Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas
Universidade de São Paulo
Tensões na placa da América do Sul:
estágio atual do conhecimento
Semana de Geofísica de Belém
27-29/11/2007
Marcelo Assumpção, Depto. de Geofísica, IAG-USP
[email protected]
dados
modelos
problemas
Pressão confinante (“hidrostática”)
Igualdade aproximada da pressão vertical e horizontal
Abaixo de alguns quilômetros de profundidade,
pxx  pzz = rgz.
pzz
rgz
pxx
z
Tensões tectônicas principais:
S1 (compressão máxima)
S3 (compressão mínima)
110 MPa
110 MPa
S3 (100 MPa)
pressão
uniforme
(confinante)
S1 (120 MPa)
S3 (+10 MPa)
S1 (-10 MPa)
tensões tectônicas (“deviatoric stresses”)
Convenção geológica:
pressão positiva
Convenção sismológica:
tração positiva
Mecanismo Focal
Exemplo dos Sismos de
Belo Jardim, PE, 2004.
Sismos relacionados ao
lineamento de Pernambuco?
Belo Jardim
2 áreas epicentrais:
Tacaimbó,
Belo Jardim
14 estações sismográficas
Projeto UFRN, IAG-USP
Resultados preliminares:
N
topografia
S
S
falhamento normal, sismos a 4-5 km de profundidade
N
Mecanismo focal de terremoto
+
_
+
_
+
_
C
H
C
F
a
lh
fa
o
n
a
pl A
io
de
r
ix lia
au
D
o
an
pl
D
A movimentação dos dois blocos em cada lado da falha (setas pretas) gera
ondas sísmicas (linhas tracejadas vermelhas) com primeiro movimento de
empurrão (C) e de puxão (D) em quatro quadrantes alternados.
Mecanismo Focal de Belo Jardim
tração (T)
Plano de falha EW
“SHmax”
P pressão
tração (T)
Mecanismos
Focais
(~ direção do
SHmax, dados
até ~2000)
Intraplaca:
Predominância de falhas
inversas e transcorrentes.
Sub-Andes:
Falhas inversas,
eixo P ~ EW.
Platô Andino:
predominância de falhas
normais.
Medidas in-situ
-breakout (poços
de petróleo)
- frat. hidráulico
(engenharia)
Cláudio Lima (1996); Lima et al.(1997)
Dados Geológicos
falhas recentes, último
evento em cada local.
(tensor de esforço com
estrias em vários planos de
falha diferentes)
Compressão EW no Nordeste
Compressão EW no Sudeste?
Variação temporal pode ser
importante!
Riccomini & Assumpção (1999)
Eixos P e T são as direções das tensões
liberadas pelo sismo. S1 e S3 são as tensões
tectônicas principais.
S3
S1
Situação mais provável,
Se a falha for conhecida:
S1 a ~30º da falha
Sub-Andes:
S1 ~ EW com
tendência de ser
perpendicular ao
platô.
Costa do Brasil:
S1 tende a ser
paralelo à costa, e
S3 perpendicular à
costa (continente se
“esparrama”em
direção ao oceano).
Tensões por variação lateral de densidades
pressão vertical varia com profundidade de maneira diferente
platô
pressão
craton
e
H
rc
pressão
rc
h
rc g h
r
rc g H
rm
z
z
Isostasia: r = e rc/(rm - rc)
H=e+h+r
r c g h + rm g r
= rc g H
Tensões por variação lateral de densidades
Topografia gera tensões!
platô
craton
FC
FA
rm
FA >
FC
causa tração horizontal (tectônica) em A e/ou compressão em C
Regiões altas tendem a se “esparramar” em direção às regiões baixas
causando “spreading stresses”.
Exemplos:
platô dos Andes; transição continente/oceano; dorsais meso-oceânicas
Variação lateral de
densidade:
Colisão com
a placa de
Nazca
empurrão da
cadeia (“ridgepush”),
“espalhamento” do
continente (+ alto)
em direção ao
oceano (+ baixo)
“espalhamento”
dos Andes
Campo de tensões
numa placa elástica
de 100km de
espessura:
tensões desviatóricas
médias.
Compressão
horizontal,
SH > Sv
Tração
horizontal:
Sh < Sv
Coblentz & Richardson(1996)
DADOS
MODELO
tensões
observadas
modelo teórico:
forças regionais +
“spreading stresses”
Meijer (1995)
carga de sedimentos
compressão
tração
Esforços de flexura por carga de sedimentos
Chang et al.(1992)
Offshore:
- sismos ao longo do
talude,
-falhas inversas.
Flexura pela maior
carga de sedimentos
Margem onshore
(incluindo Serra do
Mar):
faixa assísmica !!?
redução da
compressão regional
pela tração flexural
da ombreira ??
Assumpção (1998a)
Direção das
tensões
tectônicas
observadas
na crosta do
Brasil
(esquema
preliminar)
compressão
tração
“catálogo uniforme”, 1955-2000
Problemas/Desafios
1) Ainda há
poucos dados para
definir o campo de
tensões.
Problemas/Desafios
dados geológicos
2) variação temporal no Quaternário, ainda não bem
compreendida nem estudada.
Exemplo da
Serra do Mar
Fase TD:
Pleistoceno/
Holoceno
Fase E2:
Holoceno
Dados de Salvador
& Riccomini (1995)
Problemas/Desafios
dados geológicos
- relaxamento da compressão regional pela
desaceleração da convergência entre as placas de
Nazca e da América do Sul ?
Problemas/Desafios
3) Melhorar modelos e explicações
Por que não há
sismos no resto
da margem
norte??
Superposição de
tensões OK para NE
Um caminho a ser
explorado:
Relacionar causas das
tensões da crosta
superior com estruturas
mais profundas da
crosta e litosfera.
Neste exemplo do SE do
Brasil, vemos que a
sismicidade (círculos
brancos) tende a ocorrer
preferencialmente em
áreas com menor
velocidade da onda P no
manto superior. As cores
mostram anomalias de
velocidade da onda P a
200km de profundidade.
Velocidades maiores
(azul) indicam litosfera
mais espessa.
Número de sismos ao longo do perfil
A
Iporá
APIP
CSF
Limite litosfera/astenosfera ?
Perfil NW-SE, de Goiás ao Rio de Janeiro:
áreas de litosfera mais fina têm mais sismos.
mag>3,5
S.Mar/plat.A'
0.
100.
200.
300.
400.
500.
600.
Depth (k
m)
(faixa de +- 100km de largura)
Modelo proposto
Litosfera mais fina e mais quente é mais fraca:
tensões intraplaca concentram-se na crosta superior
crosta
manto
litosfera/
astenosfera
fina,
quente:
fraca
Assumpção et al., 2004. Geophys.J.Int.
espessa,
fria:
resistente
Tarefas para casa
1) Melhorar os estudos sismológicos de campo,
principalmente nos casos de sismos fora das zonas
mais sísmicas.
2) “Aprofundar” os estudos das estruturas do manto
e crosta inferior e seus efeitos nas tensões da crosta
superior.
3) Estudos de modelagem numérica do campo de
esforços, em escala regional e global.
Agradecimentos
Muito do que se conhece sobre tensões
tectônicas no Brasil se deve a
colaborações de muitos anos entre várias
instituições, principalmente:
- IAG
- IPT
- CENPES
- UFRN
- UnB
(ordem alfabética...)
Obrigado !