Antarctic free-air and complete Bouguer gravity anomaly grid

Gravity surveying is challenging in Antarctica because of its hostile environment and inaccessibility. Nevertheless, many ground-based, airborne and shipborne gravity campaigns have been completed by the geophysical and geodetic communities since the 1980s. We present the first modern Antarctic-wide gravity data compilation derived from 13 million data points covering an area of 10 million km**2, which corresponds to 73% coverage of the continent. The remove-compute-restore technique was applied for gridding, which facilitated levelling of the different gravity datasets with respect to an Earth Gravity Model derived from satellite data alone. The resulting free-air and Bouguer gravity anomaly grids of 10 km resolution are publicly available. These grids will enable new high-resolution combined Earth Gravity Models to be derived and represent a major step forward towards solving the geodetic polar data gap problem. They provide a new tool to investigate continental-scale lithospheric structure and geological evolution of Antarctica.

Estudo da margem continental ibérica ocidental com base em dados gravimétricos e magnetométricos regionais

Os métodos potenciais são conhecidos como uma ferramenta útil para estudos regionais. Na Ibéria Ocidental, a gravimetria e a magnetometria podem ser utilizadas para auxiliar no entendimento de algumas questões sobre a estruturação tectônica offshore. Nesta região, tanto as estruturas geradas pela quebra continental, quanto às herdadas do embasamento variscano, tem uma importante contribuição para a resposta geofísica regional observada com estes métodos. Este trabalho tem como objetivo correlacionar as feições geofísicas observadas com alguns modelos geológicos do arcabouço tectônico da Ibéria Ocidental já publicados na literatura. Mapas filtrados foram usados para auxiliar no reconhecimento de diferentes assinaturas geofísicas, os quais foram calculados a partir dos mapas de gravidade Bouguer e do campo magnético total tais como o gradiente horizontal total, derivada tilt, derivada vertical, e integral vertical. O domínio crustal continental foi definido a partir da interpretação dos dados gravimétricos, utilizando gradiente de gravidade horizontal total da Anomalia Bouguer. Os dados magnéticos, originais e filtrados, foram utilizados para identificar mais três domínios regionais offshore, que sugerem a existência de três tipos de crosta não-siálica. Dois deles são propostos como domínios de transição. A região da crosta de transição mais próxima do continente tem uma fraca resposta regional magnética, e a porção mais distal é um domínio de anomalia de alta amplitude, semelhante à resposta magnética oceânica. O limite crustal oceânico não pôde ser confirmado, mas um terceiro domínio offshore, a oeste da isócrona C34, poderia ser considerado como crosta oceânica, devido ao padrão magnético que apresenta. Alguns lineamentos do embasamento foram indicados na crosta continental offshore. As feições gravimétricas e magnéticas interpretadas coincidem, em termos de direção e posição, com zonas de sutura variscanas, mapeados em terra. Assim, esses contatos podem corresponder à continuação offshore destas feições paleozoicas, como o contato entre as zonas de Ossa Morena-Zona Centro-Ibérica. Nesta interpretação, sugere-se que a crosta continental offshore pode ser composta por unidades do Sudoeste da Península Ibérica. Isto permite considerar que a Falha de Porto-Tomar pertence a uma faixa de deformação strike-slip, onde parte das bacias mesozoicas da margem continental está localizada.

Gravimetric study of a potential mineral deposit in the Itapororoca region, Brazil

A semi-detailed gravity survey was carried out over an area of 650 km(2) localized in the Eo-Neoproterozoic coastal zone of Paraiba State where 548 new gravity stations were added to the existing database. Gravity measurements were made with a LaCoste and Romberg model G meter with a precision of 0.04 mGal. The altitude was determined by barometric levelling with a fixed base achieving a 1.2 m measure of uncertainty, corresponding to an overall accuracy of 0.24 mGal for the Bouguer anomaly. The residual Bouguer map for a 7th degree regional polynomial showed a circumscribed negative anomaly coincident with a localized aero-magnetic anomaly and with hydro-thermally altered outcrops, near the city of Itapororoca. The 3D gravity modelling, constrained by geologic mapping was interpreted as a low density, fractured and/or altered material with a most probable volume of approximately 23 km(3), extending to about 8,500 m depth. This result is in accordance with a volcanic body associated with hydrothermal processes accompanied by surface mineralization evidence, which may be of interest to the mining industry.

Análise de terrenos na porção setentrional da Província Borborema, NE do Brasil: integração de dados geológicos e gravimétricos

It is presently assumed that the Borborema Province resulted from a complex collisional process associated with the convergent movement of plates, possibly involving amalgamation and accretion of microplates. This process was consolidated at the end of the Brasiliano event. It is investigated the possible limits for the tectonostratigraphic terranes in the northern portion of the province based on an integrated study of geological and gravity data. The study area comprises the portion of the Borborema Province located north of the Patos Lineament, limited by longitudes 33º00 W and 43º29 44"W and latitudes 1º36 S and 8º00 S. A revision of the regional geology allowed to identify areas presenting contrasting geological attributes, possibly representing different terranes whose limits are always shear zones of Brasiliano-age. The Sobral-Pedro II shear zone is the only one undoubtedly presenting geological attributes of sutures zones. The other shear zones are very likely associated with a geodinymic context of accretion, involving oblique collisions (docking), transcurrent and/or transforming sutures, and deep intracrustal shear zones. The gravity data contributed as a tool to identify strong lateral contrasts of density inside the upper crust possibly associated with crustal blocks tectonically juxtaposed. The dominant long wavelength anomaly in the Bouguer anomaly map is an expressive gradient, grossly parallel to the continental margin, caused by density variation across the crust-mantle interface in the transition from the continental crust to the oceanic crust originated by the separation between South America and Africa. Medium to small wavelength anomalies are due to intracrustal heterogeneities such as different Precambrian crustal blocks, Brasiliano-age granites and Mesozoic sedimentary basins. A regional-residual separation of the Bouguer anomaly map was performed in order to enhance in the residual map the effect due to intracrustal heterogeneities. The methodology used for this separation was a robust polinomial fitting. The inversion of residual gravity field resulted in a density contrast map (Δρ), in an equivalent layer that provided more accurated anomalies contours and consolidated the model which the sources of residual anomalies are located in the upper part of the present crust. Based on the coincidence of gravity lineaments in the residual map and Brasiliano shear zones, and using additional geological information, the following shear zones are proposed as limits between terranes: Patos shear zone, Sobral-Pedro II shear zone, Picuí-João Câmara shear zone, Remígio-Pocinhos shear zone, Senador Pompeu shear zone, Tauá shear zone, and Portalegre shear zone. Based on the geological/geophysical information it is attributed a higher level of confidence to the first three proposed limits(Patos, Sobral Pedro II, and Picuí-João Câmara shear zones). From west to east, these shear zones individualize the following terranes: Northwest of Ceará terrane, Central Ceará terrane, Tauá terrane, Orós-Jaguaribe terrane, Seridó terrane, and São José de Campestre terrane. In our study, the Rio Piranhas and Patos terranes are questioned because their previously proposed limits do not present good geological and gravimetric evidences. On the other hand, the previously proposed Cearense terrane is now subdivided into Central Ceará and Tauá terranes. Two residual gravity profiles located in the Seridó belt were interpreted using 2 ½ D direct gravity modeling. The main result of the modeling process is that all anomalies, with the exception of one, can be explained by outcroppring bodies, therefore restricted to the upper part of the present crust

Modelagem gravimétrica da Bacia de Taubaté-vale do Rio Paraíba do Sul, leste do estado de São Paulo

This paper presents the gravity survey refinement of the Paraíba do Sul river valley, east region of São Paulo state, by acquisition of 646 gravity stations. Further than the traditional Free-Air and Bouguer corrections, it was necessary to apply the Terrain Correction due the proximity of the Mantiqueira and Mar mountain ranges. An enhanced understanding of Taubaté Basin structural framework was the main objetive of this work. As result, we present the Bouguer Gravity Map of the east region of São Paulo State and the Residual Bouguer Gravity Map generated by Upward Continuation and High-pass filtering. The 2D Gravity Modeling was applied in 4 sections, using bi-dimensional models for the bodies that produced the anomalies (Talwani Method). After integrating the gravity data with the interpretation of 11 seismic sections, it was possible to delineate the Taubate Basin structural framework, which shows an utmost sedimentary thickness of 800 m in the depocenters. It was also interpreted an ultramaphic alkaline plug in the subsurface of Caçapava city.

Levantamento gravimétrico na região de Franca - SP e delfinópolis - MG, no reconhecimento e delimitação de feições estruturais (Zonas de Sutura)

This paper presents the results of a geophysical study carried out in northeastern São Paulo State and southwestern Minas Gerais State over an area 80 km wide and 97.5 km long in SE Brazil. The Bouguer anomaly map, and geological and structural data allowed to identify three different gravity domains - crustal blocks limited by major discontinuities -related to the structural pattern of the area. These discontinuities were interpreted as geosuture zones underlying the Paraná Basin sediments which have extensions in the Pre-cambrian Basement. The crustal discontinuities named Alterosa and Ribeirão Preto may be seen as A - type collision sutures in a triple junction arramgement. Two prominent linear anomalies are recognized in the Bouguer anomaly map, as well as the limit between the Brasilia and São Paulo crustal blocks or paleoplates. The Alterosa suture zone trends NW-SE while the Ribeirão Preto suture has a NE-SW direction. The Bouguer anomaly map provides subsidies and information on new concepts and theories leading to the refinement of tectonic models.

Estudo das feições estruturais e tectônicas do nordeste do estado de São Paulo e sudoeste do estado de Minas Gerais através da gravimetria

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise, modelagem e interpretação de dados gravimétricos no lineamento Guapiara - região sudeste do estado de São Paulo

Pós-graduação em Geologia Regional - IGCE

Estudo dos altos estruturais de Pitanga, Artemis, Pau D'Alho e Jibóia (flanco nordeste da bacia sedimentar do Paraná), através dos métodos geofísicos da gravimetria e magnetometria terrestres

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Inversão gravimétrica estável do relevo do embasamento e da variação da densidade com a profundidade em bacias sedimentares

O presente método postula uma variação hiperbólica para o contraste de densidade de uma bacia sedimentar em função da profundidade, e tem dois objetivos: (1) delinear o relevo do embasamento de uma bacia, conhecendo-se a anomalia gravimétrica, o contraste de densidade na superfície da bacia e o fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade; (2) estimar, além do relevo, o valor do contraste de densidade na superfície de uma bacia sedimentar e o fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade, sendo fornecida a anomalia gravimétrica e a profundidade do embasamento em alguns pontos da bacia. Nos dois casos o modelo interpretativo é um conjunto de prismas retangulares verticais justapostos, cujas espessuras, que são parâmetros a serem estimados, representam a profundidade da interface de separação entre os sedimentos e o embasamento. As soluções obtidas nos dois problemas acima formulados são estáveis devido à incorporação de informações adicionais sobre a suavidade do relevo estimado, e o conhecimento da profundidade do relevo do embasamento em alguns pontos, fornecido por furos de sondagem. O método foi testado em anomalias gravimétricas sintéticas produzidas pela simulação de bacias sedimentares com relevos suaves. Os resultados mostraram relevos com boa resolução e valores estimados do contraste de densidade na superfície da bacia e do fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade, próximos aos verdadeiros, indicando dessa maneira o potencial do método em interpretações gravimétricas de bacias sedimentares. O método foi aplicado à anomalia Bouguer da Bacia do Recôncavo, Brasil, delineando um relevo com um valor para a profundidade máxima de cerca de 6 km, semelhante ao estimado em interpretações sísmicas. As estimativas para o contraste de densidade na superfície da Bacia e o fator de decaimento com a profundidade foram -0,30 g/cm³ e 30 km, respectivamente, produzindo uma estimativa para a compactação máxima dos sedimentos da ordem de 4%.

Inversão gravimétrica estável do relevo da base e da variação da densidade com a profundidade em aterros sanitários

O presente trabalho apresenta um método que utiliza uma função hiperbólica para descrever o decaimento do contraste de densidade com a profundidade em aterros sanitários e lixões, e consiste de duas abordagens: (1) o mapeamento da base de um lixão ou de um aterro sanitário conhecendo-se a anomalia gravimétrica, o contraste de densidade na superfície e o fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade; (2) estimação do contraste de densidade na superfície e o fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade a partir do conhecimento da anomalia gravimétrica e do relevo da base do lixão ou do aterro sanitário; uma variante desta última abordagem utiliza os valores conhecidos de profundidade desses ambientes para gerar a anomalia ajustada e estimar o valor do contraste de densidade na superfície e o fator de decaimento do contraste com a profundidade através da minimização da norma Euclidiana do vetor de resíduos entre as observações e o ajuste. Em ambas abordagens o modelo interpretativo é representado por um conjunto de prismas retangulares justapostos, cujas espessuras são os parâmetros a serem determinados. As soluções encontradas através das duas abordagens são estáveis devido à incorporação de informação sobre a suavidade do relevo estimado. O método foi aplicado a dados sintéticos produzidos pela simulação de aterros sanitários e lixões com até 15 m de profundidades e de relevos suaves. Os resultados das interpretações gravimétricas foram consistentes e revelaram a eficácia do método tanto na abordagem (1) como na abordagem (2). O método também foi aplicado à anomalia Bouguer residual do aterro sanitário da Fazenda Thomas, Indiana, USA, indicando que o contraste de densidade do aterro pode ou ser constante ou apresentar variação máxima de 0,09 g/cm³.

Modelagem gravimétrica no Lineamento Guapiara, sul do Estado de São Paulo

The Guapiara Lineament is an important geological feature of the State of São Paulo, Brazil, associated with Mesozoic volcanism in the Paraná Basin. This paper aims at the interpretation and modeling of gravity data collected at a semi-detailed scale between Capão Bonito and Apiaí to identify the geometry of crustal partitioning along this lineament. Maps of Bouguer anomaly in the area show a remarkable positive gravimetric anomaly oriented NW-SE, which coincides with the orientation of the greater concentration of dikes associated with the Guapiara Lineament. The crustal model developed from anomalies shows a significant thinning of the crust in the area and corroborates previous studies. The crustal thinning was caused by mantle rise, reflecting the epirogenetic activity generated by the propagation of the divergent tectonic forces that occurred at the margin of the South American Plate during the Cretaceous.

Tab. 2: Gravity measurements of the Inntal underground at Thaur

A cross-section of the Inn-valley has been surveyed by refraction- and refiection-seismic and gravimetrie methods. The thickness of the Inn-va.!ley sediments is 340- 390 m. At the northern edge of the valley an intermediate layer between sediments and basement has been detected, which is up to 300 ITl thick. This zone seems to mark the boundary of the northern calcareous alps.