Estudo e caracterização das variações da estrutura da crosta e dinâmica do Manto Superior sob o Norte do Peru, com métodos sismológicos

Abstract

A zona de subducção do Peru é uma das regiões mais complexas e ativas da América do Sul. Grandes processos tectônicos ocorreram ao longo desta margem, que ainda permanecem pouco estudados, com destaque para as regiões norte em centro do Peru, onde encontra-se uma complexa e grande subducção de tipo sub-horizontal (flat-slab) da Terra. O objetivo desta pesquisa é estudar e caracterizar as variações da estrutura e dinâmica da crosta e do manto superior sob norte e parte do centro do Peru. Para esse fim, este estudo desenvolveu a aplicação de dois métodos sismológicos: (1) Estudo da anisotropia sísmica a partir da divisão de onda cisalhantes (Shear Wave Splitting – SWS), para estudar a dinâmica do fluxo de manto e as deformações na parte superior da placa sub-horizontal de Nazca e sua influência com a orogênese andina; (2) A tomografia de ruído ambiental (Ambient Noise Tomography – ANT), para estudar a estrutura da crosta sob a porção norte e parte da porção central do Peru. Para o estudo da SWS foram utilizados fases SKS, SKKS e PKS de eventos telessísmicos registrados em 45 estações sismográficas de banda larga das redes permanentes e temporárias do Instituto Geofísico do Peru e de outras redes com dados disponíveis como CTBTO, RSBR-Brasil e RENSIG-Equador. Os resultados revelam um padrão de anisotropia complexo com variações distintas na divisão da onda cisalhante ao longo da trincheira da zona de subducção. Na região norte, os tempos médios de atraso variam entre 1,0 ± 0,2 s e 1,5 ± 0,2 s com direções de polarização rápida e orientadas predominantemente ao ENE-WSW aproximadamente perpendicular à trincheira, paralela ao movimento absoluto da placa de Nazca. Na região central do Peru, as direções de polarização rápida mudam para uma orientação SE-NW que é oblíqua com a trincheira. Essas direções de divisão rápida são consistentes com os padrões observados em estudos prévios ao longo da porção sul da placa sub-horizontal de Nazca, e se correlacionam bem com o movimento do Bloco Peru Sliver Oeste inferidos a partir de dados por posicionamento por satélites, mostrando uma evidencia da deformação significativa na parte superior da placa de Nazca. Na aplicação de ANT usamos as ondas Rayleigh que foram extraídas das Funções de Green empíricas obtidas a partir da correlação cruzada das componentes verticais dos registros de 29 estações sismográficas. Os mapas de velocidade de fase para as ondas Rayleigh foram medidas no intervalo de 8 a 50 s no conjunto de dados total, e invertidas

iv

tomograficamente para produzir mapas de velocidade para ondas S numa grade de 0.1° x 0.1°. Nossos resultados mostraram boa correlação das anomalias com as principais unidades morfoestruturais. Observamos duas características crustais proeminentes: uma crosta de alta velocidade na Zona Costeira e na Cordilheira Ocidental com uma orientação NW-SE e a presença de uma extensa zona de baixa velocidade (ZBV, 20-30 km de profundidade) mais ao leste, sob a Cordilheira Oriental e Sub-Andes. Interpretamos que a ZBV é a expressão da crosta intermediária superior com composição félsica com presença de alguns fluidos, enquanto a crosta de alta velocidade provavelmente representa a raiz máfica do Batólito peruano ou embasamentos de um terreno acrecionado Ordoviciano. Pela primeira vez, se apresenta um estudo completo sobre a anisotropia sísmica na zona de subducção sub-horizontal, contribuindo assim ao conhecimento da tectônica do Peru e da América do Sul.