Study of the Basalt Layer in Bebedouro, Paraná Basin, using Receiver Function - Implication to the Induced Seismicity by Deep Wells

Este trabalho consiste no estudo da estrutura sedimentar da Bacia do Paraná da região de Bebedouro utilizando função do receptor, ondas de superfície e sísmica de refração. Funções do Receptor (FR) mostram a resposta da estrutura geológica abaixo de uma estação sismográfica. Para diminuir a não unicidade na inversão do traço de uma FR, foram usadas curvas de dispersão de ondas de superfície como vínculos adicionais. Ondas de superfície foram também obtidas com a correlação cruzada de ruído sísmico ambiental. Esse método passivo permite a obtenção de dispersão em períodos intermediários entre os dados de telessismos e os dados de sísmica rasa auxiliando na determinação estruturas sedimentares. Foi utilizada a inversão conjunta de FR de alta e baixa frequência, dispersão de fase e grupo de períodos menores que 2 s e dispersão de ondas Love e Rayleigh continentais (períodos entre 10 e 100 s). Na inversão conjunta, foram usados vários modelos iniciais diferentes para garantir melhor cobertura do espaço de soluções possíveis. Os resultados mostram uma camada de basalto com uma espessura entre 200 e 400 m, sob uma camada superficial de arenito de 50 a 100m. O embasamento da bacia está torno de 2.5 3.0 km. A espessura e razão Vp/Vs crustal da região foi estimada em 40.0 (1.0) km e 1.78 (0.02). Foi possível identificar zonas de baixa velocidade dentro do pacote de basalto, possivelmente relacionadas a zonas de fraturas ou camadas de basalto alterado. Estas camadas de baixa velocidade estão na parte sul, próximas à área de maior sismicidade induzida e também relativamente mais perto dos poços profundos de maior vazão. Isto corrobora com a hipótese de que a sismicidade local está associada à exploração de poços e estrutura de falhas pré -existentes.A study of the seismic structure of the Paraná Basin in Bebedouro, SP, was carried out with Receiver Functions (RF). Both low frequency (with ~0.5 Hz low pass filter) and high-frequency (~10Hz) RFs were jointly inverted with surface wave dispersion curves. Surface-wave data included: long-period group velocities of Rayleigh and Love waves from continental-scale tomography in the period range 10-100 s (useful to control crustal scale structure and Moho depth), intermediate period group velocities near 1s period obtained from cross-correlation of ambient noise (useful to control sedimentary structure), phase velocities near 0.2-1.0 s obtained from local earthquakes, and phase velocities of Rayleigh waves from shallow seismic refraction data near ~0.1 s period (useful to control shallow layers). Joint inversion was obtained with several different initial models to better cover all possible solutions. The results indicate that the basalt layer is 200 to 400m thick, beneath sandstones of about 50 100m thick. The Basin basement was detected between 2.5 3.0 km depth, consistent with expected values from regional bore-hole data in the Paraná Basin. Beneath several stations a low-velocity zone was detected in the middle of the basalt pack which is interpreted as a zone of fractured or altered basalt. This anomalous low-velocity layer was detected near the most seismically active zone in the Andes district. It is also relatively close to the deep wells with larger outflow. The existence of this low-velocity zone in the middle of the basalt layer is consistent with the model proposed for the water-well induced seismicity