Portal de Periódicos da CAPES

Uma nova abordagem na interpretação de anomalias gravimétricas em bacias sedimentares - exemplo da Bacia do Recôncavo, Bahia, Brasil

1997; Brazilian Society of Geophysics; Volume: 15; Issue: 2 Linguagem: Português

10.1590/s0102-261x1997000200011

1809-4511

Paulo T. L. Menezes,

Soil Geostatistics and Mapping

No estudo de bacias sedimentares, a interpretacao de anomalias gravimetricas assume grande importância. No entanto, devido ao fato dessas anomalias serem resultantes da soma total dos efeitos produzidos por todos os contrastes de densidade em subsuperficie, esta interpretacao e dificultada. Desta maneira, para separar os efeitos de feicoes mais profundas (relevo do embasamento) dos efeitos de feicoes mais rasas (fontes intra-sedimentares), e aplicado um metodo de separacao regional-residual do campo. A subsequente interpretacao de cada componente tem como objetivo a caracterizacao da geometria dos dois conjuntos de feicoes. A metodologia empregada na separacao regional-residual dos dados gravimetricos e a de ajuste polinomial utilizando um metodo robusto. Este metodo e iterativo e utiliza a solucao obtida atraves do ajuste polinomial pelo metodo dos minimos quadrados como aproximacao inicial. Na metodologia empregada, a influencia de observacoes contendo forte contribuicao do campo residual e minimizada no ajuste do campo regional. A componente regional obtida a partir da separacao regional-residual e transformada em um mapa de profundidades absolutas da interface representando o relevo do embasamento. Esta transformacao e efetuada iterativamente, cada iteracao sendo constituida de quatro etapas. A primeira consiste no calculo da componente regional corrigida do efeito de um nivel de base, que e representado por um polinomio de ordem 1 inicializado com coeficientes nulos. A segunda consiste na continuacao para baixo da componente regional corrigida, que e pressuposta ser causada por uma superficie suave separando dois meios homogeneos, representando a interface sedimentos-embasamento, com um determinado contraste de densidade. A terceira etapa, consiste na transformacao do mapa de continuacao para baixo em um mapa de distâncias verticais entre o nivel de continuacao e a interface. Na quarta etapa, atraves da introducao de informacao independente sobre a profundidade da interface em um numero de pontos conhecidos, e calculado o valor do residuo entre a profundidade estimada pelo metodo e a profundidade real em cada ponto. As iteracoes sao controladas por um metodo de busca direta, onde os coeficientes do polinomio de ordem 1 sao modificados, de modo a obter aqueles que minimizem uma norma dos residuos. Assim, e determinado o nivel de base que melhor incorpore a informacao introduzida sobre a fonte regional. Em consequencia, e obtido o mapa do relevo da interface com profundidades absolutas. A componente residual proveniente da separacao regional-residual e transformada em um mapa de contrastes de densidade aparente. Esta transformacao consiste em, atraves de inversao linear, calcular a intensidade de propriedade fisica de varias fontes prismaticas. Nesta metodologia, e presumida que as fontes reais estejam contidas em uma placa horizontal, com variacao de propriedade fisica apenas nas direcoes horizontais. O desempenho do metodo de separacao regional-residual utilizado, foi avaliado atraves de testes empregando dados sinteticos, fornecendo resultados superiores ao metodo dos minimos quadrados. O metodo de interpretacao da componente regional apresentado foi avaliado em testes com dados sinteticos, produzindo mapeamento de interfaces bem proximas das estruturas reais, nao sendo necessario conhecer a priori o contraste de densidade entre os dois meios e o nivel de continuacao. Estes parâmetros sao escolhidos de modo a minimizar uma norma do residuo entre a profundidade estimada pelo metodo e a profundidade real em cada ponto. Para aplicacao do metodo de interpretacao da componente residual, e necessario que se postule ou tenha informacao a priori sobre a profundidade do topo e a espessura da placa onde as fontes estao supostamente confinadas. Entretanto, os testes em dados sinteticos mostram que, mesmo para valores diferentes dos verdadeiros para profundidade do topo e espessura da placa, sao obtidas estimativas razoaveis para os limites laterais das fontes. A construcao de graficos de valores de contrastes de densidade aparente versus profundidade do topo da placa, para diversos valores postulados para espessura da placa, permitem interpretacoes semi-quantitativas das profundidades das fontes reais. Alem disso, a ambiguidade envolvendo profundidade do topo da placa, espessura e contraste de densidade pode ser visualizada por este tipo de grafico. A sequencia dos tres metodos foi aplicada a dados gravimetricos da Bacia do Reconcavo levando ao reconhecimento das principais feicoes, de carater regional, do relevo do embasamento desta bacia. E ainda sugerida a presenca de uma nova falha transcorrente, paralela a Falha de Mata-Catu, com base nas evidencias fornecidas pela interpretacao da anomalia residual e de dados geologicos. ABSTRACT Interpretation of gravity anomalies is important in the study of sedimentary basin. However, it presents some difficulties because gravimetric anomalies are produced by the sum of all effects due to every density contrast in the subsurface. To overcome this difficulty, we apply a regional-residual separation method, in order to isolate the effects to the regional sources (basement relief) from the effects of the residual sources (sediments). The interpretation of each component leads to a possible geometry for each type of source. The regional-residual separation method employed is the polynomial fitting, using a robust procedure to determine the coefficients of the polynomial fitted to the observations. This method is iterative and employs the least-squares fit as an initial approximation. The robust method minimizes the influence of observations having a great residual contribution in fitting the regional component. The regional component given by the regional-residual separation is transformed into a map of depths to the basement. This transformation is iterative, each iteration consisting of four stages. At the first stage, we calculate the regional component corrected to the effect of a base level, which is represented by a polynomial of order 1, initialized with null coefficients. The second stage consists in the downward continuation of the corrected regional component, which is presumably caused by a smooth interface separating two homogeneous media, representing the sediment-basement interface. At the third stage, the downward continued map is transformed into a map of interface depths refered to the downward continuation level. At the fourth stage, using independent information about the interface depth at a few points, we calculate at each point, the residual between the real and the computed depths to the basement. The iteration is controlled by a direct search method, which modifies the polynomial coefficients in order to minimize a norm of the residual vector computed at the fourth stage. As a result, we obtain the base level which best incorporates the a priori information about the depths of the regional sources. A map of absolute basement depths is therefore obtained. The residual component obtained by the regional-residual separation is transformed into an apparent density contrast map. This transformation consists of a linear inversion, producing estimates of the physical property of prismatic sources, presumably confined within a horizontal slab. The physical property is assumed to vary along the horizontal directions only. The performance of the regional-residual separation method was assessed using synthetic data, producing better results than the least-squares method. The performance of the regional component interpretation, was evaluated using synthetic data. The method produced interfaces close to the true structures. In the absence of a priori information about the regional source depths, it is necessary to know a priori the density contrast between the two media and the continuation level. On the other hand, when a priori information about the depths is available from boreholes, for example, both parameters can be estimated by selecting those which minimize a norm of the vector of residuals between the real and the computed depths at each point. In order to apply the residual interpretation method it is necessary that the depth to the top and the thickness of the slab which presumably contains the sources be known. However, tests using synthetic data showed that the horizontal outline of the sources may be obtained even when wrong assumptions are made about these two parameters. On the other hand, the ambiguity involving the depth to the top, the thickness and the apparent density contrast may be visualized at graphics involving these three parameters. Depending on the quality and quantity of a priori information about these parameters, quantitative or semi-quantitative interpretations may be performed. The sequence of methods described above was applied to gravity data from the Reconcavo Basin leading to the identification of the major regional structural basement features. A new strike-slip fault is evidenced by the residual gravity anomaly and the available geological information.