Dissertações em Geofísica (Mestrado) - CPGF/IG

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O Mestrado Acadêmico pertente a o Programa de Pós-Graduação em Geofísica (CPGF) do Instituto de Geociências (IG) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de técnicas de filtragem e sua aplicação a dados aeromagnéticos da Bacia Amazônica
(Universidade Federal do Pará, 1976-08) SILVA, João Batista Corrêa da; LOURENÇO, José Seixas
Dois métodos de filtragem são combinados neste trabalho com a finalidade de ressaltar determinadas feições, em um mapa aeromagnético, tais como lineamentos e anomalias de grande porte, provindos do embasamento. A filtragem visual consiste na observação estereoscópica de pares de mapas, especialmente elaborados para este fim. A filtragem numérica consiste na eliminação dos componentes espectrais indesejáveis (ruído) e no realce dos componentes espectrais de interesse (sinal). Ambos os métodos foram aplicados a mapas aeromagnéticos da Bacia do Médio Amazonas. As operações de filtragem numérica foram todas efetuadas no domínio dos espaços, através de convolução dos dados com filtros de dimensões 13x13. A análise preliminar do espectro é enfatizada como guia na elaboração de filtros. Os resultados da aplicação de cada filtro são discutidos em detalhe. Além das filtragens visual e numérica, vários modelos de falhas e de anomalias do intraembasamento e do supraembasemento são apresentados. A análise de modelos constitui um método de interpretação independente e complementar dos métodos de filtragens. Uma interpretação estrutural do embasamento da Bacia do Médio Amazonas é incluída. As direções principais dos lineamentos aeromagnéticos são E-W, NW60°, N-S, NF45° e NE6O°. Dois grabens sao bem evidenciados um com direção N-S, o mais recente próximo à borda do Alto do Purus. O outro, mais antigo, situa-se a leste do primeiro e tem direção NE45°. Duas anomalias de grande e médio porte (15-60km) possuem magnetização remanente com altos valores de inclinação negativa, o que corrobora a posição muito mais ao sul da Bacia Amazônica, no Paleozóico. Na integração dos dados aeromagnéticos com outros dados geofísicos, como sísmica e gravimetria, e resultados de fotointerpretação geológica, a consistência das informações independentes, em relação à interpretação aeromagnética, concorre para aumentar a viabilidade e a confiabilidade das técnicas aplica das neste trabalho.
Acesso aberto (Open Access)
Interpretação quantitativa de anomalias gravimétricas ar-livre da margem continental norte brasileira, setor nordeste
(Universidade Federal do Pará, 1990-10-12) CASTRO, David Lopes de; BISCHOFF, Jürgen H.
Anomalias gravimétricas ar-livre de perfis perpendiculares a margem continental do tipo passiva apresentam uma configuração padrão. Esta configuração é, satisfatoriamente, explicada por um modelo geofísico formado por uma distribuição de descontinuidades horizontais bidimensionais. Um processo automático de busca aleatória é proposto para a interpretação quantitativa dos dados. Através do método de poliedros flexíves (Simplex), os parâmetros principais do modelo - o contraste de densidade, a profundidade, o rejeito e a localização de cada descontinuidade, puderam ser encontrados, admitindo uma relação número de pontos/número de parâmetros, a determinar, conveniente. Sobre a região do talude, as anomalias ar-livre da margem continental podem ser explicadas por uma única descontinuidade horizontal (degrau simples); e tendo que a resposta dos dados gravimétricos no domínio do número de onda contém informações sobre esta anomalia, foi proposto um procedimento gráfico iterativo para a análise espectral deste sinal. Aplicando a transformada de Fourier é possível determinar a profundidade e o rejeito da descontinuidade, e conhecendo estes parâmetros a densidade é calculada unicamente. O objetivo básico do uso destes procedimentos seria combinar os dois métodos de interpretação nos domínios do espaço e do número de onda, com a finalidade de obter soluções vinculadas mais plausíveis quanto ao contexto geológico esperado para a área estudada. Os dois procedimentos de interpretação foram aplicados nas anomalias gravimétricas ar-livre da margem continental norte brasileira, setor nordeste, abrangendo os estados do Maranhão ao Rio Grande do Norte. As respectivas capacidade de resolução de cada procedimento foram então analisadas. Demonstrou-se que a inversão realizada diretamente no domínio do espaço é mais favorável na interpretação das anomalias ar-livre, embora o tratamento espectral seja relativamente mais simples.
Acesso aberto (Open Access)
Inversão gravimétrica do relevo de bacias extencionais através da variação total
(Universidade Federal do Pará, 2009) LIMA, Williams Almeida; SILVA, João Batista Corrêa da; http://lattes.cnpq.br/1870725463184491
Apresentamos um método de inversão de dados gravimétricos para a reconstrução do relevo descontínuo do embasamento de bacias sedimentares, nas quais o contraste de densidade entre o pacote sedimentar e o embasamento são conhecidos a priori podendo apresentar-se constante, ou decrescer monotonicamente com a profundidade. A solução é estabilizada usando o funcional variação total (VT), o qual não penaliza variações abruptas nas soluções. Comparamos o métodoproposto com os métodos da suavidade global (SG), suavidade ponderada (SP) e regularização entrópica (RE) usando dados sintéticos produzidos por bacias 2D e 3D apresentando relevos descontínuos do embasamento. As soluções obtidas com o método proposto foram melhores do que aquelas obtidas com a SG e similares às produzidas pela SP e RE. Por outro lado, diferentemente da SP, o método proposto não necessita do conhecimento a priori sobre a profundidade máxima do embasamento. Comparado com a RE, o método VT é operacionalmente mais simples e requer a especificação de apenas um parâmetro de regularização. Os métodos VT, SG e SP foram aplicados, também, às seguintes áreas: Ponte do Poema (UFPA), Steptoe Valley (Nevada, Estados Unidos), Graben de San Jacinto (Califórnia, Estados Unidos) e Büyük Menderes (Turquia). A maioria destas áreas são caracterizadas pela presença de falhas com alto ângulo. Em todos os casos, a VT produziu estimativas para a topografia do embasamento apresentando descontinuidades bruscas e com alto ângulo, em concordância com a configuração tectônica das áreas em questão.
Acesso aberto (Open Access)
Inversão gravimétrica do relevo do embasamento usando regularização entrópica
(Universidade Federal do Pará, 2007) OLIVEIRA, Alexandre de Souza; SILVA, João Batista Corrêa da; http://lattes.cnpq.br/1870725463184491
Apresentamos um novo método de inversão gravimétrica para estimar o relevo descontínuo do embasamento de bacias sedimentares, cujos pacotes sedimentares podem ter contraste de densidade constante ou variando hiperbolicamente com a profundidade. O método combina a maximização da medida de entropia de ordem zero e a minimização da medida de entropia de primeira ordem do vetor de soluções (profundidades do embasamento). O modelointerpretativo consiste de um conjunto de primas retangulares verticais justapostos, com o contraste de densidade conhecido, cujas espessuras representam as profundidades do embasamento e são os parâmetros a serem determinados. A minimização da entropia de ordem um favorece soluções apresentando descontinuidades abruptas e a maximização da entropia de ordem zero é empregada apenas para evitar sua minimização excessiva. O método foi aplicado a dados sintéticos simulando: (i) bacias intracratônicas com o relevo do embasamento suave ou apresentando descontinuidades abruptas localizadas e (ii) bacias marginais falhadas. No caso de embasamento suave, a comparação dos resultados com aqueles obtidos através da suavidade global e da suavidade ponderada mostrou que ambos os métodos delinearam o embasamento. No caso de embasamentos falhados, seja em bacias intracratônicas ou marginais, as soluções obtidas com a regularização entrópica e a suavidade ponderada foram equivalentes, delineando o embasamento e as descontinuidades, o que não ocorreu com a suavidade global. A regularização entrópica, no entanto, não requereu informação a priori sobre a profundidade, diferentemente da suavidade ponderada. Tanto o método proposto como os métodos das suavidades global e ponderada foram aplicadas a quatro conjuntos de dados reais. O primeiro é proveniente da Ponte do Poema que está localizada no campus da Universidade Federal do Pará, Belém, Pará, permitiu certificar a aplicabilidade prática do método, uma vez que o relevo abaixo da ponte é acessível. O segundo, da porção norte do Steptoe Valley, Nevada, Estados Unidos. As soluções obtidas com a regularização entrópica e com a suavidade ponderada mostram um embasamento apresentando diversas descontinuidades verticais, o que não aconteceu com a suavidade global. O terceiro conjunto provém do graben de San Jacinto, situado na Califórnia, Estados Unidos, que levou a soluções em que o graben é assimétrico e apenas a suavidade ponderada apresentou solução com fundo achatado. O quarto conjunto de dados é oriundo do graben do Büyük Menderes, localizado na Turquia ocidental. As soluções do método proposto e da suavidade ponderada apresentaram grandes deslocamentos verticais, confirmados pela geologia, o que não aconteceu com a suavidade global.
Acesso aberto (Open Access)
Inversão gravimétrica estável do relevo da base e da variação da densidade com a profundidade em aterros sanitários
(Universidade Federal do Pará, 2003-10-21) TEIXEIRA, Wlamir Abreu; SILVA, João Batista Corrêa da; http://lattes.cnpq.br/1870725463184491
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.
Acesso aberto (Open Access)
Inversão gravimétrica estável do relevo do embasamento e da variação da densidade com a profundidade em bacias sedimentares
(Universidade Federal do Pará, 2003-10-21) COSTA, Denis Carlos Lima; SILVA, João Batista Corrêa da; http://lattes.cnpq.br/1870725463184491
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%.
Acesso aberto (Open Access)
Inversão gravimétrica rápida do relevo do embasamento aplicando o funcional da variação total
(Universidade Federal do Pará, 2013-08-23) SANTOS, Raphael Di Carlo Silva dos; SILVA, João Batista Corrêa da; http://lattes.cnpq.br/1870725463184491; SANTOS, Darcicléa Ferreira; http://lattes.cnpq.br/5813659873067927
Apresentamos um novo método de inversão linear bidimensional de dados gravimétricos produzidos por bacias sedimentares com relevo do embasamento descontínuo. O método desenvolvido utiliza um modelo interpretativo formado por um conjunto de fitas horizontais bidimensionais justapostas cujas espessuras são os parâmetros a serem estimados. O contraste de densidade entre o embasamento e os sedimentos é presumido constante e conhecido. As estimativas das espessuras foram estabilizadas com o funcional da Variação Total (VT) que permite soluções apresentando descontinuidades locais no relevo do embasamento. As estimativas do relevo são obtidas através da resolução de um sistema de equações lineares, resolvido na norma L1. Como métodos lineares subestimam as estimativas de profundidade do embasamento de bacias maiores que cerca de 500 m, amplificamos as estimativas de profundidade através da modificação da matriz associada ao modelo interpretativo de fitas. As estimativas obtidas através deste procedimento são em geral ligeiramente superestimadas. Desse modo, elas são corrigidas através de uma correção definida pela expressão da placa Bouguer. Testes em dados sintéticos e reais produziram resultados comparáveis aos produzidos pelo método não linear, mas exigiram menor tempo computacional. A razão R entre os tempos exigidos pelo método não linear e o método proposto cresce com o número de observações e parâmetros. Por exemplo, para 60 observações e 60 parâmetros, R é igual a 4, enquanto para 2500 observações e 2500 parâmetros R cresce para 16,8. O método proposto e o método de inversão não linear foram aplicados também em dados reais do Steptoe Valley, Nevada, Estados Unidos, e da ponte do POEMA, no Campus do Guamá em Belém, produzindo soluções similares às obtidas com o método não linear exigindo menor tempo computacional.
Acesso aberto (Open Access)
Uma nova abordagem na interpretação de anomalias gravimétricas em bacias sedimentares - exemplo da Bacia do Recôncavo, Bahia, Brasil
(Universidade Federal do Pará, 1990-10-12) MENEZES, Paulo de Tarso Luiz; SILVA, João Batista Corrêa da; http://lattes.cnpq.br/1870725463184491
No estudo de bacias sedimentares a interpretação de anomalias gravimétricas assume grande importância. No entanto, devido ao fato dessas anomalias serem resultantes da soma total dos efeitos produzidos por todos os contrastes de densidade em subsuperfície, esta interpretação é dificultada. Desta maneira, para separar os efeitos de feições mais profundas (relevo do embasamento) dos efeitos de feições mais rasas (fontes intra-sedimentares), é aplicado um método de separação regional-residual do campo. A subseqüente interpretação de cada componente tem como objetivo, a caracterização da geometria dos dois conjuntos de feições. A metodologia empregada na separação regional-residual dos dados gravimétricos é a de ajuste polinomial utilizando um método robusto. Este método é iterativo e utiliza a solução obtida através do ajuste polinomial pelo método dos mínimos quadrados como aproximação inicial. Na metodologia empregada, a influência de observações contendo forte contribuição do campo residual é minimizada no ajuste do campo regional. A componente regional obtida a partir da separação regional-residual é transformada em um mapa de profundidades absolutas da interface representando o relevo do embasamento. Esta transformação é efetuada iterativamente, cada iteração sendo constituída de quatro etapas. A primeira consiste no cálculo da componente regional corrigida do efeito de um nível de base, que é representado por umipolinômio de ordem 1 inicializado com coeficientes nulos. A segunda consiste na continuação para baixo da componente regional corrigida, que é pressuposta ser causada por uma superfície suave separando dois meios homogêneos, representando a interface sedimentos-embasamento, com um determinado contraste de densidade. A terceira etapa consiste na transformação do mapa de continuação para baixo, em um mapa de distâncias verticais entre o nível de continuação e a interface. Na quarta etapa, através da introdução de informação independente sobre a profundidade da interface em um número de pontos conhecidos, é calculado o valor do resíduo entre a profundidade estimada pelo método e a profundidade real em cada ponto. As iterações são controladas por um método de busca direta, onde os coeficientes do polinômio de ordem 1 são modificados de modo a obter aqueles que minimizem uma norma dos resíduos. Assim é determinado o nível de base que melhor incorpore a informação introduzida sobre a fonte regional. Em conseqüência, é obtido o mapa do relevo da interface com profundidades absolutas. A componente residual proveniente da separação regional-residual é transformada em um mapa de contrastes de densidade aparente. Esta transformação consiste em, através de inversão linear, calcular a intensidade de propriedade física de várias fontes prismáticas. Nesta metodologia é presumido que as fontes reais estejam contidas em uma placa horizontal, com variação de propriedade física apenas nas direções horizontais. O desempenho do método de separação regional-residual utilizado foi avaliado através testes empregando dados sintéticos, fornecendo resultados superiores ao método dos mínimos quadrados. O método de interpretação da componente regional apresentado foi avaliado em testes com dados sintéticos, produzindo mapeamento de interfaces bem próximas das estruturas reais, não sendo necessário conhecer a priori o contraste de densidade entre os dois meios e o nível de continuação. Estes parâmetros são escolhidos de modo a minimizar uma norma do resíduo entre a profundidade estimada pelo método e a profundidade real em cada ponto. Para aplicação do método de interpretação da componente residual, é necessário que se postule ou tenha informação a priori sobre a profundidade do topo e a espessura da placa onde as fontes estão supostamente confinadas. Entretanto, os testes em dados sintéticos mostram que, mesmo para valores diferentes dos verdadeiros para profundidade do topo e espessura da placa, são obtidas estimativas razoáveis para os limites laterais das fontes. A construção de gráficos de valores de contrastes de densidade aparente versus profundidade do topo da placa, para diversos valores postulados para espessura da placa, permitem interpretações semi-quantitativas das profundidades das fontes reais. Além disso, a ambigüidade envolvendo profundidade do topo da placa, espessura e contraste de densidade pode ser visualizada por este tipo de gráfico. A seqüência dos três métodos foi aplicada a dados gravimétricos da Bacia do Recôncavo levando ao reconhecimento das principais feições, de caráter regional, do relevo do embasamento desta bacia. É ainda sugerida a presença de uma nova falha transcorrente, paralela à Falha de Mata-Catu, com base nas evidências fornecidas pela interpretação da anomalia residual e de dados geológicos.
Acesso aberto (Open Access)
Procedimentos lineares de inversão gravimétrica para estimar o relevo 3D do embasamento de bacias sedimentares
(Universidade Federal do Pará, 2013) RAMOS, Laisse Costa; MARTINS, Cristiano Mendel; http://lattes.cnpq.br/8303640454649778
O aperfeiçoamento tecnológico tem proporcionado a aquisição de um grande volume de dados geofísicos, motivo pelo qual o trabalho de interpretação das anomalias gravimétricas e de estimação do relevo de bacias sedimentares demanda cada vez mais inovação na formulação computacional e matemática que viabilize tal oferta. A fim de obter soluções eficientes computacionalmente e eficazes propomos dois novos métodos que incorporam procedimento de inversão linear para a solução de um problema de Inversão não linear. O primeiro método proposto aproxima a solução da inversão não linear por procedimentos de inversão linear e aplica correções em iterações, a partir da aproximação inicial, até que seja obedecido o critério de convergência. O segundo método proposto aproxima a solução da inversão não linear por procedimentos de inversão linear apenas na primeira iteração, a partir da segunda iteração são aplicadas iterações adicionais de correção. As inversões realizadas, nos dois novos métodos e na inversão não linear, são estabilizadas pelo funcional regularizador de Tikhonov de primeira ordem (suavidade). As observações são modeladas por um conjunto de prismas retangulares 3D verticais cujas espessuras são os parâmetros que definem discretamente o relevo estimado em alguns pontos. A realização do procedimento de inversão não linear se fez necessária para a validação da estimativa do relevo do embasamento de bacias sedimentares produzidas pelos novos métodos propostos, sendo esta validação dada pela comparação entre os resultados obtidos pelos procedimentos de inversão linear com os de inversão não linear. Avaliamos também a eficiência e a eficácia dos métodos propostos e da inversão não linear a partir de testes sintéticos. Os métodos propostos mostraram-se mais eficientes que o método de inversão não linear, visto que exigiram menor tempo computacional para a recuperação de relevos virtualmente idênticos. No que diz respeito a eficácia, concluímos que os métodos propostos são tão eficientes quanto o de inversão não linear, visto que as estimativas do relevo do embasamento são em escala e em forma equivalentes entre si.

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