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Tensões na placa da América do Sul:estágio atual do conhecimento
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências AtmosféricasUniversidade de São Paulo
Marcelo Assumpção, Depto. de Geofísica, [email protected]
Semana de Geofísica de Belém27-29/11/2007
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dados
modelos
problemas
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Pressão confinante (“hidrostática”)Igualdade aproximada da pressão vertical e horizontal
z g z
pzz
Abaixo de alguns quilômetros de profundidade,
pxx pzz = gz.
pxx
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Tensões tectônicas principais: S1 (compressão máxima) S3 (compressão mínima)
S1 (120 MPa)
S3 (100 MPa)
S1 (-10 MPa)
S3 (+10 MPa)
Convenção geológica:pressão positiva
110 MPa
110 MPa
pressão uniforme(confinante)
Convenção sismológica:tração positiva
tensões tectônicas (“deviatoric stresses”)
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Mecanismo Focal
Exemplo dos Sismos de
Belo Jardim, PE, 2004.
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Sismos relacionados aolineamento de Pernambuco?
14 estações sismográficas
2 áreas epicentrais:Tacaimbó,Belo Jardim
Projeto UFRN, IAG-USP
Belo Jardim
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topografia
S
S N
N
Resultados preliminares:
falhamento normal, sismos a 4-5 km de profundidade
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C
DHD
Cio
+_+_ +_
FA
Mecanismo focal de terremoto
A movimentação dos dois blocos em cada lado da falha (setas pretas) gera ondas sísmicas (linhas tracejadas vermelhas) com primeiro movimento de empurrão (C) e de puxão (D) em quatro quadrantes alternados.
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Plano de falha EW
Mecanismo Focal de Belo Jardim
tração (T)
tração (T)
P pressão
“SHmax”
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Intraplaca:Predominância de falhas inversas e transcorrentes.
Sub-Andes:Falhas inversas, eixo P ~ EW.
Platô Andino: predominância de falhas normais.
Mecanismos Focais
(~ direção do SHmax, dados até ~2000)
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Cláudio Lima (1996); Lima et al.(1997)
Medidas in-situ
-breakout (poços de petróleo)
- frat. hidráulico (engenharia)
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Riccomini & Assumpção (1999)
Compressão EW no Nordeste
Compressão EW no Sudeste?
Variação temporal pode ser importante!
Dados Geológicos
falhas recentes, último evento em cada local.
(tensor de esforço com estrias em vários planos de falha diferentes)
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Eixos P e T são as direções das tensões liberadas pelo sismo. S1 e S3 são as tensões
tectônicas principais.
+
+
--
P
TF
A
S1
S3
Situação mais provável,Se a falha for conhecida:S1 a ~30º da falha
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Sub-Andes:S1 ~ EW com tendência de ser perpendicular ao platô.
Costa do Brasil:S1 tende a ser paralelo à costa, eS3 perpendicular à costa (continente se “esparrama”em direção ao oceano).
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Tensões por variação lateral de densidades
platô craton
h
r
e
cc
m
Isostasia: r = e c/(m-c
H
H = e + h + r
pressão vertical varia com profundidade de maneira diferente
z z c g H
c g h
c g h + m g r
c g H
pressãopressão
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Tensões por variação lateral de densidades
platô craton
m
Topografia gera tensões!
FAFC
FA > FC
causa tração horizontal (tectônica) em A e/ou compressão em C
Regiões altas tendem a se “esparramar” em direção às regiões baixas causando “spreading stresses”.
Exemplos:
platô dos Andes; transição continente/oceano; dorsais meso-oceânicas
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Colisão com a placa de Nazca
Variação lateral de densidade:
empurrão da cadeia (“ridge-push”),
“espalhamento” do continente (+ alto) em direção ao oceano (+ baixo)
“espalhamento” dos Andes
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Coblentz & Richardson(1996)
Campo de tensões numa placa elástica de 100km de espessura:
tensões desviatóricas médias.
Compressão horizontal, SH > Sv
Tração horizontal:Sh < Sv
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DADOS
MODELO
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tensõesobservadas
modelo teórico:forças regionais +
“spreading stresses”
Meijer (1995)
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Esforços de flexura por carga de sedimentos
compressão tração
carga de sedimentos
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Chang et al.(1992)
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Assumpção (1998a)
Offshore:
- sismos ao longo do talude,
-falhas inversas.
Flexura pela maior carga de sedimentos
Margem onshore (incluindo Serra do Mar):
faixa assísmica !!?
redução da compressão regional pela tração flexural da ombreira ??
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“catálogo uniforme”, 1955-2000
compressão
tração
Direção das tensões
tectônicas observadas na crosta do
Brasil(esquema preliminar)
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Problemas/Desafios
1) Ainda há poucos dados para definir o campo de tensões.
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Problemas/Desafiosdados geológicos
2) variação temporal no Quaternário, ainda não bem compreendida nem estudada.
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Fase TD:Pleistoceno/Holoceno
Fase E2:Holoceno
Dados de Salvador & Riccomini (1995)
Exemplo daSerra do Mar
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Problemas/Desafiosdados geológicos
- relaxamento da compressão regional pela desaceleração da convergência entre as placas de Nazca e da América do Sul ?
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Problemas/Desafios
3) Melhorar modelos e explicações
Superposição de tensões OK para NE
Por que não há sismos no resto da margem norte??
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Um caminho a ser explorado:
Relacionar causas das tensões da crosta superior com estruturas mais profundas da crosta e litosfera.
Neste exemplo do SE do Brasil, vemos que a sismicidade (círculos brancos) tende a ocorrer preferencialmente em áreas com menor velocidade da onda P no manto superior. As cores mostram anomalias de velocidade da onda P a 200km de profundidade. Velocidades maiores (azul) indicam litosfera mais espessa.
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600.
500.
400.
300.
200.
100.
0 .
Dep
th (
km)
A A '
Número de sismos ao longo do perfil (faixa de +- 100km de largura)
Iporá APIP CSF S.Mar/plat.
mag>3,5
Limite litosfera/astenosfera ?
Perfil NW-SE, de Goiás ao Rio de Janeiro: áreas de litosfera mais fina têm mais sismos.
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Modelo proposto
Litosfera mais fina e mais quente é mais fraca: tensões intraplaca concentram-se na crosta superior
manto
crosta
placa
litosfera/ astenosfera
fina,quente:fraca
espessa,fria:resistente
1300oC
Assumpção et al., 2004. Geophys.J.Int.
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Tarefas para casa
1) Melhorar os estudos sismológicos de campo, principalmente nos casos de sismos fora das zonas mais sísmicas.
2) “Aprofundar” os estudos das estruturas do manto e crosta inferior e seus efeitos nas tensões da crosta superior.
3) Estudos de modelagem numérica do campo de esforços, em escala regional e global.
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Agradecimentos
Muito do que se conhece sobre tensões tectônicas no Brasil se deve a colaborações de muitos anos entre várias instituições, principalmente:
- IAG- IPT- CENPES- UFRN- UnB(ordem alfabética...)
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Obrigado !