Sismologia. AGG 0110 Elementos de Geofísica. Prof. Dr. Marcelo B. de Bianchi

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Oswaldo da Conceição Campelo
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AGG 0110 Elementos de Geofísica Sismologia Prof. Dr. Marcelo B. de Bianchi m.bianchi@iag.usp.

1 AGG 0110 Elementos de Geofísica Sismologia Prof. Dr. Marcelo B. de Bianchi Contatos: Centro de Sismologia F: (11) M:(11)

2 Programação Sismologia O que é sismologia - Um pouco de história da Sismologia, Sismologia no Brasil, O que são terremotos, Teoria do Rebote elástico, Centros de dados em sismologia. Ondas sísmicas e estrutura da Terra Tipos de Ondas; P, S e de Superfície Estrutura da Terra Localização de Terremotos Magnitude e intensidade sísmicas Escalas de magnitude e de intensidade, isossistas Relatórios Macrossísmicos Sismicidade; Padrões de sismicidade Mundial Sismicidade Brasileira Sismicidade Induzida Ameaça sísmica

Geofísica A Geofísica é a ciência que estuda a estrutura, composição, evolução e dinâmica da Terra utilizando métodos que medem as propriedades físicas da rochas (geofísicos).

4 Geofísica A Geofísica é a ciência que estuda a estrutura, composição, evolução e dinâmica da Terra utilizando métodos que medem as propriedades físicas da rochas (geofísicos). O geofísico mede grandezas físicas, e por meio de tratamento matemático, físico e computacional, aliado ao conhecimento geológico, infere a estrutura e os mecanismos dinâmicos que agem na Terra no presente e/ou que atuaram no passado, formando e modificando o planeta como um todo ou uma região específica.

5 Métodos Geofísicos Os métodos geofísicos mais comuns incluem: Sismologia e Sísmica; Gravimetria; Magnetometria e Paleomagnetismo; Geotermia; Geofísica Nuclear Métodos Elétricos e Eletromagnéticos;

6 Métodos Geofísicos Os métodos geofísicos mais comuns incluem: Sismologia e Sísmica Parâmetros elásticos do meio, velocidade para ondas P e S, distribuição de terremotos; Gravimetria Densidade; Magnetometria e Paleomagnetismo Susceptibilidade magnética, orientação e intensidade do campo magnético terrestre; Geotermia Fluxo de calor, gradiente geotermico; Geofísica Nuclear Quantidade de elementos radioativos; Métodos Elétricos e Eletromagnéticos Resitividade das Rochas à passagem de corrente elétrica;

Sismologia A Sismologia é a ciência que estuda os terremotos e busca a partir deles investigar a estrutura da Terra ao mesmo tempo que estuda a distribuição deles sobre o globo terrestre (sismicidade

7 Sismologia A Sismologia é a ciência que estuda os terremotos e busca a partir deles investigar a estrutura da Terra ao mesmo tempo que estuda a distribuição deles sobre o globo terrestre (sismicidade global). A análise das informações associadas aos terremotos fornecem subsídios para o conhecimento dos mecanismos causadores dos abalos sísmicos e assim, dão indícios das condições as quais as rochas no interior da Terra se encontram. Ivan Koulakov, 2011

8 Sismologia e a origem dos sismos Os sismos são causados pela liberação de energia acumulada no interior da Terra, que origina ondas elásticas que se propagam por todo o planeta. Já nos anos 1820 estudos físicos e matemáticos previam a existência de dois tipos principais de ondas elásticas: ondas P e ondas S. Cada tipo se propagando e deformando o meio com características próprias. Estas ondas foram posteriormente detectadas após o final do século 19 com o desenvolvimento de instrumentos capazes de registrá-las e são a base dos estudos sismológicos.

9 Sismologia e a Superfície terrestre = Sismicidade!

Sismologia e a Sociedade O terremoto de Lisboa, 1755 O grande terremoto de Lisboa de magnitude 9,0 ocorrido as 9:20h de 01/Nov/1755, seguido por dois outros abalos sísmicos, destruiu quase que

10 Sismologia e a Sociedade O terremoto de Lisboa, 1755 O grande terremoto de Lisboa de magnitude 9,0 ocorrido as 9:20h de 01/Nov/1755, seguido por dois outros abalos sísmicos, destruiu quase que completamente a cidade portuguesa com aproximadamente habitantes na época. O terremoto foi seguido de um grande tsunami, que também ceifou muitas vidas. O estudo deste evento iniciou o desenvolvimento da sismologia moderna que foi se estabelecer como ciência no final do século 19.

entendê-los Dentro do instrumento existia um pêndulo, que responde a

11 Sismologia e a Sociedade Grande impacto na nossa vida e sociedade Desde a idade antiga existem relatos sobre tremores e tentativas de se entendê-los Dentro do instrumento existia um pêndulo, que responde a movimentos transversais a direção de onde vinham as ondas (réplica, Univ. de Tokoy, Japão)

12 Forbes, 1844 (Escócia) Utilizando um pendulo invertido com uma massa (C) móvel para o ajuste do período de oscilação livre e um lápis na ponta que registrava o movimento do solo em um papel posicionado sob o instrumento. Um problema sério deste instrumento era o atrito do papel com o lápis que limitava muito a sua sensibilidade

13 O pêndulo horizontal O pêndulo horizontal de Rebeur Paschwitz (depois de Davison, 1896). 1869, Pêndulo horizontal de Zöllner

14 Desenvolvimentos dentro da Sismologia A sismologia como ciência só passou a existir propriamente dita a partir do século 19 com o desenvolvimento do pêndulo horizontal por Zollner e RebeurPaschwitz que em 1889 apresentou o registro do primeiro telessismo gravado por um instrumento em Potsdam/Alemanha. Rebeur-Paschwitz, Nature, 1889 July, 25th. pp

15 Mais informações The Early History of Seismometry (to 1900); Dewey, J., Byerly, P.; Bulletin of the Seismological Society of America; February, 1969 ; vol. 59, no. 1, pp

16 A partir de : Andrija Mohorovicic descobre a descontinuidade de Moho (nomeada em sua homenagem) limite entre a Crosta e o Manto; Beno Gutenberg em 1913/14 determinou o raio do núcleo da Terra (~2900km) e estabeleceu que este núcleo deveria estar no estado líquido; 1935: Charles Richter desenvolve a escala de Magnitude para quantificar o tamanho dos terremotos que ocorriam no Sul da Califórnia; 1936: Inge Lehmann sugere a existência de um núcleo interno sólido; 1940: Jeffreys & Bullen publicaram a primeira versão das suas tabelas com tempos de percurso para todo o mundo;

7 Mw ocorrido em 24/09/2013 Geográfica Temporal Causas Efeitos A partir do

17 A sismologia moderna Responsável pelo estudo dos terremotos Localização Distribuição Terremoto de Mag. 7.7 Mw ocorrido em 24/09/2013 Geográfica Temporal Causas Efeitos A partir do estudo dos terremotos podemos ainda compreender melhor a estrutura da Terra e os mecanismos que agem constantemente modificando o nosso planeta.

18 Os Terremotos Definição: Terremoto, sismo ou abalo sísmico é a liberação instantânea de energia acumulada em forma de deformação nas rochas. Os 5 (cinco) parâmetros: Foco ou hipocentro; Epicentro (Coordenadas); Profundidade focal (h); Hora de ocorrência; Magnitude. Definem um terremoto que gera ondas elásticas que se propagam por toda a Terra (inclusive em sua parte fluida)

o epicentro e uma estação em sua Superfície.

19 Terremotos e as Ondas sísmicas Distância Epicentral É distância em graus, medida a partir do centro da terra entre o epicentro e uma estação em sua Superfície. Distância Epicentral Quanto 1º de longitude* valo 1 em ~ 111,2 km ~?km Δ * no equador

20 Atualmente...

21 Mas como e porque ocorrem Terremotos?

22 São Francisco, 1906 Epicentro em 37,75 N e 122,55 W Profundidade de 8 km Quarta-feira, 18 de Abril de 1906 as 5:12 Mortes: estimadas Magnitude 7,8 Mw

em 1906, em San Francisco Nesta teoria as falhas vistas na superfície são parte da causa de ocorrerem tremores e não sua

23 Teoria do Rebote¹ Elástico Elastic rebound theory A teoria do rebote elástico nos ajudou a compreender como e porque os terremotos acontecem. Ela foi proposta por Reid enquanto ele estudava o terremoto de mag em 1906, em San Francisco Nesta teoria as falhas vistas na superfície são parte da causa de ocorrerem tremores e não sua consequência como se imaginava na época. Image taken from: a/1906/18april/reid.php ¹) Também traduzido como teoria do ricocheteio elástico

1) As falhas, por bloquearem a movimentação relativa das placas acumulam energia em forma de deformação devido ao movimento das placas que ocorre a quilômetros de distância, 2) Quando a deformação

24 1) As falhas, por bloquearem a movimentação relativa das placas acumulam energia em forma de deformação devido ao movimento das placas que ocorre a quilômetros de distância, 2) Quando a deformação atinge um nível maior do que a falha pode suportar, Stein, ) Ocorre um terremoto, liberando instantaneamente toda a energia acumulada causando uma deformação permanente ao longo da falha e emitindo ondas símicas em todas as direções.

25 Modelo de placas

26 Sismicidade

27 Sismicidade E após o terremoto ocorrer, o movimento das placas é interrompido? Não! Logo o processo de ocorrência de terremotos é cíclico!

28 Períodos sísmicos Um terremoto é o resultado da acumulação da energia em forma de deformação ao longo de uma falha. Um terremoto tenta recuperar em um instante anos de movimentação que ocorreu longe dela. Esse modelo implica em uma séries de períodos: Período Intra-sísmico (a maior parte do tempo) Período Pré-sísmico (sismos precursores) Período Co-sísmico (terremoto principal) Período Pós-sísmico (réplicas) Inter-sísmico Pr é Co Pó s- Inter-sísmico tempo

29 Precursores e Réplicas? Nós só podemos classificar uma sequência de tremores após a determinação de um terremoto principal. Imagine a seguinte sequencia: precursores réplicas

geralmente com uma magnitude menor em pelo menos 1 grau, Sismo M8

30 Réplicas Ocasionados pela reacomodação dos esforços em subsuperfície, Acontecem ao longo da falha principal, Magnitudes geralmente com uma magnitude menor em pelo menos 1 grau, Sismo M8 Réplicas até M7 É possível estimar o tamanho da falha pela distribuição das réplicas

31 Animação Sequência do Chile Março Abril/2014

32 Próxima aula Sismologia no Brasil e no Mundo como parte da teoria de tectônica de placas Centros de Sismologia Tipos de Informações sismológicas Exercício prático

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