Mestrado: Tomografia sísmica de multifrequência utilizando tempos residuais de ondas P para a região sudeste da América do Sul

 

Neste estudo, nós derivamos um novo modelo da estrutura heterogênea de velocidade da onda P para o manto superior sob a placa da América do Sul e parte da placa da África focando a interpretação na região Sudeste da América do Sul, adotando uma abordagem de múltipla frequência. O sudeste da América do sul engloba importantes províncias magmáticas (Toleítica do Paraná, Alcalina da Serra do Mar e Alcalina de Goiás) e estruturas geológicas (Bacia do Paraná, Cráton São Francisco, Faixa Ribeira, entre outras) cuja origem e evolução ainda estão sob investigação. A partir da análise de sismogramas na componente vertical registrados por estações sísmicas distribuídas por toda a América do Sul, no período de 2016 e 2020, nós medimos anomalias de tempo de percurso da onda P a partir da correlação-cruzada entre tais registros. As medições foram realizadas em sismogramas filtrados para quatro diferentes períodos: 3.5 s, 7 s, 14 s e 28.0 s. Nós combinamos anomalias de tempo de percurso de alta frequência, extraídos do catálogo do ISC-EHB, com nossas medições para aumentar a resolução de nosso modelo. Correções de elipticidade, da estrutura de velocidade da crosta e da elevação da estação foram aplicadas a todas as anomalias de tempo. Para modelar os dados de tempo de percurso, kernels de sensibilidade de tempo de percurso de frequência-finita foram utilizados. Assim, utilizando o método LSQR, nós invertemos mais de um milhão e duzentas mil anomalias de tempo de percurso para obter o modelo de velocidade SSAPWM (Southeast South America P-Wave Model). A resolução do SSAPWM foi avaliada a partir de testes sintéticos, os quais mostraram que nossos dados podem resolver estruturas com comprimento de onda superior a 200 km, a partir de profundidades crustais. As regiões com variação positiva de velocidade, na região de interpretação, concentram-se principalmente sob áreas "cratônicas", como o Cráton Amazônico, o Cráton do São Francisco e partes das Bacias do Paraná e do Chaco-Paraná. As regiões com variações negativas de velocidade se concentram principalmente ao redor das regiões cratônicas, na parte oeste da bacia do Paraná, ao longo da linha de costa, no arco de Ponta-Grossa e na Província Alcalina da Serra do Mar. Como forma de assegurar que os resultados obtidos nesta pesquisa são plausíveis, nós comparamos o SSAPWM com o modelo de densidade de Chaves et al. (2016) e com o modelo geoelétrico de Bologna et al. (2019). A anomalia negativa de velocidade do modelo SSAPWM, localizada entre o Sul do Cráton do Paraná e o Cráton do Rio de La Plata, estendendo-se de 70 km a aproximadamente 400 km de profundidade, possui forte correspondência com um condutor elétrico e uma redução de densidade imageada na região. O condutor elétrico foi interpretado como carbonatitos fundidos na base da litosfera. Um dos principais resultados obtidos nesta pesquisa é que o modelo SSAPWM não sustenta a visão de um único bloco para a litosfera da PMP, o chamado bloco Paranapanema. Nosso modelo de velocidade, em profundidades litosféricas, está em completo desacordo com o modelo obtido por Affonso et al. (2021). Entretanto, suporta a visão da presença de unidades cratônicas heterogêneas, como proposto por Dragone et al. (2021). A presença de uma anomalia negativa de velocidade coincide, pelo menos, para parte central da Bacia do Paraná, com a localização de uma sutura fóssil denominada PAA (Paraná Axial Anomaly), imageada por Padilha et al. (2015) e Maurya et al. (2018). A real configuração da estrutura da litosfera do Paraná tem implicações importantes para o entendimento da evolução tectônica da parte sudoeste do Gondwana, nos mecanismos de subsidência da Bacia do Paraná e no magmatismo toleítico que ocorreu há 134 milhões no período cretáceo.