Sismologia 1

Dinâmica e Eng. Sísmica – Os Sismos (parte 1)
Autor: Prof. João Braga
1
Sismologia – Estudo dos sismos/terramotos e genericamente dos movimentos que
ocorrem na superfície do globo terrestre
Trata-se de uma ciência que procura conhecer e determinar em que circunstâncias
ocorrem os sismos naturais, assim como as suas causas e distribuição no globo
terrestre
Objectivo máximo: Prever a ocorrência de sismos no tempo e no espaço (algo que
actualmente não é possível)
Causa principal? → Movimentos vibratórios ao longo de falhas geológicas existentes entre
as diferentes placas tectónicas que constituem a crosta terrestre, que são consequência da
dissipação da energia

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Evolução do conhecimento sobre os sismos
As primeiras interpretações para a origem dos sismos de que se tem conhecimento, são de
origem religiosa, acreditando-se que estes eram castigos sobre a Humanidade;
Um dos exemplos é o caso da mitologia grega, com o gigante Enceladus (derrotado pelos
deuses do Olimpo e enterrado na Sicília) – golpes de Enceladus; posteriormente, passou a
atribuir-se a origem do fenómeno a ventos ou mares no interior da Terra;
Teorias neptunistas: colapso de cavernas subterrâneas;
Teorias vulcanistas: o fogo no interior da Terra como papel central – Aristóteles afirmou
que vapores subterrâneos circulavam devido a fogo e radiação solar, e quando se escapavam
para o exterior dava-se um sismo;
Somente após os inquéritos do Marquês de Pombal e o desenvolvimento da teoria da
elasticidade, passaram a justificar-se devido à propagação de ondas, faltando compreender o
processo de geração

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Estátua representativa do
gigante Enceladus
Modelo aristotélico do interior da Terra

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Gravura ilustrativa da cidade de Lisboa após o terramoto de 1755

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Só após as investigações do físico irlandês Robert Mallet e das extensas
observações da falha de Santo André na Califórnia (após o sismo de 1906) é que
passou a ser globalmente aceite a teoria da tectónica de placas.
Rotura superficial ao longo da
falha de San Andreas, na
Califórnia, durante o terramoto
de San Francisco de 1906

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Origem dos Sismos – Teoria do Ressalto Elástico
Quando o material terrestre é sujeito a um nível de tensão que ultrapassa o seu limite elástico,
verifica-se deformação permanente desse material. A cedência pode ocorrer de um modo dúctil
(induzindo dobramento do material) ou por fractura frágil (provocando movimentação em
falhas). A segunda destas situações produz um sismo.
Assim, é necessário verificarem-se simultaneamente duas condições:
Deve existir algum tipo de movimento diferencial no material de modo a que a tensão se
possa acumular e ultrapassar o limite elástico do material;
O material tem de ceder por rotura frágil.
A única região da Terra onde verificam estas condições é na litosfera e por isso só nela
ocorrem os temores de terra, particularmente onde as tensões estão concentradas junto das
fronteiras das placas.

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A teoria do ressalto elástico foi estabelecida por H. F. Reid com base em estudos geodésicos
que realizou após o sismo de 1906 em São Francisco, Califórnia, de um e do outro lado do
segmento da falha de Sto. André que sofreu rotura durante o sismo.
De acordo com a teoria do ressalto elástico, as forças tectónicas geradas em profundidade
produzem o deslocamento muito lento das rochas da crosta em sentidos contrários de um do
outro lado da falha, conduzindo à deformação progressiva das rochas localizadas na área de
movimentação diferencial. Á medida que a movimentação tectónica prossegue, a deformação
das rochas acentua-se e acumula-se energia potencial.
A tensão de cisalhamento que actua no plano de falha aumenta, mas o atrito entre os lábios
da falha impede deslocações na estrutura. Quando esta tensão atinge o valor
crítico, ultrapassando o atrito na zona da falha, dá-se uma movimentação brusca e as rochas
nos dois lábios da falha ressaltam elasticamente, libertando energia sob a forma de calor e de
ondas elásticas, isto é, produz-se um sismo.

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Fracturas na crosta terrestre
Quando, sob tensão, uma rocha atinge o ponto de ruptura, fractura-se. Existem dois tipos
principais de fracturas:
Diaclases - quando há fractura mas não existe movimento apreciável entre os dois
blocos.
Falhas - quando a fractura é acompanhada de movimentação de um bloco
relativamente ao outro, paralela ao plano de falha.

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Tipos de
Falhas
Normal
Inversa
Transcorrente

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Hipocentros e Epicentros
Ainda que a geração de um sismo envolva o movimento numa superfície de muitos
quilómetros quadrados de área (o plano da falha), quando observado a centenas ou
milhares de quilómetros de distância, o sismo parece ter sido provocado por uma
fonte pontual.
O ponto de onde emanam as
ondas sísmicas chama-se
hipocentro ou foco e a sua
projecção à superfície da Terra
designa-se por epicentro. A
distância entre o epicentro e o
foco é a distância focal.

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Como medir? → Sismógrafo
No estudo da sismologia, o sismógrafo é o
aparelho que regista, com precisão e nitidez,
as ondas sísmicas, ou seja, a medição da
intensidade dos terramotos. O Instrumento
detecta e mede as ondas sísmicas naturais ou
induzidas e permite determinar,
principalmente se organizado em rede de
vários sismógrafos, a posição exacta do foco
(hipocentro) dessas ondas e do ponto da sua
chegada na superfície terrestre (epicentro) e
quantificar a energia desses terramotos
expressa na escala de Richter.

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No ano 132, o chinês Chang Heng inventou o primeiro
sismógrafo ("O Sismocóspio").
Este aparelho consistia numa bola de bronze
sustentada por oito dragões que a seguravam com a
boca. Quando ocorria um sismo, por menor que
fosse, a boca do dragão abria e a bola caía na boca
aberta de um dos oitos sapos de metal que se
encontrava em baixo.
Deste modo, determinava-se a direcção de
propagação do sismo.
A partir desta invenção foram-se desenvolvendo novas
invenções até chegar aos sismógrafos de hoje.

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Sismógrafo
HorizontalVertical

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No entanto, existem, também, sismógrafos electromagnéticos que respondem ao movimento
relativo entre um íman, que está solidário com o solo, e uma bobine de fio condutor enrolada
em torno de uma massa inercial suspensa por uma pequena mola. Qualquer movimento da
bobine no interior do campo magnético induz uma voltagem na bobine, proporcional à taxa
de variação do fluxo magnético. Durante a passagem da onda sísmica, a vibração do solo
relativamente à bobine é transformada num sinal eléctrico que posteriormente é amplificado
e registado. Ao produzir-se o movimento do solo, gera-se corrente na bobina proporcional à
velocidade de movimento do solo.
Exemplos de
sismógrafos
electromagnéticos

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Sismogramas
O sismograma representa a conversão do sinal do sismógrafo para um registo temporal do
evento sísmico. Nos primeiros tempos da sismologia moderna, o modo mais comum de obter
directamente um registo visível utilizava um tambor que rodava a velocidade constante de
molde a providenciar uma escala temporal no registo. A invenção dos sismógrafos
electromagnéticos permitiu a conversão do sinal sísmico em sinal eléctrico, o qual é registado.
Os sismógrafos modernos convertem o sinal eléctrico num sinal digital, o qual é registado em
suporte magnético. Para além dos registos digitais terem maior fiabilidade do que os
analógicos, apresentam como principal vantagem o facto de já estarem "prontos" para o
processamento numérico por computador.
O sismograma de um sismo distante contém chegadas de numerosas ondas sísmicas que
viajaram por vários percursos diferentes através da Terra desde a fonte até ao receptor. Devido a
este facto, o aspecto do sismograma costuma ser bastante complexo e a sua interpretação
requer considerável experiência. Cada trem de ondas que é registado no sismograma é
designado pelo termo de fase.

17
Sismogramas

18Distribuição de epicentros na crosta terrestre

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