Introdução a Tectônica Global:
Módulo de Sismologia
Afonso E. V. Lopes & Marcelo Assumpção
Maio de 2010
Sismologia:
A Ciência que utiliza os Terremotos
para Investigar a Estrutura
Profunda da Terra
Introdução - Taiwan, 1999, magnitude 7,5 Mw
Introdução - California, 1994; 6,7 Mw; profundidade: 18 km
Introdução - California, 1994; 6,7 Mw; profundidade: 18 km
Introdução - Kobe, Japão, 1995; 7,2 Mw
Introdução - Kobe, Japão, 1995; 7,2 Mw
Introdução - Kobe, Japão, 1995; 7,2 Mw
Deslocamento de 1,70 m na horizontal e 1,30 m na vertical
Introdução – Bhuj, Índia, 2001; 7,7 Mw
O que é um Terremoto?
Na sismologia utilizamos o termo
“sismo” ao invés de terremoto
Introdução: O que é um sismo (terremoto)?
Os sismos são
liberações instantâneas
de energia elástica
acumuladas nas rochas
e que são liberadas por
falhas geológicas.
Como se registra um sismo?
Se um sismo provoca vibrações do
chão, e o sismógrafo se encontra
nesse mesmo chão, como se
consegue registrar um sismo?
Todos os sismômetros usam
a propriedade de inércia,
que é a resistência que uma
massa parada tem ao
movimento.
< A esquerda, o primeiro
sismoscópio inventado pelos
Chineses.
> A direita é mostrado um
sistema composto por três
sismômetros, sendo um
vertical e dois horizontais
(Norte-Sul e Leste-Oeste).
O primeiro sismograma
Ao lado é mostrado o primeiro sismograma de
um sismo distante
O primeiro registro de telessismo foi feito em
17 de Abril de 1889 em Potsdam, Alemanha
(Nature 1889). Trata-se do registro de um
sismo de magnitude 5,8 que ocorreu no Japão.
Como o primeiro sismograma tem menos de
150 anos, podemos considerar que a
sismologia começou a evoluir como ciência
muito recentemente!
A Sismologia serve para ...?
Estudar os sismos (fonte),
a Estrutura Interna da Terra &
a Evolução do Planeta
Introdução: Estudo da Estrutura Interna da Terra
Introdução: Estudo da Estrutura Interna da Terra
Introdução: Sismicidade Mundial
Introdução: Sismicidade do Brasil
Introdução: Mecanismo Focal
“Falha Sísmica de
samambaia”,
em João Câmara, RN,
ativa desde 1986.
Extensão de ~35 km,
magnitude máxima 5,1
Nenhuma evidência na
superfície!
Introdução: Mecanismo Focal & Tensões Tectônicas
Introdução: Tomografia Sísmica
cores:
placa mais fina
placa mais
espessa
Conceitos Básicos de
Sismologia
Acumulação e Liberação de Energia Elástica
Liberação de Energia Elástica: Falha de San Andreas, Califórnia
Falha de San Andreas, Califórnia Central (foto de Wallace).
Parâmetros de um sismo
Hipocentro ou Foco: Ponto onde se inicia a liberação de energia elástica
do sismo (lat., long., prof.).
Epicentro: Projeção do hipocentro na superfície (lat., long., 0,0).
Hora de Origem (H0): Hora de origem do sismo (horário UT).
Distância Epicentral: Distância entre o epicentro e um ponto na
superfície da Terra.
Distância Hipocentral: Distância entre o hipocentro e um ponto
qualquer.
Magnitude: Mede o tamanho relativo
de um sismo, e está relacionada a energia
liberada pelo evento sísmico.
Intensidade: Mede os estragos produzidos
por um sismo em um determinado local
do planeta.
Tipos de Ondas Sísmicas
& suas Características:
Ondas de Corpo e de Superfície
Conceitos Básicos sobre Ondas
- Período
- Frequência
- Velocidade
- Comprimento de Onda
Ondas de Corpo – Onda P
Onda P: Onda compressiva ou de volume (onda Primária). Tem
movimento de partícula longitudinal a direção de propagação da
onda sísmica. Trata-se da onda mais rápida produzida por um sismo,
e por isso é a Primeira a ser registrada nos sismogramas.
A onda P se propaga em sólidos, líquidos e gases. A onda sonora é
uma onda P. A velocidade da onda P na crosta vai de 6 a 7 km/s, e no
manto superior é próxima de 8 km/s.
Ondas de Corpo – Onda SV
Onda S: Onda cisalhante (onda Secundária). Tem movimento de
partícula transversal a direção de propagação da onda sísmica. A
velocidade da onda S (Vs) é menor que da onda P (Vp), em geral é
dada por aproximadamente Vp/Vs=1,73. A onda S é a Segunda onda
a ser registrada nos sismogramas.
A onda S se propaga apenas em sólidos, e evidentemente NÃO se
propaga em líquidos ou gases.
Onda P
O movimento de partícula consiste na compressão e dilatação volumétrica do
meio, e é paralelo a direção de propagação da onda (movimento
longitudinal). A transmissão da deformação ocorre através do volume. É a
onda com maior velocidade e a Primeira a chegar.
Onda P
Onda S
O movimento de partícula é transversal a direção de propagação da onda, e
pode ser polarizado tanto na vertical (SV) como na horizontal (SH). A
velocidade da onda S é menor que a da onda P.
Onda S
Ondas de Superfície
As Ondas de Superfície são as ondas mais destrutíveis geradas
pelos sismos, e ao diferente das ondas de corpo, essas ondas se
propagam apenas pela superfície da Terra. Os dois principais tipos
de ondas de superfície são:
Onda Love: Por ser uma onda criada pela sobreposição de ondas
SH, o movimento de partícula da onda Love é transversal a direção
de propagação da onda sísmica. É a onda de superfície mais
devastadora para construções civis.
Onda Rayleigh: Criada pela sobreposição de ondas P e SV.
Ondas de Superfície
Velocidade maior do
que da onda Rayleigh.
Movimento de Partícula
Horizontal e transversal
a direção de
propagação!
Velocidade menor do
que da onda Love.
Movimento de Partícula
Elíptico retrógrado na
superfície.
Onda Love
Uma onda SH incidindo e
reverberando em uma camada
perto do ângulo critico. A maior
parte da energia é refletida pela
interface de volta para a superfície,
e a camada funciona como um guia
da energia dessas ondas, que
compõem a onda Love. O termo
SHR se refere à onda SH refletida, e
SHT é a pequena parte da energia
da onda SH transmitida para a outra
camada.
Onda Rayleigh
Ao lado, a animação mostra a
interação entre uma onda P e SV
que incidem sobre uma superfície
livre para criar uma onda Rayleigh
e gerando um movimento elíptico
retrógrado. A velocidade da onda
Rayleigh em geral é próxima de
92% a velocidade média da onda S.
Onda Rayleigh