Sismologia

Sismologia
Parte 2
Prof. George Sand França
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Estrutura Interna da Terra: Crosta continental e
oceânica; Litosfera e astenosfera e Núcleo externo e
núcleo interno;
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Estudo do interior da terra é feito de maneira
indireta.
A análise de ondas sísmicas, registradas no
interior da terra, permite deduzir várias
características das partes internas da terra
atravessadas pela onda.
Alguns conceitos básicos serão
apresentados para o melhor entendimento
do estudo das principais camadas da terra.
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Lei de Snell e curvas tempo distância
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Qualquer fenômeno ondulatório
(p.e. Luz), a direção de
propagação das ondas
sísmicas muda (refrata) ao
passar de um meio com v1, para
outro com velocidade diferente
v2. (Lei de Snell)
Sofrem reflexões e refrações e
obedece à Lei de Snell.
Também há conversões de
Onda P para S e de onda S
para P.
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Lei de Snell e curva tempo distância
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Quando há várias camadas
horizontais, a lei de Snell
define a variação do raio
sísmico.
No caso em que a
velocidade aumenta
gradualmente com a
profundidade, ~ número
infinito de camadas
extremamente finas, as
ondas percorrem uma
trajetória curva e o gráfico de
tempo distância será uma
curva.
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Lei de Snell e curva tempo-distância

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Caso tenha uma
camada uma velocidade
menor à do material
acima.
Pela lei de Snell, o raio
sísmico se afasta do
anterior, criando uma
interrupção na curva
tempo distância,
chamada “zona de
sombra”.
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Seismic Waves
(Alan Jones, Purdue University)
http://bingweb.binghamton.edu/~ajones/#Seismic%20Waves
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Camadas principais de Terra
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A análise de milhares permitiu a construir
as curvas de tempo distância de ondas
refratadas e refletidas no interior da terra e
deduzir a sua estrutura principal: Crosta,
manto e núcleo.
Um modelo de velocidade-profundidade é
proposto e então se estima o tempo de
percurso e compara com as observações.
Duas zonas de Baixa Velocidade no manto
superior e uma zona de transição entre o
núcleo interno e núcleo externo.
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Camadas Principais da Terra
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Camadas Principais da Terra
TEIXEIRA et al., Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2000
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Camadas Principais da Terra
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Crosta
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1910, o croata Andrija Mohorovičić identificou a
primeira fase de rochas rasas. O limite é também
chamado de Moho.
Primeira camada superficial.
Espessura variando entre 25 a 50 km nos
continentes (média 35 km e Vp=6,5 km/s) e de 5 a
10 km nos oceanos (média 7-8 km e Vp=6 km/s).
Vp varia entre 5,5 km/s crosta superior e 7 km/s
crosta inferior.
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Camadas Principais da Terra -Crosta
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A curva tempo distância
para crosta são composta
por fases.
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P direta chamada de Pg
para o continente e P2
para o oceano (P1 é para
camada sedimentar
oceânica) g=granítica
Pn é “head wave” ou
onda frontal, onda que
se propaga ao alongo da
Moho. No oceano P3.
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Crosta
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Há casos que a Crosta
continental (CC) tem
descontinuidade, que é
chamada de descontinuidade
de Conrad, e as ondas que
viajam nesse meio recebe o
nome Pb ou P*.
As reflexões da Moho são
denotadas de PmP.
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Camadas Principais da Terra Manto
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Mudança de velocidade no
manto superior para 8,1
km/s até 13,5 km/s
A Zona de Baixa
Velocidade (LVZ) para
onda S no manto superior é
bem definida.
A interferência da onda P
com a LVZ acontece o
efeito de zona de sombra
cerca nos 15º.
Logo após a LVZ a
Velocidade da onda P (Vp)
e da onda S (Vs) aumenta
consideravelmente nos 440
km e 660 km.
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Camadas Principais da Terra Manto
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660 km é também a área
em que a atividade
sísmica cessa e essa
profundidade é definida
como a interface manto
superior-inferior.
Entretanto entre 400 e 1000
km é também definida
como Zona de transição do
Manto.
Entre 1000 e 2700 km é
definida como a camada D'.
E 2700-2900 km é definida
como camada D’’.
A velocidade aumenta
suavemente em relação a
profundidade.
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Camadas Principais da
Terra - Manto
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
A onda P direta que
se propaga pelo
manto pode ser
registrada até 103º e
após 120º.
Uma fraca onda P
chamada onda
difratada pode ser
registrada na zona de
sombra.
E a onda S – 103⁰
https://youtu.be/SyzwP9zLmmY
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http://www.iris.edu/hq/files/programs/education_and_outreach/aotm/18/4.ShadowZone.swf
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Camadas Principais da Terra

Núcleo
− A interface manto-núcleo
(CMB=“Core-mantle
boundary”, também conhecida
como descontinuidade de
Gutenberg, a Vp cai de 13,5
km/s para ~ 8,0 km/s, e a Vs
cai de 7,3 para zero.
− A estrutura é determinada
pela forte reflexão PcP, ScS e
etc.
− A Vp aumenta gradativamente
no núcleo interno e externo.
(Através da fase PKP e SKS).
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Camadas Principais da Terra
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Núcleo
− O núcleo interno foi
descoberto em 1936 por Inge
Lehmann, Sismologista
Dinamarquesa (1988-1993).
Observou que as Vp e Vs são
constantes no núcleo.
− Essas definições foram
importantes para teoria do
CMT e somada a corrente de
convecção no núcleo externo.
− A interface Núcleo externointerno – Descontinuidade de
Lehmann
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Camadas Principais da Terra
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Litosfera X Crosta
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A grande diferença de velocidades
sísmicas da crosta e manto indica
uma mudança de composição
química das rochas. Abaixo da
crosta há uma camada que há uma
diminuição da velocidade sísmica
(LVZ) cerca de 100 km de
profundidade.
Essa Zona de Baixa Velocidade é
causada pela pequena fração de
rochas estarem fundidas (fusão
parcial), diminuindo bastante
sua rigidez do material nessa
profundidade.
Crosta e parte do Manto acima da
LVZ, forma a camada mais dura e
rígida é chamada de LITOSFERA.
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Litosfera X Crosta
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Na LVZ, é chamada de
ASTENOSFERA, as rochas
são mais plásticas.
A Litosfera apresenta uma
descontinuidade mais gradual
e indica mudança de
propriedades físicas:
aumento de T, fusão parcial,
e diminuição de viscosidade.
A verdadeira casca da terra
é a Litosfera, As placas
tectônicas (ou litosféricas)
são pedaços de litosfera que
se movimentam sobre a
astenosfera.
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Exercícios
No programa SeismicWaves parece ter
algum problema, qual é o problema?
As “head wave” você sabe por ela se
propagar com sua frente de onda em
descontinuidade e o que faz ela subi
novamente para a estação?
Head wave
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