Residual Gravity Anomaly of Brazilian Marajó Basin Using Crustal Modeling: Identifying Structural and Tectonic Features

Abstract

ABSTRACT. Dealing with gravity data at complex geological environments is a hard task because regional and residual anomalies are unknown. Due to the fact former techniques do not apply geologic information for separating gravity data, interpretation could lead to common mistakes. In order to allow a better interpretation at sedimentary basins, we applied a different approach for separating regional and residual anomalies for gravity data: the crustal modeling procedure. This approach consists on discretizing the Earth’s crust in prismatic cells and calculating the predicted signal due to Earth’s crust. We set horizontal dimensions of each prism, while the top and bottom are defined by Earth’s topography and depth of crust-mantle boundary, usually called Moho. Additionally, when the predicted signal is calculated, the residual anomaly is obtained from simple subtraction. We applied our methodology at Marajó basin (North, Brazil), where previous geological studies identified a system of faults and grabens, also known as Marajó graben system. Moreover, our results are well compared with previous interpretation through the seismic method, exemplifying the approach’s quality and efficiency. We believe, therefore, that the crustal modeling approach should be considered for studying any Brazilian sedimentary basin and other interesting areas.Keywords: crustal modeling; residual gravity anomaly; Marajó basin; Marajó graben system. RESUMO. Interpretar dados gravimétricos em ambientes geológicos de grande complexidade é uma tarefa difícil de ser realizada, visto que anomalias regionais e residuais são desconhecidas. Devido ao fato de que conhecidas técnicas de separação regional-residual não consideram informações geológicas, a interpretação final pode fornecer resultados equivocados. A fim de permitir uma melhor interpretação nas bacias sedimentares, aplicamos uma diferente abordagem para separação regional-residual: a modelagem crustal. Esta abordagem consiste em discretizar a crosta terrestre em células prismáticas e calcular o sinal regional predito. Definimos as dimensões horizontais de cada prisma, enquanto o topo e a base são definidos pela topografia e profundidade da interface crosta-manto, respectivamente. Após o cálculo do sinal predito, a anomalia residual é calculada via subtração. Aplicamos nossa metodologia na bacia do Marajó (região Norte, Brasil), onde estudos geológicos identificaram um sistema de falhas e grábens, definido por sistema de gráben do Marajó. Nossos resultados apresentam boa correspondência quando comparados com interpretações realizadas via método sísmico, o que exemplifica a qualidade e eficiência da nossa proposta. Acreditamos, portanto, que esta abordagem de modelagem crustal deve ser considerada para o estudo de qualquer bacia sedimentar brasileira e de outras regiões de interesse.Palavras-chave: modelagem crustal; anomalia gravimétrica residual; bacia do Marajó; sistema de gráben do Marajó.