Razão de Poisson da crosta superior da região de Porangatu, Goiás, província Tocantins : um estudo por refração sísmica

Abstract

O presente trabalho apresenta o modelo refinado de ondas compressivas (Vp) e a distribuição da razão de Poisson (σ) na crosta superior da região central da Província Tocantins, Brasil Central, obtida por meio de modelagem 2-D dos dados da linha de refração sísmica profunda de Porangatu. A linha de Porangatu se inicia sobre o extremo leste da Faixa Araguaia (FXA) e atravessa a parte oeste da Faixa Brasília (FXB), representada pelos terrenos do Arco Magmático de Goiás (AMG) e do Maciço de Goiás (GM). A linha tem direção aproximada E-W e possui 320 km de extensão, apresentando estações registradoras verticais espaçadas de 2,5 km e fontes explosivas a cada 50 km. O oeste da Província Tocantins apresenta descontinuidades laterais evidenciadas por variações de idade modelo TDM estabelecidas em análises isotópicas Sm-N(neoproterozóicas no arco magmático, paleoproterozóicas na Faixa Araguaia e Maciço de Goiás), e por anomalias aeromagnéticas e gravimétricas terrestres. Contatos proeminentes em superfície são vistos na Serra Azul, representando o Lineamento Transbrasiliano, e na falha Rio dos Bois, marcando o limite entre o Arco Magmático de Goiás e o Maciço de Goiás. A razão de Poisson foi obtida diretamente a partir da divisão das velocidades das ondas compressivas e cisalhantes (Vp/Vs). É uma constante elástica sensível à composição das rochas, fraturas e porosidade, permitindo a delimitação de descontinuidades laterais na crosta. A crosta superior é tipicamente félsica, com exceção de anomalia rasa pontual. O modelo sísmico apresenta uma interface com dois degraus: um suave, no contato entre a Faixa Araguaia e o Arco Magmático de Goiás, e outro íngreme, no contato entre o Arco Magmático de Goiás e o Maciço de Goiás. A camada sob a Faixa Araguaia possui de 3,5 km de profundidade e passa suavemente para cerca de 4,2 km sob o Arco Magmático de Goiás. No extremo leste do modelo a primeira camada se espessa abruptamente, formando degrau de aproximadamente 2,3 km, coincidente em superfície com a falha Rio dos Bois. Considerando os valores de Vp e σ, a primeira camada crustal foi dividida de oeste para leste em oito segmentos: i) Faixa Araguaia com Vp=5,95 km/s e σ=0,26; ii) terrenos do Lineamento Transbrasiliano com Vp=6,02 km/s e σ=0,24; iii) terreno oriental do Arco Magmático de Goiás com Vp=6,11 e σ=0,23; iv) corpo máfico com Vp=7,05 km/s e σ=0,28; v) zona de falha Rio dos Bois e seqüência metassedimentar do grupo Serra da Mesa com Vp=4,59 km/s e σ=0,12; vi) batólito Serra Dourada com Vp=5,77 km/s e σ=0,22; vii) Complexo acamadado de Cana Brava e seqüência vulcanossedimentar Palmeirópolis associada com Vp=6,42 km/s e σ=0,27; viii) Cinturão de dobras e empurrões da Faixa Brasília com Vp=5,82 km/s e σ=0,21. A segunda camada é mais homogênea, com Vp=6,14-6,18 km/s e σ=0,24, compondo um embasamento de composição félsica, tipo granito-granodiorito. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work presents a refined seismic model of compressional waves (Vp) showing the distribution of Poisson ratio along the upper crust of central Tocantins Province, central Brazil, based on two dimensional modelling of the Porangatu seismic refraction data. The Porangatu seismic line begins in the Araguaia Belt (FXA) and continues through the western portion of the Brasília Belt (FXB), encompassing the Goiás Magmatic Arc (AMG) and the Goiás Massif (GM). The transect is almost E-W and is 320 km long with vertical seismic receptors at every 2.5 km and explosive sources at every 50 km. The western Tocantins Province presents lateral discontinuities marked by Sm-Nd TDM model ages (Neoproterozoic in the magmatic arc, Paleoproterozoic in the Araguaia Belt and Goiás Massif), and by anomalies identified in airborne magnetic and ground gravimetric surveys. Prominent surface contacts are in Serra Azul, marking the Transbrasiliano Lineament, and the Rio dos Bois fault, which separates the Goiás Magmatic Arc from the Goiás Massif. Poisson ratio was directly calculated from the ratio of compressional and shear wave velocities (Vp/Vs). It is an elastic constant and its values are function of rock composition, existence of fractures and porosity, allowing to recognize lateral discontinuities in the crust. The upper crust in the study area is typically felsic with one exception in the uppermost layer. The seismic model presents one surface with two steps: a gentle one at the contact between the Araguaia Belt and the Goiás Magmatic Arc and a steep one over the contact of the Goiás Magmatic Arc and the Goiás Massif. The upper layer in the Araguaia Belt is 3.5 km thick increasing gradually to 4.2 km under the Goiás Magmatic Arc. In the easternmost part of the model, the upper layer displays a 2.3 km step, coinciding at the surface with the Rio dos Bois fault. Considering Vp and σ values, the upper crustal layer is divided in to eight sections from west to east. The sections are described as: i) Araguaia Belt with Vp=5,95 km/s and σ=0,26; ii) Transbrasiliano Lineament terrains have Vp=6,02 km/s and σ=0,24; iii) eastern Goiás magmatic terrains with Vp=6,11 and σ=0,23; iv) mafic body with Vp=7,05 km/s and σ=0,28; v) Rio dos Bois fault terrains and metasedimentary sequence of Serra da Mesa Group with Vp=4,59 km/s and σ=0,12; vi) Serra Dourada batholit with Vp=5,77 km/s and σ=0,22; vii) Cana Brava layered complex and Palmeirópolis volcanosedimentary sequence with Vp=6,42 km/s and σ=0,27; viii) fold-and-thrust belt of the Brasília Belt with Vp=5,82 km/s and σ=0,21. The second layer is more homogeneous presenting Vp=6,14-6,18 km/s and σ=0,24, which indicates felsic basement, probably of the granite-granodiorite type.