Sismicidade, esforços tectonicos e estrutura crustal da zona sismica de Porto dos Gaúchos /MT

Abstract

O maior terremoto observado em todo o interior continental estável da placa Sul-Americana ocorreu na Serra do Tombador, Mato Grosso - Brasil, em 31 de janeiro de 1955, com uma magnitude de 6,2 mb. Desde então, nenhum outro terremoto foi localizado perto do epicentro do terremoto de 1955. No entanto, em Porto dos Gaúchos, 100 km a nordeste da Serra do Tombador, uma sismicidade recorrente vem sendo observada desde 1959. Tanto a Serra do Tombador quanto Porto dos Gaúchos estão localizados na Bacia Fanerozóica dos Parecis, cujos sedimentos recobrem o embasamento cristalino do Cráton Amazônico. Dois sismos de magnitude 5 ocorreram em Porto dos Gaúchos, em 1998 e 2005, com intensidades VI e V, respectivamente. Esses dois choques principais foram seguidos de seqüências que duraram mais de quatro anos cada (inclusive com a de 2005 ainda em curso), ambas estudadas com redes sísmicas locais, implantadas pelo Observatório Sismológico da Universidade de Brasília. Um experimento de refração sísmica rasa foi realizado com duas explosões para definir um modelo velocidade 1D para a zona sísmica de Porto dos Gaúchos (ZSPG). Sismos de baixas magnitudes registrados em quinze estações de ambas as redes foram utilizados com a técnica de função do receptor para determinar as espessuras dos sedimentos na ZSPG. O alto contraste de velocidades entre o embasamento e os sedimentos favorece a geração de fase P convertida em S claras, fase (Ps), observada na componente radial e na função do receptor radial, e também de fase S convertida em P, fase (Sp), observada na componente vertical. Os resultados da função do receptor integrados com a refração sísmica rasa revelaram que a profundidade do embasamento na ZSPG aumenta da borda norte da bacia para cerca de 600 m de profundidade no sul da área de estudo. O modelo de velocidade proposto parece ser muito estável e coerente: as funções do receptor para diversos eventos têm a mesma forma de onda, o afloramento do embasamento existente no interior da bacia foi claramente detectado pela função do receptor, e as estações localizadas fora da bacia (no Cráton) não apresentaram fases convertidas. Estimativa da atenuação das ondas coda foi realizada na banda de 1 a 24 Hz, com o método do decaimento no domínio do tempo, usando o modelo do retro espalhamento simples, para estimar a dependência com a frequência do fator de qualidade (Qc) das ondas de coda na ZSPG. Cinco conjuntos de dados diferentes foram usados de acordo com o ambiente geotécnico a ser amostrado, bem como a capacidade de amostrar estruturas rasas e profundas, em particular os sedimentos da Bacia dos Parecis e o embasamento cristalino do Cráton Amazônico. Foi demonstrado que a energia das ondas coda é atenuada mais fortemente nos sedimentos do que no embasamento. Assim, a análise das ondas de coda pode contribuir para os estudos de estruturas geológicas na crosta superior, já que a média do fator de qualidade das ondas de coda é dependente da espessura da camada sedimentar. As seqüências de 1998 e de 2005 ocorreram na mesma falha transcorrente dextral de orientação WSW-ENE. A zona epicentral está próxima da borda norte da Bacia dos Parecis, onde existem grabens, geralmente de tendência WNW-ESE, como o Graben Mesoproterozóico dos Caiabis, que se encontra parcialmente localizado sob a Bacia dos Parecis. No entanto, a distribuição epicentral e os mecanismos focais indicam que as seqüências de 1998 e de 2005 podem estar relacionadas com uma falha N60ºE, que, provavelmente, cruza todo o Graben dos Caiabis. A falha sismogênica do Batelão está localizada em um alto do embasamento, que provavelmente está relacionado com a mesma feição responsável pelos terremotos da ZSPG. O terremoto de 1955, apesar da incerteza em seu epicentro, não parece estar diretamente relacionado com qualquer graben. A sismicidade da ZSPG, portanto, não está diretamente relacionada com crosta distendida. O sentido provável da tensão máxima horizontal perto de Porto dos Gaúchos é aproximadamente EW, compatível com outros mecanismos focais mais ao sul, nas bacias do Pantanal e do Paraguai, mas parece ser diferente da direção NW-SE observada mais ao norte na bacia amazônica. A sismicidade recorrente observada em Porto dos Gaúchos, e o grande terremoto de 1955 nas proximidades, fazem desta área da bacia do Parecis uma das zonas sísmicas mais importantes do Brasil. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The largest earthquake observed in the stable continent al interior of the South American plate occurred in Serra do Tombador, Mato Grosso state - Brazil, on January 31, 1955 with magnitude 6.2 mb. Since then no other earthquake has been located near the 1955 epicentre. However, in Porto dos Gaúchos, 100 km northeast of Serra do Tombador, a recurrent seismicity has been observed since 1959. Both Serra do Tombador and Porto dos Gaúchos are located in the Phanerozoic Parecis basin such sediments overlies the crystalline basement of Amazon craton. Two magnitude 5 earthquakes occurred in Porto dos Gaúchos, in 1998 and 2005, with intensities up to VI and V, respectively. These two main shocks were followed by aftershock sequences lasting more than four years each, both studied by local seismic networks, deployed by the Seismological Observatory of the University of Brasilia. A local seismic refraction survey was carried out with two explosions to define a 1D velocity model for Porto dos Gaúchos seismic zone (PGSZ). Small earthquakes recorded at fifteen stations of both networks were used with receiver function technique to det ermine sediment thicknesses in PGSZ. The high velocity contrast between basement and sediments favors the generation of clear P-to-S converted phases (Ps) seen in the radial component, and also S-to-P conversions (Sp) seen in the vertical component. The results of receiver function integrated with the shallow refraction revel that the basement depths in the PGSZ increases from the basin border in the north up to almost 600 m depth in the south. The velocity model proposed seems to be very stable and consistent: the receiver functions for different events have the same waveforms; a basement outcrop existing in the basin was clearly detected by the receiver function, and the stations located outside the basin (in the craton) did not show any converted phases. Estimative of coda wave attenuation was carried out in the frequency band of 1 to 24 Hz, with time-domain coda-decay method of a single backscattering model, to estimate frequency dependence of quality factor (Qc) of coda waves in PGSZ. Five different datasets were used according to the geotectonic environment as well as the ability to sample shallow or deeper structures, particularly the sediments of the Parecis basin and the crystalline basement of the Amazon craton. It was shown that the energy of coda waves is attenuated more strongly in the sediments than in the basement. Thus, the coda wave analysis can contribute to studies of geological structures in the upper crust, as the average coda quality factor is dependent on the thickness of sedimentary layer. Both the 1998 and 2005 earthquake sequences occurred in the same WSW-ENE oriented fault zone with right-lateral strike-slip mechanisms. The epicentral zone is near the northern border of Parecis basin, where there are buried grabens, generally trending WNW-ESE, such as the deep Mesoproterozoic Caiabis graben which lies partly beneath the Parecis basin. However, the epicent ral distribution indicates that the 1998 and 2005 sequences are related to a N60ºE fault which probably crosses the entire Caiabis graben. The Batelão seismogenic fault is located in a basement high, which is probably related with the same seismogenic feature responsible for the earthquakes in PGSZ. The 1955 earthquake, despite the uncertainty in its epicentre, does not seem to be directly related to any buried graben either. The seismicity in the Porto dos Gaúchos seismic zone, therefore, is not directly related to rifted crust. The probable direction of the maximum horizontal stress near Porto dos Gaúchos is roughly E-W, consistent with other focal mechanisms further south in the Pantanal basin and Paraguay, but seems to be different from the NW-SE direction observed further north in the Amazon basin. The recurrent seismicity observed in Porto dos Gaúchos, and the large 1955 earthquake nearby, make this area of the Parecis basin one of the most important seismic zones of Brazil.