Método de modelagem geológica tridimensional do Arco de Ponta Grossa

Abstract

Resumo: Desde a última década, o Serviço Geológico do Brasil tem utilizado técnicas de modelagem geológica 3D, com foco na escala de depósito, visando integrar dados e aprimorar a compreensão geológica espacial para estimativas de recursos. Com o avanço desses trabalhos, deu-se início à modelagem tridimensional em áreas regionais. Neste contexto, este estudo buscou elaborar um modelo geológico regional tridimensional da megaestrutura tectônica Arco de Ponta Grossa (APG) de direção NW-SE. A área de estudo abrange parte do estado do Paraná, a região nordeste de Santa Catarina e sudeste de São Paulo, limitada pelos meridianos 52º30’W e 47º30’W e paralelos 23º00’S e 26º30’S, com cerca de 200 mil km². O segmento de interesse compreende o embasamento cristalino (crosta superior, intermediária e inferior), desde a superfície, até a descontinuidade Mohorovicic – MOHO. O objetivo foi criar um método para fluxos de trabalho que tratam dados espaciais em múltiplas escalas na elaboração de modelos 3D. O modelo foi confeccionado no software Leapfrog Geo, da Seequent Limited, com a combinação de métodos tradicionais explícitos e implícitos. Os métodos explícitos requerem a extração manual, assim como a elaboração de seções geológicas com base em dados pré-existentes (seções/mapas) e geofísica (gravimetria, magnetometria, sísmica, tomografia, magnetotelúrico e modelo crustal global Crust 1.0). Métodos implícitos utilizam algoritmos para construção de modelos geológicos automatizados. A metodologia elaborada foi simplificada em sete etapas: (a) desenvolvimento de um inventário de dados a partir de pesquisa bibliográfica sobre o APG e metodologias de modelagem 3D; (b) geração de um modelo digital de elevação no sistema de coordenadas UTM, datum SIRGAS2000 (Zona 22S); (c) recuperação e georreferenciamento de dados obtidos por diferentes fontes, transformando-os em formatos compatíveis com a modelagem tridimensional; (d) elaboração das superfícies trianguladas denominadas wireframes ou meshes, que limitam os contatos geológicos; (e) geração de seções geológicas em série e transversais entre si, com base nos grandes domínios geológicos; comparação e validação através de visualizações da modelagem preliminar; (f) finalização dos domínios tridimensionais com continuidade física e/ou geométrica e colocadas dentro de uma coluna estratigráfica definida. Ao final, foi possível caracterizar a subsuperfície da área de estudo gerando modelos de oito domínios geológicos: terrenos Apiaí, Embu, Curitiba, Luís Alves e Paranaguá, Bloco Paranapanema, Bacia do Paraná e Província Ígnea Paraná-Etendeka, conseguindo a subdivisão em níveis crustais (crosta superior, intermediária e inferior) e avaliando seu comportamento com os principais lineamentos: I) Rio Piquiri ao sul; II) a charneira principal do Arco de Ponta Grossa (APG) entre os lineamentos Rio Alonzo e São Jerônimo-Curiúva, na parte central, onde ocorre a maior concentração do enxame de diques; III) lineamento Guapiara ao norte com menor concentração do enxame de diques. Como resultado da modelagem, a descontinuidade de MOHO apresenta profundidades de cotas abaixo do nível do mar entre -32 e -41 km, sendo no Bloco Paranapanema (-38 e - 40,8 km), nos terrenos Apiaí (-34 e -41 km), Curitiba (-36,2 e -40 km), Luís Alves (- 33,4 e -38,1 km) e Paranaguá (-32 e -36 km) com afinamento crustal em direção à margem continental

Abstract: Since the last decade, the Geological Survey of Brazil has been using 3D geological modeling techniques in order to integrate data and improve spatial geological understanding for resource estimates focusing on deposit scale. The progress of these works stimulated three-dimensional modeling at regional scale. In this context, this study sought to develop a three-dimensional geological model of the tectonic megastructure Ponta Grossa Arch (APG) of NW-SE direction. The study area covers about 200 thousand km2 of eastern part of the states of Paraná, the northeast of Santa Catarina and southeast of São Paulo, limited by the meridians 52º30' W and 47º30' W and parallels 23º00' S and 26º30' S. The segment of interest comprises the crystalline basement (upper, intermediate and lower crust), from the surface to the Mohorovicic – MOHO discontinuity. The objective was to create a method for workflows that deal with multiple scales spatial data for elaboration of 3D models. The model was made in Seequent Limited's Leapfrog Geo software, combining explicit traditional methods and implicit methods. Explicit methods require manual extraction, to elaborate geological sections from pre-existing data (sections/maps) and Geophysics (gravimetry, magnetometry, seismic, tomography, magnetotelluric and global Crust 1.0 crustal model). The implicit methods depend on algorithms for the construction of automated geological models. The elaborated methodology was simplified in seven steps: (a) development of a data inventory from bibliographic references about the APG and 3D modeling methodologies; (b) generation of a digital elevation model in UTM coordinate system, SIRGAS2000 datum (Zone 22S); (c) recovery and georeferencing of data obtained by different sources, and transformation to formats compatible with 3D modeling; (d) elaboration of triangulated surfaces called wireframes or meshes, which limit the geological contacts; (e) generation of series of geological sections transverse to each other that cross the main geological domains; comparison and re-validation of the preliminary modeling through visualizations; and (f) finalization of the threedimensional domains containing physical and geometric continuity and located within a coherent stratigraphic column. In the end, the subsurface of eight geological domains were modeled: Apiaí, Embu, Curitiba, Luís Alves and Paranaguá terrains, Paranapanema Block, Paraná Basin and Paraná-Etendeka Igneous Province. The modeled can also be subdivided into crustal levels (upper, intermediate and lower crust) and evaluating its behavior with the main Rio Piquiri lineaments further south, the main hinge of the APG between the Rio Alonzo and São Jerônimo-Curiúva lineaments in the central part with a greater concentration of the dike swarm and Guapiara lineament to the north with lower concentration of the dike swarm. As a result of modeling in the MOHO discontinuity, which delineate the base of the geological domains have depths between -32 and -41 km, varying as: Paranapanema Block (-38 and -40.8 km), Apiaí Terrane (-34 and -41km), Curitiba Terrane (-36.2 and -40 km) Luís Alves Craton (-33.4 and -38.1 km) and Paranaguá Terrane (-32 and -36 km). It was also noticed that crustal thinning occurs towards the continental margin