associado ao efeito gravimétrico do contraste de densidades entre as crostas continental, os sedimentos e a água do mar, evidenciado pela geometria do talude. Foi possível ainda se definir a localização mais provável para a fronteira entre as crostas continental e oceânica. Dada a rigorosidade na aplicação das técnicas de inversão e dos vínculos é provável que as correlações das características intrínsecas a cada tipo de dado efetuadas na conclusão desse trabalho tenham fundamento e possam ser confirmadas. A condição para isto é a aplicação da metodologia aqui estabelecida em um número maior de perfis.

Interpretação quantitativa de anomalias gravimétricas ar-livre da margem continental norte brasileira, setor nordeste

Anomalias gravimétricas ar-livre de perfis perpendiculares a margem continental do tipo passiva apresentam uma configuração padrão. Esta configuração é, satisfatoriamente, explicada por um modelo geofísico formado por uma distribuição de descontinuidades horizontais bidimensionais. Um processo automático de busca aleatória é proposto para a interpretação quantitativa dos dados. Através do método de poliedros flexíves (Simplex), os parâmetros principais do modelo - o contraste de densidade, a profundidade, o rejeito e a localização de cada descontinuidade, puderam ser encontrados, admitindo uma relação número de pontos/número de parâmetros, a determinar, conveniente. Sobre a região do talude, as anomalias ar-livre da margem continental podem ser explicadas por uma única descontinuidade horizontal (degrau simples); e tendo que a resposta dos dados gravimétricos no domínio do número de onda contém informações sobre esta anomalia, foi proposto um procedimento gráfico iterativo para a análise espectral deste sinal. Aplicando a transformada de Fourier é possível determinar a profundidade e o rejeito da descontinuidade, e conhecendo estes parâmetros a densidade é calculada unicamente. O objetivo básico do uso destes procedimentos seria combinar os dois métodos de interpretação nos domínios do espaço e do número de onda, com a finalidade de obter soluções vinculadas mais plausíveis quanto ao contexto geológico esperado para a área estudada. Os dois procedimentos de interpretação foram aplicados nas anomalias gravimétricas ar-livre da margem continental norte brasileira, setor nordeste, abrangendo os estados do Maranhão ao Rio Grande do Norte. As respectivas capacidade de resolução de cada procedimento foram então analisadas. Demonstrou-se que a inversão realizada diretamente no domínio do espaço é mais favorável na interpretação das anomalias ar-livre, embora o tratamento espectral seja relativamente mais simples.