Ondas sísmicas e o interior da Terra

Transcrição

1 Ondas sísmicas e o interior da Terra

2 O QUE É UMA ONDA SÍSMICA?

3 O QUE É UMA ONDA SÍSMICA? Transferência de energia através do movimento das partículas

4 Há somente um tipo de onda?

5 Há somente um tipo de onda? O que diferencia os diferentes tipos de ondas?

6 Há somente um tipo de onda? O que diferencia os diferentes tipos de ondas? Os diferentes tipos de ondas são caracterizados pelos movimentos das partículas

7 COMO SE PROPAGAM AS ONDAS SÍSMICAS? Tensão x Deformação elasticidade (Lei de Hook)

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9 A velocidade depende: da força de recuperação (análogo a resistência de uma mola) e da massa (análogo a massa da mola). Quando a força aumenta, a velocidade também aumenta. No entanto, quando a massa aumenta (torna mais lenta a mola), há redução da velocidade.

10 r, m, E, k (densidade e módulos elásticos) dependem de: Matriz e estrutura da rocha Litologia Porosidade Preenchimento dos poros (fluido Intersticial) Pressão (profundidade) Temperatura Grau de Compactação Portanto: as velocidades sísmicas também dependem dessas propriedades/características

11 Kearey and Brooks, 1991 Velodidades das ondas P (v p ) para diferentes materiais (km/s) Unconsolidated Material Sand (dry) Sand (water saturated) Clay Glacial till (water saturated) Permafrost Sedimentary rocks Sandstone Tertiary sandstone Pennant sadstone (Carboiferous) Cambrian quartzite Limestones Cretaceous chalk Jurassic oolites and bioclastic limstones Carbiniferous limestone Dolomites Salt Anhydrite Gypsum

12 Velodidades das ondas P (v p ) para diferentes materiais (km/s) Igneous / Metamorphic rocks Granite Gabbro Ultramfic rocks Serpentinite ,5 Pore fluids Air Water Ice Petroleum Other materials Steel Iron Aluminium Concrete Kearey and Brooks, 1991

13 Tipos de ondas sísmicas Compressional ( p ) Cisalhante ( s ) de Superfície (Raleigh e Love)

14 Compressional ( p ) o movimento da partícula é paralelo à direção de propagação da onda Animation courtesy Larry Braile, Purdue University

15 Cisalhante ( s ) o movimento da partícula é perpendicular à direção de propagação da onda Animation courtesy Larry Braile, Purdue University

16 Ondas de Superfície

17 Ondas de Superfície

18 Velocidades das ondas sísmicas Dependem da densidade e dos módulos de elasticidade dos materiais Vp K 4m 3 r Vs m r onde K = módulo de volume, m = módulo de cisalhamento, e r = densidade

19 Qual a rigidez da água?

20 Qual a rigidez da água? a água não tem rigidez sua resistência ao cisalhamento é zero

21 Como a água transmite as ondas cisalhantes?

22 Como a água transmite as ondas cisalhantes? NÃO TRANSMITE

23 velocidade da onda P vs. velocidade da onda S Vp > Vs Por quê? Vp Vs 2 2 K 4m 3 r m r K m 4 3 Vp Vs m K 4 3 K e m são sempre números positivos => Vp será sempre maior que Vs

24 Aumento de densidade da rocha fará a velocidade da onda aumentar ou diminuir?

25 Aumento de densidade da rocha fará a velocidade da onda aumentar ou diminuir? DIMINUIR

26 Aumento de densidade da rocha fará a velocidade da onda aumentar ou diminuir? DIMINUIR os módulos de elasticidade também tendem a aumentar com o aumento da densidade e a uma razão muito mais elevada

27 Velocidade densidade Vs m r

28 Como podemos usar as ondas sísmicas para conhecer a subsuperfície?

29 Propagação geométrica da onda Fonte Fonte Receptor Raios perpendiculares às frentes de ondas

30 O que acontece quando a onda sísmica encontra uma descontinuidade de velocidade?

31 O que acontece quando a onda sísmica encontra uma descontinuidade de velocidade? parte da energia é refletida e parte é refratada

32 O que acontece quando a onda sísmica encontra uma descontinuidade de velocidade? parte da energia é refletida e parte é refratada conversão de ondas

33 Emprego das ondas sísmicas para entender a subsuperfície => diferentes tipos de ondas

34 Emprego das ondas sísmicas para entender a subsuperfície => diferentes tipos de ondas => diferentes fases (refração, reflexão)

35 Emprego das ondas sísmicas para entender a subsuperfície => diferentes tipos de ondas => diferentes fases (refração, reflexão) => conversão de ondas (P => S e outras)

36 Emprego das ondas sísmicas para entender a subsuperfície => registro de diferentes componentes do movimento das partículas

37 Emprego das ondas sísmicas para entender a subsuperfície => utilizar a informação do tempo de percurso das diferentes ondas

38 Curvas de tempo de percurso para diferentes fases sísmicas construídas a partir de dados compilados de milhares de sismos e estações exercício

39 Emprego das ondas sísmicas para entender a subsuperfície => diferentes tipos de ondas => diferentes fases (refração, reflexão) => conversão de ondas (P => S e outras)

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41 zonas de sombra ondas P e S zonas de sombra onda P zonas de sombra onda S