Sismicidade no SE do Brasil e afinamentos da litosfera: tomografia, alcalinas e a pluma de Trindade Marcelo Assumpção, IAG-USP

Sismicidade intraplaca no Brasil nivel muito baixo : magnitude maxima = 6.2 mb SISMICIDADE NÃO UNIFORME

Catálogo total não tem cobertura uniforme devido à distribuição irregular da população e das estações. Deve-se “filtrar” o catálogo Filtro: magnitude ano 5,0 1900 4,5 1940 4,0 1965 3,2 1980 2,8 1990

Crátons: Arqueano / Proterozóico inferior Faixas de dobramentos: Neo Proterozóico Paleozóico Inferior bacia Paleozóica / Mesozóica craton craton Bacia do Paraná

sutura : zona de fraqueza ?? anomalias Bouguer mGal Amazon craton sutura : zona de fraqueza ??

craton Sismicidade: não há correlação simples com geologia de superfície suture Paraná basin

Tomographia do manto superior com onda P projeto BLSP, 1992-2003 VanDecar et al. 1995 Schimmel et al. 2003 C. Escalante, 2002 M. Rocha, 2003

Traços originais Chegadas RELATIVAS tempo teórico chegada observada

Tomografia: obtenção de estrutura (variações de velocidade P ou S) a partir de tempos de percurso.

Portanto diferentes modelos podem ajustar os dados! Grade de pontos para inversão ~100.000 pontos ~10.000 leituras Portanto diferentes modelos podem ajustar os dados! Outras informações necessárias para inversão: - modelo suave

profundidade estação craton intrusões 85-60 Ma

Cretáceo inferior Cretáceo Superior Cretáceo Superior Assumpção et al., 2004. Geophys.J.Int.

Tomografia de onda P: atrasos de chegada relativos --> variações laterais de velocidade anomalia positiva anomalia negativa perfil de uma área ao lado

atividade sísmica em áreas de velocidade baixa Assumpção et al., 2004. Geophys.J.Int.

Número de sismos ao longo do perfil (faixa de +- 100km de largura) mag>3,5 APIP Iporá CSF S.Mar/plat. Limite litosfera/astenosfera ?

Distribuição de anomalias de velocidade (100-300 km) sob epicentros. anomalia média Distribuição de anomalias de velocidade (100-300 km) sob epicentros. Grade regional de 1° x 1° , toma-se a magnitude “total” num raio de 80 km. Em cada ponto da grade: a) magnitude total > 4 b) magnitude total <4 c) sem epicentro Assumpção et al., 2004. Geophys.J.Int.

anomalias de velocidade sísmica: temperatura ou composição ? - anomalias altas (~5-10%) -> provavelmente temperatura (e.g. zonas de subducção) - temperatura diminui velocidade das duas ondas, P e S - manto enriquecido em Fe (olivina, piroxênio): -> baixas velocidades, alta densidade, e alta razão Vp/Vs - Ca, Mg -> tende a aumentar Vp, Vs e diminuir Vp/Vs

Região SE do Brasil: evidências de efeito de maior temperatura nas anomalias de baixa velocidade. - Anomalias das ondas P e S têm boa correlação, - Alcalinas mais recentes estão perto de baixas velocidades, - fluxo geotérmico aumenta nas bordas da bacia do Paraná: ~45 mW/m2 no centro, ~55 mW/m2 nas bordas,

Intrusões 85-60 Ma: efeito da pluma de Trindade ? 150 km baixa velocidade perto de províncias ígneas do Cretáceo Superior (intrusões alcalinas). Rift do Atlântico 130 Ma Intrusões 85-60 Ma: efeito da pluma de Trindade ? Trindade plume (?)

modelo baseado em geoquímica : Gibson et al.(1997) Províncias ígneas : Iporá Alto Paranaíba 80 Ma modelo baseado em geoquímica : impacto da pluma em “pontos finos” da litosfera

Pluma de Trindade desviada pela raiz do cráton do São Francisco Pluma de Trindade desviada pela raiz do cráton do São Francisco ? (Thompson et al., 1998; Gibson et al., 1999)

geoquímica (Gibson et al., 1997) efeito da distribuição dos raios tomografia (BLSP)

lithosphere plume ~1% de anomalia em Vp ---> ~100OC de temperatura 400OC em 80 Ma esfria para ~200OC hoje (condução!) convecção ajuda a esfriar mais rápido foldbelt craton lithosphere 100 “thin spot” 1500 oC 1100 oC 200 km plume

Exemplo de modelo de forças na litosfera - colisão com Nazca - empurrão da cadeia - espalhamento na margem passiva

Campo teórico de tensões intraplaca: No SE do Brasil compressão EW (S1) tração NS (S3) S1-S3 = 10-14 MPa

Direção das tensões tectônicas observadas na crosta do Brasil (modelo preliminar) compressão tração “catálogo uniforme”, 1955-2000

Modelo de placa litosférica elástica, espessura 100 km arraste astenosfera/ litosfera colisão com placa de Nazca contraste continente/ oceano empurrão da cadeia meso- oceãnica No SE do Brasil, S1-S3 12 MPa em 100km de espessura: força total equivalente = 1,2 x1012N/m = “Força média” (Meijer 1995; Coeblentz & Richardson, 1996)

Perfil de resistência da litosfera é complexo e depende criticamente da geoterma rúptil “ponto fino” 55 mW/m2 dúctil Força integrada da litosfera 2,5 1012 N/m Bacia do Paraná 50 mW/m2 0,6 1012 N/m modelo elástico: 1,2 x1012N/m manto: modelo dunita Anheim, resistência média; taxa def.,= 10-18s -1

Conclusões  distribuição epicentral não se correlaciona facilmente com feições da superfície: faixas de dobramento Brasilianas ou suturas não são zonas de fraqueza crustal Assumpção et al., 2004. Geophys.J.Int.

Conclusões  seismicidade correlaciona-se com baixas-velocidades na base da litosfera.

Fintegrada > F média Modelo proposto - Litosfera mais fina é mais quente e portanto mais fraca: tensões intraplaca concentram-se na crosta superior. crosta Resistência da base da litosfera (S1-S3) 500oC 150 300 MPa 1000oC T Fintegrada > F média manto Fintegrada < F média DT = 100oC Aheim dunite, strain rate 10-18s-1

Modelo proposto Litosfera mais fina e mais quente é mais fraca: tensões intraplaca concentram-se na crosta superior crosta placa manto 1300oC fina, quente: fraca espessa, fria: resistente litosfera/ astenosfera Assumpção et al., 2004. Geophys.J.Int.