3D GRAVITY MODELING OF IMPACT STRUCTURES IN BASALTIC FORMATIONS IN BRAZIL: PART I - VARGEÃO, SANTA CATARINA

Abstract

ABSTRACT. In this paper, we present and discuss some geological characteristics and implications of a 3D subsurface mass density model of the Vargeão impactstructure, constructed based on forward gravity modeling constrained by geological information. Vargeão is a complex structure formed by a meteorite impact in basaltsof the Serra Geral Formation, with a central uplift exposing sandstones of Pirambóia/Botucatu Formations and impact breccias. There are only a few known examplesof impact structures formed in basalts on the surface of the Earth, but they are common on other terrestrial planets and their satellites. Therefore, the geophysicalmodeling of these impact structures on Earth may also provide insights into planetary geology studies. The selected density model encompasses six geological layersthat are consistent with the known regional stratigraphy. Densities were measured from rock samples from each geological unit and used as constraints in the modelingprocess. The model shows a large sedimentary block with the shape of a vertical truncated cone and a thickness of ∼650 m in the center of the structure. This blockcorresponds to the Pirambóia/Botucatu formations and it cuts the upper basalt layers. The model is consistent with sandstones outcrops located in the central uplift areaof Vargeão, suggesting that the cratering process was responsible for positioning these rocks in a higher level than the surrounding basalts.

Keywords: gravity modeling, impact crater, central uplift, Serra Geral Formation.

RESUMO. Neste artigo, apresentamos e discutimos algumas características e implicações geológicas de um modelo 3D de densidade de massa da subsuperfícieda estrutura de impacto Vargeão, elaborado com base em modelagem gravimétrica direta controlada por informações geológicas. Vargeão é uma estrutura complexaformada por impacto meteorítico em basaltos da Formação Serra Geral, com um núcleo central soerguido expondo arenitos das Formações Pirambóia/Botucatu, além debrechas de impacto. Existem apenas alguns poucos exemplos de estruturas de impacto formadas sobre basaltos na superfície da Terra, mas elas são comuns em outrosplanetas terrestres e em seus satélites. Portanto, a modelagem geofísica de estruturas de impacto na Terra pode fornecer novas perspectivas em estudos de geologiaplanetária. O modelo selecionado engloba seis camadas geológicas que são consistentes com a estratigrafia regional previamente conhecida. Densidades de massaforam obtidas a partir de amostras de rocha de cada camada e utilizadas como controle no processo de modelagem. O modelo apresenta um grande bloco sedimentarna forma de um cone vertical truncado com∼650 m de espessura no centro da estrutura. Este bloco corresponde às Formações Pirambóia/Botucatu e corta as camadassuperiores de basalto. O modelo é consistente com afloramentos de arenitos dessas formações, localizados na região do núcleo soerguido de Vargeão, mostrando queo processo de formação da cratera foi respons´avel por posicionar essas rochas em níveis superiores àqueles dos basaltos adjacentes.

Palavras-chave: modelagem gravimétrica, cratera de impacto, núcleo soerguido, Formação Serra Geral.