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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.14.2023.tde-05012024-170339
Documento
Autor
Nome completo
Felipe Lisbona Cavalcante
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2023
Orientador
Banca examinadora
Mendonça, Carlos Alberto (Presidente)
Elis, Vagner Roberto
Louro, Vinicius Hector Abud
Oliveira, Saulo Pomponet
Soares, William Pareschi
Título em português
Técnicas especializadas para o estudo de lineamentos magnéticos associados a enxame de diques e de anomalias lineares em coberturas basálticas
Palavras-chave em português
Aeromagnético
Aquífero Guarani
Bacia do Paraná
basaltos
diques
Formação Serra Geral
inversão sequencial AMA-TFA
lâmina
linha de corrente
probabilidade Cauchy
Resumo em português
Anomalias magnéticas com forte caráter linear (lineamentos magnéticos), indicativas de enxames de diques em diferentes nveis crustais, são caractersticas comuns em provncias gneas devido à magnetização contrastante de diabásios e doleritos em comparação com rochas cristalinas e sedimentares das encaixantes. Dados aeromagnéticos permitem rastrear a extensão dessas estruturas, embora nem sempre com clara correspondência entre as anomalias observadas e diques aflorantes no terreno, sugerindo que muitos diques inferidos de forma remota se localizam em nveis mais profundos do terreno. Uma dificuldade ainda maior, entretanto, é encontrada quando se aplica dados de magnetometria aérea para identificar a distribuição de diques subjacentes a áreas cobertas por derrames basálticos. Nesse cenário, a ocorrência de anomalias de fontes profundas e rasas impede uma identificação clara das anomalias lineares associadas à distribuição dos diques e, com isso, a caracterização de um problema geológico com diversas implicações práticas. A posição estrutural dos diques, por exemplo, é crucial em estudos de bacias sedimentares devido à sua capacidade de alimentar corpos intrusivos e corridas de lava em superfcie. Um sistema de diques interfere também na configuração de sistemas geotérmicos, de petróleo e gás, e águas subterrâneas por modificar as condições de fluxo no meio. O presente trabalho desenvolve uma metodologia integrada para interpretação de anomalias magnéticas produzidas por diques em cenários geológicos desprovidos ou afetados por uma cobertura basáltica. Por serem corpos tabulares, a representação dos diques é realizada por lâminas magnéticas verticais e, tal como desenvolvido neste trabalho, mostrando sua equivalência com campos gerados por linhas de corrente. A equivalência entre modelos atribui uma função de densidade de probabilidade de Cauchy para a linha de corrente permitindo que a probabilidade do modelo seja determinada exclusivamente com base nos atributos do campomagnético observado ou resultante de processamento. A formulação por linha de correntes fornece soluções automáticas com alta representatividade, que ajudam a interpretação geológica preliminar sobre a distribuição e profundidade dos diques e incorporação como solução inicial em processos de inversão de dados. Para áreas com cobertura basáltica, o procedimento baseado a equivalência com linhas de corrente é aplicado após etapas de identificação e extração dos lineamentos. A direção média dos lineamentos é quantitativamente determinada ao rastrear as direções nas quais o componente horizontal da anomalia experimenta maior atenuação da amplitude. O campo observado é então filtrado com filtro de cosseno direcional para extrair o conteúdo da anomalia ao longo dessa direção média. Para áreas com cobertura basáltica é desenvolvido um procedimento de análise baseado na profundidade dos diques inferidos em relação a marcos estratigráficos da Bacia do Paraná. Essa linha de análise permite identificar sistemas de diques possivelmente associados à maturação térmica em sistemas de petróleo e gás, atuantes como compartimentos para sistemas aquferos ou contribuindo em episódios distintos de extrusão de lavas que levou à formação da cobertura basáltica. A abordagem por linha de corrente seguida de inversão sequencial de dados foi utilizada para interpretar uma transecta de dados magnéticos em enxame de diques da Provncia Ígnea do Atlântico Norte (na Irlanda do Norte) para a qual um número mnimo de diques foi inferido e a localização em diferentes profundidades determinada. Em área com cobertura basáltica, o procedimento completo, prescindido pela identificação e extração de lineamentos, foi aplicado na continuidade do Enxame de Diques de Ponta Grossa, em área da Bacia do Paraná coberta por sequências basálticas da Formação Serra Geral. A distribuição dos diques, então inferida, identifica um sistema de diques confinado às formações Paleozoicas inferiores (com potencial de geração de petróleo e gás), uma sequência interceptando o sistema aqufero Guarani e diques em diferentes nveis no interior das sequências vulcânicas da Formação Serra Geral, sugerindo pelo menos dois eventos principais de extravasamento de lavas na estruturação da cobertura basáltica.
Título em inglês
Specialized techniques for studying magnetic lineaments associated with dike swarms and linear anomalies in basaltic coverings
Palavras-chave em inglês
Aeromagnetics
AMA-TFA sequential inversion
basalts
Cauchy probability
dikes
Guarani Aquifer
line of current
Paraná Basin
Serra Geral Formation
Resumo em inglês
Magnetic anomalies with a strong linear character (magnetic lineaments), indicative of dike swarms at different crustal levels, are common features in igneous provinces due to the contrasting magnetization of diabases and dolerites compared to the crystalline and sedimentary rocks of the country rocks. Aeromagnetic data allow tracing the extent of these structures, although not always with clear correspondence between the observed anomalies and outcropping dikes, suggesting that many remotely inferred dikes are located at deeper levels. An even greater challenge, however, is encountered when applying airborne magnetometry data to identify the distribution of dikes beneath areas covered by basaltic flows. In this scenario, the occurrence of anomalies from both deep and shallow sources hampers a clear identification of linear anomalies associated with dike distribution and, consequently, the characterization of a geological problem with several practical implications. The structural position of dikes, for instance, is crucial in sedimentary basin studies due to their ability to feed intrusive bodies and surface lava flows. A dike system also interferes with the configuration of geothermal, oil and gas, and groundwater systems by modifying flow conditions in the subsurface. This study develops an integrated methodology for interpreting magnetic anomalies produced by dikes in geological settings devoid of or affected by basaltic cover. Since dikes are tabular bodies, their representation is done through vertical magnetic sheets, as developed in this study, demonstrating their equivalence with fields generated by lines of current. The equivalence between models assigns a Cauchy probability density function to the line of current, allowing the models probability to be determined exclusively based on observed magnetic field attributes or resulting from processing. The line of current formulation provides automatic solutions with high representativity, aiding preliminary geological interpretation regarding the distribution and depth of dikes and incorporating it as an initial solution in data inversion processes. For areas with basaltic cover, the line of current-equivalence-based procedure is applied following steps of lineament identification and extraction. The average direction of the lineaments is quantitatively determined by tracking the directions in which the horizontal component of the anomaly experiences the most significant amplitude attenuation. The observed field is then filtered with a directional cosine filter to extract the anomaly content along this average direction. For areas with basaltic cover, an analysis procedure based on the depth of inferred dikes concerning basin stratigraphic markers is developed. This analysis line allows identifying dike systems possibly associated with thermal maturation in oil and gas systems, acting as compartments for aquifer systems or contributing to distinct episodes of lava extrusion that led to the formation of the basaltic cover. The line of current approach followed by sequential data inversion is used to interpret a magnetic data transect in the dike swarm of the North Atlantic Igneous Province (in Northern Ireland) for which a minimum number of dikes were inferred, and their locations at different depths were determined. In the area with basaltic cover, the complete procedure, preceded by lineament identification and extraction, was applied in the continuity of the Ponta Grossa dike Swarm, in an area of the Paraná Basin covered by basaltic sequences of the Serra Geral Formation. The inferred dike distribution then identifies a dike system confined to the lower Paleozoic formations (with oil and gas generation potential), a sequence intercepting the Guarani aquifer system, and dikes at different levels within the volcanic sequences of the Serra Geral Formation, suggesting at least two main episodes of lava overflow in structuring the basaltic cover.
 
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Tese_corrigida.pdf (16.32 Mbytes)
Data de Publicação
2024-01-08
 
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