Reconhecimento geoacústico da margem equatorial brasileira: área delta do Rio Parnaíba (PI-MA)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

DEPARTAMENTO DE GEOFÍSICA CURSO DE GRADUAÇÃO EM GEOFÍSICA

SARAH ALVES DOS SANTOS

RECONHECIMENTO GEOACÚSTICO DA MARGEM EQUATORIAL BRASILEIRA: ÁREA DELTA DO RIO PARNAÍBA (PI-MA).

RELATÓRIO N° 129 Natal/RN

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Relatório apresentado ao Curso de Graduação em Geofísica, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Geofísica. Orientadora: Prof.ª. Dr.ª Helenice Vital

Coorientador: Dr.° André Giskard Aquino da Silva

NATAL, RN 2019

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Relatório apresentado ao Curso de Graduação em Geofísica, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Geofísica.

Aprovado em: 05/11/2019

Banca Examinadora

Prof.ª Drª. Helenice Vital Orientador(a)

DGEO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

Prof. Dr° Josibel Gomes de Oliveira Júnior DGEF

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

Dr. Yoe Alain Reys Péres

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Dedico em primeiro lugar а Deus que me proporcionou esta oportunidade. À minha família, por sua capacidade de acreditar е investir em mim. Mãe e Pai seu cuidado е dedicação foi o que me deram, em todos os momentos, а esperança para seguir.

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AGRADECIMENTOS

Agradeço em primeiro lugar a Deus, que me proporcionou saúde e forças para superar todos os momentos difíceis a que eu me deparei ao longo da minha graduação, deu-me força, ânimo e coragem para conquistar um sonho tão desejado por mim e por minha família.

À minha família que tanto me ajudou e investiu em minha carreira, quero agradecer. Ao meu Pai (Moisés) que lutou e trabalhou me dando oportunidades que sem ele eu jamais conseguiria; à minha mãe (Francisca) que nunca me deixou desistir e sempre orou por mim, para que eu chegasse aonde cheguei; ao meu irmão (Laércio) e minha cunhada (Wilkarla) que me ajudaram, apoiaram e incentivaram a minha caminhada, meu muito obrigada a vocês.

Agradecemos:

À Universidade Federal do Rio Grande do Norte pela infraestrutura necessária ao desenvolvimento deste trabalho, disponibilizada através dos laboratórios vinculados ao Departamento de Geofísica e do Laboratório Multiusuário de Geologia e Geofísica Marinha e Monitoramento Ambiental (GGEMMA), vinculado ao Departamento de Geologia.

Ao apoio financeiro do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq e da Coordenação de Aperfeiçoamento do Ensino Superior – CAPES, através do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia “Ambientes Marinhos Tropicais”- INCT AmbTropic (CNPq – FAPESB – CAPES) e dos projetos: Evolução Holocênica e dinâmica atual do Delta do Rio Parnaíba: resposta de um delta natural às mudanças climáticas e à subida do nível do mar (88881.068034/2014-01, CAPES CSF-PVE 2014 3ª chamada), Auxilio PQ Margem Equatorial Brasileira: da Fonte a Deposição (Processo nº311413/2016-1) e Programa PIBIC (UFRN-CNPq).

À Schlumberger Ltda. pela cessão da licença educacional do software PETREL. Aos professores do curso de Geofísica e todos os professores que por minha vida passaram e contribuíram com um pouco do seu conhecimento, reconheço um esforço gigante com muita paciência e sabedoria. Foram vocês que me deram recursos e ferramentas para evoluir um pouco mais todos os dias e a vocês eu agradeço imensamente. A toda equipe do GGEMMA quero deixar uma palavra de gratidão por terem me recebido de braços abertos e com todas as condições que me proporcionaram dias de aprendizagem muito ricos. Em especial a minha brilhante e incrível orientadora profª. Drª Helenice Vital, que me deu oportunidades que eu jamais imaginei receber, me orientou e ensinou todo o necessário para que eu até aqui chegasse, muito obrigada professora!; um agradecimento especial à Yoe e André que acompanharam minha trajetória e ensinaram com

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toda a paciência do mundo os ricos conhecimentos que levarei para sempre comigo, muitíssimo obrigada a vocês dois; e por fim, porém não menos importante, à Andressa que desde o começo esteve comigo me ensinando a dar os primeiros passos no laboratório, muito obrigada.

É claro que não posso esquecer-me dos meus amigos (Asmminey, Pamella, Daniel, Miro, Thabita, Bruno Baraúna, Gustavo, Lucas, Miguel, Arthur, Márcio, Gabriel, Estevão, Luan, Raissa, Rayane, Alex Tito, Dênis, Aline, Jane, Doegue, Ana Priscila, João Vitor, Andressa, Geraldo, ir. Jeu, ir. Aurineide e aos demais que me fugiram a mente...), porque foram vocês que me incentivaram e inspiraram através de gestos e palavras a superar todas as dificuldades.

A todas as pessoas que de longe ou de perto contribuíram de alguma forma me ajudando a acreditar em mim e torcendo pelo meu sucesso, eu quero deixar um agradecimento eterno, porque sem vocês não teria sido possível a minha conquista.

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Ó SENHOR, tua é a grandeza, o poder, a glória, a vitória e a majestade, porque tudo quanto há no céu e na terra a ti pertence. Ó SENHOR, o reino é teu, e tu governas soberano sobre tudo e todos!... 1 Crônicas 29: 11,12

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RESUMO

O presente trabalho foi realizado na margem equatorial brasileira Delta do rio Parnaíba (PI-MA), entre os municípios de Tutóia e Luís Correia e teve como objetivo principal o reconhecimento geoacústico através do uso do sonar de varredura lateral e da sísmica rasa. Foram adquiridos, no âmbito do Projeto CSF-PVE-S “Evolução Holocênica e dinâmica atual do delta do Parnaíba: resposta de um delta natural às mudanças climáticas e à subida do nível do mar” do Instituto Nacional em Ciência e Tecnologia em Ambientes Marinhos Tropicais (INCT AmbTropic), um total de 49 linhas sonográficas e 87 linhas sísmicas, abrangendo uma área de 24 km². O sonar de varredura lateral, assim como a sísmica rasa são métodos geofísicos acústicos que possibilitam a investigação do fundo marinho. Em laboratório, o processamento dos dados sonográficos incluiu a utilização de filtros para a eliminação dos ruídos (AGC, Nadir e o TVG). O processamento da sísmica rasa foi realizado seguindo um fluxograma instituído para o dado em questão, a partir da literatura, e incluiu a leitura do dado, a realização das correções geométricas, análise espectral, a aplicação de ganhos e filtros, deconvolução e pôr fim a interpretação dos dados sísmicos. Os resultados obtidos a partir do processamento e integração dos dados hidroacústicos permitiram a identificação e dimensionamento de diferentes feições presentes no fundo marinho, tais como dunas submersas (larguras de até 15 m e alturas de até 1.2 m), canais (larguras de até 77.7 m e altura de até 3.56m), marcas de ondas, afloramentos rochosos e cortinas de gás. Os resultados aqui obtidos podem ser posteriormente utilizados para entender a movimentação das correntes na região e o comportamento da maré, e assim contribuir para uma melhor compreensão da evolução geológica do delta do Parnaíba, um delta natural, em resposta às mudanças climáticas e à elevação do nível do mar.

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ABSTRACT

GEOACOUSTIC RECOGNITION OF THE BRAZILIAN EQUATORIAL MARGIN: DELTA AREA OF THE PARNAÍBA RIVER (PI-MA).

This work was conducted in the brazilian equatorial margin: Parnaíba River Delta (PI-MA), between the Tutóia and Luís Correia cities. The main objective was the geoacoustic recognition of this region using side scan sonar and shallow seismic (chirp). Were acquired 49 sonographic lines and 87 seismic lines, covering a total area of 24 km ², using small fisher boat. In the laboratory, the sonographic data processing included the use of filters in order to remove noises, that influenced directly in the low resolution and quality of the data. Shallow seismic processing was carried out following a flowchart formulated for the data under analysis, based on the information contained in the bibliography, and included the data, implementation of geometric corrections, spectral analysis, application of gains and filters, deconvolution and interpretation of seismic data. The results obtained from the processing and integration of acoustic data allowed the identification and sizing of different features present in the seabed, such as underwater dunes (width ranging from 7 to 15 m wide and heights between 0.10 to 1.2 m), channels (widths varying between 64 to 77 m), ripple marks, rocky outcrops and gas curtains. Therefore, this study intends to contribute to a better understanding of the evolution for a natural delta in response to climate change and sea level rise.

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AGC Automatic Gaisn Control

CE Ceará

L Love

MA Maranhão

NADIR Enable Nadir Filter

P Primária

PI Piaui

R Rayleigh

S Secundária

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Sumário

1. INTRODUÇÃO ... 13

1.1 Objetivos ... 15

1.2 Área de estudo ... 15

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ... 17

2.1 Propagação das ondas acústicas ... 17

2.2 Tipos de ondas ... 20

3. APLICAÇÃO DO METODO SONOGRÁFICO ... 21

3.1 Aquisição ... 21

3.2 Processamento ... 22

4. APLICAÇÃO DO MÉTODO SÍSMICO ... 25

4.1 Aquisição ... 25 4.2 Processamento ... 25 4.2.1 Leitura do dado ... 26 4.2.2 Geometria ... 27 4.2.5 Análise espectral ... 28 4.2.6 Ganhos e Filtros ... 29 4.2.7 Deconvolução ... 31 5. Interpretação Sonográfica ... 31 6. Interpretação Sísmica ... 35 7. CONCLUSÕES ... 40 REFERENCIAS ... 41

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1. INTRODUÇÃO

A geologia marinha estuda a estrutura do fundo oceânico, assim como sua evolução ao longo do tempo geológico, a composição e história dos sedimentos ali depositados. A geofísica marinha estuda as propriedades físicas da terra/oceano, tais como o calor, gravidade, magnetismo, propagação de ondas elásticas, eletricidade, entre outras propriedades e desta forma entender melhor a subsuperfície (VITAL et al., 2005, p.154).

Em conjunto a geologia e a geofísica marinha integram o estudo do fundo oceânico e através da integração de seus dados, podemos ter uma definição da superfície sólida do planeta terra do qual 70 %, estão cobertos por água.

As propriedades físicas do planeta terra utilizadas pela geofísica são usadas para investigar o seu interior, tanto nas camadas mais rasas onde se encontram os recursos minerais, como o petróleo, minérios, água, entre outros, quanto nas partes mais profundas (manto litosferico interno e externo e núcleo). Entretanto, esta ultima é conhecida unicamente por informações provenientes dos métodos geofísicos (AYRES NETO, 2001, p.2).

Quando tratamos do estudo dos oceanos a partir da utilização de métodos geofísicos, são utilizados aqueles que se baseiam na emissão de ondas acústicas (Figura 1), visto que na parte submersa do planeta, não se propagam ondas de rádio ou ondas de radar. Exemplos de métodos que podem ser utilizados na aquisição geofísica marinha são: sísmica rasa ou de alta resolução, batimetria (mono- e multifeixe) e sonografia. Estes operam seguindo o mesmo preceito: a emissão, a transmissão e a reflexão de ondas geradas de forma natural ou artificialmente que se propagam nas diferentes camadas do fundo oceânico nas quais apresentam propriedades elásticas distintas.

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Fonte: Gomes (2009, p.25)

O método da sonografia (Figura 2) utilizando o equipamento Side scan sonar fornece informações sobre as características morfológicas e sedimentológicas do fundo do oceano. Através desse método podem ser vistas feições expressivas do relevo submerso, além da variação na distribuição superficial dos sedimentos. Após o processamento dos dados sonográficos, ou até mesmo durante o levantamento quando o dado não apresenta ruídos, é possível a visualização de qualquer objeto que se encontra sobre o fundo do mar, tais como navios naufragados e estruturas de produção offshore (AYRES NETO, 2001, p.2).

Figura 2: Esquema de aquisição sonográfica utilizando o sonar de varredura lateral.

Fonte: Elaborado pela autora (2019)

O método sísmico (Figura 3), por outro lado, fornece dados sobre a disposição estrutural das camadas sedimentares abaixo do fundo marinho. Através de um registro sísmico é possível avaliar parâmetros como espessura de camadas, mergulho, presença de falhamentos, ocorrências de acumulações rasas de gás biogênico e deslizamentos submarinos

(AYRES NETO, 2001, p.2). São utilizadas várias fontes para gerar uma onda acústica e, dependendo da fonte escolhida, podem-se ter informações mais detalhadas de subsuperfície.

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Figura 3: Esquema sísmico de aquisição.

Neste trabalho serão destacadas a utilização da sonografia e da sísmica de alta resolução na caracterização das estruturas sedimentares abaixo do fundo marinho, em uma porção da margem equatorial brasileira, mas especificamente na porção oeste do Delta do rio Parnaíba (PI-MA).

1.1 Objetivos

Esse trabalho teve como finalidade ser utilizado como relatório final da graduação em Geofísica pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte no período de 2019.2, por meio da atividade obrigatória GEF0161-RELATÓRIO DE GRADUAÇÃO EM GEOFÍSICA. O trabalho é vinculado ao estudo dos métodos sonográficos e sísmicos em áreas marinhas sob a orientação da Profª. Drª. Helenice Vital.

O presente trabalho foi elaborado com o objetivo de aplicar um fluxo de processamento aos dados de sonografia e de sísmica rasa para a investigação de feições de fundo marinho e investigação do substrato rochoso na área oeste da margem equatorial brasileira, mas especificamente no delta do rio Parnaíba, avaliando assim a eficiência do processamento e, então, poder interpretar os dados sonográficos e sísmicos. Nesse trabalho foram utilizadas linhas sonográficas adquiridas com o equipamento Side scan sonar modelo 272-TD da Edge-Tech e linhas sísmicas de alta resolução coletada com o equipamento Chirp modelo X-Star 3200-XS.

1.2 Área de estudo

O rio Parnaíba está localizado entre os estados do Maranhão (MA), Piauí (PI) e Ceará (CE) entre as coordenadas 02° 21‟ S e 11° 06‟ S de latitude e 47° 21‟ W e 39° 44‟ W de longitude. A bacia de drenagem do rio em questão ocupa uma área total de 331.441 Km²,

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sendo 249.497 Km² no Piauí, 65.492 Km² no Maranhão, 13.690 Km² no Ceará e 2.762 Km² de área em litígio entre Piauí e Ceará. O rio Parnaíba é classificado como um rio do tipo perene, onde há sempre água fluindo em seu leito.

A Região do rio Parnaíba encontra-se fixada em duas grandes unidades estruturais: o escudo cristalino (15% da área) e a Bacia sedimentar do Parnaíba (85% da área). Caracteriza-se, principalmente, por sedimentos de cobertura Cenozóico (areias e argilas), Rochas Sedimentares do Mesozóico e Paleozóico (arenitos e argilitos) e Rochas Pré-Cambrianas (gnaises, granitos e migmatitos).

A área em que os levantamentos sísmicos e sonográficos foram realizados está localizada entre os municípios de Tutóia e Luiz Correía (Figura 4).

O levantamento sonográfico, com o side scan sonar totaliza uma área de 24 km² resultante de 49 linhas adquiridas entre 31 de janeiro e 06 de fevereiro de 2009. No levantamento sísmico de alta resolução, utilizando o perfilador de subfundo foram adquiridas o total de 87 linhas sísmicas (entre os dias 06 e 14 de outubro de 2017), totalizando 249,31 km. Todos os registros sísmicos foram processados, entretanto, apenas duas linhas foram escolhidas para serem interpretadas (Figura 4).

Figura 4: Levantamento regional realizado entre os municípios de Tutóia e Luís Correia no rio

Parnaíba. As linhas vermelhas na figura indicam o trajeto do levantamento utilizando o sonar de varredura lateral e as linhas pretas indicam o trajeto do levantamento utilizando o perfilador de

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2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

2.1 Propagação das ondas acústicas

As ondas propagam apenas o seu movimento e não as partículas do meio em que está estas apenas oscilam próximas às suas posições de repouso. Uma das propriedades interessantes de uma onda é que estas transportam energia ou informação de um lugar a outro do meio, sem que o meio seja transportado.

Quando um distúrbio é gerado em algum ponto do meio, as partes que se movimentam atuam sobre as partes vizinhas, transmitindo parte desse movimento e fazendo com que essas partes se afastem temporariamente de sua posição de equilíbrio. Dessa maneira, o distúrbio é transmitido para novas porções do meio, gerando uma propagação do movimento.

Um pulso sísmico em meio aquoso pode ser gerado através de fontes colocadas na água que vibram ou geram impulsos que são transmitidos ao meio em forma de onda. Após a emissão do pulso sísmico na água, a onda percorre trajetos que podem apresentar contrastes de impedância distintos entre si, ao encontrar contrastes de impedância diferentes uma parte da energia da onda é refletida, outra parte é refratada e a outra parte é perdida devido à atenuação do sinal.

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O princípio de Fermat descreve a trajetória de propagação de uma onda de um ponto até outro pelo seguinte conceito: “A trajetória seguida pela onda viajando de um ponto a outro é tal que o tempo de viagem é o mínimo. Isto é, a onda percorre a trajetória mais rápida”; e considerando o teorema de Pitágoras, pode-se calcular o caminho total (D) de um ponto A até um ponto B (Figura 5), da seguinte forma:

√ √ (1.0) T é o tempo necessário para que a onda percorra todo o caminho (D):

(1.1) Derivando o tempo em relação a x e igualando a zero, temos:

√

√ (1.2) Usando os conceitos de seno, onde θi é o ângulo incidente e θr o ângulo de reflexão, obtemos:

√

√( ) (1.3) Ao substituir sen θi e sen θr na equação 1.6, obtemos:

(1.4) Logo podemos comprovar que o ângulo de incidência θi é igual ao ângulo de reflexão θr. Para se obter a relação entre onda incidente e a onda refratada utiliza-se a leia da trajetória que vai desde o ponto A até o ponto C, porém para isto é necessário o tempo para a onda se propagar de um ponto a outro que é dado por:

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√ √( ) (1.5) Ao se derivar t em função de x, obtêm-se:

_√

√( ) (1.6) Novamente ao se aplicar o conceito de seno, obtém-se:

_√ _{√( )}

(1.7) Onde o seno de θr é o ângulo de refração. Substituindo-se sen θi e sen θr na equação 1.6, obtemos como resultado a expressão a seguir:

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Para que ocorra reflexão ou a refração de uma onda é necessário que a impedância acústica de dois meios sejam diferentes. Essa impedância acústica de acordo com Sancevero, Remacre e Portugal (2006, p.496) é a resistência ou dificuldade que o material opõe à passagem do som que é dada por:

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Onde V é a velocidade do som em um determinado material e P é a densidade do meio pelo qual o som se propaga.

O conceito de coeficiente de reflexão reside no fato de dois meios distintos apresentarem contraste de impedância acústica diferente (Yilmaz,1987). Matematicamente o coeficiente de reflexão é expresso da seguinte forma:

(1.10)

Para o coeficiente de refração, matematicamente ele é expresso pela razão entre a amplitude da onda transmitida (A2) pela onda incidente (A0), isto é, R=A2/A0. Para uma onda normalmente refratada, tem-se:

(1.11)

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2.2 Tipos de ondas

De acordo com Kearey (2002, p.56), ondas sísmicas são ondas de energia geradas por um rápido rompimento de uma rocha no interior da Terra ou por uma explosão. Existem vários tipos de ondas que se propagam em um meio, porém quando falamos da propagação de ondas na água, nos restringimos apenas a ondas do tipo P, ou seja, ondas primárias com movimento compressivo (Figura 6-A). Estas ondas se propagam tanto em meios sólidos, quanto em meios líquidos.

As ondas do tipo Rayleigh (Figura 6-B), também chamadas de ondas R, são ondas que apresentam direção de propagação perpendicular à oscilação do meio, entretanto, este meio apresenta um movimento de vai e vem parecido com os das ondas longitudinais e que resulta no rolamento deste meio. Este tipo de onda é o resultado da interferência de ondas primarias e secundárias.

Outro tipo de onda existente é a onda do tipo S, que são ondas transversais de cisalhamento, isto é, sua vibração é perpendicular à direção de propagação. As ondas do tipo S se propagam apenas em meios sólidos (Figura 6-C).

As ondas do tipo Love (Figura 6-D) são o resultado de tensões de cisalhamento provocados pela interferência de duas ondas de corpo secundárias. Tais ondas tentem a distender e comprimir o meio através do qual se propagam tanto para cima, quanto para baixo e lateralmente, exercendo um efeito de cisalhamento altamente destrutivo nos materiais atingidos por ela.

Figura 6: Representação esquemática da movimentação das ondas P (Primária), S (Secundária), R

(Rayleigh) e L (Love) em um meio.

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Exemplos de velocidades típicas para ondas P e S de alguns materiais estão representados na tabela 1 conforme descreveu Lavergne (1989).

Tabela 1: Tabela de valores para ondas P e S em certos tipos de materiais.

MATERIAL VELOCIDADES ONDA P (m/s) ONDA S (m/s) ÁGUA 1450 - 1500 *** GRANITO 4500 - 6000 2500 - 4000 CAMADA DE SAL 4000 - 5500 2000 - 3200 CALCÁRIO/DOLOMITO 3500 - 6500 1800 - 3800 Fonte: Elaborado pela autora (2019)

3. APLICAÇÃO DO METODO SONOGRÁFICO

Após os dados serem adquiridos, faz-se necessário a aplicação de uma etapa de processamento para melhorar a qualidade da imagem adquirida, retirando ruídos e melhorando a atenuação do sinal, já que este dado sofre fenômenos como a absorção, a atenuação e o espalhamento geométrico. O processamento é aplicado tanto para os dados sísmicos, como para os dados sonográficos.

A qualidade dos dados sonográficos depende, entre muitos fatores, do local aonde o levantamento é realizado, assim como das condições atuantes no momento da aquisição, da qualidade do equipamento e do ângulo de imageamento do alvo. Levando em consideração os requisitos citados acima os dados podem apresentar excelente resolução, dispensando a utilização de um fluxo de processamento, porém na maioria das vezes, isto não ocorre, fazendo necessário o seu processamento.

3.1 Aquisição

Sonares de varredura lateral (Figura 7), geralmente, atuam em duas frequências de operação ditas de alta e baixa resolução, o que depende dos objetivos do levantamento e tipo do local a ser mapeado (MAYRINK, 2004). Altas frequências tais como 500kHz a 1MHz, promovem excelente definição de imagem, entretanto, a área imageada é muito inferior quando comparadas com frequências mais baixas como 50kHz ou 100kHz. Estas últimas, dão uma definição inferior, mas proporcionam áreas de imageamento muito maiores (VITAL, 2005). Foram adquiridas o total de 49 linhas entre os dias 31 de janeiro de 2009 e 06 de fevereiro de 2009.

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Figura 7: Equipamento utilizado na aquisição do rio Parnaíba: Side scan sonar modelo 272-TD da

Edge-Tech.

Fonte: USGS

3.2 Processamento

Os dados foram processados no software SonarWiz v6 que permite a visualização da imagem bruta bem como seu processamento através da aplicação de diversos filtros, a fim de acentuar os diferentes aspectos da imagem (PEREIRA, 2016). De um modo geral, uma imagem “boa” é aquela que nos permite ver aquilo que realmente queremos ver. A figura 8 mostra o fluxograma seguido para processamento dos sonogramas obtidos.

Figura 8: Representação de um modelo de fluxo de processamento para dados sonográficos.

Neste trabalho foram utilizados três tipos de filtros diferentes, foram eles: Time Varying Gain (TVG), Enable Nadir Filter (Nadir) e Automatic Gaisn Control (AGC). O TVG separa o dado em duas faixas paralelas, permitindo uma elevação maior em nível de contraste. Esse é (Figura 9) um ganho típico baseado no tempo, que amplifica a energia dos sinais

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acústicos e fornece uma melhor qualidade aos dados, já que os pulsos acústicos emitidos se propagam para longe dos sensores, tornando-se cada vez mais espalhados, atenuados e absorvidos pelo meio.

Figura 9: Filtro TVG aplicado a linha sonográfica, seguindo o caminho Settings>EnableTVG.

Outro filtro utilizado foi o Enable Nadir filter (Figura 10) o qual ajuda a suavizar o impacto visual da região do nadir (região central onde não há dados). Em alguns casos esse filtro pode não ajudar a suavizar a região central, pois nem todas as respostas de fundo marinho são iguais, cada uma tem sua particularidade.

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O último ganho aplicado aos dados do side scan sonar, foi o Enable AGC (Figura 11) que ajusta o nível do sinal (resolução e intensidade da imagem) conforme o sinal passa sobre o fundo.

Figura 11: Ganho AGC aplicado a linha sonográfica, seguindo o caminho Settings>EnableAGC.

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4. APLICAÇÃO DO MÉTODO SÍSMICO

Os dados sísmicos marinhos apresentam alta resolução, porém muitas vezes estes dados apresentam muitos ruídos, os quais dificultam e atrapalham sua interpretação. Com o intuito de melhorar os dados é aplicado um fluxo de processamento para aumentar a razão sinal/ruído do mesmo, e permitir a identificação de estruturas geologicas em subsuperficie.

4.1 Aquisição

Os dados sísmicos utilizados neste trabalho foram adquiridos com um perfilador de subfundo 3200-XS, fabricado pela EdgeTech (modelo SB0512i). Esse equipamento é composto por uma plataforma integrada de computador/amplificador e um veículo hidrodinâmico com sensores do tipo chirp (Figura 12), que pode operar com frequências de 0.5-12 kHz. Para esse estudo, foram adquiridas 87 linhas sísmicas entre os dias de 06 e 14 de outubro de 2017.

Figura 12: Equipamento utilizado na aquisição sísmica do rio Parnaíba: chirp de modelo

SB0512i, com frequência variando entre 0,5 a 12 khz.

Fonte: Adaptado de Gomes (2009, p.42) 4.2 Processamento

Os dados foram processados utilizando o software ReflexWin v6.0, no modo de processamento 2D- Data Analysis, seguindo a proposta de aplicação de fluxo de processamento (Figura 13) específico para dados sísmicos de alta resolução (GOMES; VITAL; MACEDO, 2010). Esse fluxo de processamento é composto pelas seguintes etapas: a leitura do dado, a correção da geometria, a análise espectral, a aplicação de ganhos e filtros, a realização da deconvolução, para por fim fazer a interpretação da seção sísmica.

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Fonte: Adaptado de Gomes, Vital, Macedo (2010, p.176)

4.2.1 Leitura do dado

Segundo Moreira (2017), nesta etapa é realizada a reformatação do dado para o formato interno do programa REFLEX. O dado foi importado (Figura 14) para o software Reflex e convertido do seu original formato no qual foi adquirido (.jsf), para o formato interno do software (.DAT).

Na figura 14 o retângulo amarelo mostra o local onde as coordenadas da linha que será importada serão inseridas, no retângulo roxo é colocado o formato no qual a linha sairá e a quantidades de bits que o software irá armazenar. No retângulo azul será inserido o nome da linha e no retângulo laranja é o local onde o software converterá a linha com as especificações colocadas anteriormente para o software Reflex.

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Fonte: Elaborado pela autora (2019) 4.2.2 Geometria

Nesta etapa (Figura 15) são inseridas as informações a respeito da localização de cada traço sísmico através das coordenadas X e Y do dado, tais informações podem ser adicionadas ao traço na hora da importação na janela Import (seção 3.2.1) ou podem ser adicionados ao traço após sua importação, seguindo o caminho: File>EditFileHeader>Save.

Nesta etapa também foi realizada a remoção da lâmina d‟água no dado, tal remoção é realizada com o intuito de otimizar o tempo e a precisão do processamento, além de minimizar a saturação visual do dado (GOMES, 2009). Esse processamento pode ser realizado seguindo os seguintes passos: Processing>StaticCorretion/muting>Muting. Ao clicar na aba pick no software é possível marcar a área no qual ocorrerá a remoção da lâmina d‟água na linha sísmica como mostra figura 15.

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Fonte: Elaborado pela autora (2019) 4.2.5 Análise espectral

A análise espectral (Figura 16) é utilizada para retirar as amplitudes anômalas dos dados sísmicas. De acordo com Gomes (2009, p.63, apud Robinson e Treitel, 1980) “Durante o processo de aquisição dos dados uma quantidade de sinais é captada com valores incoerentes que resultam principalmente em falhas de aquisição e estruturas fantasmas”. Devido à emissão do sinal com uma dada frequência o sinal que retorna é um dado duplicado e este gera estruturas duplicadas e que não são reais.

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Fonte: Elaborado pela autora (2019) 4.2.6 Ganhos e Filtros

Com a propagação das ondas sonoras em subsuperfície ocorrem fenômenos associados à perda de amplitude dessa onda com o passar do tempo, o que ocasiona a perda do sinal e dificulta o reconhecimento dos refletores.

Esta etapa de aplicação de ganhos e filtros tem por finalidade corrigir a atenuação do sinal e eliminar alguns ruídos presentes no dado. Os filtros que operam em faixas de frequências são utilizados para remover fontes especificas de ruídos dado a frequência deste, sendo assim possível separar sinal de ruído (GOMES, 2009).

Foi utilizado o filtro de frequência passa banda (Figura 17) no qual remove frequências indesejadas do dado eliminando ruídos e deixando passar apenas frequências dentro de uma banda especificada. Pode-se aplicar este filtro seguindo os seguintes passos: Processing>1D-Filter>bandpassfrequency.

Foi aplicado ao dado o ganho AGC (Figura 18) no qual faz uma distribuição equalizada das amplitudes (eixo y) dentro de uma janela de tempo já pré-definida. Esta distribuição é feita através de cálculos em torno da média das amplitudes que o dado apresenta.

Figura 17: Aplicação do filtro de frequências no dado. A parte „A‟ da figura mostra aonde o filtro foi

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Figura 18: Ganho AGC aplicado ao dado. A parte „B‟ da figura mostra o dado com o ganho aplicado

e os refletores que não eram possíveis de se visualizar na parte „A‟ da figura sendo vistos.

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4.2.7 Deconvolução

A deconvolução (Figura 19) foi aplicada aos traços com o intuito de aumentar o espectro de frequência, atenuando as múltiplas e melhorando a resolução do dado para que não ocorram equívocos no momento da interpretação.

No parâmetro de início (Autocorr-start) deve ser adicionado o valor correspondente ao valor um pouco depois do tempo zero, ou seja, do início do registro. Já o parâmetro de fim (Autocorr-end) da autocorrelação, deve corresponder ao valor um pouco antes do tempo final do registro. O comprimento do operador do filtro (Filter length) deve ser um valor no qual abranja a primeira múltipla que aparece no dado, porém este não deve ser um valor inferior ao do intervalo da autocorrelação. O último parâmetro (lag) refere-se ao tempo de predição da múltipla.

Figura 19: Deconvolução aplicada ao dado na parte „B‟ da figura, onde é possível notar a atenuação

da múltipla que aparece na parte „A‟ da figura marcada por um quadrado vermelho.

Fonte: Elaborado pela autora (2019) 5. Interpretação Sonográfica

Na figura 20, podemos observar os três ganhos citados na etapa de processamento para sonografia aplicados na imagem. A parte A da figura mostra a aplicação do filtro AGC onde podemos ver de maneira evidente a suavização da imagem onde a intensidade e resolução da mesma, foram mudadas. Foi aplicado para a resolução valor 15 e para a intensidade foi aplicado valor 6, proporcionando bons resultados, pois a maior parte dos ruídos encontrados

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foram retirados e preservou-se a qualidade da imagem. Os valores aplicados para resolução e intensidade foram obtidos através de uma analise de sensibilidade.

A segunda parte (Parte B da imagem) da figura 19 mostra a aplicação do filtro nadir, pode-se ver uma suavização na área central do dado, porém não é tão evidente. Foi utilizado o valor 31 por se adequar de maneira satisfatória ao dado, os demais valores apresentaram-se inadequados, pois um valor menor que 31 não provocava mudanças e um valor maior que 31 mascarava demais a região, fazendo assim com que feições importantes desaparecessem.

A terceira e última parte (Parte C da imagem) da figura 19, mostra a aplicação do filtro TVG. O filtro em questão destacou feições que se encontravam nas bordas da linha e que antes da aplicação, eram quase imperceptíveis e eliminou ruídos encontrados no dado. Neste caso foram utilizados valores para as faixas Port e Stbd valores de -4/ -0.10/ 16, para outras linhas, outros valores foram utilizados, pois a resposta do tipo de fundo mostrava-se diferente da anterior.

Figura 20: Aplicação dos filtros AGC, Nadir e TVG em uma área de borda de canal. As partes A, B e

C mostram a figura com a aplicação dos filtros.

Na parte A da figura 21, não conseguimos identificar feições, apenas pequenas marcas que não podem ser interpretadas. Já na parte B com a aplicação dos filtros TVG, Nadir e AGC, podemos ver marcas bem definidas do que seriam as feições. Observamos algumas marcas que são características de ripple marks, ou seja, são marcas de ondas simétricas, as quais são formadas pela oscilação do movimento de ondas em ambiente sub-aquático. Na parte B da figura podemos ver tais marcas circuladas por vermelho.

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Na figura 22 em sua parte A (linha bruta), não podemos identificar de forma clara nenhum tipo de feição. Já na parte B da figura, após a aplicação dos filtros TVG e nadir e do ganho AGC podemos ver de forma clara feições não identificadas na parte A da figura. Acredita-se que tais feições são correspondentes a afloramentos rochosos (que hoje encontram-se submersos) na região de estudo, porém não podemos ter certeza do que realmente são já que na área não foram realizadas coletas de amostras. Esses afloramentos podem ser observados na imagem sendo indicados por setas vermelhas.

A figura 23 sem a aplicação de filtros (parte A da figura) mostra a presença de marcas claras que não podem ser identificadas como feições, apenas após a aplicação dos filtros TVG, Nadir e AGC (parte B da figura 23) foi possível visualizar e interpretar como sendo associadas a bordas de canais na área, com largura de 64 metros indicadas por setas vermelhas na figura. Tais marcas indicam os mangues que a região apresenta.

Na parte A da figura 24 é possível visualizar a imagem sem a aplicação de filtros e sem interpretação. Já na parte B vemos a figura com os filtros TVG e Nadir aplicados e o ganho AGC presente. Após aplicação dos filtros é possível visualizar em cima da borda de canal, estruturas similares a dunas do tipo acanaladas que indicam a direção do fluxo da água do local, no caso, a água está fluindo na direção Nordeste (NE) e desembocando no mar. As dunas aqui presentes têm larguras que variam entre 7 e 15 metros e alturas variantes entre 0,10 a 1,2 metros.

Figura 21: Parte A da figura mostrando parte de uma linha de side scan sonar sem a aplicação de

filtros e remoção da bootton track e na parte B, a mesma com filtros (AGC, Nadir e TVG) aplicados. A elipse em vermelho representa ripple marks encontradas no local.

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Figura 22: Parte A da figura é apresentada sem a aplicação de filtros e na parte B, vemos a mesma

figura com a aplicação dos filtros AGC, Nadir e TVG. A parte B da figura mostra um possível afloramento rochoso na região indicado por setas vermelhas.

Figura 23: Parte A da figura sem a aplicação de filtros e a B mostrando a mesma com a aplicação de

filtros (AGC, Nadir e TVG). Na parte B é possível visualizar bordas de canais indicadas pelas setas vermelhas na figura.

Figura 24: Parte A da figura é apresentada sem a aplicação de filtros e na parte B vemos a mesma

figura com a aplicação dos filtros AGC, Nadir e TVG. A parte B da figura mostra dunas acanaladas em cima do canal indicadas pela seta vermelha.

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As interpretações realizadas para as imagens foram alcançadas a partir de comparações com outras bibliografias, já que na área de estudo não foram realizadas coletas de amostras, tornando impossível termos certeza do que realmente são as estruturas ali presentes e assim a análise da granulometria também não pode ser realizada.

As imagens foram analisadas em relação às tonalidades que apresentaram após a aplicação dos filtros, pois elas são correlacionáveis aos diferentes tipos de sedimentos e estruturas presentes no fundo marinho. Antes do processamento ser realizado não foi possível a identificação de feições nas linhas brutas devido a atenuação do sinal e dos ruídos que as linhas apresentavam.

6. Interpretação Sísmica

As interpretações foram feitas utilizando o software Petrel da Schlumberger que permitiu a importação e visualização das imagens no formato SEGy e permitiu a aplicação de atributos sísmicos sendo o mais importante o TecVA (Bulhões e Amorim, 2005) para melhorar o aspecto serrilhado da imagem e destacar as feições presentes nas seções sísmicas.

A figura 25 parte „A‟ refere-se à linha sísmica não interpretada, cuja localização é mostrada no mapa da figura 3. Já a linha B mostra o trecho da linha sísmica interpretada, onde podemos identificar a presença de camadas possivelmente referentes ao período Quaternário, da era cenozoica. É possível visualizar a formação de paleocanais (canais um dia ativos, porém no atual presente estão inativos).

Os paleocanais vistos aqui (figura 25-a) ocorrem da seguinte forma: a erosão ocorrerá nas partes côncovas das curvas de meandro (lado erosivo), onde a velocidade da corrente é mais alta. A deposição de sedimentos, por outro lado, ocorrerá ao longo das partes convexas

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do meandro interno (lado deposicional), onde a velocidade é baixa. Tal deposição de sedimentos resulta em barras expostas, chamadas de barra de pontal. Como as correntes sinuosas estão continuamente erodindo o lado erosivo do meandro, as curvas e o deposito de sedimentos ao longo do lado deposicional do meandro tendem a migrar lateralmente na planície de inundação, formando assim a estrutura de paleocanais vistos na figura 25.

Ainda é possível visualizar a presença de uma camada (b) que possivelmente possa ser um paleocanal na área, em C vemos a presença da lâmina d‟água e nela o registro de plumas acústicas, que possivelmente são referentes a concentração de gás biogênico que ocorre na área.

Figura 25: Registro sísmico de alta resolução mostrando a ocorrência de paleocanais (a, b), em C é

possível visualizar a lâmina d‟água e a ocorrência de plumas.

A parte A da figura 26 é referente ao dado processado, mas não interpretado. A interpretação da figura 26 pode ser vista na parte B da mesma.

A figura 26 mostra a presença de dois paleocanais, um recobrindo o outro, o paleocanal 1 sendo o mais antigo e o 2 o mais novo. Por cima dos dois paleocanais observa-se uma camada de sedimentos com estratificação plano paralela recobrindo-os, mostrando que o local apresenta fluxo laminar, tornando-se assim um ótimo ambiente para que a argila ou lama se depositem.

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A figura também mostra duas perturbações no registro sísmico em forma de colunas (ou cortinas), uma com 44,4 metros de comprimento e a outra com 12,5 metros de comprimento. As perturbações colunares aqui encontradas (Figura 26) são similares às descritas por Taylor DI (1992) e Garcia Gil S (2002). Logo, podemos considerar que as perturbações colunares, na verdade, são colunas acústicas. Segundo Taylor DI (1992) e Garcia Gil S (2002) as colunas acústicas apresentam comprimento de até 50m e indicam uma alta taxa de sedimentação.

Figura 26: Seção sísmica mostrando a presença de dois paleocanais e duas colunas acústicas, uma

com 12,5 metros e a outra com 44,4 metros de comprimento.

A figura 27 em sua parte C mostra o dado sem interpretação, apenas com a aplicação de filtros. Já a parte D mostra a figura interpretada onde podemos ver a presença de duas colunas acústicas, uma com 20,3 metros de comprimento e a outra com 37 metros de comprimento, ao lado desta é possível visualizar uma perturbação igual às colunas acústicas, porém com extensão maior, 223 metros de comprimento. Essa perturbação de 223 metros é comparável com as coberturas acústicas descritas por Taylor (1992) e Garcia-Gil et al. (2002) que dizem que coberturas acústicas apresentam extensão que variam de 100 a 400 metros de comprimento.

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Figura 27: Registro sísmico mostrando a presença de duas colunas acústicas, uma com 20,3 e a outra

com 37 metros de comprimento. Também se visualiza a presença de uma cobertura acústica com 223 metros de comprimento e a presença de um possível vale inciso no local.

A parte E da figura 28 mostra a seção sísmica processada, mas não interpretada, já a parte F mostra a seção interpretada. Podemos ver na parte F da figura a presença de uma coluna acústica com 15 metros de comprimento, ao lado dela é possível visualizar uma parte vazia (a, d), sem a presença de sinal sísmico, também chamado por Hovland & Judd (1988) de mascaramento acústico (masking) ou branqueamento (blanking). Ainda é possível visualizar a presença de três possíveis vales incisos (a, b, c) presentes na área.

Segundo BAPTISTA NETO (2009 p.191 apud Premchitt et al., 1992) quando há a ocorrência de bolhas de gás junto aos sedimentos, ocorre a absorção, ou dispersão do pulso acústico gerado pela fonte sísmica utilizada e isto provoca um decaimento na velocidade acústica do som. Como resultado, ocorre a atenuação do sinal sísmico e a formação das zonas de turbidez acústica, nas quais são conhecidas como zonas de “branqueamento” (blanking).

Figura 28: Seção sísmica mostrando a presença de três vales incisos (a, b, c), uma coluna acústica de

15 metros e a presença do que foi chamado de mascaramento acústico (masking). A parte E da figura é a figura não interpretada, apenas processada.

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Na figura 29 é possível visualizar duas estruturas de paleorelevo, ambas com sua parte superior em formato convexo, uma com 27 metros e a outra com 78 metros. Tais estruturas são similares as descritas por BAPTISTA (2010, p.191), que as chama de feições do tipo pão de açúcar.

Figura 29: Seção sísmica mostrando a presença de duas estruturas do tipo pão de açúcar (27

metros e 78 metros) e uma cobertura acústica de 90 metros.

(m)

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7. CONCLUSÕES

O levantamento sonográfico e o levantamento sísmico permitiram, pela primeira vez, a visualização das feições de fundo presentes na região do delta do Rio Parnaíba (PI/MA). Foram identificados com o uso do Sonar de varredura lateral diferentes feições de fundo, incluindo possíveis afloramentos rochosos presentes no leito marinho, bordas de canais com larguras de até 64 m, marcas de ondas presentes no fundo marinho, bem como dunas com larguras variando entre 7 a 15 m e alturas entre 0,10 a 1,2 m. O processamento dos dados foi de fundamental importância para identificação com clareza das feições presentes. O fluxo de processamento escolhido foi eficiente no aumento da razão sinal/ruído. O processamento da sísmica rasa se provou eficiente no aprimoramento das imagens brutas, tornando assim possível identificar colunas acústicas de comprimento variando entre 15, 44,4 metros, 78 metros e 223 metros. Além disso, foram identificados diversos paleocanais e vales incisos presentes na área, os quais indicam uma intensa modificação na direção e hidrodinâmica local. A integração dos dados de sonar de varredura lateral com os dados de sísmica rasa permitiram a visualização, identificação e dimensionamento das feições geomorfológicas e do substrato marinho pertencente ao delta do rio Parnaíba. Estes resultados contribuem para uma melhor compreensão da evolução geológica de um delta natural, em resposta às mudanças climáticas e à elevação do nível do mar.

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REFERENCIAS

AYRES NETO, Arthur. Uso da sísmica de reflexão de alta resolução e da sonografia na exploração mineral submarina. Brazilian Journal Of Geophysics. Niterói, Rj, p. 1-16. maio 2001.

BAPTISTA NETO, José Antônio et al. DISTRIBUIÇÃO SEDIMENTAR DA LAGOA RODRIGO DE FREITAS ATRAVÈS DE SÍSMICA DE ALTA RESOLUÇÃO. Revista Brasileira de Geofísica, Niterói, v. 1, n. 29, p.187-195, 28 dez. 2010.

BULHÕES, E. M; AMORIM, W. N. Princípio da Sismocamada Elementar e sua aplicação à Técnica de Volume de Amplitudes (tecVA). In: Ninth International Congress of the Brazilian Geophysical Society, 6 p, 2005.

FADER GBJ. 1997. The effects of shallow gas on seismic reflection profiles. In: DAVIES TA, BELL T, COOPER AK, JOSENHANS H, POLYAK L, SOLHEIM A, STOKER MS & STRAVERS JA. (Ed.). Glaciated Continental Margins. An Atlas of Acoustic Images. Chapman & Hall, London, pp.29-30.

FRAZÃO, Eugênio; VITAL, Helenice. ESTRUTURAS DE GÁS EM SEDIMENTOS NO ESTUÁRIO POTENGI (NORDESTE DO BRASIL). Revista Brasileira de Geofísica, Natal, v. 25, n. 1, p.18-26, 10 jul. 2006.

GARCIA-GIL S, VILAS F & GARCIA-GARCIA A. 2002. Shallow gas features in incised-valley fills (Ría de Vigo, NW Spain): a case study. Continental Shelf Research, 22: 2303-2315.

GOMES, Moab Praxedes. AQUISIÇÃO, PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE DADOS DE SÍSMICA DE ALTA RESOLUÇÃO NA PLATAFORMA CONTINENTAL NORTE DO RIO GRANDE DO NORTE: VALE INCISO DO RIO AÇU. 2009. 72 v. Dissertação (Mestrado) - Curso de Programa de Pós-graduação em Geodinâmica e Geofísica, Ciência Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2009. Cap. 5.

GOMES M. P. and Vital H. 2010, REVISÃO DA COMPARTIMENTAÇÃO GEOMORFOLÓGICA DA PLATAFORMA CONTINENTAL NORTE DO RIO GRANDE DO NORTE, BRASIL. Brazilian Journal of Geology, Vol. 40, No. 3, pp. 321-329.

GOMES, Moab Praxedes; VITAL, Helenice; MACEDO, José Wilson de Paiva. FLUXO DE PROCESSAMENTO APLICADO A DADOS DE SÍSMICA DE ALTA RESOLUÇÃO EM

(42)

AMBIENTE DE PLATAFORMA CONTINENTAL. Exemplo: Macau-RN. Revista Brasileira de Geofísica, v. 29(1): p.173-186, dez. 2010.

KEAREY, Philip. Elementos de um Levantamento Sísmico. In: KEAREY,

Philip. GEOFÍSICA de exploração. São Paulo: Oficina de Textos, 2009. Cap. 3. p. 54-89.

LAVERGNE, M. 1989. Seismic methods. Londres: Graham and Trotman Ltda.

MOREIRA, Myrli Andrade. MAPEAMENTO DE FEIÇÕES DEPOSICIONAIS E EROSIVAS NO ESTUÁRIO DO RIO AÇU/RN (NE DO BRASIL) UTILIZANDO O

MÉTODO HIDROACÚSTICO DE ALTA RESOLUÇÃO E SONDAGEM

GEOLÓGICA. 2016. 90 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Programa de Pós-graduação em Geodinâmica e Geofísica, Ciência Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017. Cap. 2.

PEREIRA,T.R.B.Aplicação De Métodos Hidroacústicos NaClassificação Textural Do Fundo Marinho. Dissertação (Mestrado em Geodinâmica e Geofísica) – Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 66p, 2016. SANCEVERO, Sérgio Sacani; REMACRE, Armando Zaupa; PORTUGAL, Rodrigo de Souza. O papel da inversão para a impedância acústica no processo de caracterização sísmica de reservatórios. Revista Brasileira de Geofísica, São Paulo, v. 24, n. 4, p.495-512, nov. 2006.

VITAL, Helenice et al. Oceanografia geológica e geofísica da plataforma continental brasileira. In: SOUZA, Celia Regina de Gouveia et al. Quaternário do Brasil. São Paulo: Holos, 2005. p. 153-173.

MAYRINK, Clecio. Side Scan Sonar – Seu funcionamento. 2004. Disponível em: <http://www.brasilmergulho.com/side-scan-sonar-seu-funcionamento/>. Acesso em: 31 maio 2019

TAYLOR DI. 1992. Nearshore shallow gas around the UK coast. Continental Shelf Research, 12: 1135-1144.

USGS. Science for a changing world. Disponível em: <https://www.usgs.gov/>. Acesso em: 28 nov. 2019.