Modelagem sísmica via métodos das diferenças finitas: caso da bacia do Amazonas

Este trabalho tem por objetivo apresentar os resultados da modelagem sísmica em meios com fortes descontinuidades de propriedades físicas, com ênfase na existência de difrações e múltiplas reflexões, tendo a Bacia do Amazonas como referência à modelagem. As condições de estabilidade e de fronteiras utilizadas no cálculo do campo de ondas sísmicas foram analisadas numericamente pelo método das diferenças finitas, visando melhor compreensão e controle da interpretação de dados sísmicos. A geologia da Bacia do Amazonas é constituída por rochas sedimentares depositadas desde o Ordoviciano até o Recente que atingem espessuras da ordem de 5 km. Os corpos de diabásio, presentes entre os sedimentos paleozóicos, estão dispostos na forma de soleiras, alcançam espessuras de centenas de metros e perfazem um volume total de aproximadamente 90000 Km³. A ocorrência de tais estruturas é responsável pela existência de reflexões múltiplas durante a propagação da onda sísmica o que impossibilita melhor interpretação dos horizontes refletores que se encontram abaixo destas soleiras. Para representar situações geológicas desse tipo foram usados um modelo (sintético) acústico de velocidades e um código computacional elaborado via método das diferenças finitas com aproximação de quarta ordem no espaço e no tempo da equação da onda. A aplicação dos métodos de diferenças finitas para o estudo de propagação de ondas sísmicas melhorou a compreensão sobre a propagação em meios onde existem heterogeneidades significativas, tendo como resultado boa resolução na interpretação dos eventos de reflexão sísmica em áreas de interesse. Como resultado dos experimentos numéricos realizados em meio de geologia complexa, foi observada a influência significativa das reflexões múltiplas devido à camada de alta velocidade, isto provocou maior perda de energia e dificultou a interpretação dos alvos. Por esta razão recomenda-se a integração de dados de superfície com os de poço, com o objetivo de obter melhor imagem dos alvos abaixo das soleiras de diabásio.

Análise da resolução do modelo de Hughes em sondagens magnetotelúricas

Na maioria dos métodos de exploração geofísica, a interpretação é feita assumindo-se um modelo da Terra uniformemente estratificado. Todos os métodos de inversão, inclusive o de dados eletromagnéticos, exigem técnica de modelamento teórico de modo a auxiliar a interpretação. Na literatura os dados são geralmente interpretados em termos de uma estrutura condutiva unidimensional; comumente a Terra é assumida ser horizontalmente uniforme de modo que a condutividade é função somente da profundidade. Neste trabalho uma técnica semi-analítica de modelagem desenvolvida por Hughes (1973) foi usada para modelar a resposta magnética de duas camadas na qual a interface separando as camadas pode ser representada por uma expansão em série de Fourier. A técnica envolve um método de perturbação para encontrar o efeito de um contorno senoidal com pequenas ondulações. Como a perturbação é de primeira ordem a solução obtida é linear, podemos então usar o princípio da superposição e combinar soluções para várias senoides de forma a obter a solução para qualquer dupla camada expandida em série de Fourier. Da comparação com a técnica de elementos finitos, as seguintes conclusões podem ser tiradas: • Para um modelo de dupla camada da Terra, as camadas separadas por uma interface cuja profundidade varia senoidalmente em uma direção, as respostas eletromagnética são muito mais fortes quando a espessura da primeira camada é da ordem do skin depth da onda eletromagnética no meio, e será tanto maior quanto maior for o contraste de condutividade entre as camadas; • Por outro lado, a resistividade aparente para este modelo não é afetada pela mudança na frequência espacial (v) do contorno; • Em caso do uso da solução geral para qualquer dupla camada na Terra cuja interface possa ser desenvolvida em série de Fourier, esta técnica produziu bons resultados quando comparado com a técnica de elementos finitos. A linerização restringe a aplicação da técnica para pequenas estruturas, apesar disso, uma grande quantidade de estruturas pode ser modelada de modo simples e com tempo computacional bastante rápido; • Quando a dimensão da primeira camada possui a mesma ordem de grandeza da estrutura, esta técnica não é recomendada, porque para algumas posições de sondagem, as curvas de resistividade aparente obtidas mostram um pequeno deslocamento quando comparadas com as curvas obtidas por elementos finitos.

Fácies e proveniência de depósitos costeiros da Formação Raizama: evidências do registro Ediacarano-cambriano na faixa Paraguai, região de Nobres, Mato Grosso

Rochas siliciclásticas da Formação Raizama, unidade basal do Grupo Alto Paraguai de idade ediacarana-cambriana (635 – 541 Ma), ocorrem distribuídas descontinuamente ao longo da margem sul do Cráton Amazônico e segmento norte da Faixa Paraguai, centro-oeste do Brasil, estado do Mato Grosso. Estas recobrem discordantemente os depósitos de plataforma carbonática do Grupo Araras, onde foram registrados evidências do evento glacial Marinoano (635 Ma). O Grupo Alto Paraguai representa os estágios finais da colisão entre os blocos Amazônico e Paranapanema que culminaram no fechamento do Oceano Clymene (540-520 Ma). A Formação Raizama com espessura de aproximadamente 570 m é constituída por pelitos, arenitos finos a grossos, e arenitos com cimento dolomítico previamente interpretados como depósitos flúvio-costeiros distribuídos nos membros inferior (270 m) e superior (300 m). O estudo faciológico e estratigráfico desta unidade na região de Nobres, Estado do Mato Grosso, foi focado principalmente na seção aflorante de 600 m no leito do rio Serragem, que inclui a Cachoeira da Serra do Tombador. Foram definidas 17 fácies sedimentares, agrupadas em cinco associações de fácies (AF) representativas de uma sucessão costeira progradante iniciando por depósitos de shoreface inferior, os quais recobrem em conformidade correlativa os depósitos de plataforma carbonática da Formação Serra do Quilombo (Grupo Araras). A AF1 consiste em arenitos com laminação plano-paralela e laminação truncada por onda (microhummocky), individualizada por camadas de pelito laminado interpretadas como depósitos de shoreface inferior. Destaca-se na AF1 a primeira ocorrência de níveis centimétricos bioturbados por Skolithos em depósitos neoproterozoicos – cambrianos na Faixa Paraguai. A AF2 é formada por arenitos com estratificação cruzada swaley e estratificação plano-paralela interpretada como depósitos de shoreface superior. A AF3 é composta por arenitos com estratificações cruzadas tangenciais e acanaladas com recobrimentos de siltito/arenito muito fino representativos de depósitos de canal e barras de submaré. A AF4 é caracterizada por arenitos com estratificações cruzadas tangencial e sigmoidal, laminação plano-paralela a cruzadas de baixo-ângulo, ritmito arenito muito fino/siltito com acamamento flaser e gretas de contração, organizados em ciclos métricos de raseamento ascendente de planície de maré. A AF5 é constituída por arenito com estratificação cruzada acanalada marcada por lags residuais na base da associação, arenito com estratificações plano-paralela e cruzada de baixo-ângulo, interpretados como depósitos fluviais distais de rios entrelaçados, parcialmente retrabalhados por ondas. Grãos detríticos de zircão foram obtidos da AF3 e datados pelo método U-Pb, sendo a idade de 1001±9 Ma interpretada como a idade de máxima deposição da Formação Raizama. Aliado a tal análise, as paleocorrentes NE-SE mostram que estes grãos teriam como áreas fontes principais a Faixa Sunsás, SW do Cráton Amazônico, não sendo descartada contribuições oriundas da parte NW desse Cráton. A idade mesoproterozóica obtida serviu principalmente para desvendar a proveniência da Formação Raizama, enquanto que as datações da base do Grupo Araras, em torno de 627-622 Ma, associada à presença inequívoca do icnogênero Skolithos, tornam esta unidade muito mais próxima do limite com o Cambriano Inferior. Traços fósseis do Proterozoico são caracterizados quase que exclusivamente por traços horizontais, sendo que bioturbações verticais praticamente são ausentes ao longo do Neoproterozoico. Esta inferência vem de encontro com a idade máxima de 541 Ma obtida para a Formação Diamantino, a qual recobre a unidade estudada. Os dados radiométricos aliados com as interpretações paleoambientais, que incluem o registro das primeiras atividades de organismos perfurantes na Faixa Paraguai, abrem perspectivas de entender com maiores detalhes a sequência de eventos que tipificam os estratos do limite Ediacarano-Cambriano do Brasil, ainda pouco conhecidos.

Inversão de dados de sísmica de refração profunda a partir da curva tempo-distância

O trabalho em pauta tem como objetivo o modelamento da crosta, através da inversão de dados de refração sísmica profunda, segundo camadas planas horizontais lateralmente homogêneas, sobre um semi-espaço. O modelo direto é dado pela expressão analítica da curva tempo-distância como uma função que depende da distância fonte-estação e do vetor de parâmetros velocidades e espessuras de cada camada, calculado segundo as trajetórias do raio sísmico, regidas pela Lei de Snell. O cálculo dos tempos de chegada por este procedimento, exige a utilização de um modelo cujas velocidades sejam crescentes com a profundidade, de modo que a ocorrência das camadas de baixa velocidade (CBV) é contornada pela reparametrização do modelo, levando-se em conta o fato de que o topo da CBV funciona apenas como um refletor do raio sísmico, e não como refrator. A metodologia de inversão utilizada tem em vista não só a determinação das soluções possíveis, mas também a realização de uma análise sobre as causas responsáveis pela ambiguidade do problema. A região de pesquisa das prováveis soluções é vinculada segundo limites superiores e inferiores para cada parâmetro procurado, e pelo estabelecimento de limites superiores para os valores de distâncias críticas, calculadas a partir do vetor de parâmetros. O processo de inversão é feito utilizando-se uma técnica de otimização do ajuste de curvas através da busca direta no espaço dos parâmetros, denominado COMPLEX. Esta técnica apresenta a vantagem de poder ser utilizada com qualquer função objeto, e ser bastante prática na obtenção de múltiplas soluções do problema. Devido a curva tempo-distância corresponder ao caso de uma multi-função, o algoritmo foi adaptado de modo a minimizar simultaneamente várias funções objetos, com vínculos nos parâmetros. A inversão é feita de modo a se obter um conjunto de soluções representativas do universo existente. Por sua vez, a análise da ambiguidade é realizada pela análise fatorial modo-Q, através da qual é possível se caracterizar as propriedades comuns existentes no elenco das soluções analisadas. Os testes com dados sintéticos e reais foram feitos tendo como aproximação inicial ao processo de inversão, os valores de velocidades e espessuras calculados diretamente da interpretação visual do sismograma. Para a realização dos primeiros, utilizou-se sismogramas calculados pelo método da refletividade, segundo diferentes modelos. Por sua vez, os testes com dados reais foram realizados utilizando-se dados extraídos de um dos sismogramas coletados pelo projeto Lithospheric Seismic Profile in Britain (LISPB), na região norte da Grã-Bretanha. Em todos os testes foi verificado que a geometria do modelo possui um maior peso na ambiguidade do problema, enquanto os parâmetros físicos apresentam apenas suaves variações, no conjunto das soluções obtidas.