Revista Brasileira de Geofísica, Volume: 20, Issue: 1, Published: 2002
  • O fundo marinho da baía da Ilha Grande, RJ: o relevo submarino e a sedimentação no canal central

    Belo, Wellington Ceccopieri; Dias, Gilberto T. M.; Dias, Marcelo Sperle

    Abstract in Portuguese:

    Aspectos interessantes do relevo submarino e da sedimentação na baía da Ilha Grande foram investigados com base em sísmica de alta resolução (perfilador de 7,0kHz e sonar de varredura lateral 100 kHz), e amostras de sedimentos. O fundo marinho na região centro-leste do canal central da baía pode ser caracterizado por oito padrões sedimentares superficiais de fundo (ecofácies), que refletem variações na textura, no teor de biodetritos e no caráter acústico dos sedimentos. A disposição dos contatos entre as ecofácies sugere que existam padrões dominados por agentes de maior energia, e padrões dominados por agentes de menor energia, relacionadas à topografia submarina e à orientação da linha de costa. Ecofácies areno-lamosas (tipos transitórios) estão associadas a estruturas sedimentares (formas de fundo) obtidas nos registros de sonar. Tais estruturas estão localizadas em profundidades em torno de 16m, próximo a Conceição de Jacareí, onde ocorre uma transição textural de leste para oeste de um padrão de fundo grosso para um padrão fino. É possível que a ação de forçantes oceanográficos sobre as ecofácies, contribuam para o entendimento da sedimentação na baía. Assim, as feições observadas (faciológicas e morfodinâmicas) do fundo marinho, sugerem que oscilações no nível de energia do meio, podem estar determinando o selecionamento dos sedimentos e caracterizando diferentes tipos de fundo.

    Abstract in English:

    Based on high-resolution seismic data (sub-bottom profiler 7,0 kHz and side scan sonar 100 kHz) and geological bottom samples, interesting aspects of the Ilha Grande bay seabed were investigated. The seabed along the eastern-central channel of the bay was characterized by eight bottom sedimentary patterns. Such patterns showed variations in the texture, in the bio-debris content and in the acoustic back-scattering of the sediments. Among these patterns, lithobioclastic muds are closer to the land, terrigenous muds are closer to Ilha Grande and sands are far eastward from the central channel. Sediment analyses indicated a low energy environment predominantly in the lithobioclastic muds area, subject to some random events of higher energy. It seems to influence the area by selecting the bottom sediments, besides the submarine topography. Observed evidences of modern facies transitions from sub-environments dominated by higher energy agents (waves) to facies dominated by lower energy agents (tides, bottom currents) were related to the complex submarine topography and to the coast line orientation. The boundary geometry among the ecofacies also suggests a hydrodynamic control by wave action and bottom currents. Evidences of these combined effects of waves and currents may be approached in a future study, based on the observed bedforms. The observed characteristics of the eastern-central channel seabed of the bay indicate that oscillations on the level of energy may be acting on the sediments sorting. Therefore regularity of the seabed has an important role in relation to the sediment environment on the Ilha Grande bay central channel.
  • O fundo marinho da baía da Ilha Grande, RJ: evidências da ação de correntes e de ondas no canal central com base em formas de fundo observadas em registros de sonar (100kHz)

    Belo, Wellington Ceccopieri

    Abstract in Portuguese:

    Com base em sísmica de alta resolução (perfilador de 7,0kHz e sonar de varredura lateral 100kHz), e amostras de sedimentos, foram investigados aspectos interessantes do fundo marinho na baía da Ilha Grande. Podem-se evidenciar efeitos combinados de ondas e correntes agindo sobre o fundo marinho, a partir dos índices de ripple (RI) e de paralelismo (PI2) de estruturas sedimentares (formas de fundo) observadas nos registros de sonar. Estruturas estas associadas a padrões sedimentares de fundo (ecofácies). Tais estruturas são predominantemente "mega ripples" localizadas em profundidades em torno de 16m, próximo à Enseada de Conceição de Jacareí onde ocorre uma transição textural de fundo de leste para oeste de um padrão de fundo grosso para um padrão fino. Suas cristas são orientadas a NE-SW e a ESE-WNW e bastante variáveis na forma (retas, onduladas, bifurcadas, descontínuas). Suas alturas variam de 0,2 a 0,55m, com valor médio em torno de 0.35 m. O comprimento de onda varia de 10 a 60m. Velocidades estimadas - unidirecionais para correntes de fundo e orbitais para ação de ondas - com base em parâmetros geológicos das estruturas observadas, sugerem uma possível gradação na magnitude das velocidades (35-80cm/s) na região dos padrões sedimentares de transição de fundo. Assim, as feições observadas (faciológicas e morfodinâmicas) do fundo marinho indicam que ondas e correntes ao interagirem com a geometria da baía podem provocar oscilações no nível de energia do meio, atuando no grau de selecionamento dos sedimentos e caracterizando diferentes tipos de fundo.

    Abstract in English:

    Based on high-resolution seismic data (sub-bottom profiler 7,0kHz and side scan sonar 100kHz) and geological bottom samples, interesting aspects of the Ilha Grande bay seabed were investigated. The seabed along the eastern-central channel of the bay was characterized by eight bottom sedimentary patterns. Such patterns showed variations in the texture, in the bio-debris content and in the acoustic back-scattering of the sediments. Observed evidences of modern facies transitions from sub-environments dominated by higher energy agents (waves) to facies dominated by lower energy agents (tides, bottom currents) were related to the complex submarine topography and to the coast line orientation. The boundary geometry among the ecofacies also suggests a hydrodynamic control by wave action and bottom currents. Evidences of these combined effects of waves and currents were approached based on the observed bedforms. Such sedimentary structures are predominantly "mega ripples" located in depths around 16 m, nearby Conceição de Jacareí. There is a textural transition of the bottom sedimentary patterns from westward to eastward. Their crests are NE-SW and ESE-WNW oriented and plenty variable in the form (straight line, wavy, forked, discontinuous). Their heights ranged from 0.2 to 0.55 m with medium value around 0.35 m. Based on the bedform parameters (wavelength and height) and by using diagrams relating the medium diameter of the grains, to the depth and to the type of the structure, the speed of the flow up to 1,0 meter from the bottom (U100) was estimated. It varied from 46 cm/s (medium sands) to 34 cm/s (very fine sands) - from eastward to westward. The medium speed of the stationary flow (U), differently, varied from 54 cm/s to 64 cm/s, respectively. Four studies concerning to wave action indicated that high-energy waves usually observed in the area can contribute to the genesis of the observed bedforms being a good evidence that they could be active. Besides, they could be subject to changes on their geometry along the year. The bottom in this area would be mobile during these events with speed of the oscillatory flows around 50 cm/s. Upon sporadic events of higher energy (~ 80 cm/s), mainly in the winter, there would be larger readiness of sediment for the bottom transport by currents. Therefore, all these observed characteristics of the eastern-central channel seabed of the bay indicate that waves and currents may act on the sediments sorting by an interplay to the geometry of the bay characterizing different bottom types. The resulting oscillations on the level of energy also can contribute to the bedforms generation, based on sporadic higher energy events.
  • Classificação e eliminação dos ruídos em imagens hiperespectrais pela análise seqüencial da transformação por Fração de Ruído Mínima

    Carvalho Júnior, Osmar A.; Carvalho, Ana P. F.; Meneses, Paulo R.; Guimarães, Renato F.

    Abstract in Portuguese:

    As imagens hiperespectrais são muito suscetíveis às interferências de ruídos, o que dificulta a identificação e a quantificação mineral. Portanto, torna-se fundamental o emprego de técnicas para minimizá-los. Um eficiente procedimento matemático para redução de ruídos é a Fração de Ruído Mínima (MNF). Esse método é derivado e análogo à transformação Análise de Componentes Principais, distinguindo-se por promover a maximização do ruído ao invés da variância dos dados, o que proporciona um ordenamento que reflete a qualidade das imagens. A transformação MNF pode ser subdividida em quatro etapas: a) obtenção de uma amostra do ruído; b) formulação de um índice de fracionamento do ruído; c) implementação de uma função de transformação linear no molde da APC, e d) inversão do MNF considerando apenas as informações de sinais. No presente trabalho é proposta uma metodologia de MNF seqüencial, utilizando referências internas e externas da imagem. Como referência externa foi utilizada a referência escura coletada durante o vôo simultaneamente à obtenção da imagem. A referência interna foi obtida por técnicas estatísticas para a segmentação da fração do ruído em relação ao sinal. Três tipos de ruídos podem ser definidos conforme a variância e correlação: a) ruídos não-correlacionados e com igual variância; b) ruídos altamente correlacionados; e c) ruídos com matriz de covariância desconhecida. Para as imagens AVIRIS pode-se esquematizar um procedimento seqüencial de MNF com duas etapas, sendo que, na primeira, são eliminados os ruídos de referência interna e na segunda, os de referência externa relativos ao ruído instrumental. Esse procedimento permite distinguir diferentes tipos de ruídos e eliminá-los seqüencialmente, de forma simples e eficiente.

    Abstract in English:

    Hyperspectral images are extremely susceptible to noise interferences which hinder mineral identification and quantification. Therefore, it is fundamental the use of techniques to minimize them. An efficient mathematical noise reducing procedure employs the Minimum Noise Fraction (MNF). The MNF procedure is derived from and similar to the Principal Component Analysis (APC). The main difference between them is that the MNF considers the noise while the PCA considers the data variation. It results in an ordering that reflects the image quality. The MNF transformation can be subdivided in four stages: a) obtaining a noise sample; b) formulation of a noise fraction index; c) implementation of a linear transformation function as PCA; and d) inversion of MNF considering only signs information. In the present work a methodology of MNF sequential steps is proposed using internal and external references of the image. As external reference it was used the dark reference collected during a flight simultaneously to the image acquisition. The internal reference was obtained by statistical techniques for the segmentation of the noise fraction in relation to the sign. Three types of noises can be defined by variance and correlation: a) uncorrelated noises with equal variance in all bands, b) highly correlated noises, and c) Noises with Unknown Covariance. Matrix. For the AVIRIS images, a sequential procedure of MNF can be accomplished with two stages: the first one eliminates the noises of intern reference and the second the relative external reference to the instrumental noise. That procedure allows to distinguish different types of noises and to eliminate them sequentially and efficiently.
  • Migração (2,5-D) com amplitudes verdadeiras em meios com gradiente constante de velocidade

    Castillo, Luis A.; Cruz, João Carlos R.; Garabito, German; Urban, Jaime

    Abstract in Portuguese:

    A migração com amplitudes verdadeiras de dados de reflexão sísmica, em profundidade ou em tempo, possibilita que seja obtida uma medida dos coeficientes de reflexão dos chamados eventos de reflexão primária. Estes eventos são constituídos, por exemplo, pelas reflexões de ondas longitudinais P-P em refletores de curvaturas arbitrárias e suaves. Um dos métodos mais conhecido é o chamado migração de Kirchhoff, através do qual a imagem sísmica é produzida pela integração do campo de ondas sísmicas, utilizando-se superfícies de difrações, denominadas de Superfícies de Huygens. A fim de se obter uma estimativa dos coeficientes de reflexão durante a migração, isto é a correção do efeito do espalhamento geométrico, utiliza-se uma função peso no operador integral de migração. A obtenção desta função peso é feita pela solução assintótica da integral em pontos estacionários. Tanto no cálculo dos tempos de trânsito como na determinação da função peso, necessita-se do traçamento de raios, o que torna a migração em situações de forte heterogeneidade da propriedade física um processo com alto custo computacional. Neste trabalho é apresentado um algoritmo de migração em profundidade com amplitudes verdadeiras, para o caso em que se tem uma fonte sísmica pontual, sendo o modelo de velocidades em subsuperfície representado por uma função que varia em duas dimensões, e constante na terceira dimensão. Esta situação, conhecida como modelo dois-e-meio dimensional (2,5-D), possui características típicas de muitas situações de interesse na exploração do petróleo, como é o caso da aquisição de dados sísmicos 2-D com receptores ao longo de uma linha sísmica e fonte sísmica 3-D. Em particular, é dada ênfase ao caso em que a velocidade de propagação da onda sísmica varia linearmente com a profundidade. Outro tópico de grande importância abordado nesse trabalho diz respeito ao método de inversão sísmica denominado empilhamento duplo de difrações. Através do quociente de dois empilhamentos com pesos apropriados, pode-se determinar propriedades físicas e parâmetros geométricos relacionados com a trajetória do raio refletido, os quais podem ser utilizados a posteriori no processamento dos dados sísmicos, visando por exemplo, a análise de amplitudes.

    Abstract in English:

    The true-amplitude seismic migration, in time or depth, provides a measurement of the reflection coefficients of primary reflection events. These are constituted by P-P reflection of longitudinal waves at smooth reflectors. One of the mostly used method is the Kirchhoff migration, by which the seismic image is obtained by stacking the seismic wavefield using a diffraction surface, also called Huygens Surface. In order to obtain true amplitude migration, i.e. the removal of geometrical spreading, it is introduced a weight function in the migration operator. The weight function is determined by the asymptotic solution of the migration integral at stationary points. The ray tracing is a fundamental tool for determining the weight function and the traveltime, that increases the computational costs of the migration process in heterogeneous media. In this work it is presented a true-amplitude migration algorithm tailored for two-and-one-half dimensional model, i.e. when the velocity field varies only with two coordinates of the three dimensional Cartesian system. It is emphasized the special case of constant gradient velocity. As a second topic, this work concerns about recovering seismic attributes from pre-stack seismic data by applying the double diffraction stack inversion. The estimated parameter is the incidence angle at the reflector. Combining the estimated reflection coefficient and the incidence angle, it is possible to perform the so-called Amplitude versus Angle Analysis (AVA) on the interested reflector.
  • Recuperação de atributos sísmicos utilizando a migração para afastamento nulo

    Vasquez, Angela C. R.; Oliveira, Adelson S.; Tygel, Martin; Santos, Lúcio T.

    Abstract in Portuguese:

    O processamento convencional, sem um tratamento adequado de preservação de amplitude, mascara ou até inviabiliza o mapeamento de propriedades petrofísicas, prejudicando a correlação entre o dado sísmico e a informação de perfil. Uma forma de estimar corretamente as amplitudes e, por conseqüência, os coeficientes de reflexão nas interfaces sísmicas, é efetuar uma migração pré-empilhamento em verdadeira amplitude, onde a distorção das amplitudes devido ao espalhamento geométrico ao longo do raio de reflexão é compensado pela operação de migração. Entretanto, esse processo tem um custo elevado, sendo também dependente do modelo de velocidades utilizado. Uma rotina menos dispendiosa e mais estável em relação a erros no modelo de velocidade, consiste na transformação da seção sísmica obtida com a geometria de aquisição no afastamento comum em seções simuladas de afastamento nulo em amplitude verdadeira. A operação de transformação de uma seção sísmica de afastamento constante para a sua correspondente em afastamento nulo recebe o nome de migração para afastamento nulo em verdadeira amplitude (TA MZO). No caso de um meio com velocidade constante, a curva de empilhamento do MZO e a função peso se reduzem a fórmulas analíticas, minimizando o esforço computacional. O trabalho em questão tem dois objetivos principais: o primeiro é verificar a eficácia do algoritmo de TA MZO para velocidade constante em um modelo sintético com geologia complexa baseado em um reservatório turbidítico brasileiro de idade Neo-Albiana, onde a hipótese de velocidade constante é desrespeitada. O segundo objetivo é a realização de estudos quantitativos referentes à obtenção de amplitudes resultantes da aplicação da rotina descrita acima, bem como avaliar sua utilização para a construção de gráficos de amplitude com o afastamento (AVO) e com o ângulo (AVA) em interfaces relevantes para a caracterização de reservatórios.

    Abstract in English:

    A conventional processing, without a reliable adjustment in order to preserve the seismic amplitudes, could damage the mapping of the petrophysical properties, jeopardizing the correlation between the seismic data and the well profile. A manner to estimate correctly the amplitudes and, therefore, the reflection coefficients is to perform a pre-stack migration in true amplitude, where an amplitude distortion caused by the geometrical spreading throughout the ray path is compensated by the migration calculation. Nevertheless, this process has an expensive cost as well as is dependent from the velocity model. A routine less expensive than the other one and also more stable taking into account the velocity model, is to transform the seismic section obtained from the acquisition in common offsets in simulated section in zero offset with true amplitudes. This transformation is called true amplitude Zero Offset migration (TA MZO). In a media with constant velocity, the stack curve for the MZO and the weight function are reduced in analytic formulas, mitigating the computational effort. This work has two main objects: the first is to verify the TA MZO algorithm efficiency for a constant velocity in a synthetic model to a complex geology based on a Neo-Albian turbidity reservoir, where the assumption of constant velocity is not respected. The second one is to perform quantitative studies as results of the technique described above. Likewise, the study tries to analyze how useful is the methodology to compute the graphics for AVO and AVA analyses, helping the reservoir characterization.
  • Levantamento experimental GPR no Rio Taquari, Bacia do Pantanal Matogrossense

    Souza, Luiz Antonio Pereira de; Porsani, Jorge Luís; Souza, Osni Corrêa de; Moutinho, Leandro

    Abstract in Portuguese:

    Um levantamento experimental GPR (Ground Penetrating Radar) foi realizado no Rio Taquari, na Bacia do Pantanal Matrogrossense, Brasil, visando entender os processos de assoreamento na base do Rio e mapear os canais ao longo do Rio, que são essenciais para a navegação local. Muitos perfis GPR foram realizados no baixo Taquari, próximos à Fazenda Santa Maria e à Fazenda Porto Santa Luzia. Interpretações preliminares foram interessantes, permitindo localizar os canais do Rio e a ocorrência de grandes depósitos de areia, mostrando a viabilidade das aplicações do GPR em estudos de processos de sedimentação no Rio Taquari. Todos os dados adquiridos estão sendo analisados visando entender a dinâmica local nos processos de sedimentação, como parte de uma dissertação de mestrado em andamento por um estudante no IAG-USP. Os resultados deste levantamento geofísico servem com um guia para os estudos multidisciplinares do Programa Pantanal do governo do Estado do Mato Grosso do Sul.

    Abstract in English:

    An experimental investigation has been carried out using GPR - Ground Penetrating Radar method in Taquari River, located in Pantanal Matogrossense Basin - Brazil, in order to understand the silting process on the river bottom and also to map the channels along the river, that is essential to local navigation. Many GPR profiles have been carried out in Lower Taquari river, near Santa Maria and Porto Santa Luzia farms. Preliminary interpretations were encouraging, allowing to located the channels of the river and the occurrence of very big sand deposits, showing the viability of GPR application to Taquari river sedimentation process studies. All data collected are now been analysed in order to understand the local dynamic sedimentation process, as part of a MSc. Dissertation in progress by an IAG-USP student. Results from these geophysical investigations are going to serve as guidance to multidisciplinary studies of Pantanal Program, by government of Mato Grosso do Sul State.
  • Investigações geofísicas em rochas graníticas no município de Itu, São Paulo - Brasil

    Porsani, Jorge Luís; Hiodo, Francisco Yukio; Elis, Vagner Roberto

    Abstract in Portuguese:

    Investigações geofísicas foram realizadas sobre a Suíte Granítica de Itu, localizada próxima à cidade de Itu, Estado de São Paulo-Brasil, com o objetivo de localizar zonas de fraturas nas rochas graníticas e determinar o topo da rocha sã, através da integração dos métodos GPR-Ground Penetrating Radar e Resistividade Elétrica. Os perfis geofísicos foram realizados sobre uma mesma linha para estudos comparativos entre estas duas metodologias, com a filosofia de interpretação integrada. Um perfil GPR de 80m foi adquirido com as antenas de 50, 100 e 200 MHz, além de dois perfis de caminhamento elétrico com dipólos de 2 e 10m. As análises dos perfis geofísicos permitiram identificar dois fortes refletores inclinados: um em torno de 10m de profundidade, interpretado como fraturas preenchidas com água e o outro entre 12 e 17m de profundidade, que corresponde a uma região resistiva mergulhando depois 15m de profundidade, interpretada como o topo da rocha granítica sã. Além disso, duas regiões anômalas foram identificadas: uma em torno de 50m e a outra em torno de 80m. Nos perfis GPR, essas regiões são caracterizadas por uma região sem refletores, devido à elevada atenuação das ondas eletromagnéticas. Nos perfis elétricos, essas regiões correspondem às regiões condutivas que podem estar relacionadas com a presença de uma fratura subvertical.

    Abstract in English:

    Geophysical investigations was realized on the Granitic Suite of Itu, located near to Itu City, State of São Paulo - Brazil, with the objective to find fractures zones in granitic rocks and determine the depth of top of fresh rock, through of integration of GPR - Ground Penetrating Radar and Resistivity Methods. The geophysical profiles were realized on a same line for a comparative study between these two methodologies, inside of philosophy of integrated interpretation. One GPR profile of 80m was acquired with 50, 100 and 200MHz antennas and two electric profiles with dipole of 2 and 10m. Analysis of geophysical profiles allowed to identify two strong dip reflectors: one about 10m depth, interpreted as fractures filled with water and the other between 12 and 17m depth that correspond to one resistive region dipping after of 15m depth, interpreted as the top of granitic fresh rock. Besides, two anomalous regions were identified: one about 50m and the other about 80m. In GPR profiles, these regions are characterized for one shadow zone, because the high attenuation of electromagnetic waves. In electric profiles, these regions correspond to the conductive regions that can be related with the presence of one sub-vertical fracture zone.
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