15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental

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1 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental INFLUÊNCIA SÍSMICA NA ANÁLISE DO RISCO GEOLÓGICO, COM ÊNFASE PARA ÁREA DE INFLUÊNCIA DO LINEAMENTO ALÉM PARAÍBA Tiago Antonelli 1 ; Luiz Fernando dos Santos 2 Resumo A maior parte dos terremotos registrados no Brasil é decorrente de reativações de zonas de fraquezas (falhas) pré-existentes. Diversos casos de abalos sísmicos associados a atividades neotectônicas já foram estudados, em especial, na região nordeste do Brasil onde há registros de episódios em que tremores de terra causaram grande destruição em cidades localizadas na área de influência de falhas tectonicamente ativas, como foi o caso do tremor ocorrido no município de João Câmara (RN) em 1986, deflagrado por atividades neotectônicas na Falha Samambaia. Fatores como: padrão construtivo das moradias, conhecimento da população acerca de como agir em caso de eventos sísmicos, tipo de solo em que as construções estão apoiadas são fatores que podem mitigar, ou agravar os danos em caso de abalos sísmicos. Ao analisar a região da zona de influência do Lineamento Além Paraíba, nota-se que a atividade sísmica é bem menor do que o indicado pela atividade neotectônica na região, sendo que o risco de tremores de terra causarem impactos em contruções civis é baixo. Abstract Most of the earthquakes registered in Brazil are due to reactivation of pre-existing weaknesses zones. Several cases of earthquakes associated with neotectonic activities have been studied especially in the northeast of Brazil wherein episodes of earthquakes caused great destruction in cities located in the influence area of active tectonic faults, such was the case of João Câmara city, Rio Grande do Norte state, in 1986, triggered by neotectonic activities in Samambaia Fault. Factors such as building standard of housing, population knowledge about how to act in case of seismic events and soils type, are factors that may mitigate or aggravate the damage in case of earthquakes. When analyzing the zone of influence Além Paraíba Lineament, it is noted that the seismic activity smaller than indicated by neotectonic activity in the region, and the risk of impact earthquakes in civil constructions is low. Palavras-Chave sismos, Lineamento Além Paraíba, risco geológico. 1 2 Geol., Pesquisador em Geociências, CPRM Sureg SP, (11) , tiago.antonelli@cprm.gov.br Geól., Pesquisador em Geociências, CPRM Sureg SP, (11) , luiz.fernando@cprm.gov.br 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 1

2 1. INTRODUÇÃO A maioria das ocorrências de terremotos intraplacas, como no caso do Brasil, segundo Sykes (1978), se dá pela reativação de zonas de fraqueza (falhas) pré-existentes. Estas reativações ocorrem devido à ação das tensões vigentes nessas zonas de fraqueza e podem ser abordadas em dois níveis de escala: regional ou local (pontual). Em nível regional, consideram-se as tensões atuantes na porção superior da placa ou litosfera em que atuam tensões de grande escala seja por empuxos transmitidos ao longo das bordas da placa litosférica ou tensões de naturezas térmicas bem como isostáticas. Com o Projeto do Mapa Mundial das Tensões no âmbito do Projeto Internacional de Estudos da Litosfera da International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) concluído em 1992, houve um grande enriquecimento no entendimento do efeito das tensões tectônicas na referida escala. Em nível local leva-se em conta a carga litostática, efeitos de erosão, feições topográficas ou geomorfológicas, estrutura geológica local e parâmetros elásticos. Segundo Zoback et al. (1989) essas duas categorias de forças são as principais responsáveis pelas tensões na porção superior da litosfera. Com a acelerada expansão urbana nas últimas décadas - aliado a falta/inexistência de planejamento - o número de ocorrências de desastres naturais condicionados, em especial, pelas chuvas como: inundações, deslizamentos de terra cresceu vertiginosamente. Outra consequência do crescimento das áreas urbanas é a ocupação de regiões próximas a falhas geológicas tectonicamente ativas, com ocorrências de eventos sísmicos em geral de baixa magnitude. A combinação de fatores como: baixo padrão construtivo das residências apoiadas em solos arenosos, por vezes saturados com água, e presença de ondas sísmicas pode acarretar um alto risco que é acentuado pelo desconhecimento da população sobre do tema. Grande parte dos abalos sísmicos ocorridos no Brasil, que atingiram de fato a população com danos às estruturas de residências, danos à infraestrutura urbana, são reportados a cidades localizadas próximas a zonas de influências de falhas geológicas tectonicamente ativas, em especial, no nordeste brasileiro. (Falha Samambaia, Lineamento de Patos, Falha de Orós, entre outras) Diversos são os eventos encontrados na literatura, como o terremoto em João Câmara (RN) em 1986 que atingiu 5,1º mb, Cascavel (CE) em 1980 (5,2º mb), Sobral (CE) 2008 (4,2 mb), entre outros. No sudeste brasileiro, há um conjunto de falhas transcorrentes (Cubatão, Além Paraíba, Lancinha, Itapeúna, entre outras) definida por Sadowski (1991) de Sistema de Falhamento Cubatão ou Megafalha Cubatão. Diversos autores descrevem evidências de atividades tectônicas cenozóicas na região por meio de análises de juntas e falhas que cortam depósitos quaternários (Silva & Mello (2011), Riccomini (1989), Hiruma (1999)), entre muitos outros, que poderiam deflagrar tremores de terra em toda área de influência dessas falhas Objetivos Esse trabalho procurará analisar a correlação entre a intensa atividade neotectônica na área de influência do Lineamento Além Paraíba, a atividade sísmica na região e eventuais danos à população e à infraestrutura urbana que podem ser causados por eventos dessa natureza. 2. METODOLOGIA Foram feitas pesquisas bibliográficas acerca de indícios de atividades neotectônicas em toda área de influência do Lineamento Além Paraíba comparando-as com o registro sísmico na região. Os eventos sísmicos foram retirados do Boletim Sísmico Brasileiro (versão oficial) (IAG 2015) e sobrepostos a imagens de radar e a dados estruturais retirado de Geobank-CPRM (2004) para analisar uma possível correlação desses com o arcabouço estrutural observado na área. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 2

3 Também foi feito levantamento de alguns sismos de grande magnitude que ocorreram em diferentes regiões do Brasil e que causaram danos à população em geral. Foi analisada a influência dos lineamentos e grandes falhamentos na deflagração dos tremores na região do Lineamento Além Paraíba e de outras regiões clássicas desse tipo de estudo como os lineamentos nordestinos (Patos, Pernambuco, Samambaia). 3. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA ESTUDADA 3.1. Geologia regional A área de estudo em questão está inserida na Província Mantiqueira (Almeida et al. 1977) na Faixa Móvel Ribeira, com origem relacionada à orogenia neoproterozóica Brasiliana Pan Africana. A Faixa Ribeira se estende na direção ENE ao longo da porção atlântica dos estados do Paraná, São Paulo e Rio de Janeiro (Heilbron et al. 2004). Segundo os mesmos autores, sua gênese foi resultado de sucessivas colisões de terrenos acrescionários contra a margem sul do paleocontinente São Francisco, no contexto da aglutinação do supercontinente Gondwana. Para a conformação da Faixa Ribeira no estado do Rio de Janeiro, destaca-se a colisão do Arco Rio Negro há aproximadamente 580 Ma, e a colisão do Terreno Cabo Frio há 520 Ma. Essas colisões provavelmente acarretaram expressivas deformações associados a um metamorfismo regional de alto grau, além de uma destacada granitogênese. O conjunto litológico da área de estudo insere-se numa província polimetamórfica e politectônica, configurando a faixa móvel citada acima, onde foram individualizadas as séries Juiz de Fora e Além Paraíba (Ebert 1955), constituídas basicamente por gnaisses charnoquíticos e gnaisses, respectivamente (Figura 1). Figura 1 - Mapa geológico do Lineamento Além Paraíba (em destaque) (Retirado de Marchesi 2008). 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 3

4 3.2. Zona de Cisalhamento Rio Paraíba do Sul O Lineamento Além Paraíba (Almeida et al. 1975) é uma importante feição estrutural identificada no estado do Rio de Janeiro estendendo-se ao Espírito Santo constituindo parte do arcabouço estrutural do cinturão Paraíba do Sul (Faixa Ribeira). Possui cerca de 260 km de extensão e até 10 km de largura com gnaisses milonitizados e extremamente recristalizados com direção principal ENE (Silva & Mello 2011). Almeida et al. (1975) afirmam que a estrutura apresentaria evolução poilifásica em que a derradeira fase de atividade seria tardibrasiliana, processando-se em nível crustal pouco profundo, dando origem a estruturas cataclásticas presentes nos milonitos. Possui destacada expressão topográfica, sendo caracterizada por larga faixa de blastomilonitos, que atravessa diagonalmente as estruturas da Série Paraíba (Rosier 1965). Dayan & Keller (1990) destacaram a existência de faixas alinhadas com feições de intensa concentração de deformações dúcteis localizadas, identificadas como zona de cisalhamento. Assim denominaram o Lineamento Além Paraíba como Zona de Cisalhamento Rio Paraíba do Sul, em função da simetria de estruturas em relação à zona central do lineamento ocupada pelo Rio Paraíba do Sul. O conjunto de falhas transcorrentes, que bordeja a costa sudeste brasileira (Cubatão, Além Paraíba, Lancinha, Itapeúna, etc.) definida por Sadowski (1991) de Sistema de Falhamento Cubatão (ou Megafalha Cubatão), ter-se-ia originado no mecanismo de colisão e subsequente tectônica de escape entre os Crátons Angolano e de São Francisco. Sadowski (1983) destaca que a Zona de Falhamentos Transcorrentes do Sudeste Brasileiro é constituída por um feixe de falhas com direção média NE-E. Segundo o mesmo autor algumas dessas falhas cortam granitos pós-tectônicos do evento Brasiliano e são recobertas por sedimentos paleozoicos da Bacia do Paraná. Sendo assim a idade mínima inferida para essas falhas é Pré Devoniana. 4. RESULTADOS, EXEMPLOS E DISCUSSÕES Autores como Berrocal et al. (1984) analisaram a listagem de sismos ocorridos no Brasil, caracterizando as principais regiões sísmicas do país, associando-as às principais unidades geotectônicas. Outros autores vêm fazendo estudos semelhantes acerca do tema, na tentativa de definir províncias sismogênicas ou encontrar padrões de ocorrências dos sismos em diversas regiões do Brasil, associando-os a estruturação geológica regional. Ao se analisar a distribuição dos epicentros, percebe-se que, em muitos casos, eles estão dispostos ao longo de grandes falhamentos que possuem indícios de atividade neotectônica. Um exemplo disso pode ser observado na Figura 2 que mostra diversos eventos ocorridos ao longo da Falha Sísmica de Samambaia (Takeya et al. 1989) no nordeste brasileiro. Em 30 de novembro de 1986 o município de João Câmara (RN), localizado na área de influência dessa falha, foi atingido por um tremor de terra de 5,1º na escala mb que causou severas perdas e danos à população. Em consequência, diversos estudos foram efetuados, iniciando pelo monitoramento local através da Estação Sismológica de Brasília e do Grupo de Sismologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. No período de agosto/86 a setembro/96 foram registrados sismos ao longo da área de influência da falha (Amaral 2000). No caso do município de João Câmara, 36,16% do território está inserido nos domínios da bacia hidrográfica do Rio Ceará-Mirim, 25,82% nos domínios da bacia hidrográfica do Rio Maxaranguape e 38,01% inserido nos domínios da faixa litorânea. Grande parte das residências e da infraestrutura urbana está apoiada em solos arenosos, sujeitos a processos de liquefação. O fenômeno da liquefação está associado a solos incoerentes, saturados com granulometria fina ou media. Esse evento ocorre quando um solo não drenado é sujeito a uma distorção cíclica, induzido por ondas sísmicas de tal modo que a tensão intersticial de água sofre um aumento igual ao valor da tensão efetiva inicial do solo. (Das 1993). A liquefação em solos arenosos tem sido verificada perto da superfície, a profundidades não superiores a 20 m, sendo, na maioria das 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 4

5 vezes, a menos de 10 m. Tal fato é devido, provavelmente, a algumas das seguintes razões: (i) é necessária uma pressão de água intersticial muito maior para superar a pressão efetiva a grandes profundidades; (ii) as areias a maiores profundidades são, normalmente, de maior densidade e possuem maior granulometria, sendo mais difícil liquefazerem; (iii) os movimentos sísmicos são menores a maiores profundidades (Hu et al. 1996). Provavelmente as destruições relatadas nos municípios da região, em decorrência do evento sísmico citado e de outros na região nordeste, estão relacionados, além da magnitude elevada, ao tipo de solo encontrado na área (arenoso, incoerente). Figura 2 - Dados da Falha de Samambaia, incluindo sismos e geologia da região (Adaptado de Bezerra et al. 2007). Ao analisar a região da zona de influência do Lineamento Além Paraíba (Figura 4), nota-se que a atividade sísmica é bem menor do que o indicado pela atividade neotectônica. Os sismos registrados na região estão bastante dispersos e bem menos frequentes se comparado aos ocorridos ao longo de falhas nordestinas como Samambaia, Patos, etc. Essa informação é relevante no que toca ao risco geológico na região. Apesar de várias cidades estarem assentadas próximas a área de influência do Lineamento Além Paraíba, até hoje não houve registros de eventos significativos de terremotos que pudessem causar danos estruturais a moradias, infraestrutura das cidades, ou serem deflagradoras de eventos de movimentos de massa (deslizamentos, solapamentos de margens). Não é possível observar uma orientação concordante entre a disposição dos epicentros e o conjunto de falhas da região do Lineamento Além Paraíba. Esse fato é controverso, visto que em regiões com falhamentos ativos em outras áreas do Brasil, há uma evidente correlação da atividade sísmica com a geometria da feição geológica. Talvez essa correlação seja possível com o aprimoramento da rede sismográfica na região em que sismos de menor magnitude seriam detectados em maior quantidade. Entretanto há vários outros motivos, que devem ser mais bem estudados, que podem explicar a ausência de correlação dos sismos com o arcabouço estrutural na região e a pouca ocorrência de tremores na área. Uma possibilidade é a influência da espessura da crosta. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 5

6 Há locais onde a crosta terrestre é mais delgada e encontra-se tensionada devido a influência do manto listosférico que é mais denso. O efeito dessas tensões podem deflagrar tremores seja por reativação de falhas pré-existentes ou pela geração de novas estruturas de fraqueza (Assumpção et al. 2013). A região nordeste se encontra em uma das regiões do Brasil com menor espessura da crosta: a província Borborema. De modo geral, a crosta no país possui 40 km de espessura em média. Em alguns pontos da região nordeste a espessura é de menos de 30 km (Figura 3). Figura 3 - Contornos de espessura crustal (km). Pontos vermelhos mostram dados sísmicos. Cruzes brancas nas áreas oceânicas denotam espessuras inferidas por anomalias Bouguer. Linhas verdes são limites das principais províncias geológicas brasileiras. Os valores de espessura da crosta no oceano incluem a camada de água (retirado de Assumpção et al. 2013). 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 6

7 Figura 4 - Sismos ocorridos na região do Lineamento Além Paraíba (Zona de Cisalhamento Paraíba do Sul) e demais estruturas no sudeste brasileiro. Nota-se que não há uma clara correlação entre a disposição dos epicentros e o arcabouço estrutural da área. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 7

8 5. CONCLUSÕES Ao observar a Figura 4 com a sobreposição da imagem de radar, feições estruturais e os sismos detectados na região do Lineamento Além Paraíba, nota-se que não há uma clara correlação entre os dados. Ao contrário do que é indicado pelos vários indícios de reativações neotectônicas, a região possui uma baixa ocorrência sísmica. Quando se observa a região da Falha de Samambaia, por exemplo, (Figura 2) a correlação entre as feições estruturais, neotectônica e ocorrência de sismos são evidentes e a quantidade de eventos sísmicos compatível com as atividades neotectônicas na região. No caso de sismos históricos ocorridos no Brasil, em que houve danos a estruturas de moradias, infraestrutura urbana, etc., como no caso do município de João Câmara (RN), vários fatores, além da intensidade do sismo devem ser levados em consideração: baixo padrão construtivo das moradias, tipo de solo que as mesmas estão apoiadas, ocorrência de chuvas intensas anteriores à ocorrência do abalo sísmico, que possam vir a saturar o solo e deflagrar eventos de liquefação aumentando o risco envolvido. Além disso, o alerta feito pela Defesa Civil Municipal à população, em áreas com conhecida recorrência sísmica é fundamental para a mitigação dos danos em caso de eventos dessa natureza. Na área de influência do Lineamento Além Paraíba, o risco de um abalo sísmico causar danos à moradias ou à infraestrutura urbana nas cidades inseridas nessa área de influência é baixa devido a pouca ocorrência de tremores registrados na região. Há diversas explicações possíveis para essa a baixa incidência sísmica; uma delas poderia estar relacionada com a espessura crustal da área que seria maior se comparada à de regiões com maior incidência de tremores como na Província Borborema no nordeste brasileiro. O aprimoramento da rede sismográfica na região poderia registrar sismos de menor magnitude em maior quantidade, auxiliando os estudos de zoneamento sísmico. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à CPRM Serviço Geológico do Brasil pelo apoio à pesquisa e a produção científica na área de Risco Geológico. REFERÊNCIAS Almeida F.F.M., Hasui Y., Carneiro C.D.R O Lineamento de Além Paraíba. Na. Acad. Bras. Ciênc., 47: 575. Almeida, F. F. M., Hasui, Y., Brito Neves, B. B., Fuck, R. A Províncias Estruturais Brasileiras. In: SBG, Simpósio de Geologia do Nordeste, 8, Campina Grande, Anais, Amaral C. A Correlação entre contexto morfoestrutural e sismicidade nas regiões de João Câmara e São Rafael (RN). Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 80p. Assumpção M., Bianchi M., Julià J., Dias F.L., França G.S., Nascimento R., Drouet S., Pavão C.G., Albuquerque D.F., Lopes A.V Crustal Thickness Map of Brazil: Data Compilation and Main Features. Journal of South American Earth Sciences, Berrocal J.; Assumpção M.; Artezana R.; Dias Neto C.M.; Ortega R.; França H.; Veloso J.A.V Sismicidade do Brasil. IAG-USP, 320p. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 8

9 Bezerra, F.H.R; Takeya M. K.; Sousa M. O. L.; Nascimento A. F., Coseismic reactivation of the Samambaia fault. Tectonophysics, 430: CPRM Folha SF.23 Rio de Janeiro 2004 Carta Geológica do Brasil ao Milionésimo: Carta Geológica escala 1: Min. de Minas e Energias, Brasília. Das B. M Principles of soil dynamics. Boston: PWS-Kent Publishing Company. Dayan H. & Keller J. V. A A Zona de Cisalhamento do Rio Paraíba do Sul nas vizinhanças de Três Rios (RJ): uma análise de deformação dada por algumas feições estruturais. Revista Brasileira de Geociências, 19 (4): Ebert H Pesquisas Geológicas na parte Sudeste do Estado de Minas Gerais. DNPM/MME- Divisão de Geologia e Mineralogia, Relatório Anual do Diretor: Heilbron M., Pedrosa-Soares A. C., Campos Neto M. C., Silva L. C., Trouw R. A. J., Janasi V. A. Província Mantiqueira. In: Mantesso-Neto, V.; Bartorelli, A.; Carneiro, C. R.; Brito Neves, B. B. (Org.) 2004 Geologia do Continente Sul-Americano - evolução da Obra de Fernando Flávio Marques de Almeida. São Paulo: Beca, p Hiruma S.T Neotectônica no Planalto de Campos do Jordão, SP. Dissertação de Mestrado, Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo, 102 p. Hu Y. ; Chen H. Y Probabilistic analysis of uncertainties in seismic hazard assessment. Structural Safety. Vol. 11, nº 3-4, p IAG : Boletim Sísmico Brasileiro in Acessado em março/2015. Marchesi V. R Modelagem Geomecânica Tridimensional de Maciços Rochosos para Análise Bidimensional da Estabilidade dos Taludes de Escavação da Casa de Força do AHE- Simplício. Dissertação de Mestrado, Pontíficia Universidade Católica do Rio de Janeiro. 129 pp. Riccomini C O Rift Continental do Sudeste do Brasil. Tese de Doutorado - Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo. 256 pp. Rosier G. F Pesquisas geológicas na parte oriental do Estado do Rio de Janeiro e na parte vizinha de Minas Gerais, DNPM, Div. Geol. Min., Rio de Janeiro. Boletim, 222: Sadowski G. R Sobre a geologia estrutural de cinturões de cisalhamento continentais. Tese de Livre-Docência, Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo. 108 pp. Sadowski G. R A Megafalha de Cubatão no Sudeste Brasileiro. Bol. IG-USP. Série Cientifica, 22: Silva T.P. & Mello C. L Reativações neotectônicas na Zona de Cisalhamento do Rio Paraíba do Sul (Sudeste do Brasil). Revista do Instituto de Geociências, 11 (1) Sykes, L.R Intraplate seismicity, reativation of preexisting zones of weakness, alkaline magmatism, and other tectonism posdating continental fragmentation. Rev. Geophys. Space Phys., 16: Takeya M.K.; Ferreira J. M.; Pearce R. G.; Assumpção M.; Costa J. M.; Sophia C. M The intraplate earthquake sequence near João Câmara, northeast Brazil - evolution of seismicity. Tectonophysics, 167: Zoback M. L. et al. (19 authors) Global patterns of tectonic stresses. Nature, 442, p º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 9