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SISMOLOGIA
― 2.1 Vulcanismo
― 2.2 Sismologia
― 2.3 Estrutura interna da Terra
Sismos
― A movimentação lenta e contínua das placas litosféricas provoca a acumulação de energia no interior da Terra.
― Um sismoé resultado da libertação súbita dessa energia acumulada, podendo provocar destruição e perda
de vidas humanas.
― Os sismos podem ser naturais como os de origem tectónica, vulcânica, deslizamento de terrenos ou colapso de
grutas; ou podem ter origem artificial como as explosões ou o colapso de galerias em minas.
― Os sismos principais podem ser precedidos de pequenos tremores, abalos premonitórios, e sucedidos por
outros, também mais fracos, as réplicas.
Fig. 1 – Algumas consequências de diferentes sismos.
Angra do Heroísmo,
Portugal (1980)
Sichuan,
China (2008)
Canterbury,
Nova Zelândia (2016)
Izmir,
Turquia (2020)
Teoria do ressalto elástico
― Os sismos tectónicos estão associados a falhas geológicas.
― Falhas geológicas ativas, são as que registam movimento nos últimos 2,58 Ma, sendo que as restantes são
designadas por falhas inativas.
― A Teoria do Ressalto Elástico defende que as tensões provocam movimentos tectónicos
que condizem à acumulação de energia nas rochas que se vão deformando até atingirem
o limite de elasticidade a partir do qual sofrem rutura.
Os movimentos tectónicos
originam tensões nas rochas.
As rochas acumulam energia
e sofrem deformação até
atingirem o limite de
elasticidade.
Quando o limite de elasticidade
das rochas é ultrapassado, estas
sofrem rutura e libertam parte
ou a totalidade da energia sob a
forma de ondas sísmicas.
Após o sismo, as rochas
podem voltar a acumular
energia.
Fig. 2 – Representação da Teoria do Ressalto Elástico.
Conceitos básicos em sismologia
― Hipocentro ou foco sísmico: local no interior da Terra onde ocorre libertação de energia sob a forma de ondas
sísmicas. Está situado sobre uma falha geológica ativa.
― Epicentro: ponto à superfície terrestre na vertical do hipocentro.
― Ondas sísmicas: movimentos vibratórios dos materiais terrestres originados pela propagação em todas as direções
da energia libertada no hipocentro.
Fig. 3 – Relação hipocentro, epicentro, propagação das ondas sísmicas e falha geológica.
B
Ondas sísmicas
― Existem dois tipos de ondas:
― Profundas ou internas, que se propagam no interior da Terra;
― Superficiais, que se propagam na superfície e resultam da interação das ondas profundas com a superfície
da Terra.
― Estas são registadas pelos sismogramas, produzidos por sismógrafos que se encontram em estações
sismográficas.
― Existem sismógrafos horizontais e sismógrafos verticais.
Fig. 4 – A – Representação esquemática de um sismógrafo vertical. B – Representação esquemática de um sismógrafo horizontal.
A
Ondas sísmicas profundas ou internas
― Existem dois tipos de ondas profundas ou internas:
― Longitudinais, primárias ou ondas P;
― Transversais, secundárias ou ondas S.
― Ondas P, propagam-se em todos os meios;
― A sua velocidade de propagação é diretamente proporcional à rigidez e incompressibilidade e inversa da
densidade.
Fig. 5 – Relação entre a direção de vibração das partículas e a direção da propagação das ondas P.
Ondas sísmicas profundas ou internas
― Existem dois tipos de ondas profundas ou internas:
― Longitudinais, primárias ou ondas P;
― Transversais, secundárias ou ondas S.
― Ondas S, propagam-se apenas em meios sólidos;
― A sua velocidade de propagação é diretamente proporcional à rigidez e inversa da densidade.
Fig. 6 – Relação entre a direção de vibração das partículas e a direção da propagação das ondas S.
Ondas sísmicas superficiais
― São ondas de maior amplitude e que produzem grande destruição.
― Existem dois tipos de ondas superficiais:
― Ondas de Love
― Ondas de Rayleigh
Fig. 7 – Relação entre a direção de propagação das ondas superficiais, de Love (A) e de Rayleigh (B), e a direção de vibração das partículas.
Registo das ondas sísmicas
― Devido às diferentes velocidades, as ondas
sísmicas são registadas em tempos diferentes
nas estações sismográficas.
A
B
Fig. 8 – Os sismogramas (A) permitem constatar que as ondas P, S e superficiais se propagam com velocidades diferentes (B).
Ondas sísmicas e descontinuidades do interior da Terra
― As ondas sísmicas sofrem alterações significativas da sua velocidade ou desvios na sua trajetória quando
atravessam uma superfície de separação entre dois meios com diferentes propriedades físicas e/ou químicas.
― Essa superfície de separação denomina-se descontinuidade sísmica.
― As ondas sísmicas ao atravessarem uma descontinuidade podem ser refratadas ou refletidas.
― As ondas que se propagam sempre no mesmo meio são designadas de ondas diretas.
Fig. 9 – Relação entre ondas sísmicas diretas,
refletidas e refratadas.
Descontinuidade de Mohorovicic
― Andrija Mohorovicic verificou que a partir de uma determinada distância do hipocentro de um sismo, as ondas P
refratadas chegavam mais rapidamente que as ondas P diretas.
― Estudos posteriores revelaram que as ondas sísmicas ao passarem da crosta para o manto aumentavam a sua
velocidade. Deste modo, apesar de percorrem uma distância maior, o aumento da velocidade de propagação faz
com que cheguem mais rápido.
― Esta superfície designa-se por descontinuidade de Mohorovicic ou Moho.
Descontinuidade de Mohorovicic
Fig. 10 – Relação entre os tempos de chegada das ondas sísmicas P diretas e refratadas e a distância das estações sismográficas ao hipocentro.
Tempos 1 e 2 – As ondas sísmicas diretas, apesar de serem
mais lentas, chegam primeiro às estações sismográficas 1 e 2,
pois a distância que percorrem é reduzida.
Legenda:
Ondas sísmicas diretas
Ondas sísmicas refratadas
E.S. – Estação sismográfica
Descontinuidade de Mohorovicic
Fig. 10 – Relação entre os tempos de chegada das ondas sísmicas P diretas e refratadas e a distância das estações sismográficas ao hipocentro.
Tempo 3 – As ondas sísmicas refratadas, apesar de
percorrerem uma maior distância, chegam primeiro à estação
sismográfica 3, pois são mais rápidas, uma vez que atingem
maiores profundidades, onde o meio é mais rígido.
Legenda:
Ondas sísmicas diretas
Ondas sísmicas refratadas
E.S. – Estação sismográfica
Descontinuidade de Gutenberg e de Lehmann e zonas de sombra sísmica
― A uma distância epicentral de 11600 km, que corresponde a um angulo de 105⁰, não se observa o registo de
ondas sísmicas.
― A partir dos 15800 km, que corresponde um angulo de 142⁰, voltam a registar-se ondas sísmicas mas apenas
ondas P.
― Fica assim definida a chamada zona de sombra sísmica.
Fig. 11 – A – Zona de sombra para as ondas P. B – Zona de sombra para as ondas S.
Determinação gráfica do epicentro de um sismo
― Recolha de informação de diferentes estações
sismográficas.
― Conversão das distâncias epicentrais à escala do
mapa.
Fig. 12 - Cálculo da diferença entre o tempo de chegada das ondas S e o tempo de chegada das ondas P a cada estação sismográfica.
Determinação gráfica do epicentro de um sismo
― Desenho num mapa das circunferências
correspondentes à distância epicentral.
― A interseção das 3 circunferências corresponde
ao epicentro.
Fig. 13 - Determinação da localização do epicentro do sismo.
Sismicidade e tectónica de placas
― 95% dos sismos ocorrem na zona de fronteira entre placas litosféricas – sismicidade interplaca.
Fig. 14 - Mapa global de atividade sísmica desde janeiro de 1976 a outubro de 2013.
― Profundidade dos hipocentros:
― Até 50 km – sismos superficiais
― Entre 50 km e 300 km – sismos intermédios
― Superior a 300 km – sismos profundos
Sismicidade e tectónica de placas
― A restante sismicidade designa-se de sismicidade intraplaca e ocorre em falhas geológicas ativas localizadas no interior
das placas.
Fig. 15 - Variação da profundidade dos hipocentros em limites divergentes (A)
e em limites convergentes (B) entre placas litosféricas.
B
A
Escala de avaliação de sismos
― Os sismos podem ser avaliados segundo dois parâmetros:
intensidade e magnitude.
Escala Macrossísmica Europeia
― Avalia a intensidade de um sismo.
― Escala qualitativa e baseia-se nos estragos
provocados pelos sismos e na vulnerabilidade dos
edifícios.
― Constituída por doze graus.
Escala de Richter
― Avalia a magnitude, energia libertada por um sismo.
― Escala quantitativa.
― Escala logarítmica e aberta (sem limite máximo).
Fig. 16 - Relação entre a energia libertada num sismo e a magnitude da Escala de Richter.
Avaliação do risco sísmico - Portugal
― A sismicidade em Portugal Continental está associada à proximidade dos limites entre a placa Euro-Asiática e
placa Africana, sendo mais elevada no sul do continente.
― Nos Açores a sismicidade é muito elevada devido à proximidade com os limites entre as placas Euro-Asiática,
Africana e Norte-Americana, bem como à existência de falhas ativas e riftes.
Fig. 17 - Enquadramento tectónico de Portugal continental (com localização de algumas falhas geológicas ativas) e do arquipélago dos Açores.
― No arquipélago da Madeira, a
sismicidade é muito reduzida.
Avaliação do risco sísmico – Cartas de isossistas
― Após a avaliação da intensidade sísmica em
várias regiões, a partir de testemunhos da
população após a ocorrência de um sismo, é
possível traçar num mapa linhas designadas
isossistas.
― Estas linhas são tendencialmente concêntricas,
mas irregulares, distribuídas a partir do
epicentro, e delimitam áreas com a mesma
intensidade sísmica.
― Estes mapas denominam-se cartas de
isossistas.
Fig. 18 - Cartas de isossistas de sismo ocorrido em: A – 26 de janeiro de 1531; B – 23 de abril de 1909.
Avaliação do risco sísmico – Cartas de intensidades máximas
― Nas cartas de intensidade máximas estão representados os graus de intensidade máxima sentidos em cada
região, tendo em conta todos os sismos ocorridos até à atualidade.
― São instrumentos muito úteis para a gestão, planeamento e ordenamento do território.
Fig. 19 - A – Carta de intensidades máximas em Portugal continental e no arquipélago dos Açores. B – Representação das principais falhas
ativas no território continental português.
B
A
Tsunamis ou maremotos
― Os tsunamis ou maremotos são ondas gigantes e que resultam da ocorrência de sismos com hipocentros pouco
profundos em regiões oceânicas.
― A rutura e o movimento do fundo
oceânico são os responsáveis pela
formação dos tsunamis.
― Os sistemas de alerta de tsunami são
muito importantes para a proteção
das populações costeiras.
Fig. 20 - Mecanismo de formação de um tsunami.
Construções antissísmicas e sensibilização das populações
― Na sequência do sismo de 1 de novembro de 1755,
em Lisboa, criou-se o primeiro regulamento
antissísmico do mundo.
― Os danos causados pelos sismos nas construções
dependem, entre outros fatores, das características
das estruturas edificadas.
― Com o avanço da tecnologia foi possível encontrar
soluções que previnem e asseguram a segurança de
pessoas e bens – construções antissísmicas.
― A sensibilização e educação das populações é muito
importante no sentido de se poder minimizar os
efeitos dos sismos nas populações.
Fig. 21 - Exemplos de construções antissísmicas.
Ponte 25 de Abril
(Portugal, 1966)
Arranha-céus Burj Khalifa
(Emirados Árabes Unidos,
2009)
Mesquita Santa Sofia
(Turquia, 537 d.C.)

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  • 2. ― 2.1 Vulcanismo ― 2.2 Sismologia ― 2.3 Estrutura interna da Terra
  • 3. Sismos ― A movimentação lenta e contínua das placas litosféricas provoca a acumulação de energia no interior da Terra. ― Um sismoé resultado da libertação súbita dessa energia acumulada, podendo provocar destruição e perda de vidas humanas. ― Os sismos podem ser naturais como os de origem tectónica, vulcânica, deslizamento de terrenos ou colapso de grutas; ou podem ter origem artificial como as explosões ou o colapso de galerias em minas. ― Os sismos principais podem ser precedidos de pequenos tremores, abalos premonitórios, e sucedidos por outros, também mais fracos, as réplicas. Fig. 1 – Algumas consequências de diferentes sismos. Angra do Heroísmo, Portugal (1980) Sichuan, China (2008) Canterbury, Nova Zelândia (2016) Izmir, Turquia (2020)
  • 4. Teoria do ressalto elástico ― Os sismos tectónicos estão associados a falhas geológicas. ― Falhas geológicas ativas, são as que registam movimento nos últimos 2,58 Ma, sendo que as restantes são designadas por falhas inativas. ― A Teoria do Ressalto Elástico defende que as tensões provocam movimentos tectónicos que condizem à acumulação de energia nas rochas que se vão deformando até atingirem o limite de elasticidade a partir do qual sofrem rutura. Os movimentos tectónicos originam tensões nas rochas. As rochas acumulam energia e sofrem deformação até atingirem o limite de elasticidade. Quando o limite de elasticidade das rochas é ultrapassado, estas sofrem rutura e libertam parte ou a totalidade da energia sob a forma de ondas sísmicas. Após o sismo, as rochas podem voltar a acumular energia. Fig. 2 – Representação da Teoria do Ressalto Elástico.
  • 5. Conceitos básicos em sismologia ― Hipocentro ou foco sísmico: local no interior da Terra onde ocorre libertação de energia sob a forma de ondas sísmicas. Está situado sobre uma falha geológica ativa. ― Epicentro: ponto à superfície terrestre na vertical do hipocentro. ― Ondas sísmicas: movimentos vibratórios dos materiais terrestres originados pela propagação em todas as direções da energia libertada no hipocentro. Fig. 3 – Relação hipocentro, epicentro, propagação das ondas sísmicas e falha geológica.
  • 6. B Ondas sísmicas ― Existem dois tipos de ondas: ― Profundas ou internas, que se propagam no interior da Terra; ― Superficiais, que se propagam na superfície e resultam da interação das ondas profundas com a superfície da Terra. ― Estas são registadas pelos sismogramas, produzidos por sismógrafos que se encontram em estações sismográficas. ― Existem sismógrafos horizontais e sismógrafos verticais. Fig. 4 – A – Representação esquemática de um sismógrafo vertical. B – Representação esquemática de um sismógrafo horizontal. A
  • 7. Ondas sísmicas profundas ou internas ― Existem dois tipos de ondas profundas ou internas: ― Longitudinais, primárias ou ondas P; ― Transversais, secundárias ou ondas S. ― Ondas P, propagam-se em todos os meios; ― A sua velocidade de propagação é diretamente proporcional à rigidez e incompressibilidade e inversa da densidade. Fig. 5 – Relação entre a direção de vibração das partículas e a direção da propagação das ondas P.
  • 8. Ondas sísmicas profundas ou internas ― Existem dois tipos de ondas profundas ou internas: ― Longitudinais, primárias ou ondas P; ― Transversais, secundárias ou ondas S. ― Ondas S, propagam-se apenas em meios sólidos; ― A sua velocidade de propagação é diretamente proporcional à rigidez e inversa da densidade. Fig. 6 – Relação entre a direção de vibração das partículas e a direção da propagação das ondas S.
  • 9. Ondas sísmicas superficiais ― São ondas de maior amplitude e que produzem grande destruição. ― Existem dois tipos de ondas superficiais: ― Ondas de Love ― Ondas de Rayleigh Fig. 7 – Relação entre a direção de propagação das ondas superficiais, de Love (A) e de Rayleigh (B), e a direção de vibração das partículas.
  • 10. Registo das ondas sísmicas ― Devido às diferentes velocidades, as ondas sísmicas são registadas em tempos diferentes nas estações sismográficas. A B Fig. 8 – Os sismogramas (A) permitem constatar que as ondas P, S e superficiais se propagam com velocidades diferentes (B).
  • 11. Ondas sísmicas e descontinuidades do interior da Terra ― As ondas sísmicas sofrem alterações significativas da sua velocidade ou desvios na sua trajetória quando atravessam uma superfície de separação entre dois meios com diferentes propriedades físicas e/ou químicas. ― Essa superfície de separação denomina-se descontinuidade sísmica. ― As ondas sísmicas ao atravessarem uma descontinuidade podem ser refratadas ou refletidas. ― As ondas que se propagam sempre no mesmo meio são designadas de ondas diretas. Fig. 9 – Relação entre ondas sísmicas diretas, refletidas e refratadas.
  • 12. Descontinuidade de Mohorovicic ― Andrija Mohorovicic verificou que a partir de uma determinada distância do hipocentro de um sismo, as ondas P refratadas chegavam mais rapidamente que as ondas P diretas. ― Estudos posteriores revelaram que as ondas sísmicas ao passarem da crosta para o manto aumentavam a sua velocidade. Deste modo, apesar de percorrem uma distância maior, o aumento da velocidade de propagação faz com que cheguem mais rápido. ― Esta superfície designa-se por descontinuidade de Mohorovicic ou Moho.
  • 13. Descontinuidade de Mohorovicic Fig. 10 – Relação entre os tempos de chegada das ondas sísmicas P diretas e refratadas e a distância das estações sismográficas ao hipocentro. Tempos 1 e 2 – As ondas sísmicas diretas, apesar de serem mais lentas, chegam primeiro às estações sismográficas 1 e 2, pois a distância que percorrem é reduzida. Legenda: Ondas sísmicas diretas Ondas sísmicas refratadas E.S. – Estação sismográfica
  • 14. Descontinuidade de Mohorovicic Fig. 10 – Relação entre os tempos de chegada das ondas sísmicas P diretas e refratadas e a distância das estações sismográficas ao hipocentro. Tempo 3 – As ondas sísmicas refratadas, apesar de percorrerem uma maior distância, chegam primeiro à estação sismográfica 3, pois são mais rápidas, uma vez que atingem maiores profundidades, onde o meio é mais rígido. Legenda: Ondas sísmicas diretas Ondas sísmicas refratadas E.S. – Estação sismográfica
  • 15. Descontinuidade de Gutenberg e de Lehmann e zonas de sombra sísmica ― A uma distância epicentral de 11600 km, que corresponde a um angulo de 105⁰, não se observa o registo de ondas sísmicas. ― A partir dos 15800 km, que corresponde um angulo de 142⁰, voltam a registar-se ondas sísmicas mas apenas ondas P. ― Fica assim definida a chamada zona de sombra sísmica. Fig. 11 – A – Zona de sombra para as ondas P. B – Zona de sombra para as ondas S.
  • 16. Determinação gráfica do epicentro de um sismo ― Recolha de informação de diferentes estações sismográficas. ― Conversão das distâncias epicentrais à escala do mapa. Fig. 12 - Cálculo da diferença entre o tempo de chegada das ondas S e o tempo de chegada das ondas P a cada estação sismográfica.
  • 17. Determinação gráfica do epicentro de um sismo ― Desenho num mapa das circunferências correspondentes à distância epicentral. ― A interseção das 3 circunferências corresponde ao epicentro. Fig. 13 - Determinação da localização do epicentro do sismo.
  • 18. Sismicidade e tectónica de placas ― 95% dos sismos ocorrem na zona de fronteira entre placas litosféricas – sismicidade interplaca. Fig. 14 - Mapa global de atividade sísmica desde janeiro de 1976 a outubro de 2013.
  • 19. ― Profundidade dos hipocentros: ― Até 50 km – sismos superficiais ― Entre 50 km e 300 km – sismos intermédios ― Superior a 300 km – sismos profundos Sismicidade e tectónica de placas ― A restante sismicidade designa-se de sismicidade intraplaca e ocorre em falhas geológicas ativas localizadas no interior das placas. Fig. 15 - Variação da profundidade dos hipocentros em limites divergentes (A) e em limites convergentes (B) entre placas litosféricas. B A
  • 20. Escala de avaliação de sismos ― Os sismos podem ser avaliados segundo dois parâmetros: intensidade e magnitude. Escala Macrossísmica Europeia ― Avalia a intensidade de um sismo. ― Escala qualitativa e baseia-se nos estragos provocados pelos sismos e na vulnerabilidade dos edifícios. ― Constituída por doze graus. Escala de Richter ― Avalia a magnitude, energia libertada por um sismo. ― Escala quantitativa. ― Escala logarítmica e aberta (sem limite máximo). Fig. 16 - Relação entre a energia libertada num sismo e a magnitude da Escala de Richter.
  • 21. Avaliação do risco sísmico - Portugal ― A sismicidade em Portugal Continental está associada à proximidade dos limites entre a placa Euro-Asiática e placa Africana, sendo mais elevada no sul do continente. ― Nos Açores a sismicidade é muito elevada devido à proximidade com os limites entre as placas Euro-Asiática, Africana e Norte-Americana, bem como à existência de falhas ativas e riftes. Fig. 17 - Enquadramento tectónico de Portugal continental (com localização de algumas falhas geológicas ativas) e do arquipélago dos Açores. ― No arquipélago da Madeira, a sismicidade é muito reduzida.
  • 22. Avaliação do risco sísmico – Cartas de isossistas ― Após a avaliação da intensidade sísmica em várias regiões, a partir de testemunhos da população após a ocorrência de um sismo, é possível traçar num mapa linhas designadas isossistas. ― Estas linhas são tendencialmente concêntricas, mas irregulares, distribuídas a partir do epicentro, e delimitam áreas com a mesma intensidade sísmica. ― Estes mapas denominam-se cartas de isossistas. Fig. 18 - Cartas de isossistas de sismo ocorrido em: A – 26 de janeiro de 1531; B – 23 de abril de 1909.
  • 23. Avaliação do risco sísmico – Cartas de intensidades máximas ― Nas cartas de intensidade máximas estão representados os graus de intensidade máxima sentidos em cada região, tendo em conta todos os sismos ocorridos até à atualidade. ― São instrumentos muito úteis para a gestão, planeamento e ordenamento do território. Fig. 19 - A – Carta de intensidades máximas em Portugal continental e no arquipélago dos Açores. B – Representação das principais falhas ativas no território continental português. B A
  • 24. Tsunamis ou maremotos ― Os tsunamis ou maremotos são ondas gigantes e que resultam da ocorrência de sismos com hipocentros pouco profundos em regiões oceânicas. ― A rutura e o movimento do fundo oceânico são os responsáveis pela formação dos tsunamis. ― Os sistemas de alerta de tsunami são muito importantes para a proteção das populações costeiras. Fig. 20 - Mecanismo de formação de um tsunami.
  • 25. Construções antissísmicas e sensibilização das populações ― Na sequência do sismo de 1 de novembro de 1755, em Lisboa, criou-se o primeiro regulamento antissísmico do mundo. ― Os danos causados pelos sismos nas construções dependem, entre outros fatores, das características das estruturas edificadas. ― Com o avanço da tecnologia foi possível encontrar soluções que previnem e asseguram a segurança de pessoas e bens – construções antissísmicas. ― A sensibilização e educação das populações é muito importante no sentido de se poder minimizar os efeitos dos sismos nas populações. Fig. 21 - Exemplos de construções antissísmicas. Ponte 25 de Abril (Portugal, 1966) Arranha-céus Burj Khalifa (Emirados Árabes Unidos, 2009) Mesquita Santa Sofia (Turquia, 537 d.C.)