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Sismologia (Resumo de Geologia)

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Resumo do trabalho

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Sismologia

1. Conceitos básicos

   Um sismo, ou abalo sísmico, consiste na vibração das partículas dos materiais do globo terrestre originada pela libertação brusca de energia acumulada numa zona do interior da Terra, designada por foco ou hipocentro. Essa acumulação de energia resulta da deformação progressiva e elástica das rochas por efeito de enormes forças de tensão que se fazem sentir sobre elas, sobretudo nos limites das placas tectónicas.

   De acordo com o modelo do ressalto elástico, a libertação dessa energia ocorre quando é ultrapassado o limite de elasticidade das rochas sujeitas a tensão, ocorrendo fraturas no interior da massa rochosa. Na zona de fratura - falha ativa - verifica-se, então, o deslizamento brusco (ressalto) de um lado da falha relativamente ao outro. Este fenómeno é seguido de um reajustamento elástico que tende a repor a posição original dos dois blocos da falha.

   A energia mecânica assim libertada no hipocentro é transmitida aos materiais vizinhos, propagando-se em todas as direções sob a forma de ondas sísmicas. Quando um sismo tem o seu hipocentro localizado nos fundos oceânicos e resulta de um deslizamento vertical dos blocos, a energia sísmica é comunicada à massa de água oceânica, podendo formar-se, então, uma onda gigante - maremoto ou tsunami - capaz de percorrer todo um oceano a alta velocidade, invadindo a costa com enorme violência. Note-se que os maremotos podem surgir também na sequência de erupções vulcânicas violentas verificadas no oceano ou devido a grandes deslizamentos de terra. A amplitude da onda formada será tanto maior quanto maior for a profundidade da massa de água.

   A ocorrência de um sismo de grande intensidade é, muitas vezes, antecedida de pequenos abalos, designados abalos premonitórios. Igualmente frequentes são as réplicas ocorridas após o sismo. Podendo suceder-se em número variável, as réplicas não são mais que abalos de menor intensidade que traduzem a existência de movimentos de reajustamento verificados junto à falha que originou o sismo. Tendo em conta o local de propagação, as ondas sísmicas classificam-se em ondas profundas ou de corpo, se se propagam no interior, e ondas superficiais ou ondas L, se se propagam só à superfície do globo terrestre. Ao local da superfície ligado verticalmente ao foco chama-se epicentro. Uma vez que é o ponto da superfície mais próximo do foco, é o local que as ondas de profundidade atingem em primeiro lugar. As vibrações sísmicas do solo num dado local podem ser registadas detalhadamente, sob a forma de sismogramas, por instrumentos denominados sismógrafos.

2. Ondas sísmicas

Ondas P (primárias ou longitudinais):

• Ondas longitudinais: as partículas vibram paralelamente à direção de propagação da onda;
• Maior velocidade: as primeiras ondas a serem registadas pelos sismógrafos;
• Menor amplitude;
• Ao serem atingidas por este tipo de ondas, as rochas sofrem uma diminuição de volume;
• Propagam-se em meios sólidos, líquidos e gasosos.

Ondas S (secundárias ou transversais)

• Ondas transversais: as partículas vibram perpendicularmente à direção de propagação da onda;
• Menor velocidade que as ondas P: registadas nos sismogramas após as ondas P;
• Maior amplitude que as ondas P;
• As vibrações provocam deformações nas rochas sem que o seu volume seja alterado;
• Não se propagam em meios líquidos: ver esta parte melhor.

3. Distância epicentral

   Nas estações sismológicas é possível, graças ao conhecimento da velocidade das ondas P e S e do atraso verificado entre elas, calcular a distância epicentral - distância entre a estação sismológica e o epicentro de um sismo. Através das distâncias epicentrais calculadas em três estações sismológicas, é possível identificar o local aproximado onde ocorreu um sismo. Para isso, traça-se, num mapa, um arco de circunferência para cada estação sismológica, com raio igual à distância epicentral e com centro na própria estação. O ponto de interseção das 3 circunferências corresponderá, aproximadamente, ao epicentro.

4. Avaliação sísmica

Intensidade sísmica

• Baseia-se nos efeitos provocados pelas ondas sísmicas;
• Natureza qualitativa;
• Caráter subjetivo;
• Existem vários valores de intensidade para o mesmo sismo, o que depende, por exemplo, da distância ao epicentro;
• Exprime-se na escala de Mercalli modificada ou escala internacional, que é uma escala fechada, com 12 graus.

   A partir dos valores de intensidade de um sismo verificados em várias regiões, é possível elaborar uma carta de isossistas. Entende-se por isossista a linha curva fechada que une pontos atingidos por igual intensidade sísmica. Uma vez que a intensidade de um sismo diminui com o aumento da distância ao epicentro, a zona delimitada pela linha de maior intensidade contém o epicentro. O facto de as diferentes regiões atravessadas pelas ondas sísmicas apresentarem diferentes características litológicas, que afetam de forma diferente a propagação das ondas, contribui para que o traçado das isossistas seja irregular.

Magnitude sísmica

• Baseia-se na amplitude máxima das ondas sísmicas que permite quantificar a energia libertada no hipocentro ou foco;
• Natureza quantitativa;
• Caráter objetivo;
• Existe um único valor de magnitude para um sismo, que reflete a quantidade de energia libertada;
• Exprime-se na escala de Richter que é uma escala aberta e não limitada.

5. Sismos é tectónica de placas

   A maior parte da sismicidade no globo terrestre tem uma origem tectónica. A maioria dos sismos verifica-se, junto aos limites das placas litosféricas. Os movimentos das placas geram tensões que provocam uma maior deformação das rochas e, consequentemente, uma maior acumulação de energia potencial elástica que pode ser libertada a qualquer momento. Menos frequentemente, ocorre a libertação de energia sísmica em falhas ativas localizadas no interior das placas.

   Sismos intraplaca: ocorrem em zonas do interior das placas litosféricas, distantes dos seus limites, e estão, geralmente, associados à existência de falhas ativas;

   Sismos interplaca: são sismos que ocorrem nos limites das placas litosféricas. Os sismos podem verificar-se em limites divergentes, convergentes ou transformantes. É nos limites convergentes que têm acontecido os sismos mais violentos.

6. Ondas sísmicas e descontinuidades internas

6.1. Ondas sísmicas e características internas da geosfera

   O contributo da sismologia para o conhecimento do interior da Terra assenta, essencialmente, no estudo da variação de velocidade das ondas P e S à medida que percorrem o interior da Terra. Uma vez que essa velocidade é afetada pelas propriedades dos materiais que vão encontrando, é possível não só inferir das alterações nas características desses materiais como também situar os locais onde as condições materiais se alteram significativamente. Torna-se, assim, possível localizar descontinuidades internas na geosfera, ou seja, definir a fronteira entre duas zonas contíguas do interior da Terra com características diferentes.

   Para além das características já referidas das ondas P e S, importa acentuar que a velocidade das ondas é diretamente proporcional à rigidez e inversamente proporcional à densidade dos materiais que atravessam. Isso explica que, no interior de uma mesma camada terrestre, a velocidade das ondas tenda aumentar com a profundidade, uma vez que a pressão aumenta o nível de compactação dos materiais. Note-se, ainda, que, ao atingir uma zona de descontinuidade, as ondas sísmicas, para além da sua aceleração ou retardamento, sofrem também fenómenos de refração ou reflexão.

6.2. Descontinuidades

Descontinuidade de Moho (Descontinuidade FÍSICA)

• Verificou-se que as ondas refratadas atingiam a estação mais rapidamente do que as ondas diretas;
• As ondas sísmicas P e S sofrem refração nesta descontinuidade e a sua velocidade de propagação aumenta;
• Situada aproximadamente a 30 km de profundidade, a separar um meio superficial, no qual as ondas se deslocam a uma velocidade relativamente baixa - a crosta -, e o meio mais profundo e mais rígido onde a velocidade das ondas é maior - o manto;
• Estes dados sugerem uma mudança da composição dos materiais da crosta e do manto.

   A diferença de velocidade média de propagação das ondas P nos fundos oceânicos (7 km/s) e nos continentes (6 km/s) permite considerar a crosta subdividida em dois tipos: crosta continental e crosta oceânica. Esta variação da velocidade das ondas P ao longo da crosta deve-se a diferenças estruturais - a crosta continental, abundante em sílica e alumínio, é constituída, essencialmente, por rochas de natureza granítica, enquanto a oceânica, abundante em sílica e magnésio, é constituída, principalmente, por rochas basálticas mais densas e com maior rigidez.

   No manto, entre os 100 km e os 350 km de profundidade, a velocidade de propagação das ondas P e S diminui, indicando que o material rochoso se encontra num estado de menor rigidez, admitindo-se mesmo que se encontre num estado próximo da fusão e, pontualmente, em fusão parcial. Esta zona de baixa velocidade designa-se por astenosfera e corresponde a uma região caracterizada pela variação das propriedades físicas das rochas que a constituem e não pela variação da sua composição química - as rochas da astenosfera têm menor rigidez do que as rochas que se situam acima e abaixo dela. A existência da astenosfera, dotada de alguma mobilidade devido à sua plasticidade, permite considerar o conjunto de rochas suprajacentes, isto é, as rochas da crosta e do manto acima dela, como uma unidade sólida e rígida, a que se dá o nome de litosfera;

   Os estudos de sismologia, que permitiram estabelecer a existência da astenosfera, vieram, desta forma, dar um importante contributo à teoria da tectónica de placas, uma vez que a mobilidade da astenosfera, resultante do seu estado físico, pode sustentar as correntes de convecção necessárias para explicar os movimentos das placas litosféricas ou tectónicas.

Descontinuidade de Gutenberg (descontinuidade FÍSICO-QUÍMICA)

   Uma zona de sombra sísmica é uma região da superfície da Terra, na qual não são registadas ondas diretas. É possível distinguir, para qualquer sismo, as seguintes zonas de sombra sísmica:

• Zona de sombra para as ondas P: entre os 103° e os 142° de ângulo epicentral não são registadas ondas P diretas. Estes valores indicam que as ondas P são refratadas na transição do manto para o núcleo, a cerca de 2900 km de profundidade;
• Zona de sombra para as ondas S: a partir dos 103° de ângulo epicentral não são registadas ondas S diretas. Estes valores indicam que as ondas S têm uma trajetória tangencial ao núcleo, sendo refletidas a cerca de 2900 km de profundidade.
• Localiza-se a uma profundidade aproximada de 2900 km;
• Separa o manto do núcleo;
• As ondas S são refletidas e as ondas P são refratadas, diminuindo bruscamente a sua velocidade de propagação. Estes dados são compatíveis com a transição de um meio sólido e rochoso, o manto, para um meio líquido e metálico, o núcleo;
• A reflexão das ondas S indica que o núcleo externo se encontra no estado líquido.
• A refração e diminuição da velocidade das ondas P pode ser explicada pelo aumento da densidade dos materiais e pela diminuição da sua rigidez.
• Estes dados são concordantes, respetivamente, com a composição metálica do núcleo e com o facto de, pelo menos externamente, se encontrar no estado líquido;

Descontinuidade de Lehmann (descontinuidade FÍSICA)

• Localiza-se à profundidade de 5150 km;
• Separa o núcleo externo do núcleo interno;
• As ondas P sofrem um aumento da sua velocidade de propagação;
• Estes dados sugerem que o núcleo interno se encontra no estado sólido, ao contrário do núcleo externo, que é líquido.

337 Visualizações 31/05/2019

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