Sismologia Parte 3. Prof. George Sand França

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Emanuel Alcântara Azevedo
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1 Sismologia Parte 3 1

Escala Mercalli Modificada (MM) Mapa de isolinhas Quanto maior a distância menor a

2 Intensidade sísmica e Magnitude Intensidade sísmica é uma classificação dos efeitos que as ondas sísmicas provocam em um determinado lugar. Escala Mercalli Modificada (MM) Mapa de isolinhas Quanto maior a distância menor a intensidade. Problemas: Não é uma medida real, logo está sujeita a incerteza. Sismos históricos 2

3 3

4 Intensidade e magnitudes O problema com as medidas de intensidades é que elas não estão bem correlacionadas com o tamanho do terremoto. O dano produzido por um terremoto irá depender da sua localização, profundidade, proximidade da população. Há várias escalas de magnitude. Magnitude local Charles Ritcher através da comparação de sismos formulou uma escala de sismos 4

5 Magnitude local Instrumento padrão, Sismógrafo de Wood-Anderson. Gráfico de log de A versus distância 5

6 Magnitude Local A máxima amplitude A0 M=0 para amplitude de 0,001 mm no sismograma a distância de 100 km. California - Wood-Anderson. M L =log A log A 0 M L =log A+2,56log R 1,67 6

7 Magnitude No Brasil, Assumpção em A escala denominada de escala de magnitude regional que uma extensão da ML. Para sismos pequenos e moderados e é chamada de magnitude regional. (200 e 1500 km). mr =log V+2,3log R 2,48 V velocidade da onda P (µm/s) R distância em km. Magnitude de duração: m D =A 0 +A 1 log D 7

8 Magnitude de ondas de corpo (mb) mb =log( A / T )+Q ( h,δ ) T é o período dominante da onda medida e Q é uma função empírica de e profundidade. 8

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10 Magnitude de ondas superficiais (Ms) M S =log( A /T )20+1,66log Δ+3,3 A= Amplitude da onda Rayleigh (µm) registrado entre 20º e 100º de distância. T período da superfície (entre 18 e 22 s) 10

11 Relação entre a MS e amplitude máxima do chão (A) a versus km de distâncias, tamanho da fratura (L), deslocamento médio da fratura (D) e a energia. p. e. x=50km. 11

12 Magnitude do Momento sísmico Reflete melhor os tamanhos absolutos baseados no processos físicos que ocorrem durante a ruptura. É baseada no momento sísmico. M 0 =μds µ módulo de rigidez!!! D deslocamento médio da falha S área total da superfície de ruptura 2 M W = log M 0 6,0 3 12

13 Relações entre magnitudes Evento raso. Momento e MS M S =1,68 mb 4,82 log M 0=1,5 M s 16,1 13

14 Frequência dos sismos A relação entre a magnitude M e o logaritmo de N (números de sismos) que ocorre num dada área por unidade de tempo, é do tipo linear. log N=a+bM 14

15 No mundo 15

16 Magnitude sumário Magnitude Símbolo Onda/informação Período (s) Local (Richter) ML P ou S 0,1-1,0 Onda de Corpo mb P 1,0-5,0 Onda de superfície Ms Rayleigh 20 s Momento Mw Área de Ruptura, mergulho > 200 s 16

17 Dependência da distância epicentral e da profundidade. De acordo com a tabela anterior, percebe que o cálculo de magnitude a ser escolhido depende da distancia e também da profundidade. Magnitude mb e MS é para onda telesísmicas (17 º< <90º ) Eventos profundos não usa MS Eventos locais ( < 200 km) ML,mD Eventos regionais (200 < < 1500 km) mr,md e MS. 17

18 Relação com energia e dimensão da fratura. Gutenberg e Richter propuseram uma fórmula empírica que relaciona a energia liberada E, em ergs, com magnitude MS e mb. log E 5,8+ 2,4 mb 11,8+1,5 M s Desta forma, podemos analisar a quantidade de energia radiada pelo sismo, usando a relação empírica entre as magnitudes. 18

19 Magnitude versus Energia 19

20 Mecanismos de falhamentos e esforços tectônicos Os esforços vão se aglomerando ao longo de uma falha, ou região, durante um período antes de alcançar um nível crítico; quando ocorre o terremoto. Compressão extensão Deformação (Strain) A resposta do meio ao esforço. Elástico, Plástico e Frágil. Esforço Esforço (stress) A força por unidade área. elástico Frágil fractura Plástico deformação permanente Deformação 20

21 Mecanismos de falhamentos e esforços tectônicos 21

22 Teoria do Rebote elástico Foco hipocentro região dentro da terra onde a energia é liberada. Epicentro: projeção do hipocentro na superfície. Falha: a zona alongo de qual a rochas quebram e move-se 22

23 Mecanismos de falhamentos e esforços tectônicos Tipos de falhas: τ1 esforço máximo compressivo 23

24 Normal Taiwan, 1992 Transcorrente, Landers, CA, 1992 Inversa Armênia, 1988 (Empurrão) 24

25 Mecanismos de falhamentos e esforços tectônicos O mecanismo focal ( bola de praia ) descreve de que forma ocorre o sismo, possibilitando a determinação dos planos nodais, a direção do eixo P e T, e a direção do movimento caso conhecido o plano de falha. Através do estudo da polaridade da onda P registrada em diversas estações, podemos determinar a geometria do plano de falha. Puxa Empurra Empurra Puxa 25

26 Mecanismos de falhamentos e esforços tectônicos nd_outreach/animations/

27 P = τ1 esforço máximo compressivo e T = τ3- esforço mínimo compressivo (tracional) 27

28 O movimento de falha pode ser representado em uma rede de projeção (rede Wulff ou Schmidt). Consideramos somente o hemisfério inferior. Na rede de Schmidt, um ponto da esfera é projetado no plano horizontal, de modo que a distância ao foco é dada por: r= 2 R sen(i/2) Esfera Focal, a. b. Corte transversal do globo, mostrando a esfera focal e os quadrantes de dilatação (branco) e de compressão (cinza). E é epicentro, S é o local da estação e é o ângulo de saída do raio sísmico (takeoff angle). Projeção do raio sísmico hemisfério inferior 28

O plano de falha e seu plano auxiliar são representados da forma acima. a. Movimento de falha φ é o azimute da falha, δ é o ângulo de mergulho da falha, λ é o ângulo de caimento (rake) e AB é o vetor deslizamento (slip vetor).

29 O plano de falha e seu plano auxiliar são representados da forma acima. a. Movimento de falha φ é o azimute da falha, δ é o ângulo de mergulho da falha, λ é o ângulo de caimento (rake) e AB é o vetor deslizamento (slip vetor). b. Representação estereográfica na rede de schimdt. O eixo B é o eixo nulo, P e T eixos de compressão e tração e SV é a representação do vetor deslizamento. 29

30 Inversa Normal transcorrente oblíqua 30

31 Existe outra técnicas usando a onda S e relação entre as amplitudes das ondas P e S. 31

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33 Sismicidade mundial; Sismicidade Intraplaca; Sismicidade da América do Sul e do Brasil. Sismicidade induzida. Sismicidade

34 Sismicidade Mundial A distribuição dos sismos é uma das melhores evidências dos limites das placas tectônicas. 75% da energia liberada com terremotos ocorre ao longo das estruturas marginas do oceano Pacífico, caracterizando o Cinturão de Fogo do Pacífico presença de vulcões coincidentes com o sismo. Padrão de Linha Onde os epicentros se organizam na terra, ao longo de um fino traço, no fundo dos oceanos seguindo o eixo das dorsais oceânicas que são as cordilheiras submarinas marcando o local onde as placas tectônicas são criadas e se afastam umas das outras (Oceano Atlântico e Pacífico). Limites tracionais. Sismos Rasos 34

35 Sismicidade Mundial Padrão de Linha 35

36 Sismicidade Mundial Padrão de Faixa A distribuição dos sismos ao longo das faixas caracteriza o cinturão Pacífico, Europa, Asia. Regime compressivo, limites convergentes. Rasos, mas também podem atingir profundidades de até 670 km. 36

37 Sismicidade Mundial Padrão de Faixa 37

38 Sismicidade Mundial Atividade Padrão de Faixa mostra que algumas região que as profundidades dos sismos aumentam em direção ao continente Veja isso no programa. figura 1 Passe o mouse no Control e selecione Set Up Cross-Section View. Coloque os valores da figura 1 e depois click no mapa próxima ao Bolívia. Novamente no Control e selecione Cross-Section View Os sismos se alinham em uma zona inclinada (entre 30º e 60º) conhecida como Zona de Wadati-Benioff. Revela uma placa oceânica mergulhando em direção ao manto, sob outra placa. Limites transformantes observe que na margem oeste da América do Norte, os sismos são rasos. Esses sismos, a maioria associado a Falha de San Andreas, limite entre a placa Norte Americana e do Pacífico, as quais se movimentam lateralmente. 95 % da atividade sísmica mundial ocorre no limites das placas. Essa sismicidade é denominada de Sismicidade Interplacas. 38

39 39

40 Shearer P. - Introduction to seismology Fowler C. M. R. The solid earth Decifrando a terra Lay e Wallace Modern Global seismology 40

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