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
craton
craton
Bacia do
Paraná
Faixas de
dobramentos:
Neo
Proterozóico
Paleozóico
Inferior
bacia
Paleozóica /
Mesozóica
anomalias Bouguer
Amazon
craton
sutura : zona
de fraqueza ??
mGal
craton
Sismicidade:
não há
correlação
simples com
geologia de
superfície
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
profundidade
estação
craton
intrusões
85-60 Ma
Cretáceo inferior
Cretáceo Superior
Cretáceo Superior Cretáceo inferior
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
Número de sismos ao longo do perfil
(faixa de +- 100km de largura)
APIP
CSF
S.Mar/plat.
A'
0.
100.
200.
300.
400.
500.
600.
Depth (k
m)
A
Iporá
mag>3,5
Limite litosfera/astenosfera ?
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
Gibson et al.(1997)
Províncias ígneas :
80 Ma
Iporá
Alto Paranaíba
modelo baseado em geoquímica :
impacto da pluma em “pontos finos” da litosfera
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)
~1% de anomalia em Vp ---> ~100OC de temperatura
400OC em 80 Ma esfria para ~200OC hoje (condução!)
convecção ajuda a esfriar mais rápido
foldbelt
“thin spot”
1500 oC
craton
lithosphere
1100 oC
plume
0
100
200
km
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
colisão com
placa de Nazca
arraste
astenosfera/
litosfera
contraste
continente/
oceano
empurrão da
cadeia mesooceãnica
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
dúctil
“ponto
fino”
55 mW/m2
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 baixasvelocidades na base da litosfera.
Modelo proposto
- Litosfera mais fina é mais quente e portanto mais
fraca: tensões intraplaca concentram-se na crosta
superior.
crosta
0
500oC
1000oC
T
0
Resistência da base
da litosfera (S1-S3)
150
300 MPa
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
manto
litosfera/
astenosfera
fina,
quente:
fraca
Assumpção et al., 2004. Geophys.J.Int.
espessa,
fria:
resistente