Modelagem numérica da dinâmica do manto na borda da litosfera continental em margens divergentes

• Main Author: Edgar Bueno dos Santos
• Other Authors: Victor Sacek
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2016
• Subjects: Convecção do Manto; Margens Divergentes; Modelagem Numérica; Divergent Margins; Mantle Convection; Numerical Modeling
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14132/tde-24052018-140126/

O presente trabalho tem como objetivo estudar a dinâmica do manto superior em margens continentais através do uso de modelos numéricos que simulam processos convectivos e condutivos no tempo geológico, avaliando-se como a incorporação da convecçãao no estudo da história de subsidência de margens continentais difere do resultado obtido através de modelos puramente condutivos. Como primeiros testes, foram realizadas comparações dos resultados numéricos com soluções analíticas para diferentes valores do número de Rayleigh, verificando-se a validade das soluções computacionais. Também foi feita uma análise da estabilidade da litosfera no tempo geológico para diferentes perfis de viscosidade, servindo como base para a escolha dos parâmetros reológicos do manto para os modelos no contexto de margens divergentes. A partir dos cenários numéricos que melhor reproduziram a estrutura da litosfera terrestre, novos cenários foram criados para simular a evolução térmica e isostática de margens continentais. Como exemplo, utilizou-se dados geofísicos e geológicos extraídos da literatura para a bacia sedimentar do Golfo do Leão, no sudeste da Françaa, com o objetivo de comparar a evolução geodinâmica do presente modelo numérico com outros modelos publicados na literatura. Observou-se que o efeito convectivo astenosférico preserva a estrutura térmica aquecida da margem estirada por mais tempo em comparação com o modelo puramente condutivo. Isso implica que, possivelmente, outros fatores também devem ser levados em consideração como o efeito da geometria tridimensional da margem do Golfo do Leão que pode contribuir para um aumento da subsidência da margem em relação ao modelo obtido no presente trabalho. Adicionalmente, constatou-se que a convecção mantélica pode induzir tensões na base da litosfera que a deslocam dinamicamente ao longo do tempo geológico, podendo influenciar a evolução estratigráfica das bacias sedimentares marginais. São apresentados cerca de 60 cenários geodinâmicos mostrando como a variação da estrutura reológica do manto influencia a evolução térmica da litosfera e consequentemente, a história de subsidência da margem. === This work aims to study the dynamics of the upper mantle in continental margins by using numerical models that simulate convective and conductive processes in geological time scale. It was evaluated the contribution of convection and conduction for subsidence history of sedimentary basins. As first tests, simple numerical scenarios with different Rayleigh number were compared with analytic solutions, verifying the validate of the computational solutions. These numerical experiments were followed by the analysis of the lithospheric stability in the geological time scale for different values of viscosity. These experiments were used as a base for the choice of the rheological parameters of the mantle for the models in the context of divergent margins. From the numerical scenarios that better reproduced the lithospheric structure of the Earth, new scenarios were created to simulate the thermal and isostatic evolution of continental margins. As an example, geophysical and geological data extracted from the literature for the sedimentary basin of the Gulf of Lion, Southeastern France, were compared with the results of different geodynamic models published in the literature and with the numerical scenarios obtained in the present work. We observed that the effect of the astenospheric convection preserves the thermal structure of the stretched margin for a long time in comparison with purely conductive models. This implies that, possibly, other processes must be taken into account, such as the effect of the three-dimensional geometry of the Gulf of Lion margin that may contribute to a higher subsidence of the margin than the one obtained in the present work. Additionally, it was observed that mantle convection may induce stress at the base of the lithosphere that dynamically moves it in the geological time, and may influence the stratigraphic evolution of sedimentary basins. It is presented about 60 scenarios showing how the variation of the rheological structure of the mantle is taken into account in the thermal evolution of the lithosphere and consequently in the subsidence history of the margin.