Inversão sequencial de curvas de dispersão e anomalias do geóide integradas à análise de divisão de ondas cisalhantes: novos vínculos sobre as estruturas de velocidade, atenuação, densidade e anisotropia da crosta e do manto superior sob a América do Sul

• Processo: 22/04357-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de agosto de 2022 - 31 de julho de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Geociências - Geofísica
• Pesquisador responsável: Carlos Alberto Moreno Chaves
• Beneficiário: Carlos Alberto Moreno Chaves
• Instituição Sede: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Cristobal Condori Quispe ; George Sand Leão Araújo de França ; Giuliano Sant'Anna Marotta ; Jeroen Ritsema ; Mônica Giannoccaro Von Huelsen ; Roberto Hirata Junior ; Susanne Tainá Ramalho Maciel ; Victor Sacek
• Assunto(s): Sismologia Observações geodésicas Geoide Tomografia sísmica Anisotropia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Anisotropy | attenuation | geodetic observations | Geoid Anomalies | seismic tomography | Stress Field | Sismologia e Métodos Potencias

Resumo

A integração de diferentes tipos de dados geofísicos é imprescindível para obtenção de melhores modelos da estrutura composicional e térmica do interior da Terra, já que ela ajuda a restringir o espaço de soluções das propriedades investigadas por cada método. Embora novos modelos de propriedades físicas da América do Sul tenham sido derivados, os mesmos ainda apresentam falta de resolução, sendo difícil distinguir claramente entre todas as feições geológicas nessa região e estimar variações composicionais e térmicas para vinculá-las a processos geodinâmicos passados responsáveis pela atual configuração tectônica desta região. Modelos de propriedades físicas de escala continental não são mais só importantes para fins de pesquisa básica, uma vez estudos recentes tem salientado, por exemplo, que eles tem aplicações socioeconômicas e ambientais, como para o mapeamento de potenciais grandes reservas de metais básicos, essenciais para a substituição da energia fóssil pela chamada energia limpa, que visa o desenvolvimento sustentável. Assim, neste projeto, usaremos uma combinação de metodologias para obter novos vínculos da estrutura de velocidade da onda S, de atenuação, de densidade e de anisotropia da crosta e do manto superior sob a América do Sul. Modelos de velocidade de ondas S, atenuação, anisotropia e densidade de alta resolução serão derivados a partir da inversão sequencial das curvas de dispersão de amplitude e velocidade de fase das ondas Rayleigh e Love e anomalias do geoide. Uma função de densidade será usada para expressar a probabilidade da solução do nosso problema. As curvas de dispersão das ondas Rayleigh e Love serão obtidas de sismogramas registrados por todas as estações disponíveis na América do Sul e medidas por um algoritmo baseado em aprendizado de máquina que desenvolveremos neste trabalho. As curvas de dispersão serão modeladas com kernels de Fréchet para que os efeitos de frequência finita sejam considerados. As anomalias do geoide residuais a serem invertidas serão obtidas removendo-se os efeitos conhecidos da componente litosférica, que mascaram o sinal de perturbações de densidade no manto e modeladas usando tesseroides para que a esfericidade da Terra seja levada em conta. Forneceremos vínculos adicionais ao nosso modelo de anisotropia obtido de ondas de superfície integrando estudos de função de receptor, para análise de fases de onda P convertidas em onda S, e análise de sismogramas para determinação de parâmetros anisotrópicos associados à divisão de ondas cisalhantes WKS, com o uso do método de minimização da componente transversal. O nosso modelo de velocidade de onda S de alta resolução será usado para obter um novo modelo de espessura da litosfera para todo o continente. Com o modelo de densidade estimado neste projeto, calcularemos numericamente o campo de tensões na crosta e no manto litosférico considerando reologia variável de acordo com as diferentes camadas litológicas na litosfera continental e placas oceânicas adjacentes. Observações geodésicas usando séries temporais de GNSS serão analisadas e comparadas com nosso modelo de anisotropia sísmica azimutal e com o modelo oriundo da simulação numérica do campo de tensão tal que possamos obter informações sobre as forças responsáveis pelas deformações na placa da América do Sul. (AU)