Magnetic and gravimetric modeling of the Monchique magmatic intrusion in south Portugal

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Camargo, Gabriela Cunha
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/54221
Resumo: Tese de Mestrado em Ciências Geofísicas (Geofísica Interna), Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 2022
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spelling Magnetic and gravimetric modeling of the Monchique magmatic intrusion in south PortugalComplexo Alcalino de MonchiqueGravimetriaGeomagnetismoOasis MontajModelação 3DTeses de mestrado - 2022Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências da Terra e do AmbienteTese de Mestrado em Ciências Geofísicas (Geofísica Interna), Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 2022The Monchique alkaline complex (MAC) crops out in southern Portugal with a roughly elliptical shape of about 80 km2 elongated along the ENE-WSW direction. The MAC dates to the Late Cretaceous (69- 72 Ma) and intrudes the Carboniferous Flysh formation of the South Portuguese Zone. At the surface, it comprises two main types of syenites: a central homogeneous nepheline syenite surrounded by a heterogeneous syenite unit, and some less expressive outcrops of mafic rocks (gabbros, hornfels, breccia and basalts). This igneous complex was formed during the Upper Cretaceous West Iberia alkaline magmatic event, which is characterized by alkaline magmatism of sublithospheric origin and was active from approximately 100 Ma to 69 Ma. The Monchique region hosts the most active seismic cluster of mainland Portugal, with low magnitude earthquakes (M < 4) that occur along two lineations with NNE–SSW and WNW–ESE preferred orientations. In this work we study the Monchique region through gravimetric and magnetic methods in order to: 1) better understand how the MAC influences the geomagnetic and gravimetric field in the region; 2) to create new and consistent 2D and 3D models for the intrusion; and 3) to help constrain the origin of the observed seismicity and its possible relationship with the existence of sub cropping magmatic bodies. We process recently acquired data - ground gravity survey (49 points) and drone-borne aeromagnetic survey – and integrate it with existing data. The interpretation of the gravimetric results is complemented by a density analysis of the magmatic and host rocks. We perform 3D magnetic and gravity inversion to model the geometry of gravity and magnetic sources, and 2D magnetic forward modeling along a representative profile. The calculated Bouguer gravity anomaly shows a positive gradient towards the southwest with a negative peak in the center of the Monchique Mountain. However, after applying the terrain correction (complete Bouguer anomaly), this peak vanishes. This is justified by the similar mean density values for the syenite and host rocks, respectively 2560 kg/m3 and 2529 kg/m3. The gravity field shows a significant positive anomaly (both free-air and Bouguer) in the SW part of the study region, close to Ponta de Sagres. This anomaly and its associated gradient, complemented by results from our 3D density inversion model, imply the presence of high density rocks in this region suggesting a decrease in the crustal thickness and consequent shallowing of mantle materials. The new aeromagnetic data allows to map the Monchique magnetic anomaly with unprecedented detail and reveal a 10 km elongated anomaly with 3 km wavelength and maximum 1707 nT amplitude. 3D magnetic susceptibility inversion models show a 15 km long body with maximum depth between 5-10 km, and susceptibility >0.02 SI, in agreement with previous susceptibility analysis of Monchique samples. The highest magnetic anomaly is found at Picota hill (east), but the deepest parts of the intrusion seem to be bellow Fóia hill (west). It is noteworthy that earthquake hypocenters concentrate at depths of 5-20 km, thus mostly below the modeled magmatic intrusion, indicating a fracture zone oriented preferentially ENE-WSW with hydrothermal activity.O complexo alcalino de Monchique (MAC) aflora no sul de Portugal com uma forma aproximadamente elíptica com cerca de 80 km2 alongada na direção ENE-WSW. O MAC data do Cretáceo Superior (69- 72 Ma) e intrui na formação do Flysh da Zona Sul Portuguesa, do Carbonífero. Na superfície, apresenta dois tipos principais de sienitos: um sienito nefelino homogêneo central cercado por uma unidade de sienito heterogênea, e alguns afloramentos menos expressivos de rochas máficas (gabros, corneanas, brechas e basaltos). Este complexo ígneo pertence ao evento magmático alcalino do Cretáceo Superior na Península Ibérica, caracterizado por magmatismo alcalino de origem sublitosférica e ativo de 100 Maa 69 Ma, aproximadamente. A região de Monchique alberga o aglomerado sísmico mais ativo de Portugal continental, com sismos de baixa magnitude (M < 4) que ocorrem ao longo de lineamentos com orientação preferencial NNE– SSW e WNW–ESE. Neste trabalho estudamos a região de Monchique através de métodos gravimétricos e magnéticos com o objetivo de: 1) compreender melhor como o MAC influencia o campo geomagnético e gravimétrico na região; 2) criar modelos 2D e 3D novos e consistentes para a intrusão; e 3) ajudar a clarificar a origem da sismicidade observada e sua possível relação com a existência de corpos magmáticos sub aflorantes. Neste trabalho, processamos dados recentemente adquiridos - levantamento gravimétrico terrestre (49 pontos) e levantamento aeromagnético realizado por drones - e os integramos aos dados previamente existentes. A interpretação dos resultados gravimétricos é complementada pela análise de densidade de rochas magmáticas e hospedeiras. Realizamos inversão magnética e gravítica 3D para modelar a geometria das fontes gravitacionais e magnéticas, e também fizemos modelagem direta magnética 2D ao longo de um perfil representativo. A anomalia gravítica de Bouguer calculada mostra um gradiente positivo para sudoeste com um pico negativo no centro da Serra de Monchique. No entanto, quando aplicada a correção do terreno (anomalia Bouguer completa), este pico desaparece. Isso é justificado pelos valores de densidade média serem semelhantes para as rochas sieníticas encaixantes, respetivamente 2.560 kg/m3 e 2.529 kg/m3. O campo magnético mostra uma significante anomalia positiva (tanto em free-air como em Bouguer) na parte SW da região de estudo, próximo a Ponta de Sagres. Esta anomalia e respetivo gradiente, complementados pelos nossos resultados da modelação 3D de densidade, implicam a presença de rochas com altas densidades na região, sugerindo um adelgaçamento da crusta. Os novos dados aeromagnéticos permitem mapear a anomalia magnética de Monchique com um detalhe sem precedentes e revelam uma anomalia com um alongamento de 10 km, com 3 km de comprimento de onda, e com amplitude máxima de 1707 nT. Os modelos de inversão de suscetibilidade magnética 3D mostram um corpo de 15 km de comprimento com profundidade máxima entre 5-10 km, e suscetibilidade >0.02 SI, em concordância com análises de suscetibilidade anteriores em amostras de Monchique. A anomalia magnética mais alta encontra-se na colina da Picota (leste), mas as partes mais profundas da intrusão parecem estar abaixo da colina da Foia (oeste). É importante notar que os hipocentros sísmicos se concentram a profundidades de 5-20 km, portanto abaixo da maior parte da intrusão magmática modelada, indicando uma zona de fracturação orientada preferencialmente ENEWSW com atividade hidrotermal.Custódio, SusanaNeres, MartaRepositório da Universidade de LisboaCamargo, Gabriela Cunha2022-08-30T13:29:51Z202220222022-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/54221enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T17:00:37Zoai:repositorio.ul.pt:10451/54221Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:05:08.842708Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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