Métodos de Localização de Terremotos

Transcrição

1 AGG 0110 Elementos de Geofísica Métodos de Localização de Terremotos Prof. Dr. Marcelo B. de Bianchi 2016

2 Revisando O que são ondas Ondas P Ondas S Ondas de Superfície Velocidade das ondas Sísmicas Vp e Vs Parâmetros elásticos Modulo de Rigidez, mu Modulo de Incompressibilidade, K

3 Hoje Método dos três círculos Determinação do epicentro utilizando distância de três estações pelo método gráfico; Obtenção da hora de origem de um sismo; Polarização de sismogramas Azimute reverso pela polaridade da onda P;

4 S-P semi espaço T 0 = É a hora de origem do sismo T1= 1s T2 = 2s Onda P Onda S V p= Δ t p t 0 t s t 0 = Δ Vs V s= Δ t s t 0 t p t 0 = Δ Vp 1 1 t s t p =Δ Vs Vp Δ= ( ) t s t p ( 1 1 Vs Vp )

5 Exemplo Sismo próximo Vp = 6.5 km/s Vs = 3.8 km/s S P=2[s] Δ [km]= 2[s] [km] = O que significa o terremoto estar a 18 km de uma estação? 18 km

6 O que acontece se o sismo local não tiver ocorrido na superfície? Profundidade Focal Epicentro incorretamente estimado Hipocentro Projeção do sismo na superfície Distância epicentral obtida por S-P

7 Localização de Epicentro usando três estações Existe algum caso onde é possível determinar um sismo com duas estações, medindo a distância S-P?

8 Localização de Epicentro usando três estações

9 O que acontece quando utilizamos modelos de velocidades incorretos? Se Vp, Vs > Vr > 18 km Distância é super estimada Se Vp, Vs < Vr < 18 km Distância é sub estimada

10 Localização de Epicentro usando três estações

11 Importante Só é possível tentar estimar a profundidade a partir do momento que tenho uma confiança no modelo de velocidades utilizado! Em geral, este método dos três círculos é apenas uma aproximação inicial, depois é necessário utilizar um programa que busca a melhor combinação de parâmetros: Longitude, Latitude e profundidade que ajustam os tempos observados. A hora de origem, é a última coisa a ser determinada.

12 Hora de Origem Estimativas da hora de origem podem ser feitas após a localização do epicentro através da equação de tempo de percurso para cada estação. Considerando os tempos de percurso (Ts ou Tp) lidos, as velocidades (Vs ou Vp) dadas para cada estação i podemos usar: i A hora de origem final, Δ t t = pode ser então a V s, p i t 0 = t 0 i i i Δ média das horas de t 0= t s, p origens de cada estação i V s, p i s, p i 0

13 Fontes de Erros Na localização: Leitura Incorreta Modelos de velocidade incorretos Coordenadas das estações incorretas Na hora de origem: Hora incorreta no sismograma Modelos de velocidades Incerteza na localização do epicentro/hipocentro

14 Modelos de Velocidades 3D A velocidade é diferente para cada posição entre o hipocentro e a estação O tempo de percurso é calculado ao longo de cada trajeto para cada estação individualmente. 1D A velocidade depende apenas da profundidade, logo, o tempo de percurso depende apenas da distância e profundidade do hipocentro, isso permite que sejam utilizadas tabelas de tempos pré calculadas independente da posição do hipocentro e estações É o mais comum!!!! Semi-espaço é o caso mais simples onde a velocidade é constante o que facilita bastante o cálculo e permite assumir que os raios são linhas retas entre o hipocentro e a estação.

15 Modelos 3D Vp Alto Vp baixo Modelo produzido pela Universidade de Maryland Existem outros

16 Modelo 1D Existem diferentes modelos 1d padrões: IASP91 PREM AK135 AK135f

17 Semi-espaço O modelo de semi-espaço a ser utilizado deve representar a média das velocidades da região a ser estudada. O NMSOP¹ recomenda utilizar as seguintes médias globais: Vp Vp/Vs D = ( Ts Tp ) x Até 100 km 5.9 km/s 1.73 X 8 (x 9 em cratons) Até 1000 km 8.0 km/s 1.80 x 10 > 1000 km Consultar uma tabela apropriada ¹ Seção 11.1 New manual of seismological observation and practice

18 E com sismogramas e mapas em papel? É comum realizarmos a leitura utilizando uma régua onde lê-se a distância em cm de S-P e então, utilizando a escala em segundo do eixo x para converter centímetros em segundos em relação ao tempo dado no sismograma referente ao 0s. S-P = X [cm] x [cm] y [ s] = 15,4 [ cm] 10[ s] 10[ s] y [ s]= x [ cm] 15,4 [cm] 15,4 cm SMUG :49: s

19 Exercício Identificar as ondas P es Calcular a diferença de tempo S-P Consultar a tabela para obter a distância Plotar os círculos e Determinar o epicentro

20 Exemplo de leitura e conversão Tempo Tempoem emcm cm s:s: tsp[cm] tsp[cm] tsp[s] tsp[s] == == 1,84 1,84cm cm 237 s 237 s 33min min57 57ss Tempo Tempoem emdistância: distância: ΔΔ[graus]= [graus]= Conversão Conversão s-p s-p 1,55[cm] 1,55[cm] Tsp Tsp [cm] [cm] [s] [s] tsp tsp [s] [s] Logo Logotsp[s] tsp[s]==tsp[cm] tsp[cm]** / /1,55 1,55

21 Assim, para cada estação... OTAV VABB SALB ITAB PLCA PARB t (cm) 1,84 1,90 1,30 1,60 1,70 1,97 t (s) t min t sec 3, , , , , , Obtendo as distâncias... OTAV VABB SALB ITAB PLCA PARB t (s) d (graus) , , , , , ,9

22 Localizando o terremoto! OTAV VABB SALB ITAB PLCA PARB d (graus) d (cm) 21,5 3,17 22,2 3,27 15,2 2,24 18,4 2,71 19,8 2,92 23,9 3,53 Conversão Conversão dd [graus] [graus] dd [km] [km] 2,95 [cm] 2,95[cm] 2,95[cm] dd [cm] [cm] dd [graus] [graus] [graus] [graus] Logo Logod[cm] d[cm]==d[graus] d[graus]**2,95 2,95/ /20 20

23 Hora de origem Hora D [cm] D [graus] Tpercurso [s] Tp [s] T0 (s) T0 [Min] t0 [Seg] H0 OTAV 21:19:39 3, , :16:28 Ler do sismogr ama Ler do mapa Obter da tabela Ler do sismogr ama T0 = TPercurs o Tp H = Hora - T0

24 Gabarito! Origem determinada pelo IAG Origem determinada pelo USGS