Palavras-chave: Bacia do Paraná, Formação Serra Geral, Gradientes de Imagens Geofísicas.

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1 UTILIZAÇÃO DO GRADIENTE CRUZADO NA CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO CENTRAL DA BACIA SEDIMENTAR DO PARANÁ, CENTRO-SUL DO BRASIL. Carreira, V. R. 1, La Terra, E. F. 1, Fontes, S. L. 1, Jilinski, P. ffa. 2 1 Observatório Nacional, victorcarreira@on.br 1 Observatório Nacional, laterra@on.br 1 Observatório Nacional, sergio@on.br 2 GeoTeric, Pavel.Jilinski@GeoTeric.com RESUMO Este trabalho tem como objetivo mapear estruturas geológicas que tenham correlação direta entre a assinatura magnética, e, gravimétrica, na região central da Bacia do Paraná, em complementação aos estudos magnetotelúricos realizados entre 2013 e O estudo das grandes estruturas do embasamento em bacias sedimentares têm suma importância tanto para o entendimento da sua evolução tectônico-estratigráfica, quanto para o estudo dos sistemas petrolíferos. Na Bacia do Paraná, estas estruturas são geradas por processos de rifteamentos, e, por grandes intrusões e extrusões de magma. A maior parte deste magmatismo é registrado pela Formação Serra Geral, que, é acompanhado pelo aumento do gradiente geotermal da bacia nos arredores das intrusões de diques e soleiras. Para que fosse possível a realização deste estudo foram utilizados dados potenciais aerogravimétricos e aeromagnéticos pré-existentes, tendo em vista que sua aplicação é bem consolidada na análise estruturas de caráter regional em bacias sedimentares. Como principais resultados deste trabalho, destacam-se a elaboração de mapas temáticos tais como o de produto vetorial e diferença angular obtidos a partir dos gradientes das imagens gravimétricas e magnéticas da região centro-sul da Bacia do Paraná como uma tentativa de caracterizar estruturas geológicas que possuam gradientes cruzados significativos. Os resultados preliminares dos mapas de diferença angular e produto vetorial indicam possíveis correlações entre as assinaturas magnéticas e gravimétricas de direção NE-SW, na área de estudo. Palavras-chave: Bacia do Paraná, Formação Serra Geral, Gradientes de Imagens Geofísicas.

2 INTRODUÇÃO A Bacia do Paraná é classificada como uma bacia cratônica marginal com domínio flexural de crosta. Está localizada no centro-sul da América do Sul. O seu formato é ovalado e irregular, a sua extensão, em área, abrange cerca de km 2 [Milani and Ramos, 1998a]. A maior porção de sua área está contida no Brasil. Contudo, a bacia abrange os países Paraguai, Uruguai e Argentina. A porção brasileira abrange os estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Goiás, São Paulo, e Minas Gerais [Milani and Ramos, 1998b]. A geologia delimita tectonicamente a bacia na borda nordeste pelo arco do Alto Parnaíba que possui direção NW-SE; na borda leste pelo Arco de Ponta-Grossa; na borda Sul o Arco do Rio Grande, que une-se com em sua extensão noroeste com o Arco de Assunção, dando origem a borda oeste; a borda noroeste é limitada pelo Arco de São Vicente. [Zalan and Wolf, 1987]. Dentre os principais grupos de estruturas são notáveis três grupos de lineamentos: NW-SE, E-W, NE-SW. Cada grupo representante de um evento termo-tectônico distinto. O conjunto de lineamentos NW-SE são os mais antigos e estão relacionados ao evento termo-tectônico do Transamazônico, e, as zonas de falhas geológicas associadas a este evento foram reativadas durante o rifteamento do Atlântico Sul, no Cretáceo. Os lineamentos E-W, tiveram início a partir do Triássico e são paralelos às zonas de fratura oceânica, o que sugere uma ligação com o desenvolvimento do Atlântico Sul. Os lineamentos NE-SW são derivados do evento tremo-tectônico Brasiliano e de seus cinturões móveis associados. Este último conjunto de lineamentos são isentos de diques de basalto [Borghi, 2002] apud [Milani and Zalan, 1999]. O seu depocentro possui uma profundidade estimada em torno de m. Diferentes episódios magmáticos de idade cretácea são representados pela Formação Serra Geral. Esta unidade está constituída dominantemente por basaltos e basalto-andesitos de filiação toleiítica. O sistema de derrames em platô é alimentado através de uma intensa atividade intrusiva, normalmente representada por diques e sills que acompanham, grosseiramente, as principais descontinuidades estruturais da bacia [Milani et al., 2007]. Esta estruturação tectônica esta diretamente conectada à junção tríplice gerada pela ação do hot spot de Tristão da Cunha. Este sistema de fraturamentos, complementares ao rift Atlântico, é o responsável pela abertura, fragmentação e espalhamento do super-continente Gondwana, e, pela separação das bacias do Paraná e Etendeka. E, estas intrusões aproveitaram zonas de fraqueza da crosta para poderem se instalar[bizzi et al., 2003]. Em termos de sistemas petrolíferos convencionais, os principais plays exploratórios são bem conhecidos na literatura científica. São estes: o sistema petrolífero Ponta Grossa - Itararé/Rio Bonito; e o sistema petrolífero Irati - Rio Bonito/Pirambóia. As rochas geradoras desses sistemas são, respectivamente o folhelho Ponta Grossa e o folhelho Irati. E, seus reservatórios são, respectivamente os diamictitos do Grupo Itararé e os arenitos da Formação Rio Bonito e, no segundo sistema petrolífero, novamente os arenitos da Formação Rio Bonito e os arenitos da Formação Pirambóia. Por fim, a os basaltos e diabásios da Formação Serra Geral encerram as principais rochas que compõem os sistemas petrolíferos da Bacia. [Zalan and Wolf, 1987] [Franca and Potter, 1991] Figura 1: Mapa de localização da área de estudo.

3 A região de estudo, mostrada na Fig. 1, ocupa a porção central da Bacia do Paraná, entre os paralelos geográficos e S, e W. Os dados são oriundos de aerolevantamento magnetométrico e gravimétrico 9.123/08-ANP realizado entre 6 de abril de 2009 até 23 de maio de METODOLOGIA E RESULTADOS PRELIMINARES A técnica de gradiente cruzado permite determinar as correlações entre imagens independentemente das relações físicas entre suas propriedades, o que permite o mapeamento de estruturas geológicas. [Jilinski et al., 2012] Essas informações visam colaborar com a criação de um modelo geológico-geofísico da área estudada, visto que o método utiliza a configuração morfológica de imagens, descritas numericamente através da distribuição de seus gradientes para determinar o nível de correlação entre elas. [Jilinski et al., 2013] Uma das propriedades analisadas é a diferença angular, Eq. 2, entre os gradientes, que é determinada por meio das componentes δx e δy, e, por meio da determinação da direção mais íngreme da propriedade mapeada. [Wilson and Gallant, 2000] Essa direção é dada pelo cálculo de θ 1 de acordo com a Eq. 1. [Moore et al., 1993, Wilson and Gallant, 2000, Jilinski, 2012] θ = 180 arctg(δy/δx) + 90 (δx/δy) (1) θ = θ A θ B (2) Tabela 1: Correlação entre estruturas determinadas pela diferença angular Diferenças Angulares Valor de ângulos Tipo de Correlação Relação entre Fontes 0 20 Correlação direta Comuns Correlação inversa Comuns Sem correlação Desconhecidas O produto vetorial normalizado, segunda característica a ser analisada, pode ser utilizado para localizar as fontes das divergências morfológicas em mapas de grande escala, incluindo estruturas com magnitudes distintas. [Gallardo and Meju, 2004, Jilinski, 2012] NCP = ( a + b / a b ) sin α (3) Tabela 2: Critérios de correlação Produto Vetorial Critério Morfológico Sensibilidade Diferença angular Similaridade Produto vetorial normalizado Divergência Para melhor avaliar a correlação entre as imagens foram realizados testes sintéticos que simularam o efeito gravimétrico e magnético de um prisma vertical. 1 ASPECT: é a representação visual da maior inclinação da propriedade a ser mapeada, propriedade esta largamente utilizada em processamento de imagens geológicas, geomorfológicas para destacar feições de interesse.

4 Figura 2: Dimensões do prisma sintético O primeiro teste foi realizado com os dados sem ruído. No segundo teste, adicionou-se um ruído gaussiano de ±5 nt nos dados de magnetometria, e, um ruído de ±1 mgal, nos dados gravimétricos. O primeiro conjunto de testes apresenta correlação direta, na direção NW-SE, e inversa, na direção NE-SW, na região pertencente ao centro da anomalia, na mapa de diferença angular (c). Já o produto vetorial normalizado, destaca a região aonde há a maior divergência entre as magnitudes dos gradientes, que não é compensada pelo valor dos ângulos. Esta região está relacionada ao centro da anomalia (d). (a) Anomalia de Campo Total sem Ruído (b) Primeira derivada vertical gravimétrica (c) Diferença Angular (d) Produto vetorial normalizado O segundo conjunto de testes, é possível notar pequenas estruturas prismáticas no sentido NE-SW resultantes da adição de ruído gaussiano nos dados. No mapa de diferenças angulares, é possível notar que o se obteve uma correlação direta, característica de fontes com a mesma origem, na região central do mapa (g). Contudo, este é mais sensível à ruído do que o mapa de produto vetorial. Neste, nota-se que o centro da anomalia se manteve, apesar da inserção de ruído nos dados.

5 (e) Anomalia de campo total com ruído. (f) Primeira derivada vertical gravimétrica com ruído. (g) Diferença ruído. angular com (h) Produto vetorial normalizado com ruído. Aplicaram-se aos dados reais filtros passa-baixa com o objetivo de reduzir o ruído. O resultado apresentado no mapa de diferença angular mostra que as fontes apresentam provável correlação entre pequenas estruturas devido aos seus valores angulares girarem em torno de 0 20 e (k). Já o mapa de produto vetorial normalizado, por ser mais robusto ao ruído, apresenta uma maior quantidade de valores intermediários e baixos, o que indicaria que as fontes das anomalias não seriam divergentes (l). (i) Anomalia (nt) magnética residual (j) Anomalia Bouguer (mgal) (k) Diferença angular (l) Produto vetorial normalizado AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à ANP por ter cedido os dados, ao Observatório Nacional pelo fornecimento das instalações de pesquisa. Victor Ribeiro Carreira agradece ao CNPq pela concessão bolsa de mestrado, e ao Dr. Sergio Luiz Fontes pela concessão da bolsa de Produtividade em Pesquisa do CNPq.

6 Bibliografia [Bizzi et al., 2003] Bizzi, A. L., Schobenhaus, C., Vidotti, R. M., and Conçalves (2003). Geologia, tectônica e recursos minerais do Brasil: texto, mapas & SIG. CPRM - Serviço Geológico do Brasil, 1 edition. [Borghi, 2002] Borghi, L. (2002). A bacia do paraná. Anuário do Instituto de Geociências - IGEO, Departamentno de Geologia. [Franca and Potter, 1991] Franca, A. B. and Potter, P. E. (1991). Stratigraphy and reservoir potential of glacial deposits of the itarare group (carboniferous-permian), parana basin, brazil (1). AAPG Bulletin, 75(1): [Gallardo and Meju, 2004] Gallardo, L. A. and Meju, M. A. (2004). Joint two-dimensional dc resistivity and seismic traveltime inversion with cross-gradients constraints. Journal of Geophysicis., 43:109. [Jilinski et al., 2013] Jilinski, P., Meju, M. A., and Fontes, S. L. (2013). Demarcation of continental-oceanic transition zone using angular differences between gradients of geophysical fields. pages p [Jilinski, 2012] Jilinski, P. f. (2012). Determinação da correlações morfológicas entre imagens de propriedades geofísicas. PhD thesis, Observatório Nacional, Rio de Janeiro. [Jilinski et al., 2012] Jilinski, P. f., Fontes, S., and Meju, M. (2012). Estimating optimum density for regional bouguer reduction by morphological correlation of gravity and bathymetric maps: examples from offshore southeastern brazil. pages 1 7. [Milani and Ramos, 1998a] Milani, E. J. and Ramos, V. A. (1998a). Orogenias paleozóicas no domínio sul-ocidental do gondwana e os ciclos de subsidência da bacia do paraná. Brazilian Journal of Geology, 28(4): [Milani and Ramos, 1998b] Milani, E. J. and Ramos, V. A. (1998b). Orogenias paleozóicas no domínio sul-ocidental do gondwana e os ciclos de subsidência da bacia do paraná. Brazilian Journal of Geology, 28(4): [Milani et al., 2007] Milani, E. J., Spadini, A., Terra, G., Silva, E., and Bueno, G. (2007). Boletim de geociências da Petrobras, volume v. 15. Cenpes. [Milani and Zalan, 1999] Milani, E. J. and Zalan, P. V. (1999). An outline of the geology and petroleum systems of the paleozoic interior basins of south america. Episodes, 22: Cited by [Moore et al., 1993] Moore, I. D., Lewis, A., and Gallant, J. C. (1993). Terrain properties: Estimation methods and scale effects, modeling change in environmental systems, a.j. A.J., page 11. [Wilson and Gallant, 2000] Wilson, J. P. and Gallant, J. C. (2000). Secondary topographic attributes. terrain analysis: Principles and applications. John Wiley and Sons. Springer, pages [Zalan and Wolf, 1987] Zalan, P. V. and Wolf, S. (1987). Tectônica e sedimentação da bacia do paraná. In Simpósio sul-brasileiro de geologia, SBG, 3, Atas, Curitiba-PR., volume 1, pages