Resultados

As correlações cruzadas tem sido aqui aplicadas para um período de 1 mês do ruído sísmico de ambiente registrado na componente vertical das 33 estações de banda-larga e registro contínuo, separadas entre  60 e 1311 km, presentes no Nordeste do Brasil (Figura 9a): 16 estações RSISNE, 06 estações do Instituto do Milênio, 07 estações da rede LP (Linha Passiva), 01 estação da rede BLSP (Brazilian Lithosfere Seismic Project IAG/USP), 02 estações da rede INCT-ET e a estação Riachuelo. Devido à quantidade de estações foram obtidas 194 correlações cruzadas empilhadas (Figura 9b). As correlações cruzadas obtidas são dominadas por ondas Rayleigh na componente vertical (Z).

A Figura 10 mostra o resultado do cálculo de 194 correlações cruzadas simétricas para a componente vertical do ruído sísmico de ambiente, filtradas com um passa banda de 0.01-1.0 Hz. Essas correlações cruzadas simétricas são obtidas fazendo a média das partes causal e acausal da correlação. Pode-se notar que a distâncias de poucas centenas de quilômetros, ondas Rayleigh de período curto emergem claramente a partir do ruído. Porém, a longas distâncias o sinal pode ser obscurecido por forte atenuação como se percebe. A linha verde na Figura 10 indica uma velocidade de ~ 3 km/s, o que é esperado para ondas Rayleigh.

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Figura 9. (a) Mapa com a rede de estações usada neste trabalho (33 estações). A figura (b) mostra a cobertura das 194 correlações cruzadas para o Nordeste do Brasil para a componente vertical (ondas Rayleigh). As correlações cruzadas foram calculadas para um período de 1mês.

Figura 10. Correlações cruzadas simétricas empilhadas em função da distância entre as estações. São mostradas a componente vertical dos registros, filtradas com um passa banda de 0.01-1.0 Hz.

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O caráter dispersivo das ondas de superfície Rayleigh obtidas da correlação cruzada é mostrado para o par de estações NBIT-NBPS na Figura 11. A figura mostra as séries temporais empilhadas filtradas em várias bandas de frequência. Nota-se que os trens de ondas coerentes emergem para todos os períodos e o sinal emergido é claramente dispersivo, como esperado para ondas Rayleigh.

Figura 11. Correlações cruzadas da componente vertical para o par de estações NBIT-NBPS filtradas com diferentes frequências passa-banda, como indicado no lado direito de cada quadro, para mostrar o caráter dispersivo da onda Rayleigh extraída. A linha rosa enfatiza a dispersão do sinal emergindo.

As correlações cruzadas de ruído sísmico de ambiente entre dois receptores podem ser consideradas uma ferramenta de detecção de ondas que passam pelas posições dos receptores. As correlações cruzadas identificam essas ondas em função do tempo de trânsito delas percorrido de um receptor para o outro. Assim, essas correlações resultam em funções de Green com coordenadas positiva e negativa de tempo, ou seja, atrasos (lags) de correlação positiva e negativa. A parte de atraso positiva das correlações cruzadas é às vezes chamada de sinal causal e a parte de atraso negativo é chamada de acausal.

As partes causal e acausal da correlação cruzada podem diferir em amplitude. Este fator de amplitude depende diretamente do fluxo de energia das ondas viajando de uma estação para outra (Sabra et al., 2005). Se as fontes de ruído sísmico de ambiente são distribuídas homogeneamente em azimute, a parte causal e acausal das funções de Green são simétricas em relação ao tempo de chegada, pois as fontes de ruído de ambiente são distribuídas uniformemente em torno do par de estações. Por outro lado, se a

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densidade de fontes é maior em um dos lados que no outro, a quantidade de energia se propagando em ambas as direções é diferente. Neste caso, as funções de Green são assimétricas em relação às amplitudes das partes causal e acausal (embora os tempos de chegada continuem a ser os mesmos). Discussões sobre simetrias das funções de Green podem ser encontradas, por exemplo, em Sabra et al. (2005) e Bensen et al. (2007).

Segundo Sabra et al. (2005) as funções de Green são assimétricas possivelmente devido a uma fonte de ruído com direção predominante, ou seja, o ruído de ambiente originado é dominado por microssismos oceânicos se propagando próximos as costas. Isto é o que ocorre na grande maioria das funções de Green obtidas aqui. Ainda Segundo Sabra et al. (2005) dada a proximidade da rede de estações próxima à costa dos oceanos, é esperado que as funções de Green para os pares de estações orientados perpendiculares e próximos a costa irá emergir com mais segurança que para os pares de estações orientados paralelamente e mais afastados da costa.

A Figura 12 mostra um exemplo de funções de Green da componente vertical assimétricas para três diferentes pares de estações. Uma importante consequência é que a assimetria das correlações cruzadas calculadas entre vários pares de estações de uma rede pode ser usada para medir a principal direção do fluxo de energia em torno do arranjo. No segundo registro (NBPA- SBBR), por exemplo, o sinal encontra-se na parte causal do sinal (positiva), o que significa que a maior parte de energia das ondas se propaga de NBPA para SBBR. Na Figura 13 temos exemplos de funções de Green da componente vertical, aproximadamente, simétricas em relação ao tempo de chegada, podendo-se dizer que as fontes de ruído estão distribuídas uniformemente em torno dos pares de estações.

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Figura 12. Funções de Green da componente vertical assimétricas dos pares de estações LP05-RCBR ( 642 km), NBPA-SBBR (~ 424 km) OCBR-SLBR ( 205 km).

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Figura 13. Funções de Green da componente vertical, aproximadamente, simétricas dos pares de estações LP02-NBCL ( 220 km), LP02-NBPB ( 388 km) e SABR-SBBR ( 250 km).

Por fim, tendo obtido todas as funções de Green do ruído sísmico de ambiente é possível usá-las como se fossem ondas Rayleigh para a componente vertical. Deste modo, pode-se obter a partir dessas funções de Green curvas de dispersão de velocidades de grupo e, consequentemente, resultados de tomografia do Nordeste do Brasil que serão detalhadas a seguir.

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