Joint inversion of magnetotelluric and seismological observations: case study in NE Brazil - Romero, Ana Milena Nemocón (2023)
Os métodos geofísicos tem como finalidade obter informações sobre as rochas e fluidos em subsuperfície. Para alcançar este objetivo, diferentes metodologias são empregadas para determinar com maior precisão tanto a geometria, quanto as propriedades físicas dos estratos da Terra em profundidade. Os métodos sismológicos recuperaram informações estruturais e de velocidade em subsuperfície, já as técnicas de MT são poderosas ferramentas para caracterizar a saturação de fluidos, como hidrocarbonetos ou água salina, nas rochas em subsuperfície. Medições sismológicas ou magnetotelúricas (MT) fornecem informações incompletas quando utilizadas independentemente. Combinadas, essas técnicas têm o potencial para melhorar consideravelmente o imageamento do arcabouço estrutural em profundidade. Este trabalho avalia o desempenho da análise conjunta de dados sismológicos e magnetotelúricos na determinação de estrutura subsuperficial sob a Província Borborema e Norte do Cráton São Francisco, através de dados coletados ao longo de um perfil N-S centrado na Bacia do Araripe Primeiramente, modelos de resistividade e velocidade de onda S foram obtidos através de inversões independentes. Os modelos de velocidade foram obtidos através da inversão simultânea de funções do receptor e curvas de dispersão, e revelaram a presença de um estrato com alta velocidade (4,1-4,3 km/s) abaixo da Bacia do Araripe - que foi interpretado como uma camada máfica na crosta inferior - e uma diminuição da velocidade (< 4,3 km/s) abaixo dos 120 km de profundidade. Os modelos de resistividade foram retirados de uma inversão 3D já existente de curvas de resistividade aparente e fase, observando-se a presença de alta condutividade ( 25 Ωm ) no manto (120 km) sob a bacia. Esta anomalia condutiva foi interpretada como um material enriquecido com pequenas quantidades de magma remanescente dos processos de rifteamento do Mesozóico. A interpretação conjunta dos resultados evidencia assim um afinamento da litosfera abaixo da Bacia do Araripe que contribue a melhorar nossa compreensão dos processos de inversão tectôncia dessa bacia. Foi investigado também o desempenho da inversão conjunta dos dados magnetotelúricos e sismológicos coletados. A inversão conjunta utilizou as mesmas funções do receptor e curvas de fase e resistividade aparente das inversões independentes; porém, uma curva de dispersão de velocidade de fase média foi desenvolvida. A inversão assume uma estrutura sísmica e de resistividade comum (1D), representada por um conjunto de camadas acima de um semi-espaço. Além disso, a inversão é realizada através de um algoritmo genético multiobjetivo (GA) que explora eficientemente e totalmente o espaço de parâmetros. Nossos resultados demonstram que, apesar de uma complexidade geológica considerável, é possível determinar estruturas de velocidade e resistividade estruturalmente consistentes sob a Província Borborema e o cráton São Francisco. Os modelos invertidos (1D) não permitem desenvolver relações empíricas entre resistividade e velocidade sísmica de onda S em profundidades crustais ou mantélicas, mas conseguem imagear uma Moho elétrica sob a maior parte dos locais na região de estudo.