Powerpoint de apoio às aulas de Biologia e Geologia 10º ano no âmbito da sismologia, que explica o processo de propagação dos sismos, assim como as escalas de mercalli e de richter. Inclui animações dos diferentes tipos de ondas sísmicas.

1. José Luís Alves
Sismologia
Biologia e Geologia
10º ano

2. José Luís Alves
Tipos e causas dos sismos
Sismos Artificiais
Resultam da atividade humana, como por exemplo, os sismos gerados por
explosões artificiais (minas, pedreiras) ou por colapso em zonas mineiras.
Sismos naturais
Resultam de causas naturais e tendo em conta a sua origem, podem ser:
Sismos vulcânicos
Originados pelo movimento brusco do magma ou durante o seu movimento
ascensional até à superfície.
Sismos de colapso
Originado pelo colapso de certas estruturas geológicas, como cavernas, ou
devido a movimentos em massa.
Sismos tectónicos
Gerados pela rotura das rochas quando estão sobre a ação de fortes tensões
tectónicas devido ao movimento das placas litosféricas

3. José Luís Alves
Sismologia
É 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.

4. José Luís Alves
Comportamento dos materiais
Comportamento elástico
A 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 dúctil
A relação tensão-deformação deixa de ser linear e a deformação passa a
ser irreversível. Se o material for dúctil formam-se dobras.
Comportamento frágil
A relação tensão-deformação ultrapassa o limite de plasticidade originando
fraturas ou falhas.

5. José Luís Alves
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.

6. José Luís Alves
Teoria do Ressalto Elástico
Os 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.

7. 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.
José Luís Alves

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

9. 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
José Luís Alves

10. José Luís Alves
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

11. José Luís Alves
Ondas P
Movimentam 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

12. José Luís Alves
Ondas volúmicas ou de profundidade
Ondas S
Movimentam as partículas do solo perpendicularmente à direção de
propagação da onda.
Propagam-se apenas em meios sólidos.

13. José Luís Alves
Ondas volúmicas ou de profundidade

14. 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.
José Luís Alves
Ondas de Superfície

15. José Luís Alves
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

16. 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
José Luís Alves

17. 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
José Luís Alves

18. 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
José Luís Alves

19. 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)
José Luís Alves

20. Velocidades das ondas P em alguns materiais e rochas mais comuns
José Luís Alves

21. Os sismógrafos modernos convertem automaticamente o sinal elétrico
em sinal digital através de sensores e circuitos eletrónicos.
José Luís Alves
Sismógrafos

22. Minutos
Ondas de Superfície (L ou R)
0
P S
10 20 30 40 50
Primárias
Secundárias
Anatomia de um sismo
José Luís Alves
Sismogramas

23. Exemplo de sismograma
José Luís Alves
Sismogramas do sismo de Aquidauna (Chile) – 20/06/2003
Vertical
Horizontal (N-S)
Horizontal (E-W)

25. Exemplo de sismograma
Localização de sismos
A partir dos intervalos de tempo entre a chegada das ondas P e S registados
em 3 estações.
José Luís Alves
Sismogramas

26. José Luís Alves

27. Distância percorrida desde o epicentro (km)
Tempodecorridoapósoiníciodosismo(min)
3 minutos
aos
1500 km
2000 4000 6000 8000 10000
25
20
Sismograma
A
11 minutos
de intervalo aos
8600 km8 minutos
aos
5600 km
15
10
5
0
Sismograma
B
Sismograma
C
Ondas S
Ondas P
José Luís Alves

28. Determinação do epicentro de um sismo
José Luís Alves

29. 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:
ahq
T
A
M 





 ),(log10 A - amplitude (em 10-6 m)
T - período (em s)
H - profundidade do foco
A - constante empírica
 - distância angular entre o epicentro
e o sismómetro
José Luís Alves
Escala de Richter

30. José Luís Alves
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.

31. Amplitude
=23 mm
Magnitude
(Richter)
Amplitude
(mm)
Tempoentreas
ondasPeasS
Distancia(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
José Luís Alves

32. 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
José Luís Alves

33. José Luís Alves

34. José Luís Alves
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).

35. José Luís Alves
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.

36. José Luís Alves
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

37. José Luís Alves
Escala de Mercalli

38. José Luís Alves
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

39. José Luís Alves
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.

40. José Luís Alves
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.

41. José Luís Alves
Relação entre Escalas

42. José Luís Alves

43. José Luís Alves

44. José Luís Alves

45. José Luís Alves

46. Formação de Tsunami
Japão (2011)
José Luís Alves