Tomografia de velocidade de grupo de ondas Rayleigh na América do Sul

Dissertação (Mestrado em Geociências Aplicadas)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas e Geodinâmica, Brasília, 2019.Baseado em novos dados de redes permanentes e temporárias, nós apresentamos novas imagens tomográficas da América do Sul, construídas a partir da inversão de velocidade de grupo do modo fundamental de ondas Rayleigh. Uma combinação iterativa do Fast Marching Method para resolver o problema direto com um método de subespaço para resolver o problema inverso leva em consideração a não-linearidade do problema tomográfico e foi usada para construir mapas de velocidade de grupo dentro do intervalo de períodos de 10 a 150 s. Um máximo de ∼ 17000 medidas foram obtidas em 30 s de período e dados de 282 estações foram empregados. A resolução lateral do nosso modelo foi avaliada por meio de testes sintéticos de tabuleiro, onde o tamanho das anomalias foi variado de 2◦ x 2◦ a 4◦ x 4◦ em cada teste. Esses testes mostraram que as anomalias de velocidade sintéticas foram em geral bem recuperadas, apesar de existir alguma perda de amplitude e efeitos de alongamento de anomalias em algumas partes do modelo, provavelmente causadas pela inclusão de termos de regularização durante a inversão e pela ausência de estações em algumas áreas, respectivamente. Nos nossos resultados, há uma grande correlação entre os mapas de período curto e a geologia de superfície, onde regiões de embasamento exposto estão relacionadas a altas velocidades e bacias sedimentares apresentam baixas velocidades. Períodos longos amostram profundidades litosféricas e revelaram que áreas cratônicas antigas e estáveis da América do Sul, como os Crátons Amazônico e São Francisco, se correlacionam bem com altas velocidades. Nós também propusemos limites para o Bloco Paleocontinental São Francisco e para o Bloco Paranapanema com base nos nossos mapas de 100 e 150 s de período, que são consistentes com anomalias gravimétricas e com os limites recentemente propostos por Rocha et al., baseados em tomografia de ondas de corpo. Várias anomalias de baixa velocidade são consistentes com regiões de concentração de sismicidade intraplaca na Plataforma Sul-Americana, incluindo a Zona Sísmica Goiás-Tocantins, a Bacia do Pantanal e a Província Borborema, o que sugere que o afinamento litosférico pode ser uma causa importante da sismicidade intraplaca.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Based on new data from permanent and temporary networks, we present new tomographic images of the South American continent, constructed from inversion of fundamental mode group velocities of Rayleigh waves. An iterative combination of the Fast Marching Method to solve the direct step with a subspace method to solve the inverse step takes into account the nonlinearity of the tomographic problem and is used to obtain group velocity maps in the period range 10-150 s. A maximum of ∼ 17000 measurements was achieved at 30 s period and data from 282 stations were employed. The lateral resolution of our model is assessed by synthetic checkerboard tests, where the size of the anomalies is varied from 2◦ x 2◦ to 4◦ x 4◦ in each test. Those tests showed that the synthetic velocity anomalies were generally well recovered, despite the presence of some amplitude loss and smearing effects in some portions of the model, probably caused by the inclusion of regularization terms and areas devoid of stations, respectively. In our results, there is a great correlation between short period maps and surface geology, where regions of exposed basement are related to high velocities, while sedimentary basins present low velocities. Long period maps sample lithospheric depths, revealing that old and stable cratonic areas of South America, such as the Amazonian and São Francisco Cratons, correlate well with high velocities. Limits for the São Francisco Paleocontinental Block and for the Paranapanema Block are also proposed based on our 100 and 150 s period maps and are consistent with gravity anomalies and with the limits recently proposed by Rocha et al., derived from body wave tomography. Several low-velocity anomalies are consistent with regions of concentration of intraplate seismicity in the South American Platform, including the Goiás-Tocantins Seismic Zone, the Pantanal Basin and the Borborema Province, which suggests that lithospheric thinning plays a key role on intraplate seismicit