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Estudo dos Sismos
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O QUE É UM SISMO?
É um movimento vibratório brusco da
superfície terrestre, devido a uma
libertação de energia em zonas
instáveis do interior da Terra.
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CAUSAS DOS SISMOS
O material terrestre é sujeito a um nível de
tensão e acumula progressivamente uma dada
quantidade de energia.
Caso a acção da força prossiga, o material pode
apresentar um comportamento dúctil (induzindo
dobra
Falha
dobramento do material) ou quando ultrapassado
seu limite elástico (comportamento frágil) sofre
fractura que provoca movimentação dos blocos
dando origem a uma falha.
Quando as rochas fracturam libertam, por
ressalto elástico, a energia acumulada
provocando vibrações no solo que se propagam
em forma de ondas sísmicas.
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Condições necessárias para provocar um sismo:
•
existir algum tipo de movimento diferencial no material de
modo a que a tensão se possa acumular e ultrapassar o limite
elástico do material;
•
o material tem de ceder por fractura frágil. A única região da
Terra onde verificam estas condições é na litosfera e por isso
só nela ocorrem os tremores de terra, particularmente onde as
tensões estão concentradas junto das fronteiras das placas.
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Forças causadoras dos sismos
Compressivas :
actuam sobre as
rochas e tendem a
reduzir o seu volume,
Distensivas: actuam
sobre as rochas e
tendem a alongá-las,
conduzindo ao seu
estiramento.
 Cisalhamento: actuam
sobre as rochas e geram
movimentos em sentidos
opostos, provocando o seu
cisalhamento ou falhas.
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A distribuição geográfica da sismicidade global ilustra de modo
inequívoco onde se encontram as regiões tectonicamente activas
da Terra. Os mapas da sismicidade constituem uma evidência
extremamente importante no suporte à tectónica de placas.
Os epicentros dos sismos não se distribuem uniformemente sobre
a superfície da Terra, mas concentram-se principalmente ao longo
de zonas de actividade sísmica interplacas.
Todavia, mais de 1% da energia sísmica global é libertada aquando
da movimentação de falhas localizadas no interior das placas, isto
é, em sismos intra-placas.
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RELAÇÃO SISMOS - PRINCIPAIS PLACAS TECTÓNICAS
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As três principais zonas sísmicas inter-placas são:
• O arco circum-Pacífico, responsável pela libertação de cerca de
75 - 80% da energia sísmica anualmente libertada;
• A zona mediterrânica - transasiática é responsável pela
libertação de cerca de 15 a 20 % da energia sísmica anual;
• O sistema das cristas oceânicas forma a terceira zona de maior
sismicidade, com 3 a 7 % da energia sísmica anualmente
libertada.
• Cerca de 1% da sismicidade global é devida a sismicidade
intraplacas, a qual ocorre em regiões afastadas das principais
zonas activas. Não se pense que estes sismos são
necessariamente insignificantes; sismos muito grandes e
devastadores ocorreram, por exemplo, no interior dos Estados
Unidos e da China, longe de zonas de fronteiras de placas.
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PROPAGAÇÃO DOS SISMOS A PARTIR DO FOCO
Hipocentro ou
Hipocentro
– local
Foco – local
no
no interiorda
daTerra
interior
Terra
onde
ocorre
onde
ocorre
a
a libertação de
libertação de
energia.
energia.
Epicentro – local
à superfície da
Terra
(perpendicular ao
hipocentro) onde
a vibração das
partículas é
máxima.
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Amplitude:
distância a que
uma partícula se
afasta de uma
posição de
referência
A amplitude das ondas sísmicas varia consoante o tipo de onda.
As ondas S, habitualmente têm uma amplitude superior à das
ondas P. As ondas superficiais são as que apresentam amplitudes
mais elevados.
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TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS
Tipos de Ondas
Ondas de
Profundidade/Volume
Ondas P
Ondas S
Ondas Longas
(L)/Superficiais
Ondas Love
Ondas Rayleigh
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TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS
ONDAS P – PRIMÁRIAS OU LONGITUDINAIS
•Maior velocidade de propagação
•Propagam-se em meios sólidos, líquidos e gasosos.
•As partículas vibram paralelamente à direcção de propagação da
onda.
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TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS
ONDAS S – SECUNDÁRIAS OU TRANSVERSAIS
•Menor velocidade que as ondas P
•Propagam-se em somente em meios sólidos
•As partículas vibram
propagação da onda.
perpendicularmente
à
direcção
de
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TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS
ONDAS L – LONGAS
Ondas Love
•As partículas vibram
As horizontalmente, segundo
movimentos de torsão, fazendo
um ângulo de 90º com a direcção
de propagação
•Não se propagam na água
Ondas Rayleigh
•As partículas descrevem
movimentos elípticos
paralelamente à direcção de
propagação da onda.
•Propagam-se em meios sólidos
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e líquidos
FACTORES QUE INTERFEREM NA
VELOCIDADE DAS ONDAS P E S
Rigidez ( R ) - Propriedade que
confere à matéria uma forma
definida.
Porque é que as
ondas S não se
propagam em meios
líquidos?
Densidade ( D ) - concentração
de matéria num dado volume.
Incompressibilidade (K) – avalia
a resistência de um corpo sólido
à variação de volume em função
da pressão.
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CLASSIFICAÇÃO DOS SISMOS QUANTO ÀS
CAUSAS QUE OS PROVOCAM
 SISMOS DE COLAPSO
abatimento de grutas e
deslizamento de terras.
– Devido a
cavernas ou
 SISMOS
VULCÂNICOS – Devem às
fortes pressões exercidas pela ascensão do
magma.
 SISMOS TECTÓNICOS – São devidos ao
movimento das placas tectónicas.
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CLASSIFICAÇÃO DOS SISMOS QUANTOA SUA
PROFUNDIDADE
Os sismos podem também ser classificados de acordo com a sua
profundidade focal:
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Efeitos dos sismos
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Registo das ondas sísmicas
As vibrações sísmicas manifestam-se por fases consecutivas,
com diferentes propriedades, tanto no que diz respeito à sua
velocidade de propagação, como no movimento que provocam nas
partículas constituintes das formações geológicas. Estas
vibrações do solo num dado local podem ser registadas
detalhadamente, sob a forma de sismogramas, em instrumentos
denominados sismógrafos.
Sismógrafo
Sismograma
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No ano 132, o chinês Chang Heng inventou o primeiro sismógrafo
("O Sismocóspio")
Funcionamento:
Este aparelho consistia
numa bola de bronze
sustentada
por
oito
dragões que a seguravam
com a boca. Quando
ocorria um tremor de
terra, por menor que
fosse, a boca do dragão
abria e a bola caía na
boca aberta de um dos
oitos sapos de metal que
se encontrava em baixo.
Era, deste modo, que os
chineses determinavam a
direcção de propagação
do sismo.
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Estação sismográfica
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O funcionamento dos sismógrafos se baseia na obtenção de um
ponto relativamente fixo, o qual, enquanto a Terra se move
conserva, por assim dizer a mesma posição no espaço. Os
sismógrafos são adaptados a registar os movimentos verticais e
horizontais (N-S e E-O).
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• As ondas P são as que se deslocam mais rapidamente e, por isso, são
as primeiras a chegar (primeira fase de um sismograma).
• Em seguida chegam as ondas S, que habitualmente têm uma
amplitude superior à das ondas P.
• De seguida chegam as perturbações associadas com as ondas
superficiais (ondas com comprimento e amplitude mais elevados).
• De entre as ondas longas, as ondas de Love deslocam-se com quase a
mesma velocidade das ondas S à superfície e por isso chegam mais
rapidamente que as ondas de Rayleigh.
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Distância Epicentral
A distância epicentral é a
distância entre uma estação sísmica e
o epicentro do sismo. Pode ser
expressa tanto em quilómetros ao
longo da superfície da Terra como
pelo ângulo subentendido no centro da
Terra.
Os tempos de percurso das ondas S e
P desde o local do sismo até uma
estação dependem da distância
epicentral.
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Assim, determinando no sismograma a diferença de tempo entre a
chegada das ondas P e das ondas S, é possível traçar-se um gráfico,
que relaciona o tempo gasto pelas ondas sísmicas com a distância
epicentral.
Sismograma mostrando o registo da chegada das ondas
P, as de maior velocidade, chegada das ondas S, de
menor velocidade que as ondas P, o intervalo de tempo
decorrido entre a chegada das ondas P e S, e a seguir
a amplitude das ondas L.
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Interpretando o gráfico…
• A velocidade das ondas P e
S aumenta com a distância ao
epicentro e a velocidade da
onda L mantêm-se constante.
Diferença
de chegada
S-P
• A velocidade média das
ondas
sísmicas
não
é
constante e para o caso
considerado, aumenta com a
distância epicentral.
•As ondas P chegam à estação B passados 8 min.
•As ondas S chegam à estação B passados 17 min.
•As ondas L chegam à estação B passados 20 min.
•Diferença de chegada entre as ondas S-P à estação
B é de 9 min.
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Localização do Epicentro
Conhecendo os dados obtidos por três estações sismográficas,
basta traçar, com o auxílio de um compasso, três arcos de
circunferência centrados nessas estações e cujos raios são as
respectivas distâncias epicentrais. A localização do epicentro é dada
pelo ponto de intersecção entre as três circunferências.
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Magnitude Sísmica
A amplitude das ondas sísmicas registadas em sismogramas
permite calcular a magnitude dos sismos, que é uma medida
da energia libertada em cada evento e, portanto, uma medida da
sua grandeza absoluta, independente da distância.
É baseada em medições precisas da amplitude das ondas
sísmicas nos sismogramas, para distâncias conhecidas entre o
epicentro e a estação sísmica.
A primeira escala quantitativa de magnitudes sísmicas foi
criada em 1951 e aperfeiçoada em 1955 por Richter, que
definiu a magnitude local, também conhecida por magnitude de
Richter.
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A Escala Richter é uma escala padrão usada para comparar sismos.
Trata-se de uma escala logarítima, o que significa que os números na
escala medem factores de 10. Por exemplo, um sismo de magnitude
4.0 na escala Richter é 10 vezes maior de um que mede 3.0. Por ser
uma escala matemática é ilimitada.
Magnitude
1
2
3
4
5
6
7
8
Energia
(ergs)
2.0 x 1013
6.3 x 1014
2.0 x 1016
6.3 x 1017
2.0 x
1019
6.3 x 1020
2.0 x 1022
6.3 x 1023
A relação entre a magnitude de Richter
e a quantidade de energia libertada não
é linear: a um acréscimo unitário do
valor da magnitude corresponde uma
quantidade de energia libertada 32
vezes superior.
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Escala de Richter (MAGNITUDE de um sismo)
8 e >
Desastre em larga
escala
7-7,9
Queda de pontes e
barragens
6-6,9
Fendas no chão, queda
de edifícios
5-5,9
Queda de mobiliário
4-4,9
Vidros partidos
3-3,9
Sentido pela maioria
das pessoas
2-2,9
Sentido por algumas
pessoas
1-1,9
Sentido apenas pelos
sismógrafos
Na escala Richter, qualquer registo abaixo de 2.0 é indetectável, e é chamado de
microsismo. Microsismos ocorrem constantemente. Os sismos moderados medem menos
que 6.0 na escala Richter, e os acima dessa faixa podem causar graves danos. O máximo
já medido foi de 8.9.
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Como calcular a Magnitude de um sismo ?
Através de um método gráfico e com base nos dados fornecidos por
sismogramas é possível calcular a magnitude de um sismo .
Como calcular?
1. Verificar a
sismograma.
amplitude
máxima
no
2. Registar o valor encontrado no eixo da
amplitude.
3. Verificar a diferença de chegada S-P.
4. Registar o valor encontrado no eixo SP.
5. Traçar uma recta desde o ponto
referente à magnitude máxima e a
diferença de chegada entre S-P.A
magnitude do sismo corresponde ao
ponto em que a recta cruza o eixo da
magnitude.
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Intensidade Sísmica e Escala de Mercalli
•A intensidade sísmica avalia a severidade das vibrações
sísmicas ocorridas num dado local.
•A sua quantificação, geralmente expressa em graus de uma
escala de intensidades é feita através da avaliação dos efeitos
produzidos pelo sismo no local considerado.
•Não pode ser considerada como uma grandeza global do sismo: o
mesmo sismo produz intensidades de valores diferentes em
diferentes locais.
•A intensidade de um sismo é estimada pelo observador tendo
como referência uma escala de intensidades. Estas agrupam os
efeitos sísmicos sobre as pessoas, objectos, construções e
natureza.
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Intensidade de um sismo
Que factores determinam a intensidade de um
sismo sentido numa dada região ?
Principais factores:
• magnitude dos sismo;
• profundidade do hipocentro;
• distância da região ao epicentro;
• características das rochas da região;
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Intensidade de um sismo
Graus da Escala de Mercalli modificada
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Isossistas
São linhas que unem pontos de igual
intensidade de um sismo. As isossistas
(linhas a vermelho da figura) são
estabelecidas a partir do epicentro,
diminuindo a intensidade do sismo à
medida que nos afastamos do epicentro
(localizou-se próximo de Benavente).
Carta de isossistas
do sismo de
Benavente
Carta de isossistas para o
sismo de 1 Nov 1755.
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Sismicidade e tectónica em Portugal
A actividade sísmica do território português resulta de fenómenos
localizados na falha Açores-Gibraltar – fronteira entre as placas
euro-asiática e africana (sismicidade interplaca) e de fenómenos
localizados no interior da placa euro-asiática (sismicidade
intraplaca).
Os epicentros de vários sismos históricos que afectaram Portugal
Continental situaram-se perto do Banco de Gorringe, localizado
aproximadamente a 200 km a sudoeste do Cabo de S. Vicente,
nomeadamente o sismo de 1 de Novembro de 1755.
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As zonas sísmicas mais importantes em
Portugal Continental de sismicidade
intra-placa incluem:
-o vale inferior do Tejo,
- a região do Algarve,
- a região de Moncorvo,
-a região de Batalha –Alcobaça –
- o vale submarino do Sado,
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Sismicidade no
Arquipélago dos
Açores
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TSUNAMI
TSU = PORTO
NAMI = ONDA
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O que é um TSUNAMI?
É uma onda ou uma série delas que ocorrem após perturbações abruptas que
deslocam verticalmente a coluna de água, como, por exemplo, um sismo,
actividade vulcânica, abrupto deslocamento de terras ou gelo ou devido ao
impacto de um meteorito dentro ou perto do mar.
• Há quem identifique o termo com “maremoto" - contudo, maremoto
refere-se a um sismo no fundo do mar, semelhante a um sismo em terra
firme e que pode, de facto originar um tsunami.
Os tsunamis diferem das ondas comuns por 3 aspectos principais:
1. Fonte geradora (abalo sísmico, desmoronamentos, etc.)
2. Pequena amplitude (altura da onda) e grande comprimento de onda
(distancia entre as cristas).
3. Enorme velocidade de propagação.
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O que gera um TSUNAMI?
• A fonte geradora mais comum de Tsunamis são os sismos subaquáticos, originado por movimento entre as placas tectónicas.
• Geralmente é necessário um sismo de magnitude maior que 7.5
pontos na escala Richter para produzir um Tsunami destrutivo.
• Menos frequentemente, os tsunamis podem ser gerados pelo
deslocamento de água resultante do deslizamento de terra
costeiro ou marítimos, deslizamento de geleiras e erupções
vulcânicas.
• A maior catástrofe do tipo seria produzida com o impacto de um
asteróide em alguma região oceânica.
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Como se forma um TSUNAMI?
• O foco de um sismo é o ponto na
crosta onde a primeira ruptura
corre e a primeira onda sísmica é
originada.
• O epicentro do terramoto é o
ponto na superfície directamente
acima do foco.
• Após um terramoto, ou outro
impulso gerador, um grande
volume de água é deslocado para
cima. No epicentro do terramoto
se propaga uma corrente de ondas
oscilatórias
por
grandes
distâncias, em círculos que se
tornam cada vez mais amplos
(semelhante as ondas produzidas
por uma pedra em um lago).
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• A medida que o Tsunami se aproxima de águas rasas a altura das suas ondas
aumentam rapidamente.
• Em águas profundas a energia do Tsunami estende-se da superfície até o fundo
e lateralmente por grande distâncias.
• A medida que se aproxima da costa, a energia da onda é compactada numa
distância muito menor e a uma profundidade também menor.
• Assim a onda é forçada a crescer verticalmente gerando as destrutivas ondas
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que varem as regiões costeiras.
TSUNAMI da Indonésia
• As ondas avançavam a uma velocidade
de 800 km/h.
• O movimento das placas no subsolo
pode ter deslocado algumas ilhas
menores junto de Sumatra em 20
metros na direção sudoeste.
• Foram registadas ondas até 10
metros de altura.
• Seis horas depois do primeiro
tremor, por volta das 12h, as ondas
alcançavam a costa nordeste da
Somália, na África - a uma distância de
4,8 mil quilometros do epicentro do
terremoto.
44
TSUNAMI
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PRINCIPAIS SISMOS OCORRIDOS NOS ÚLTIMOS ANOS
46