José Luís Alves

Sismologia

Biologia e Geologia10º ano

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Tipos e causas dos sismosSismos ArtificiaisResultam da atividade humana, como por exemplo, os sismos gerados por explosões artificiais (minas, pedreiras) ou por colapso em zonas mineiras.Sismos naturaisResultam de causas naturais e tendo em conta a sua origem, podem ser:

Sismos vulcânicosOriginados pelo movimento brusco do magma ou durante o seu movimento ascensional até à superfície.Sismos de colapsoOriginado pelo colapso de certas estruturas geológicas, como cavernas, ou devido a movimentos em massa.Sismos tectónicosGerados pela rotura das rochas quando estão sobre a ação de fortes tensões tectónicas devido ao movimento das placas litosféricas

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SismologiaÉ o estudo da passagem de ondas elásticas através da Terra.

Quando ocorre um sismo, parte da energia libertada viaja na forma de ondas elásticas. Estas ondas são amplificadas e registadas em sismógrafos.

O registo das ondas sísmicas constitui um dos métodos mais eficazes de estudar o interior da Terra.

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Comportamento dos materiais

Comportamento elásticoA deformação é proporcional à força aplicada e é reversível, isto é, depois de removida a força, o corpo regressa à sua forma original.

Comportamento plástico ou dúctilA relação tensão-deformação deixa de ser linear e a deformação passa a ser irreversível. Se o material for dúctil formam-se dobras.

Comportamento frágilA relação tensão-deformação ultrapassa o limite de plasticidade originando fraturas ou falhas.

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Teoria do Ressalto Elástico

Proposta por Henry Reid em 1911 após estudar o sismo de 1906 em S. Francisco, Califórnia, de um e do outro lado do segmento da falha de Sto. André que sofreu rotura durante o sismo.

Quando o material rochoso fica sujeito a um

nível de tensão que ultrapassa o seu limite

elástico, dá-se a deformação das rochas.

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Teoria do Ressalto ElásticoOs movimentos tectónicos geram tensões junto

às rochas, que vão sendo acumuladas sob a

forma de energia potencial.

Quando num dado momento, sob a ação das

tensões tectónicas, é ultrapassado o limite de

elasticidade duma rocha que tenha

comportamento frágil, verifica-se a rotura e o

movimento entre os dois blocos, sendo libertada

em energia elástica acumulada, sob a forma de

calor e sob a forma de ondas sísmicas.

Teoria do Ressalto Elástico

A tensão acumula-se durante anos até que é atingida a tensão de cedência.

A terra cede por rotura frágil instantaneamente (em segundos).

O sismo é o deslocamento instantâneo no plano de falha. Gera as ondas sísmicas.

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Ondas sísmicasA Terra é constituída por uma sucessão de camadas estratificadas e homogéneas.As ondas sísmicas são refletidas e refratadas nos meios com densidades diferentes.

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Ondas profundas ou volúmicas

Ondas superficiais

Principais tipos de ondas sísmicas

P - Primárias

S - Secundárias

5 km/s

2-3 km/s

L - Love

R - Rayleigh

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As ondas superficiais propagam-se apenas nas camadas próximas da superfície. Têm maior amplitude e maior período que as ondas de profundidade ou volúmicas.

Ondas sísmicas

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Ondas PMovimentam as partículas do solo comprimindo-as e dilatando-as. O movimento das partículas é paralelo à direção de propagação da onda.

Atravessam meios sólidos, líquidos e gasosos.

São semelhantes ao movimento das ondas de som.

Ondas volúmicas ou de profundidade

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Ondas volúmicas ou de profundidade

Ondas SMovimentam as partículas do solo perpendicularmente à direção de

propagação da onda.

Propagam-se apenas em meios sólidos.

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Ondas volúmicas ou de profundidade

Ondas Love

Apresentam movimento horizontal e as partículas do meio vibram perpendicularmente à direção de propagação da onda.Propagam-se apenas nos sólidos.Compostas pelas ondas S, mas são mais lentas.As ondas de L “atacam” preferencialmente os alicerces dos prédios.Possuem movimentos semelhantes à deslocação de uma cobra.

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Ondas de Superfície

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Ondas Rayleigh

Apresentam movimento vertical e horizontal.São compostas pelas ondas P e S, sendo as últimas a chegar. Propagam-se em meios sólidos e líquidos.Têm movimentos semelhantes às ondas do mar.A sua velocidade de propagação é constante.

Ondas de Superfície

Ondas P

O movimento das partículas alterna-se em compressões e distensões. O seu movimento é paralelo à direção de propagação (longitudinal). Os materiais retomam a forma original após a passagem da onda.

Animação

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Ondas S

O movimento das partículas é perpendicular (transversal) à direção de propagação da onda. Os movimentos da animação são verticais, mas podem ocorrer em qualquer direção. Após a passagem da onda, os materiais retomam a sua forma inicial.

Animação

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Ondas L (Love)

O movimento das partículas é transversal (horizontal e perpendicular) à direção de propagação. A amplitude diminui com a profundidade. Os materiais retomam a sua forma original após a passagem da onda.

Animação

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Animação

O movimento das partículas é elíptico no plano vertical. A amplitude diminui com a profundidade. Os materiais retomam a forma inicial após a passagem das ondas.

Ondas R (Rayleigh)

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Velocidades das ondas P em alguns materiais e rochas mais comuns

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Os sismógrafos modernos convertem automaticamente o sinal elétrico em sinal digital através de sensores e circuitos eletrónicos.

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Sismógrafos

Minutos

Ondas de Superfície (L ou R)

0

P S

10 20 30 40 50

PrimáriasSecundárias

Anatomia de um sismo

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Sismogramas

Exemplo de sismograma

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Sismogramas do sismo de Aquidauna (Chile) – 20/06/2003

Vertical

Horizontal (N-S)

Horizontal (E-W)

Exemplo de sismogramaLocalização de sismos

A partir dos intervalos de tempo entre a chegada das ondas P e S registados em 3 estações.

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Sismogramas

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Distância percorrida desde o epicentro (km)

Tem

po d

ecor

rido

apó

s o

iníc

io d

o si

smo

(min

)

3 minutos aos 1500 km

2000 4000 6000 8000 10000

25

20

SismogramaA

11 minutosde intervalo aos8600 km8 minutos

aos5600 km

15

10

5

0

SismogramaB

SismogramaC

Ondas S

Ondas P

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Determinação do epicentro de um sismo

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Foi estabelecida por Charles Richter em 1935, que ao estudar sismos locais no

sul da Califórnia propôs uma escala logarítmica para esses sismos. Desde aí

têm sido propostas várias escalas logarítmicas para todas as profundidades e

distâncias, para ondas volúmicas e ondas superficiais.

Avalia a magnitude de um sismo. 

Todas as escalas de magnitude baseiam-se numa relação do tipo:

ahqTAM

),(log10 A - amplitude (em 10-6 m)

T - período (em s)H - profundidade do focoA - constante empírica - distância angular entre o epicentro e o sismómetro

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Escala de Richter

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Os sismólogos usam a magnitude para representar a energia sísmica libertada no hipocentro.

Escala de Richter

É uma escala aberta, não sendo possível determinar o limite máximo.Apesar de cada sismo ter apenas uma magnitude, os efeitos de cada abalo variam devido à distância ao hipocentro, às condições do terreno, à qualidade das edificações, etc.

Amplitude=23 mm

Magnitude

(Richter)

Amplitude(mm)Te

mpo

ent

re a

s on

das

P e

as S

Dis

tanc

ia (

km)

P S

S- intervalo de ondas = 24 segundosOndas P

Amplitude das ondas sísmicas (S) mais largas

Intervalo de tempo entre as ondas P e S (distância ao epicentro)

Unir os pontos para determinar a magnitude

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Energia de um sismo A energia libertada por um sismo é proporcional à amplitude das ondas.

Magnitude = 4

900 x

O aumento de 1 na magnitude do sismo implica um aumento de energia na ordem das 30 vezes.O aumento de 1 na magnitude do sismo implica um aumento da amplitude na ordem das 10 vezes.

Magnitude = 5

Magnitude = 6

30 x

30 x

100 x

10 x

10 x

Energia Amplitude

Magnitude = 4

Magnitude = 5

Magnitude = 6

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Profundidade dos sismos

Podem ser classificados de três formas:

Superficiais – ocorrem entre a superfície e os 70 km de profundidade (85%)

Intermédios – ocorrem entre os 70 e os 300 km de profundidade (12%)

Profundos – ocorrem entre os 300 e os 700 km de profundidade (3% dos sismos).

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Profundidade dos sismos

Na crosta continental, a maior parte dos sismos ocorrem entre os 2 e os 20 km,

sendo muito raros abaixo dos 20 km, uma vez que a temperatura e pressão são

elevadas, fazendo com que a matéria seja dúctil e tenha mais elasticidade.

Como a crosta oceânica é fria, nas zonas de subducção os sismos podem ser

mais profundos.

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Legenda:• amarelo (superficiais) = profundidade do foco até 70 Km• vermelho (intermédios) = profundidade do foco entre 70 e 300 Km• negro (profundos) = profundidade do foco entre 300 e 700 Km

Ocorrências sísmicas mostradas segundo a profundidade da localização do foco ou hipocentro.

Profundidade dos sismos

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Escala de Mercalli

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Mede o grau de destruição – intensidade – de um sismo.A intensidade depende de vários fatores, desde os tipos de rochas que compõem a área afetada até à distância entre o hipocentro e o epicentro. 

Escala de Mercalli

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Carta de isossistas

Depois de avaliar a intensidade sísmica em diferentes locais, determina-se a

zona epicentral através da marcação num mapa dos graus e posterior ligação

entre pontos de igual intensidade sísmica, originando as isossistas.

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Carta de isossistas de intensidades máximas

A análise da carta de isossistas de intensidades máximas permite inferir uma perspetiva futura de risco sísmico de uma região.

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Relação entre Escalas

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Formação de TsunamiJapão (2011)

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