Sismologia

Sismologia

A Sismologia é o ramo da Geofísica que estuda os terremotos e a propagação das ondas sísmicas pela crosta terrestre. Estuda também outros fenômenos como, por exemplo, vibrações provocadas por erupções de vulcões, tsunamis e maremotos.

Ondas sísmicas

Ondas sísmicas são vibrações que se propagam por toda a Terra, originadas de terremotos, explosões. São também chamadas de ondas elásticas.

As ondas sísmicas partem do ponto inicial de ruptura e se propagam em todas as direções. Essa região confinada em subsuperfície onde se originam as ondas é chamada de Foco ou hipocentro. Sua projeção até a superfície do globo terrestre corresponde ao Epicentro do terremoto. As ondas sísmicas se propagam com velocidade e características definidas por propriedade do meio por onde passam. As ondas se classificam como:

•         Ondas Volúmicas- ondas Primárias e Secundárias;    
•         Ondas Superficiais- ondas Love e Rayleigh.

Ondas Volúmicas

As ondas Volúmicas, propagam-se no interior da Terra. Apresentam percursos irregulares deformados devido às variações de densidade e composição do interior da Terra. Trata-se de um efeito semelhante à mudança de direção de ondas de luz. As ondas são as responsáveis pelos primeiros tremores sentidos durante um sismo bem como por muita da vibração produzida posteriormente durante o mesmo.

Para pequenas distâncias à fonte, a frente de onda tem forma esférica. Para grandes distâncias, se pode fazer a aproximação de que a dita frente de onda é uma onda plana.

As ondas sísmicas volúmicas têm vasta gama de frequências. Portanto, devido à perda de força durante a propagação, as mais pronunciadas têm frequências entre 0,5 e 20 Hertz.

• Ondas P (Primárias)

As ondas P são do tipo compressivo. Uma onda a propagar-se ao longo de uma mola constitui uma boa analogia para este tipo de ondas sísmicas.

As ondas P são as mais rápidas das ondas sísmicas, podendo propagar-se tanto em meios sólidos como líquidos. A velocidade de propagação em granitos, por exemplo, é de cerca de 5,5km/s. Em meios líquidos a velocidade de propagação reduz-se bastante. Por exemplo, na água, a velocidade das ondas P é de apenas cerca de 1,5km/s.

• Ondas S (Secundárias)

Nas ondas S o movimento de vibração dá-se no plano definido pela frente de onda e, como tal, perpendicularmente à direção de propagação, pelo que são ondas do tipo transversal (ou de corte). Uma boa analogia para este tipo de ondas é a corda de uma guitarra que é posta a vibrar. A passagem da onda transversal obriga a que os planos verticais do meio se movam "para cima e para baixo" e que, por isso, os elementos adjacentes do meio sofram variações de forma, que alternam entre a de um retângulo e a de um losango.

As ondas S só se propagam em meios sólidos. A sua velocidade é menor do que a das ondas P. Nos granitos, por exemplo, é de cerca de 3km/s.

Ondas superficiais 

Uma perturbação exercida na superfície livre de um meio propaga-se, a partir da fonte, sob a forma de ondas sísmicas superficiais. Existem duas categorias de ondas superficiais, as ondas R (de Rayleigh) e as ondas L (de Love), que se distinguem entre si pelo tipo de movimento que as partículas descrevem na frente de onda.

As ondas superficiais deslocam-se a menor velocidade do que as ondas volúmicas. Em geral, as ondas L têm maior velocidade do que as ondas R.

As ondas sísmicas superficiais têm uma gama alargada de frequências, mas inferiores às das ondas volúmicas. Normalmente, as frequências das ondas superficiais são inferiores a 1 Hertz.

• Ondas R (de Reyleigh) 

O movimento das partículas na frente de onda de uma onda de Rayleigh está polarizado no plano vertical e pode ser visualizado como uma combinação de vibrações do tipo P e S. O movimento das partículas individuais descreve uma elipse retrógada alinhada no plano vertical.

Tal como nas ondas do mar, o deslocamento das partículas não está confinado apenas à superfície livre do meio, sendo as partículas abaixo desta também afectadas pela passagem da onda. Num semi-espaço homogéneo, a amplitude do movimento das partículas decresce exponencialmente com o aumento da profundidade. Ondas com comprimento de onda l têm uma profundidade de penetração característica de 0.4 l.

Teoricamente, a velocidade das ondas de Rayleigh é igual a 0,9194 da velocidade das ondas S, verificando-se na realidade, quando ocorre um sismo, que esta relação está correcta.

• Ondas L (de Love)

O movimento das partículas, nas ondas L (de Love), processa-se apenas no plano horizontal.

Complexidade das ondas Sísmicas

Como os vários tipos de ondas que se produzem quando ocorre um sismo têm velocidades e frequências diferentes, em áreas afastadas da região epicentral é possível observar que as ondas estão organizadas em grupos.

Todavia, próximo da área de geração, não há tempo suficiente para esta separação em trens de ondas distintas, pelo que a movimentação das partículas induzida simultaneamente por diferentes tipos de ondas pode ser extremamente complexa (provocando grandes destruições).

Por outro lado, ao propagar-se em diferentes tipos de rochas e à superfície, atravessando zonas de descontinuidade estrutural, as ondas são sujeitas, muitas vezes, a fenômenos de reflexão e de refracção, o que pode conduzir à amplificação das ondas e, consequentemente, aumento do seu potencial de destruição. A situação complica-se ainda mais porque a propagação das ondas é afetada pela atitude do plano de rotura, o que pode conduzir a concentração de energia em certas direções.

A complexidade das ondas sísmicas é ainda acentuada pelo fato do tipo e condições do solo, como a topografia, poderem provocar amplificação ou redução das ondas sísmicas em locais específicos.

Sismógrafos

Os sismógrafos produzem sismogramas onde se registram os tempos de chegada e as amplitudes dos vários tipos de ondas sísmicas.

A amplitude das ondas no sismograma é proporcional à magnitude do sismo, que é uma medida da energia libertada, sendo que há várias magnitudes, das quais a mais conhecida é a de Richter. As escalas de magnitude são abertas (não têm limites superior nem inferior). A magnitude de um sismo é a mesma, qualquer que seja o ponto da Terra em que se mede.

A intensidade sísmica é uma medida dos efeitos (estragos) produzidos pelo sismo e mede-se geralmente na escala de Mercalli, que vai de 1 (não sentido) até 12 (destruição total). A intensidade de um sismo diminui à medida que nos afastamos do seu epicentro.

Com o estudo dos sismos, é possível conhecer a estrutura interior da Terra, e auxiliar a planejar a segurança.

Escala Richter

A escala de Richter foi desenvolvida em 1935 pelos sismólogos Charles Francis Richter e Beno Gutenberg. Ela representa a energia sísmica liberada durante o terremoto e se baseia em registros sismográficos.

A escala Richter aumenta de forma logarítmica, de maneira que cada ponto de aumento significa um aumento 10 vezes maior. Dessa forma, um sismo de magnitude 4 é 100 vezes maior que um de 2. Em termos gerais a energia de um terremoto aumentaria um fator 33 para cada grau de magnitude, ou aproximadamente 1000 vezes a cada duas unidades.

A escala Richter é uma escala infinita ou aberta, podendo inclusive apresentar números negativos. No entanto, as forças naturais envolvidas limitam o topo da escala em aproximadamente 10. Teoricamente não existe energia em um terremoto capaz de superar esta marca.

Escala Mercalli

A escala de Richter não avalia a intensidade sísmica em um local determinado ou em zonas urbanas. Para isso utilizamos uma escala de intensidade, a escala de Mercalli. Ela foi criada em 1902 pelo sismólogo italiano Giusseppe Mercalli. Essa escala, ao contrário da escala de Richter não se baseia em registros sismográficos e sim nos efeitos ou danos produzidos nas estruturas e percebido pelas pessoas nas imediações do abalo.

A escala de Mercalli tem uma importância apenas qualitativa e não deve ser interpretada em termos absolutos, uma vez que depende de observação humana.

Por exemplo, um terremoto classificado como 7 na escala de Richter num deserto inabitado é classificado como 1 na escala de Mercalli, enquanto que um terremoto de menor magnitude classificado como 5, numa zona onde as construções são frágeis e pouco preparadas para resistir a abalos sísmicos pode causar efeitos devastadores e ser classificado com intensidade 9.

Maremotos

O maremoto é a propagação de ondas em elevado grau de velocidade no ambiente marinho em função da ocorrência de algum sismo ou atividade tectônica sob o relevo submarino. Também chamado por tsunami, ele pode resultar em um efeito arrasador quando atinge a costa continental, pois provoca ondas muito fortes e gera a destruição de tudo o que encontra pela frente.

O que diferencia um maremoto de uma onda comum é a sua intensidade. Em termos de altura, até existem ondas normais que apresentam alturas superiores às registradas nos maremotos, mas sem a força arrasadora que eles possuem. Além disso, o volume d'água dos maremotos é muito superior, pois trata-se do deslocamento repentino de um gigantesco bloco de água salgada.

• O que causa um maremoto?

A causa dos maremotos está vinculada aos processos tectônicos, ou seja, às atividades provenientes das zonas de encontro entre duas placas tectônicas. Confira o esquema a seguir:

• Afinal, é maremoto ou tsunami?

Os maremotos são designados como qualquer movimentação anormal do mar proveniente de um terremoto, ou até de um terremoto no ambiente oceânico, enquanto os tsunamis seriam as ondas provocadas por um maremoto. Em outra perspectiva, é considerado tsunami somente quando os terremotos atingem alguma área continental, provocando efeitos sobre a superfície terrestre. Oficialmente, porém, maremotos e tsunamis são considerados como o mesmo fenômeno.

Como se sabe a estrutura geológica da Terra...

A maior parte dos conhecimentos que se tem atualmente sobre a estrutura interna da Terra foi obtida através da análise das variações na velocidade de propagação das ondas sísmicas. Estas ondas tendem a se propagar com a mesma velocidade quando atravessam regiões mais ou menos homogêneas; tornasse, por outro lado, mais lentas ou mais rápidas quando atravessam materiais de composição diferente. Desta forma, através da comparação de dados coletados em estações sismográficas em várias partes do mundo, os cientistas puderam estimar a densidade, a composição, a estrutura e o estado físico das diversas camadas do interior da Terra.