[1] O documento apresenta um resumo de um curso sobre sismologia ministrado pelo professor George Sand França no Museu de Kobe, Japão em 2005. [2] O curso abordou tópicos como a história da sismologia, propagação de ondas sísmicas, estrutura interna da Terra e mecanismos de falhamento. [3] Também foram discutidos assuntos como a distribuição global e regional da sismicidade, incluindo exemplos da América do Sul, e o tema da sismicidade induzida.

1. Universidade de Brasília – UNB
Instituto de Geociências – IG
Observatório Sismológico - IG
SISMOLOGIA (Ciências do
Terremotos. Onde, como e por que?)
Prof. Dr. George Sand França
Museu de Kobe, Japão. 2005

2. Roteiro do Curso
• História
• Entendendo o assunto?
•
Ondas de corpo.
•
Ondas superficiais.
• Estrutura interna da Terra.
• Intensidade sísmica e magnitude.
• Mecanismos de falhamento.
• Esforços tectônicos.
• Sismicidade mundial. (Segunda hora)
• Sismicidade intraplaca.
• Sismicidade da America do Sul. (Terceira hora)
• Sismicidade induzida. (Quarta hora)

3. Introdução

Sismologia (do grego seismos = abalo) é o estudo dos terremotos,
eventos artificias e dos diversos movimentos que ocorrem na
superfície terrestre.

Aristóteles (século IV ac) deu a primeira explicaçãoo de
terremotos como causa de ventos e vapores que são presos ao
tentar escapar do interior da terra. (livro IV de
“Meterorolgocorum”)

A teoria de Aristóteles permaneceu até século 17, entretanto
algumas modificações foram desenvolvidas, em vez de vapor, fogo,
explosivo no interior da terra (acredite ou não, até mesmo Newton
aceitou a ideia).

Lendas:
●
Japão – Bagre - Namuzu

China, Mongólia – Sapo

Ilhas Filipinas – Grande Serpente

4. Introdução



5. Introdução
Kamchatka, Siberia, Russia, - Um deus
chamado Tuli levou um trenó carregado
de terra puxado por cães infestados de
 pulgas: Quando os cães param para
 dá aquele coçada, a terra tremeu.
México, California
El Diablo, fez um rasgo
gigantes no chão
para que ele e seus
companheiros não
tem que tomar o
India - Acreditavam que caminho mais longo,
oito poderosos elefantes quando querem
levantou a terra. Quando provocar o mal sobre
um deles se cansava, a terra.
abaixa e sacude a cabeça,
causando um terremoto.

6. Até hoje! Apocalipse bíblico
Segunda Lenda: A terra foi formada às 9:00 hs da manhã, no dia 27 de
outubro, 4004 AC após um rigoroso calculo feito pelo Archbiship Ussher
(1664)
“Fim do Mundo”- Prefeito do sul do país prepara população para este dia –
Confira…
YouTube-Movie

7. História!

Zhang Heng, 132 DC – China

Sismoscópio

Sinalizado a direção de um tremor de terra, bem
como a ocorrência de agitação

8. 
1556 China – 830.000 Vítimas (M 8)
História!

1600s Lei de Hooke que lineariza a relação esforço e deformação.

1755 (1 de novembro) - Terremoto de Lisboa 70.000 vítimas (M 8.7)
●
John Michell, (1760) - Propôs um método para determinar a origem dos terremotos.
●
Sugeriu que as direções de propagação de ondas em locais diferentes devem ser
representados como linha do que ser prorrogado até cruzaram. Então confirmou
que o terremoto teve origem no Atlântico. (Tempo de Percurso para localizar a
fonte)
●
Terremotos devido vapores de água - “Subterranean Fires” (Magma)

Descrevendo as ondas elásticas

Especulou - falhas → causa.
( Figura da geology.about.com/library/bl/bllisbon1755eq.htm) (Photos.com/Jupiterimages)

9. História!

10. História!
●
1783 - Calabria, Itália, Primeiro comitê de investigação sísmica
●
Primeiro catalogo de “choques” - Van Hoff and A Perry
●
Primeira escala de intensidade - P. Eagen (1828) -
Depois M De Rossi, F. Forel e G. Mercalli escalas de
intensidade
●
Primeiro mapa de isosismos - J. Noggerath (1847)
●
C. Lyell - Mostra que terremotos como causa de movimento
vertical sobre grande areas
●
Estudos - 1819 - Rann of Cutch – Terremoto na India
1822 and 1835 Chile
1855 Wairrarapa, Nova Zealândia (Falhas
observadas)

11. História!
●
1821-22, Equações de Elasticidade (Navier and Cauchy)
●
1830 - Poisson calcula 2 tipos de onda que se propagar em um
corpo sólido (onda P e S)
●
R. Mallet (1810-1881 ) -
●
Catalogo completo e datado –
●
Estimativas de velocidades sísmicas usando explosões
●
Acreditava que a causa dos terremotos devido a expansão
repentina de vapor de água em contato com a rocha
aquecida “magma”
●
1883 - G. K. Gilbert – associou terremotos com falhas!

12. História!
●
Lee, Jennings, Kisslinger e Kanamori – International Handbook of Earthquake and Engineering
Seismology, Part A-Academic Press (2002)

13. 1880-1920
●
Instrumentação Sísmica
●
1856: L. Palmieri construiu um sismoscópio que registrou o tempo
do evento.
●
1875: F. Cecchi, Italy - primeiro sismômetro
●
1887: Primeiro registro de F. Cecchi
Sismograma de Moncalieri, Itália
23 Fevereiro de 1887 - USGS
Filippo Cecchi

14. 1880-1920
●
1880-1885 - J. Milne, J. Ewing and T. Gray
– Primeiro sismógrafo
●
18 de abril de 1889 – Primeiro registro
distante de um terremoto (ocorrido no
Japão e registrado na Postdam, Alemanha)
foi identificado por E. von Rebeur-Paschwitz.
(Nature, V40, 1889.)
●
1892 - John Milne liderou o
desenvolvimento do primeiro sismômetro
portátil - Inicia a era da SISMOLOGIA
GLOBAL.
●
1906 - 12 sismógrafos instalados pelo
mundo registra o tremor de SF.

15. 1880-1920
●
Ewing: Sismômetro de Pêndulo
horizontal para detectar os terremotos
●
Tambor circular enfumaçado – John Milne
tremor local no japão 8 de
março de 1881.
MEM :CMG-3E:BHZ (Counts)
15000
10000
5000
Pena risca um papel 0
enfumaçado
21h44m00s 21h46m00s 21h48m00s 21h50m00s 21h52m00s 21h54m00s 21h56m00s 21h58m00s 22h00m00s 22h02m00s
11-11-04 11-11-04 11-11-04 11-11-04 11-11-04 11-11-04 11-11-04 11-11-04 11-11-04 11-11-04

16. Fatos marcantes na Sismologia
●
Ondas
●
Lord Rayleigh (1842-1919) – Ondas
Rayleigh (1885)
●
Richard Oldham (1900) – identificou as
onda P, S e Rayleigh no sismograma
do terremoto de Assam, India (1897)
●
A E. H. Love (1863-1940) - Ondas
Loves (1911)
Lord Rayleigh

17. Fatos marcantes na Sismologia
●
Estrutura da Terra
R. Oldham (1906) – Confirmou a existência
do núcleo da terra.
A. Mohorovicic (1909) – A Moho (Crosta-
Manto) apartir da análise de dados de
terremotos a pequenas distancias (O
terremoto de “Kulpa Valley” na Croácia)
I. Lehman (1936) mostrou que núcleo
interno sólido
A. Mohorovicic R. Oldham

18. Fatos marcantes
Inge Lehmann (1883-1993)
●
●
Núcleo líquido

19. Fatos marcantes na Sismologia
H. Jeffereys (1891-1989) e K. Bullen (1906-1976)
●
Usando uma grande quantidade de dados, melhorando as
localizações epicentrais, e assim gerando um modelo empírico da
terra.
●
Tabela de tempo de percurso da fases de Jeffreys-Bullen (1940)
●
Mostrou a terra quase simetricamente esférica com poucas
descontinuidades.
●
Mostrou o limite manto-núcleo ( Manto sólido – núcleo líquido)

20. Fatos marcantes na Sismologia
Modelo de
velocidade para
Terra de
Jeffreys-Bullen
(1940)
H. Jeffreys

21. Mecanismo dos terremotos
●
1911: Teoria do Rebote elástico de Reid (deformação) – terremotos
relacionados para falhas (usou os dados do terremoto de SF)
●
1917: T. Shida - mostrou que através do Primeiro movimento da onda P
poderia ser dividido em quadrantes separado por linhas nodais.
●
1935: Richter desenvolveu a magnitude local – Baseada em dados de
amplitude do sinal.
●
1946: Primeiro registro de um teste nuclear por sismógrafo
●
Outros pioneiros na área :
●
Byerly, S. Nakamura, S. Kunitomi, H.Honda, M. Ishimoto e Keilis Borok
●
Fontes do tipo Binário simples e binários duplos ( single couple e double-
couple).

22. “Vault” Sísmico – 1950
Dado é armazenado em papel
fotográfico.
Sismômetro “Bosch-Omori”, magnificação ~ 10 X

23. Mais
●
1960s teoria da Placa tectônica (H. Hess, L. Sykes, J. T. Wilson, W. Pitman)
●
1961: The World-Wide Standardized Seismic Network (WWSSN) - monitorar
terremoto e testes nucleares. WWSSN – foi fundamental para deriva continental
e teoria da placa. WWSSN mas tarde incorporado pelo o IRIS (Incorporated
Research Institutions for Seismology) e continua Global Seismic Network (GSN).
●
1966: Keiiti Aki define o momento sísmico - medida física da magnitude de um
terremoto
●
Mo = Area * deslocamento médio * rigidez
●
1969-72: Registro tremores na Lua pela missão “Apollo” "moonquakes" ???
●
1977: Hiroo Kanamori estabeleceu escala de magnitude de momento Mw – Baseada
no momento sísmico.
●
1980s Criação do “Incorporated Research in Seismology (IRIS)”

24. ● 1984: Rede Sísmica Digital, GSN. Para substituir WWSSN.
●1996: O IDC (International Data Center) é estabelecido
em Viena e monitoramento sísmico é feito através do
Sistema Internacional de Monitoramento (IMS). O IMS
usa somente algumas estações da GSN.

25. FDSN (“Federation of Digital
Seismograph Networks”)

26. Introdução

Esta ciência busca conhecer e determinar em que circunstâncias
ocorrem os sismos naturais ou artificiais assim como suas causas e
distribuição sobre o globo terrestre.

A sismologia é um método geofísico utilizado para estudar as camadas
profundas da Terra e compreender os mecanismos envolvidos na
tectônica global do nosso planeta.

27. Ondas de corpo
Onda P | Onda S
• São ondas sísmicas que se propagam em todas as
direções na terra.
• A propagação das ondas sísmicas sofre os mesmos
fenômenos da propagação da luz, ou seja, a direção das
ondas de corpo muda ao passar de um meio com velocidade
e/ou densidade para outro com velocidade e/ou densidade
diferente.

28. Ondas de corpo
Onda P | Onda S
c
L. Braile, Purdue University

29. Ondas de corpo
Onda P | Onda S

30. Ondas de corpo
Onda P | Onda S
Exemplo da propagação da onda S
L. Braile, Purdue University

31. Propagação das ondas de corpo
Onda P | Onda S

32. Velocidade ondas de corpo
Onda P | Onda S
• Velocidade das ondas dependem das propriedades
físicas do meio que se propagam.
α=v P =
√
λ+ 2μ
ρ
β=v S =
√
μ
ρ
• λ e µ são denominados parâmetros de Lamé e ρ é a densidade
do meio.
• λ não tem explicação física, é uma constante matemática.
2
• K=λ+ μ módulo de incompressibilidade do volume.
3

33. Ondas de superfície
Onda Rayleigh | Onda Love
• São ondas que se propagam junto a superfície da Terra.
• Terremotos rasos geram melhores ondas superficiais.
• Explosões nucleares geram ondas superficiais menores e isso
é um fator importante para diferenciar terremotos de explosões
nucleares.
• Ondas de superfície possuem maior duração e amplitude que
ondas de corpo.

34. Ondas de superfície
Onda Rayleigh | Onda Love

35. Ondas de superfície
Onda Rayleigh | Onda Love
• (LR ou R) Combinação do movimento das ondas P e S
contidas no plano vertical (Lord Raiyleigh 1887).
• Ocorre próximo a superfície, seu movimento é uma elipse
retrógrada (sentido anti-horário).
• Pode ser registrada tanto na componente vertical como na
horizontal.
• Sua amplitude decresce exponencialmente com a amplitude.
L. Braile, Purdue University

36. Ondas de superfície
Onda Rayleigh | Onda Love
• (LQ ou Q) Corresponde a superposição das ondas S com
vibrações horizontais e ocorrem quando a aumento da
velocidade da onda S com a profundidade.
• Polarizada horizontalmente, ou seja, só pode ser registrada
pela componente horizontal.
L. Braile, Purdue University

37. Comparando as
propagações das ondas
Onda P
Onda S
Onda de superfície

38. Sismo do Chile de 20/06/2003
registrado em Aquidauana-MT e
Caruaru-PE.
P S superfície

39. Sismo do Chile de 20/06/2003
registrado em Aquidauana-MT e
Caruaru-PE.
P S superfície

40. Estrutura interna da Terra
Crosta | Manto | Núcleo
●
A análise de milhares fases permitiu a construir as curvas de tempo-
distância de ondas refratadas e refletidas no interior da terra e deduzir a
sua estrutura principal: Crosta, manto e núcleo. (Software Seismic Waves
do Alan Jones, Purdue University).
●
Um modelo de velocidade-profundidade é proposto e então calculado o
tempo de percurso e comparado com as observações.
●
Duas zonas de Baixa Velocidade no manto superior e uma zona de
transição entre o núcleo interno e núcleo externo.

41. Estrutura interna da Terra
Crosta | Manto | Núcleo

42. Estrutura interna da Terra
Crosta | Manto | Núcleo

43. Estrutura interna da Terra
Crosta | Manto | Núcleo

44. Estrutura interna da Terra
Crosta | Manto | Núcleo

45. Estrutura interna da Terra
Crosta | Manto | Núcleo

47. Estrutura interna da Terra

48. Intensidade Sísmica
e magnitude
●
Intensidade sísmica é uma classificação dos efeitos que as
ondas sísmicas provocam em um determinado lugar.
● Escala Mercalli Modificada (MM)
●
Mapa de isolinhas – Quanto maior a distância menor a
intensidade.
●
Problemas: Não é uma medida real, logo está sujeita a
incerteza.

49. Intensidade Sísmica
e magnitude

50. Intensidade Sísmica
e magnitude

51. Intensidade Sísmica
e magnitude

52. Intensidade Sísmica
e magnitude
●
Em 1935 – Charles Ritcher através da comparação de sismos
formulou uma escala de sismos.
●
Instrumento padrão, Sismógrafo de Wood-Anderson.
●
Gráfico de log de A versus distância.

53. Intensidade Sísmica
e magnitude
• A  máxima amplitude.
• A0  Para amplitude de 0,001 mm no sismograma a distância
de 100 km. (Califórnia - Wood-Anderson).
M L =log A−log A0
M L =log A+2,56log R−1,67

54. Intensidade Sísmica
e magnitude
●
No Brasil, Assumpção em 1983, denominou a escala de
magnitude regional que é uma extensão da ML. Usada para
sismos pequenos e moderados e é chamada de magnitude
regional. (200 e 1500 km).
●
V  velocidade da onda P (µm/s).
●
R  distância em km.
m R=log V+2,3log R−2,48

55. Intensidade Sísmica
e magnitude
• Magnitude de duração:
m D =A0 +A1 log D
• Magnitude de ondas de corpo (mb):
m b=log( A/T )+Q(h,Δ)

56. Intensidade Sísmica
e magnitude
• T é o período dominante da onda medida e Q é uma função
empírica em função da ∆ e da profundidade.

57. Intensidade Sísmica
e magnitude

58. Intensidade Sísmica
e magnitude
• Magnitude de ondas superficiais (Ms)
M S =log( A/T )+1,66log Δ+ 3,3
• A= Amplitude da onda Rayleigh (µm) registrado entre 20º e
100º de distância.
• T período da superfície (entre 18 e 22 s)

59. Intensidade Sísmica
e magnitude
• Relação entre a MS e amplitude máxima do chão (A)
versus distâncias (km), tamanho da fratura (L), deslocamento
médio da fratura (D) e a energia.
energia

60. Intensidade Sísmica
e magnitude
• Reflete melhor os tamanhos absolutos baseados no
processos físicos que ocorrem durante a ruptura. É baseada
no momento sísmico.
• µ módulo de rigidez
• D  deslocamento médio da falha
• S  área total da superfície de ruptura
M 0 =μDS
2
M W = log M 0 −6,0
3

61. Intensidade Sísmica
e magnitude
• Evento raso.
M S =1,68 m b −4 . 82
• Momento e MS
log M 0 =1,5 M s −16,1

62. Intensidade Sísmica e
magnitude
• A relação entre a magnitude M e o logaritmo de N (números
de sismos) que ocorre num dada área por unidade de tempo, é
do tipo linear.
log N=a+bM

63. Intensidade Sísmica e
magnitude

64. Intensidade Sísmica e
magnitude
● Magnitude mb e MS é para onda telesísmicas (17 º < ∆ < 90º ).
● Eventos profundos, não se usa M
S.
● Eventos locais (∆< 200 km) – M , m
L D.
● Eventos regionais (200 < ∆ < 1500 km) – m ,m
R D , MS.

65. Intensidade Sísmica e
magnitude
• Gutenberg e Richter propuseram uma fórmula empírica que
relaciona a energia liberada E, em ergs, com magnitude MS e mb.
log E≃5,8+2,4m b ≃ 11,8+1,5 M s
Desta forma, podemos analisar a quantidade de energia radiada
pelo sismo, usando a relação empírica entre as magnitudes.

66. Intensidade Sísmica e
magnitude
Magnitude versus Energia

67. Bibliografia
Shearer P. - Introduction to seismology
Fowler C. M. R. – The solid earth
Editor: Teixeira & colaboradores - Decifrando a terra.
Lay e Wallace – Modern Global seismology
Understand the Earth (Para entender a Terra)
Lee, Jennings, Kisslinger e Kanamori – International Handbook of
Earthquake and Engineering Seismology, Part A-Academic Press (2002)