The Tocantins-Araguaia suture seismic imaging from latitude 5.3°s : deep seismic refraction and receiver function approach

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2018.Com aproximadamente 1200 km de extensão o levantamento sísmico-sismológico de grande escala, inserido no Parnaíba Basin Analysis Program (PBAP) financiado pela British Petroleum (BP), investigou a estrutura de velocidade da crosta e do manto superior na região da Bacia do Parnaíba com suas fronteiras, Província Borborema a leste, Faixa Araguaia e parte do Cráton Amazônico a oeste. Esta experiência incluiu 20 tiros registrados por mais de 600 estações sísmicas distribuídas ao longo do perfil. Na parte oeste perto do limite entre Cráton Amazônico, Faixa Araguaia e Bacia do Parnaíba, a modelagem do tempo de trânsito das ondas P juntamente com dados da função do receptor possibilitaram a segmentação da crosta continental em domínios tectônicos distintos. A espessura da crosta ao longo do perfil varia de 38-39 km na área do cráton para ~ 52 km abaixo da Faixa Araguaia voltando a ~43 km na região da bacia. O modelo sísmico mostra que a elevada espessura que a crosta atinge (> 50 km) ocorre na área de influência da sutura Tocantins-Araguaia, resultado da colisão que aconteceu entre a paleoplaca amazônica com o bloco Parnaíba no final do Neoproterozóico. Os dados obtidos pela função do receptor demostram que a crosta também varia composicionalmente ao longo do perfil sísmico. De acordo com resultados a razão Vp/Vs de 1,73 abaixo do Cráton Amazônico confere composição crustal intermediaria contrastando com a razão Vp/Vs de 1,69 de caráter félsico da Faixa Araguaia e máfico da bacia (Vp/Vs = 1,75). A característica máfica da crosta sob a Bacia do Parnaíba pode ser atribuída em parte a estrutura de alta velocidade Vp (> 7,2 km/s) que se prolonga por toda extensão da bacia no limite crosta-manto interpretado como underplating máfico. As características sísmicas observadas no modelo permitem concluir que a Faixa Araguaia está assentada (overthrusting) sobre o embasamento do cráton. A diferença de espessura entre crosta superior e inferior aponta que provavelmente os processos tectônicos limitaram-se a envolver mais a crosta inferior preservando estruturalmente a crosta superior ao longo da evolução geológica. Com as velocidades Vp no manto superior é possível dividir a região auscultada em dois blocos distintos, Bloco Amazônico/Araguaia (Vp = 8,0 km/s) e Bloco Parnaíba (Vp = 8,3 km/s). Essas diferentes velocidades revelam domínios litosféricos de origem e evolução distintos.British PetroleumThe approximately 1200 km long deep seismic refraction experiment, as part of the Parnaíba Basin Analysis Program (PBAP) sponsored by British Petroleum, investigated the velocity structure of the crust and upper mantle across the Parnaíba Basin and its borders, the Borborema Province to the east, the Araguaia Belt and the Amazonian Craton to the west. This experiment included 20 shots recorded by more than 600 seismic stations distributed along the profile. In the western part of the experiment, encompassing the boundary between the Amazonian Craton, the Araguaia Belt and the Parnaíba Basin, modeling of the P waves transit time together with receiver function data allowed to distinguish the different tectonic domains of the continental crust. The thickness of the crust along the profile ranges from 38-39 km in the craton area to ~52 km below the Araguaia Belt, decreasing to ~43 km in the basin region. The seismic model shows that the large thickness of the crust (>50 km) occurs in the influence area of the Tocantins-Araguaia suture that resulted from the late Neoproterozoic collision between the Amazonian paleoplate and the Parnaíba block. Receiver function data show that the crust also varies in composition along the seismic profile. Vp/Vs ratio of 1.73 below the Amazonian Craton confers intermediate crustal composition, contrasting with the Vp/Vs ratio of 1.69 of the Araguaia Belt felsic character and with the mafic character (Vp/Vs = 1.75) below the Parnaíba Basin. The mafic characteristic of the crust under the Parnaíba Basin can be attributed in part to the high velocity structure Vp (>7.2 km/s) that is recorded throughout the basin at the crust-mantle boundary, interpreted as mafic underplating. The seismic characteristics observed in the model allow to conclude that the Araguaia Belt is thrusted over the Amazonian Craton basement. The difference in thickness between the upper and lower crust suggests that tectonic processes have probably been limited to the lower crust, preserving structurally the upper crust along the geological evolution. Vp velocities within the upper mantle allow to divide the study region into two distinct blocks, the Amazonian Craton/Araguaia Belt (Vp = 8.0 km/s) and the Parnaíba Block (Vp = 8.3 km/s). These different velocities reveal lithosphere domains of different origin and evolution