DEFORMAÇÕES DA TERRA DEFORMAÇÕES DA TERRA

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1 1. Defomações tempoais da Tea Sendo o objectivo pincipal da Geodesia, a deteminação da foma da Tea e o estudo dos seus movimentos elativos, ela teá de se ocupa das suas defomações tempoais; Há muito que as defomações, povocadas pelos mais vaiados fenómenos, eam conhecidas, contudo, só muito ecentemente passou a se possível a sua medição igoosa; O que paa a geodesia constituía uído das obsevações, paa outos (geofísicos e geólogos), ea o sinal de fenómenos conhecidos; Como a pecisão das obsevações estavam aquém da magnitude desses fenómenos, não ea possível distingui o uído das obsevações e daí medi as pequenas defomações; 1. Defomações tempoais da Tea Em elação à escala de tempo, as vaiações na foma da tea são classificadas como: Seculaes (lineaes e lentas); Peiódicas (de hoas a dezena de anos); Episódicas (aceleações e desaceleações súbitas); As defomações sísmicas, emboa po um lado, se possam consideam Episódicas, são de peiódicas de elevada fequência, mas com um efeito muito eduzido sobe o tabalho geodésico; Apesa de o papel da Geodesia incidi sobe movimentos seculaes e de baixa fequência, tem sido pática a utilização de estações GPS pemanentes paa monitoiza zonas de alta sismicidade; 1

2 1. Defomações tempoais da Tea Paa a Geodesia só inteessam movimentos ecentes e contempoâneos, os que causam efeito sobe a actual foma da tea e do campo gavítico, e consequentemente, nos sistemas de efeência; As outas geociências, ao contáio, têm inteesse no estudo históico dos movimentos ocoidos há milhaes de anos; Como o estudo sistemático dos fenómenos seculaes e de longo peíodo só começou nas últimas décadas, o conhecimento quantitativo de muitos deles ainda não é um dado adquiido; Po vezes, com os dados fonecidos pela Geodesia, não se sabe se estamos peante um fenómeno de natueza secula ou um fenómeno de longo peíodo; 1. Defomações tempoais da Tea A Supefície da Tea (litosfea) compota-se como um meio visco-elástico; Po um lado, se as foças defomantes actuam apenas duante um cuto peíodo, ou vaia muito apidamente, a defomação da Tea é elástica; Po outo, se as foças defomantes actuam duante longos peíodos, a esposta da Tea é viscosa; após o desapaecimento da foça a Tea ecupea a sua foma oiginal; O conhecimento e modelos fonecidos pelas outas geociências são fundamentais paa que a Geodesia possa defini adequadamente as metodologias nos seus estudos; 2

3 2. As váias defomações As defomações que inteessam à Geodesia e que destacamos aqui, são as povocadas pelos seguintes fenómenos: Fenómeno de maé teeste; Defomações da custa devido a cagas supeficiais; Movimentos tectónicos; Vaiações meteoológicas; Acção humana; Outas. 2.1 Fenómeno de Maé a c P a t a g u GM a g = u 2 z GM a c = 2 GM a t( P ) = - GM 2 2 ( ) - 3

4 2.1 Fenómeno de Maé a c P a g z a t 3GM sin 2z 2 a = h 3 a h a v a 2 ( 3cos 1) GM = z 3 v Fenómeno de Maé a c P a g Foça geadoa de Maé: a t z M F = asto 3 asto ua: 1/ Sol: 1/

5 2.1 Fenómeno de Maé B Tomando os valoes: M =7.38x10 25 g =3.84x10 10 cm ρ=6.371x10 8 cm A Obtém-se: a A =0.111mGal a B =0.055mGal 2.1 Fenómeno de Maé A foça geadoa de maé pode se epesentada po um função potencial de um campo vectoial; Combinando as duas componentes de potencial, obtém o potencial luni-sola de maé, em desenvolvimento de hamónicas esféicas: GM Wm ( P ) = n n GM Pn n n= 2 Ł ł S n= 2 Ł S ł S ( cos Z ) + P ( cosz ) Os estantes planetas geam da mesma foma um potencial de maé idêntico, mas significativamente mais pequeno: S Copo ua Sol Vénus Júpite Mate Potencial E-5 5.9E-6 1.0E-6 5

6 2.1 Fenómeno de Maé O potencial de maé pode se convetido em 3 tipos de defomações com inteesse paticula paa a Geodesia: Vaiação gavítica de maé, δg; Inclinação de maé, δθ; Elevação de maé, δh; A vaiação gavítica é a espons ável pela alteação do valo da gavidade medido à supefície, afectando as obsevações ealizadas pelos gavímetos (máx = 0.28mGal); A inclinação é dada pelo desvio de diecção que o vecto gavidade sofe pelo efeito do potencial de maé em cada posição e em cada instante (máx = ); A elevação é a vaiação em altitude das supefícies equipotenciais (máx = 53cm), e que no ma povoca a onda de maé oceânica; 2.1 Fenómeno de Maé Em qualque ponto à supefície, o potencial luni-sola vaia com o tempo e com a distância zenital (Z) da ua e do Sol; As pincipais peiodicidades destas vaiações são diunas e semidiunas, uma é devida à posição do asto, a outa devida à otação da Tea; A contibuição pedominante do potencial de maé é o luna semidiuno, o M2, com um peíodo ½ dia luna (1 dia+50min); A elevação pemanente de maé (com peíodo infinito) é esponsável po um aumento no achatamento pemanente das supefícies equipotenciais; Esta elevação pemanente povoca uma depessão de 28cm nos pólos e uma elevação de 14cm no equado, coespondente a um decéscimo de em 1/f; 6

7 2.2 Cagas Supeficiais A custa é composta po placas sólidas e menos pesadas que as camadas intenas, com uma densidade média de σ=2.67 g/cm 3 ; A custa flutua sobe o manto supeio, um mateial mais denso (σ=3.27 g/cm 3 ) em estado de fusão; A fonteia ente a custa sólida e o manto supeio é difícil de distingui, já que a Reologia e a Sismologia não são concodantes; 2.2 Cagas Supeficiais A custa é sujeita a cagas povenientes de difeentes fenómenos que acontecem à supefície da tea; Qualque destas cagas poduz uma defomação vetical egional da custa; A cedência da custa afecta também a zona cicundante, po vitude da esistência lateal da litosfea; A subsidência seá máxima sob a caga e diminui gadualmente com a distância; 7

8 2.2 Cagas Supeficiais As váias fontes existentes que povocam a caga supeficial: Caga do gelo glacia; Caga da água da desglaciação; Depósitos em bacias sedimentaes; Caga oceânica das maés; Gandes esevatóios de água (baagens); Gandes cidades; Cheias povocadas pelas gandes pecipitações; Acumulação de neve; Pessões atmosféicas; 2.2 Cagas Supeficiais Na Antátida estima-se uma massa de gelo de 2.7X10 19 Kg e na Gonelândia de 3x10 18 Kg; As cagas de gelo mais elevantes foam as que cobiam na última glaciação, as zonas do Canadá, Escandinávia, Sibéia, Himalaias, Alpes e extemo sul da Améica; Na última glaciação, teminada à 6-10 mil anos, estima-se que a depessão vetical tenha atingido os 500m, com uma camada de gelo de alguns quilómetos; A água poveniente do degelo glacia contem o mesmo peso, é uma massa que se desloca e se espalha po uma áea muito maio, po isso, povoca menos caga; Esta caga de água glacia povoca dois efeitos, a subida do nível médio do ma e o efeito de caga em toda a zona oceânica; 8

9 2.2 Cagas Supeficiais Os depósitos de sedimentos em bacias de gandes ios, são uma fonte consideável de caga; O Mississipi deposita ceca de 2x10 11 Kg/ano de inetes, e em tempo de cheias aumenta paa os 8x10 11 Kg/ano; Nos últimos anos foi elatada uma subsidência da odem dos 10cm na bacia do Mississipi; A massa de água que se desloca com a onda de maé povoca também uma pessão sobe a custa, à qual esta esponde de foma elástica; Esta é uma das poucas defomações que é pevisível, com gande gau de ceteza; De foma semelhante, são os gandes esevatóios atificiais de água, com uma caga peiódica sazonal povocam uma defomação elástica de igual peíodo; 2.2 Cagas Supeficiais Após ao desapaecimento da caga a custa eajusta-se ( ebound ), espondendo de acodo com o pincípio de equilíbio isostático (eve modelos de isostasia); As placas da litosfea flutuam, em equilíbio sobe a astenosfea, logo as vaiações na pofundidade de submesão são compensadas po vaiações na densidade e na espessua da litosfea; Quando a caga desapaece, a pate elástica da litosfea elaxa instantaneamente, a pate não elástica eleva-se lentamente até atingi um novo equilíbio isostático (compotamento viscoelástico) elevação pós-glacial isostática; 9

10 2.3 Defomações tectónicas Emboa a ideia de as placas litosféicas se estaem a move sobe a pate supeio do manto fosse poposta po Wegne em 1929, só nas décadas de 60 e 70 é que ganhou cédito; Actualmente está fimemente estabelecida, e existem em cuso divesos pojectos impotantes de investigação paa detemina as velocidades elativas das placas; Os esultados destes pojectos, nos quais a Geodesia dá um contibuto com as novas técnicas de posicionamento, sevem paa explica melho os mecanismos tectónicos e delinea as fonteias exactas dessas placas; 2.3 Defomações tectónicas Movimento das placas baseado em dados de satélites GPS, com velocidades elativas de 1.1 cm/ano no sudoeste Atlântico, a 14.5 cm/ano na Nova Guiné 10

11 2.3 Defomações tectónicas A compeensão actual das foças que geam tais movimentos ainda é inadequada; A convecção temal no inteio da astenosfea paece, de alguma foma, explica em pate esses movimentos; As fossas submainas do Japão apesentam um movimento hoizontal elativo de 7.5 cm/ano 2.3 Defomações tectónicas Existem 3 tipos de fonteias ente placas: Convegentes; Divegentes e Tansfomantes (deslizamento lateal) ; 11

12 2.3 Defomações tectónicas Movimentos pé-sísmicos e co-sísmicos são geados em fonteias de compessão, onde nomalmente a placa oceânica cede e faz subducção sobe a placa continental; Outo manifestação impotante é o desenvolvimentos de geossinclinais como poduto de tensões lateais; 2.3 Defomações tectónicas As falhas não estão confinadas às egiões em tono das fonteias, elas desenvolvem-se mesmo no inteio das placas; As placas são aastadas vagaosamente sobe o manto, intoduzindo tensões adicionais que povocam tais fatuas; Duas notáveis configuações são o Gaben e a Escapa; 12

13 2.4 Outas defomações Outas espécie de defomação que tem luga nas camadas supeficiais da custa teeste é devida à compactação do teeno; Esta defomação manifesta-se sob a foma de uma subsidência local ou egional; A causa pincipal é a extacção de minéio, hidocabonetos, gás natual, etc.; A extacção excessiva de água subteânea tem também como esultado assentamentos consideáveis (alguns metos) de áeas elativamente gandes; Colapsos de cavidades subteâneas, natuais ou ciadas pelo homem é outa fonte de subsidência conhecida; 2.5 Conclusões Muitas outos fenómenos se podem apesenta como causas de defomações locais e egionais da custa da Tea; O que mais impota na Geodesia são as defomações que causam alteações na foma da Tea, e consequentemente, na geometia do campo gavítico e na definição dos efeenciais geodésicos; A alteação do nível médio do ma elativamente à platafoma continental é de extema impotância, já que constitui um dos efeenciais mais impotantes o datum altimético; A constante alteação do movimento do pólo, da vaiação da otação da Tea, do movimento de placas, da localização do cento de massa, oigina uma constante edefinição dos sistemas de efeência (datum flutuante); 13

14 2.5 Conclusões É fundamental que o Geodesista conheça bem estes fenómenos, paa que: Po um lado, o ajude a defini melho os seus sistemas de efeência, e consequentemente, ealiza com maio igo o posicionamento geodésico; Po outo, possa fala a mesma linguagem e compeende os demais geo-cientistas (geólogos, geofísicos e oceanógafos), e com eles tabalha em esteita coopeação intedisciplina paa o melho conhecimento do nosso planeta. 14