O PG-USP possui duas linhas de pesquisa, em torno das quais os projetos de pesquisa de  mestrado e doutorado se articulam. São elas: (a) Geofísica Aplicada à Prospecção de Recursos Naturais, à Geotecnia e a Problemas Ambientais e (b) Geodinâmica e Tectônica Global.

O programa também sentiu necessidade de adicionar o projeto isolado "Divulgação e Educação em Geofísica e Ciências Afins" que contempla as atividades de ensino em todos níveis, e extensão no âmbito da pós-graduação. Ou seja, realizadas pelos docentes do programa e também pelos alunos de pós-graduação com a finalidade de aumentar a sua prática em ensino. Esse projeto, embora com caráter de extensão, contempla palestras em vários níveis educacionais, cursos de curta duração e publicações em jornais e revistas de divulgação.

Geodinâmica e Tectônica Global

Compreende o estudo da litosfera através da integração de dados geofísicos, geológicos e geoquímicos para caracterizar a estrutura, comportamento reológico e evolução espaço-temporal, no sentido de obter modelos para a dinâmica da litosfera. Os principais projetos em andamento no Departamento de Geofísica nesta área são:

- Estudos da crosta e manto superior no Brasil e na América do Sul. Utilização de dados de sismos locais ou distantes, assim como de explosões controladas, para estudo da estrutura da crosta e do manto superior, no Brasil e na América do Sul, combinando com outras técnicas geofísicas. Profs. Marcelo Assumpção, Marcelo Bianchi, Victor Sacek.

- Estudos de estruturas de impacto. Neste projeto estudam-se estruturas de impacto utilizando a interpretação conjunta de dados derivados de métodos potenciais (gravimetria e magnetometria),dados sísmicos e geoelétricos. Também são caracterizados, do ponto de vista petrofísico (densidade, susceptibilidade magnética e magnetização remanescente), os diferentes produtos de impacto. Estes dados permitem estimar com maior precisão diversos parâmetros de interesse na caracterização dessas estruturas incluindo o estudo da formação dos anéis de impacto. Profs. Renato Prado, Jorge Porsani, Vagner Elis, Ricardo Trindade, Yara Marangoni.

- Estudos geofísicos integrados de estruturas crustais e litosféricas. A pesquisa proposta visa o processamento dos dados de aerolevantamentos disponibilizados pela CPRM e a interpretação conjunta de dados geofísicos na região S-SE brasileira em escala regional. Seu detalhamento e modelamento torna-se possível efetuando um adensamento gravimétrico local sobre essas estruturas. Os resultados constituem uma contribuição importante para a avaliação dos recursos minerais no Brasil. Nas atividades propostas há participação de estudantes de graduação e de pós-graduação dos vários programas de formação de recursos humanos. Profs. Wladimir Shukowsky, Marta Mantovani.

- Estudos sismotectônicos no Brasil e na América do Sul. Determinação de esforços tectônicos atuais através de dados de sismos locais ou telessismos e sua correlação com as feições tectônicas de caráter local ou regional. Procura-se entender a distribuição da sismicidade intraplaca, sua relação com estruturas crustais e litosférica, e modelos de tensões geotectônicas. Profs. Marcelo Assumpção, Marcelo Bianchi.

- Geodinâmica computacional. Utilizam-se diferentes métodos numéricos com o objetivo de estudar processos convectivos no manto terrestre, a geodinâmica da litosfera e, a interação entre a dinâmica interna da Terra e processos superficiais de erosão e sedimentação em diversos contextos geotectônicos. Profs. Victor Sacek, Fernando Brenha Ribeiro.

- Geodinâmica da placa da América do Sul com ênfase no estudo do magmatismo toleítico e alcalino. Investigam-se os processos geodinâmicos de grande escala que afetaram a placa da América do Sul, especialmente aqueles associados à geração de grandes províncias magmáticas. São integrados dados geológicos, geoquímicos, geofísicos e paleomagnéticos. Profs. Marcia Ernesto, Leila Marques, Naomi Ussami, Mauricio Bologna, Yara Marangoni.

- Integração de dados terrestres, marinhos, aéreos e de altimetria por satélite na determinação e interpretação dos dados em estudos litosféricos. Utilizando a colocação por mínimos quadrados são obtidas anomalias Bouguer, ar-livre e alturas geoidais com resolução espacial de 10 km. Os dados são provenientes de bases de dados terrestres, marinhos e de satélite (altimetria, GRACE e GOCE). Modelos digitais do geopotencial (aceleração, tensor gradiente da aceleração e geoide) locais ou em escalas litosféricas são utilizados em estudos de diferentes feições da litosfera terrestre. Prof. Eder Molina.

- Magnetismo ambiental. A concentração e a composição dos minerais magnéticos são fortemente condicionadas pelo ambiente de deposição. Recentemente diversos trabalhos têm utilizado as informações magnéticas obtidas em sedimentos, solos e rochas sedimentares como indicadores de processos sedimentares e pedogênicos. Nesta linha de pesquisa integramos os dados de magnetismo ambiental com dados de outras ferramentas (geoquímica, sedimentologia, pedologia, microbiologia, espectroscopia Mossbauer, microscopia óptica e eletrônica) com o intuito de efetuar reconstruções paleoambientais. Profs. Ricardo Trindade, Marcia Ernesto.

- Paleogeografia de unidades cratônicas da América do Sul durante o Proterozóico e a evolução de supercontinentes. Este projeto tem como objetivo determinar a paleogeografia das unidades cratônicas pertencentes a América do Sul, visando estabelecer a sua evolução geodinâmica na formação dos supercontinentes Columbia, Rodinia e Gondwana e sua implicação na evolução paleoclimática do planeta. Profs. Manoel D´Agrella, Marcia Ernesto, Igor Pacca, Ricardo Trindade.

- Variações do campo magnético terrestre em diferentes escalas de tempo. As variações do campo magnético terrestre em diferentes escalas de tempo, incluindo o tempo histórico, pré-histórico e intervalos de tempo geológico são estudadas a partir de medidas de paleointensidade e paleomagnetismo em rochas e material cerâmico da América do Sul. São investigados diversos aspectos do campo, incluindo: (i) variação secular da componente não-dipolar; (ii) a existência de jerks arqueomagnéticos; (iii) a relação entre a intensidade e a estabilidade do campo dipolar e (iv) trajetórias dos pólos geomagnéticos durante reversões. Profs. Ricardo Trindade, Marcia Ernesto, Igor Pacca.

 

Geofísica Aplicada à Prospecção de Recursos Naturais, à Geotecnia e a Problemas Ambientais

Os estudos desenvolvidos nesta linha de pesquisa são importantes na formação profissional dos alunos, face à demanda crescente por recursos naturais (minerais, água subterrânea, petróleo e gás) e a preocupação da sociedade moderna em preservar e gerenciar esses recursos. Esta linha de pesquisa está voltada a aplicações dos vários métodos geofísicos usados em exploração para a solução de novos problemas e aplicações interdisciplinares, principalmente nas camadas mais superficiais da crosta terrestre. Também tem interesse no desenvolvimento de novas ferramentas de análise de dados terrestres, aéreos e espaciais, de novas técnicas na aplicação de metodologias convencionais de exploração e de aprimoramento técnico de equipamentos tradicionais. Os principais projetos em andamento no Departamento de Geofísica nesta área são:

- Caracterização de aquíferos sedimentares e cristalinos. Aplicação integrada de métodos geofísicos, modelagens e desenvolvimento de programas de computador, visando caracterizar aquíferos, tanto em bacias sedimentares, quanto em regiões de rochas cristalinas. Os estudos consistem em localizar regiões promissoras à exploração de água subterrânea, tais como, zonas de falhas e fraturas, determinar o nível freático e localizar paleocanais. Métodos utilizados: Eletrorresistividade-ER, Polarização Induzida-IP, Ground Penetrating Radar-GPR, Eletromagnético no Domínio do Tempo-TDEM, Eletromagnético Indutivo, Sísmica (Refração e Reflexão), Espectrometria de Raios Gama e Emanometria de Gás Radônio. Profs. Renato Prado, Vagner Elis, Jorge Porsani, Carlos Mendonça, Liliana Diogo, Francisco Hiodo.

- Caracterização e monitoramento de áreas contaminadas. Aplicação integrada de métodos geofísicos, estudos de modelagem e inversão de dados, visando localizar e delinear plumas de contaminação em aterros sanitários e refinarias de petróleo, mapear tanques contendo produtos tóxicos e estudos de contaminação de solos e de águas subterrâneas. Métodos utilizados: Eletrorresistividade-ER, Polarização Induzida-IP, Ground Penetrating Radar-GPR, Eletromagnético no Domínio do Tempo-TDEM e Magnetotelúrico com fonte controlada-CSAMT. Profs. Vagner Elis, Renato Prado, Jorge Porsani, Carlos Mendonça, Francisco Hiodo.

- Geofísica rasa. Os projetos de geofísica rasa visam promover a aplicação integrada de diferentes métodos geofísicos, estudos de modelagem e inversão de dados, visando à investigação de problemas geotécnicos e mapeamento de redes de interferências (tubulações metálicas, plásticas e de concreto) instaladas no Sítio Controlado de Geofísica Rasa do IAG/USP e no subsolo de centros urbanos. Os estudos visam auxiliar na tomada de decisões quanto ao direcionamento do avanço de túneis do Metrô, e em apoio à construção e a manutenção de obras geotécnicas civis. Métodos utilizados: Eletrorresistividade-ER, Ground Penetrating Radar-GPR, Eletromagnético Indutivo e Sísmica de Reflexão de Alta Resolução. Profs. Jorge Porsani, Renato Prado, Vagner Elis, Liliana Diogo.

- Geofísica aplicada à exploração de recursos minerais. Aplicação integrada de métodos geofísicos, modelagens e desenvolvimento de programas de computador, visando aprimorar a exploração mineral e estudo de bacias sedimentares. Métodos utilizados: Eletrorresistividade-ER, Polarização Induzida-IP, Ground Penetrating Radar-GPR, Eletromagnético no Domínio do Tempo-TDEM, Eletromagnético Indutivo, Sísmica (Refração e Reflexão), Gravimetria, Magnetometria, Espectrometria de Raios Gama e Emanometria de Gás Radônio. Profs. Jorge Porsani, Renato Prado, Vagner Elis, Carlos Mendonça, Liliana Diogo, Francisco Hiodo, Ricardo Trindade, Yara Marangoni.

- Geofísica rasa e estudos arqueológicos. Aplicação integrada de métodos geofísicos, estudos de modelagem, inversão de dados para mapeamento de sítios arqueológicos. Métodos utilizados: Eletrorresistividade-ER, Ground Penetrating Radar-GPR, Eletromagnético Indutivo, Sísmica de Alta Resolução, Refração Sísmica, Magnéticos e Cintilométricos. Profs. Jorge Porsani, Renato Prado, Vagner Elis, Carlos Mendonça, Francisco Hiodo.

- Inversão de dados geofísicos. Desenvolvimento de algoritmos e programas de computador para a interpretação quantitativa de dados geofisicos. Na parte de campos potenciais, os projetos em andamento investigam a utilidade da inversão de grandezas não-lineares na determinação desacoplada da propriedade física da fonte de sua geometria. Na parte de métodos elétricos encontra-se em desenvolvimento uma formulação para a inversão de dados de potencial espontâneo com aplicação em estudos de fluxo de água subterrânea e de prospecção mineral. Na parte de métodos sísmicos estão sendo desenvolvidos diferentes algoritmos de inversão explorando a informação do campo de onda refletida, compressional e de cisalhamento, para a determinação de parâmetros elásticos visando a caracterização geotécnica, detecção e caracterização de zonas fraturadas. Profs. Carlos Mendonça, Jorge Porsani, Renato Prado, Liliana Diogo.


Divulgação e Educação em Geofísica e Ciências Afins.

Este projeto visa documentar as ações de divulgação e inovações de ensino conduzidas nos cursos de pós-gradação e graduação do Depto. de Geofísica do IAG-USP. Essas atividades demandam tempo dos docentes, envolvem a divulgação das pesquisas feitas pelos vários grupos, têm atraídos alunos tanto para a graduação quanto para a pós-graduação. As atividades de divulgação estão voltadas ao ensino básico, para profissionais da área, estudos universitários de áreas afins, para a terceira idade e público em geral. A participação de alunos de pós-graduação, ministrando palestras sobre seus temas de pesquisa e atuando como monitores nos cursos de graduação e de extensão também são contempladas. Prof. Eder Molina, Marcelo Bianchi, Liliana Diogo.