Doutorado: Investigando o manto sob a província magmática Paraná a partir da inversão de anomalias do geoide e de tempos de atraso da onda P

Profa. Dra. Naomi Ussami - orientadora - IAG/USP 

Prof. Dr. Marcelo Sousa de Assumpção - IAG/USP  

Prof. Dr. Bruno Yann Nicolas Goutorbe - UFF/Niterói-RJ

Prof. Dr. Emilson Pereira Leite - UNICAMP/Campinas-SP

Prof. Dr. Icaro Vitorello - INPE/São José dos Campos-SP

 

A Província Magmática Paraná (PMP) é uma das maiores províncias ígneas continentais da Terra, com sua origem datada em 134.7 Ma, ou seja, anterior à abertura do Oceano Atlântico Sul. Os processos geodinâmicos causadores do magmatismo ainda são poucos compreendidos. Dados geoquímicos indicam que o magmatismo da PMP resultou da fusão de um manto litosférico heterogêneo e enriquecido sem a participação de uma pluma mantélica profunda. Com o intuito de investigar as propriedades físicas da litosfera e do manto sublitosférico da PMP, novos modelos de densidade e de velocidade da onda P são apresentados nesta tese. Um algoritmo para inverter anomalias do geoide, usando uma aproximação elipsoidal para a Terra a partir tesseroides, foi desenvolvido para mapear variações de densidade no manto. O código de inversão foi testado em dados sintéticos e foi capaz de recuperar uma solução condizente com contraste de densidade e com a geometria do modelo sintético. Além de ser aplicado ao exemplo sintético, o algoritmo de inversão também foi testado num estudo de caso natural. Anomalias do geoide residuais da Província de Yellowstone (YP) foram invertidas. Os modelos densidade estimados são consistentes com resultados geofísicos independentes, de alta resolução, obtidos pelo projeto EarthScope.

Um modelo de densidade, que se estende de 25 a 1000 km, foi obtido pela primeira vez para a PMP, a partir da inversão das anomalias do geoide residuais. As anomalias do geoide foram derivadas do modelo EGM2008 com os efeitos crustais, do manto inferior e do núcleo removidos desse modelo. 

Um novo modelo de onda P para a PMP foi derivado a partir da inversão de 8686 tempos de chegada da onda P com o método LSQR. Os dados do tempo de chegada foram determinados manualmente. O modelo de velocidade foi parametrizado em blocos esféricos, com os percursos dos raios cobrindo uma área geográfica entre 100˚ W e 40˚ E  e entre  65˚ S e 25˚ N.  Um modelo de velocidade para onda P com um grau de resolução foi determinado para profundidades entre 80 e 1000 km. O modelo de velocidade foi convertido para um modelo de densidade que posteriormente foi utilizado como modelo inicial na inversão de anomalias do geoide. 

Os resultados indicam que na parte norte e central da PMP, onde há a maior espessura de basaltos, o manto litosférico, até profundidades entre 250 e 300 km, é caracterizada por aumento de velocidade (> 0.5%) e aumento no contraste de densidade (> 30 kg / m3). Estes resultados se correlacionam positivamente com a condutividade elétrica do manto superior obtida a partir de estudos profundos de indução eletromagnética (GDS). O aumento de densidade nas partes norte e central da PMP pode ser devido a presença de uma nova crosta inferior e de um novo manto litosférico metassomatizado criados após processo de delaminação. Na borda oeste da PMP e ao longo da margem continental adjacente, diminuições de velocidade (< -0.5%) e de densidade (<-20 kg / m3), até a profundidade de 150 km, podem ser devidas a efeitos térmicos relacionados ao afinamento litosférico que ocorreu durante o processo de rifte e quebra, potencializadas por convecção de borda. Ao longo da mesma margem,  o modelo 3-D geoelétrico obtido a partir do método GDS, pelo grupo do INPE, apresenta baixa resistividade elétrica (<10 Ohm.m), a qual se correlaciona com as diminuições de densidade e velocidade estimadas.