sismos tremores de terra terramotos Sismos Ondas Sísmicas Foco ou Hipocentro hipocentro Epicentro

Transcrição

1 Os sismos, tremores de terra ou terramotos (sismos catastróficos) constituem um fenómeno geológico que sempre aterrorizou as populações que vivem em determinadas zonas da Terra. Vamos fazer apelo, uma vez mais, à teoria da Tectónica de Placas, isto porque ela é o actual modelo da mecânica planetária terrestre que permite compreender, de um modo Global, os grandes fenómenos geológicos. O modelo tem sido testado através do estudo dos mais variados fenómenos geológicos, pequenos e grandes, e tem validado as observações bem como o rigor das interpretações. Assim sendo, é de toda a conveniência ler o Tema Tectónica de Placas, para melhor compreender os sismos. No Tema Estrutura da Terra, ao tentarmos dar uma ideia do contributo da Sismologia para o conhecimento do interior da Terra, abordamos alguns conceitos básicos de sismologia. Deste modo convém rever aqueles conceitos. Sismos, dissemos nós, são abalos naturais da crosta terrestre que ocorrem num período de tempo restrito, em determinado local, e que se propagam em todas as direcções ( Ondas Sísmicas ), dentro e à superfície da crosta terrestre, sempre que a energia elástica ( movimento ao longo do plano de Falha ) se liberta bruscamente nalgum ponto ( Foco ou Hipocentro ). Ao ponto que, na mesma vertical do hipocentro, se encontra à superfície terrestre dá-se o nome de Epicentro, quase sempre rodeado pela região macrossísmica, que abrange todos os pontos onde o abalo possa ser sentido pelo Homem.

2 Bloco-diagrama mostrando uma representação esquemática do foco ou hipocentro, plano de falha e epicentro. Vamos acrescentar um pouco mais ao desenvolvimento do fenómeno sísmico.qualquer material rígido, de acordo com as leis físicas, quando submetido à acção de forças (pressões e tensões) deforma-se até atingir o seu limite de elasticidade. Caso a acção da força prossiga o material entra em ruptura, libertando instantaneamente toda a energia que havia acumulado durante a deformação elástica. Em termos gerais, é aquilo que se passa quando a litosfera fica submetida a tensões. Sob o efeito das tensões causadas, a maior parte das vezes, pelo movimento das Placas Tectónicas, a litosfera acumula energia. Logo que, em certas regiões, o limite de elasticidade é atingido, dá-se uma ou várias rupturas que se traduzem por falhas. A energia bruscamente libertada ao longo destas falhas origina os sismos. Se as tensões prosseguem, na mesma região, a energia continua a acumular-se e a ruptura consequente far-se-á ao longo dos planos de falha já existentes. As forças de fricção entre os dois blocos de uma falha, bem como os deslocamentos dos blocos ao longo do plano de falha, não actuam nem se fazem sentir de maneira contínua e uniforme, mas por "impulsos" sucessivos, originando cada "impulso" um sismo, as chamadas réplicas. Numa dada região, os sismos repetem-se ao longo do plano de falha, que por sua vez é um plano de fraqueza na litosfera. Compreende-se então porque é que os sismos se manifestam geralmente pelo abalo principal, logo no seu início. Só no momento em que as tensões levaram as rochas rígidas e dotadas de certa elasticidade ao "potencial de ruptura" é que esta se produziu, oferecendo um duplo carácter de violência e instantaneidade. Mas depois da ruptura inicial, verifica-se uma série de rupturas secundárias, as quais correspondem ao reajustamento progressivo das rochas fracturadas, originando sismos de fraca intensidade as já referidas réplicas. Acontece que, por vezes, antes do abalo principal observam-se sismos de fraca intensidade denominados por abalos premonitórios. De notar que os sismos só se produzem em material rígido. Por consequência, os sismos produzem-se sempre na litosfera, jamais na astenosfera que é constituída por material plástico. As ondas sísmicas propagam-se através dos corpos por intermédio de movimentos ondulatórios, como qualquer onda, dependendo a sua propagação das características físico-químicas dos corpos atravessados. Dissemos que as ondas sísmicas classificam-se em dois tipos principais: as ondas que se geram nos focos sísmicos e se propagam no interior do globo, designadas ondas interiores, volumétricas ou profundas (ondas P e S), e as que são geradas com a chegada das ondas interiores à superfície terrestre, designadas por ondas superficiais (ondas L e R). No mesmo contexto referimos as ondas primárias, longitudinais, de compressão ou simplesmente ondas P, ondas transversais, de cisalhamento ou simplesmente ondas S, ondas de Love ou ondas L e ondas de Rayleigh ou ondas R.

3 Ondas P são ondas de compressão semelhantes às ondas sonoras e propagamse em todos os estados da matéria. As partículas afectadas deslocam-se na direcção de propagação da onda, com velocidades que oscilam entre 6 e 13,6 Km/s. Ondas S produzem nas partículas afectadas movimentos perpendiculares à direcção de propagação da onda, com velocidades de propagação entre 3,7 e 7,2 Km/s. Não se propagam em meios fluídos. Ondas L são ondas superficiais, propagam-se pela superfície terrestre e as partículas deslocam-se segundo um plano horizontal. Imprimem ao solo movimentos de vibração lateral. Nos sismos com focos pouco profundos, são as que transportam mais energia e as que têm efeitos mais destruidores. Ondas R são de período longo e produzem nas partículas afectadas movimentos elípticos sobre planos verticais e em sentido oposto à direcção de propagação. São semelhantes a vagas. As ondas sísmicas são detectadas e registadas nas estações sismográficas por aparelhos chamados sismógrafos. Os sismógrafos mais antigos eram, essencialmente, constituídos por um pêndulo (vertical ou horizontal) ao qual eram acoplados diversos mecanismos de amplificação, de amortecimento e de registo. Alguns destes sismógrafos ainda se encontram em pleno funcionamento. Os sismógrafos mais modernos são do tipo electromagnético. Os registos efectuados por estes aparelhos são os sismogramas, cuja interpretação, reservada a especialistas, consiste no reconhecimento e na leitura dos tempos de chegada das ondas sísmicas, permitindo calcular a que distância se encontra o epicentro de um determinado sismo, a chamada distância epicentral. Deste modo, com os dados fornecidos por três estações sismográficas é possível determinar a localização exacta do epicentro de um sismo.

4 Os sismos não apresentam uma distribuição aleatória à superfície do planeta Terra, mas estão repartidos de acordo com um padrão bem definido. Esta repartição ordenada encaixa perfeitamente na Tectónica de Placas, particularmente, no que concerne aos limites das zonas de subducção (fossas). As regiões sísmicas encontram-se sobretudo nas fronteiras das placas litosféricas. Existe uma sismicidade (termo que traduz a frequência dos sismos numa dada região) difusa fora daqueles limites denominada sismicidade intraplacas. Já dissemos que a maioria dos sismos observam-se nas fronteiras das placas, bem como a maior parte da actividade vulcânica. Estes sismos são denominados sismos tectónicos. Podemos dizer, sem cometer um erro grosseiro, que os alinhamentos dos sismos indicam os limites das placas tectónicas.

5 Distribuição dos sismos, assinalados pelos pontos negros, registados no último século. Compare com os limites das placas tectónica. Senão vejamos a distribuição geográfica das principais zonas sísmicas: 1) Zona do Círculo Circum-Pacífico - esta zona rodeia o oceano Pacífico, abrangendo as costas do México e da Califórnia, Golfo do Alasca, Arquipélago das Aleutas, Península de Camechátca, as Curilhas e a costa oriental do Japão, dividindo-se a partir daqui em dois ramos: a) um que atravessa a Formosa e Filipinas; b) o outro seguindo as Ilhas Polinésias ( Marianas e Carolinas Ocidentais ). Os dois ramos unem-se na Nova Guiné, costeando, seguidamente, o bloco firme da Austrália, seguindo até às ilhas Fiji e Kermadec, Nova Zelândia até ao continente Antárctico. Prossegue pela Cordilheira dos Andes, ao longo do litoral ocidental da América do Sul, passando pelas ilhas de Páscoa e Galápagos. O círculo fecha-se com um pequeno anel que passa pelo Arquipélago das Caraíbas. 2) Zona de ondulação alpina da Europa e da Ásia - tem início na África do Norte e na Espanha e estende-se, depois, com largura crescente, até aos altos planaltos do Pamir ( NW dos Himalaias no Tajiquistão ), descendo, em seguida, pela Cordilheira Birman ( SE dos Himalaias ), passando à costa ocidental da Indonésia, onde vai encontrar-se com o Círculo Circum-Pacífico. 3) Zona da Dorsal Meso-Atlântica - zona sísmica que segue a cadeia de montanhas submarinas ao longo de toda a dorsal meso-oceânica Atlântica. Passa pela Islândia e os Açores, bifurcando-se a oeste de Portugal para alcançar a região mediterrânica. 4) Zona compreendida entre a costa meridional da Arábia e a ilha de Bouvet, no oceano Antárctico - zona sísmica análoga à do Atlântico ( placas divergentes ), está relacionada com a cadeia dos altos fundos que separa o oceano Índico em duas partes. Para completar este inventário de geografia sísmica, assinalamos a

6 sismicidade do Grande Rift Africano, marcado pela sucessão dos Grandes Lagos e das regiões vizinhas de fractura do Mar Vermelho. Nas dorsais meso-oceânicas (médio-oceânicas), bem como nas falhas transformantes, originam-se numerosos sismos de intensidade moderada. Estes produzem-se a uma profundidade, abaixo do fundo oceânico, entre a metros e, praticamente, não afectam o homem. Nas zonas de subducção têm origem sismos superficiais (profundidade do foco até 80 Km), muito embora, os sismos superficiais ocorram particularmente ao longo das dorsais meso-oceânicas ( limites divergentes ), intermédios (profundidade do foco entre 80 e 300 Km, concentrando-se, particularmente, nos limites convergentes ) e profundos (profundidade do foco entre 300 e 700 Km, encontrando-se unicamente nos limites convergentes). É aqui que se originam os terramotos mais violentos e também os mais mortíferos, por causa da sua situação geográfica, frequentemente, localizada em regiões de forte densidade populacional (Chile, Japão, México). Ocorrências sísmicas mostradas segundo a profundidade da localização do foco ou hipocentro. Legenda: amarelo (superficiais) = profundidade do foco até 25 Km vermelho (intermédios) = profundidade do foco entre 26 e 75 Km

7 negro (profundos) = profundidade do foco entre 76 e 660 Km Uma boa ilustração da sismicidade, bem como a sua relação directa com a Tectónica de Placas, são os mapas históricos, representados em baixo, dos sismos de África e da América do Sul. Eles mostram a repartição dos sismos função da profundidade do foco. Foram tirados do "site" o qual fornece muita informação sobre sismos. Procure identificar as placas tectónicas envolvidas, bem como as relações entre as profundidades e o tipo de limites das placas tectónicas envolvidas.

8 O mapa mostra a distribuição dos sismos de África, ocorridos entre 1977 e 1997, função da profundidade do foco.

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10 Nas dorsais meso-oceânicas (médio-oceânicas), bem como nas falhas transformantes, originam-se numerosos sismos de intensidade moderada. Estes produzem-se a uma profundidade, abaixo do fundo oceânico, entre a metros e, praticamente, não afectam o homem. Nas zonas de subducção têm origem sismos superficiais (profundidade do foco até 80 Km), muito embora, os sismos superficiais ocorram particularmente ao longo das dorsais meso-oceânicas ( limites divergentes ), intermédios (profundidade do foco entre 80 e 300 Km, concentrando-se, particularmente, nos limites convergentes ) e profundos (profundidade do foco entre 300 e 700 Km, encontrando-se unicamente nos limites convergentes). É aqui que se originam os terramotos mais violentos e também os mais mortíferos, por causa da sua situação geográfica, frequentemente, localizada em regiões de forte densidade populacional (Chile, Japão, México). Ocorrências sísmicas mostradas segundo a profundidade da localização do foco ou hipocentro. Legenda: amarelo (superficiais) = profundidade do foco até 25 Km vermelho (intermédios) = profundidade do foco entre 26 e 75 Km negro (profundos) = profundidade do foco entre 76 e 660 Km Uma boa ilustração da sismicidade, bem como a sua relação directa com a Tectónica de Placas, são os mapas históricos, representados em baixo, dos sismos de África e da América do Sul. Eles mostram a repartição dos sismos função da profundidade do foco. Foram

11 tirados do "site" o qual fornece muita informação sobre sismos. Procure identificar as placas tectónicas envolvidas, bem como as relações entre as profundidades e o tipo de limites das placas tectónicas envolvidas. O mapa mostra a distribuição dos sismos de África, ocorridos entre 1977 e 1997, função da profundidade do foco.

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13 Alguns sismos são acompanhados de fenómenos secundários, tais como ruídos sísmicos, alteração do caudal ou nível em fontes, poços e águas subterrâneas, surgimento de fumarolas vulcânicas...e formação de tsunamis ou maremotos. Tsunami é uma palavra japonesa representada por dois caracteres. O do topo lê-se "tsu" que significa "porto" e o da base "nami" que significa "onda". Os tsunamis são enormes vagas oceânicas que, quando se abatem sobre as regiões costeiras, têm efeitos catastróficos. Estas vagas chegam a atingir alturas superiores a 15 metros e, contrariamente às ondas causadas pelo vento, envolvem toda a massa de água, isto é, desde o fundo marinho à crista da onda. Constituem, pois, verdadeiras "montanhas de água" deslocando-se a velocidades que chegam a atingir 700 Km por hora. Frequentemente avançam e recuam repetidamente sobre as regiões mais baixas com um enorme poder destruidor, dando origem ao que é designado por raz de maré. Os tsunamis podem ser provocados por deslizamentos de terras nos fundos oceânicos, erupções vulcânicas, explosões, queda de meteoritos e sismos. Normalmente são provocados por abalos sísmicos com epicentro no oceano, os quais causam variações bruscas dos fundos oceânicos. Vista aérea da região costeira da Ilha Chiloe, no Chile, mostrando os estragos provocados pelo tsunami de 22 de Maio de O epicentro do sismo, com o foco a 33 Km de profundidade, localizou-se no Pacífico a sul da região central do Chile. Os tsunamis podem percorrer grandes distâncias a partir do epicentro do sismo causador. Em 1960, um tsunami do Pacífico (ver fotografia acima) com origem a sul do Chile, após 7 horas atingiu a costa do Havai, onde matou 61 pessoas; 22 horas após o sismo, o tsunami já tinha percorrido Km, atingindo a costa do Japão em Hocaido, onde matou 180 pessoas. O Japão é uma das regiões do Pacífico mais afectadas pelos tsunamis. Em 1896, um tsunami "engoliu" aldeias inteiras ao longo de Sanriku, no Japão, tendo matado cerca de pessoas.

14 Os efeitos dos tremores de terra, da maneira como se manifestam aos sentidos do homem, têm sido classificados por ordem de importância. As primeiras tentativas para a avaliação da intensidade dos sismos foram feitas no século XVII, decorrentes da necessidade de avaliar os abalos sísmicos no Sul de Itália. A escala era rudimentar. Os sismos eram classificados em ligeiros, moderados, fortes e muito fortes. Mais tarde desenvolveram-se escalas mais pormenorizadas com 12 graus, como a Escala Modificada de Intensidades de Mercalli, constituída por 12 graus de intensidades estabelecidos de acordo com um questionário-padrão, segundo a intensidade crescente do sismo. Graus de intensidade da Escala Modificada de Mercalli Designação Efeitos I Imperceptível Não é sentido pelas pessoas. Pássaros e outros animais podem manifestar uma certa inquietude. Apenas registado pelos sismógrafos. II Fraco Sentido apenas por algumas pessoas em repouso, particularmente as que se encontram em andares superiores dos edifícios. Objectos suspensos oscilam. III Ligeiro Sentido apenas pelas pessoas que se encontram em casa, assemelhando-se a uma vibração provocada pela passagem de um veículo pesado a grande velocidade. IV Moderado Abalo perceptível pela maioria das pessoas, quer ao nível do solo quer nos edifícios. Vibração de portas e janelas, loiças nos armários e ranger do soalho. Ligeiras oscilações de alguns automóveis parados. V Ligeiramente forte Sentido por toda a população. Os objectos suspensos oscilam; móveis podem deslocar-se; nas paredes e tectos, podem surgir pequenas fendas; estuques e cal podem cair das paredes e tectos; paragem dos pêndulos dos relógios. VI Forte Sismo sentido por todas as pessoas, que entram em pânico saindo precipitadamente para a rua; os sinos das igrejas tocam espontaneamente. VII Muito forte As pessoas têm dificuldade em permanecer em pé durante o abalo principal. Nas construções surgem fendas. Alterações nas nascentes. Produzem-se ondas na superfície dos tanques com água e as águas turvam-se. Sentido nos automóveis em movimento. VIII Destruidor Pânico na população. As construções sólidas e com boas fundações sofrem alguns danos, os outros sofrem danos acentuados com desabamentos. Caem chaminés de fabricas. Dão-se derrocadas de terrenos. Surgem fendas no solo. A condução dos veículos pesados é perturbada. Variação do nível da água nos poços.

15 IX Ruinoso Desmoronamento de alguns edifícios. Há danos consideráveis em construções muito sólidas. Rotura de canalizações subterrâneas. Queda de pontes. Deformação das linhas férreas. Largas fendas no solo. X Desastroso Destruição da maior parte dos edifícios. Forte movimentação de terrenos. Desmoronamento de estradas e barragens. Transbordamento de água em canais, lagos e rios. XI Muito desastroso Destruição da quase totalidade dos edifícios, mesmo os mais sólidos. Caem pontes, diques e barragens. Destruição da rede de canalizações e das vias de comunicação. Formam-se grandes fendas no terreno, acompanhadas de desligamentos. Há grandes escorregamentos de terrenos. XII Catastrófico Destruição total da área afectada. Profundas alterações nas montanhas, vales, cursos de água, enfim de toda a topografia. O recurso à utilização das intensidades tem a vantagem de não necessitar de medições realizadas com instrumentos, baseando-se apenas na descrição dos efeitos produzidos. Tem ainda a vantagem de se aplicar quer aos sismos actuais, quer também aos sismos ocorridos no passado (sismicidade histórica). Contudo, tem vários inconvenientes importantes, sendo, talvez, o mais importante aquele que resulta da sua subjectividade. Face a esta limitação, era natural que se procurasse criar uma nova grandeza que fosse independente do factor subjectividade. Esta nova grandeza é a magnitude. A magnitude está relacionada com a quantidade de energia libertada durante um sismo. Em 1931, Wadati, cientista japonês concebeu uma escala para esta grandeza, que foi posteriormente aperfeiçoada nos Estados Unidos por Richter, pelo que ficou conhecida pela designação de escala de Richter. O modo como se pretende determinar a energia libertada pelo sismo assenta na medição da amplitude máxima das ondas registadas nos sismogramas. Foram definidos nove graus para a escala de Richter. O valor da magnitude correspondente a cada grau, é dez vezes superior ao valor anterior. Assim, por exemplo, a diferença entre a quantidade de energia libertada mum sismo de magnitude 4 e um outro de magnitude 7, é de 30X30X30= vezes. Um determinado sismo possui apenas uma só magnitude, mas é sentido com intensidade diferente conforme a distância do local ao epicentro.