MANUAL DE DESASTRES NATURAIS - VOL I - Terremotos, Sismos e/ou Abalos Sísmicos

1- Terremotos, Sismos e/ou Abalos Sísmicos

CODAR: NI.SST/ CODAR: 13.101

Caracterização

Os terremotos ou abalos sísmicos de origem tectônica são vibrações do terreno que provocam oscilações verticais e horizontais na superfície da Terra, geralmente.

ocasionadas por rupturas e movimentação das rochas no interior da crosta terrestre.

A camada mais superficial da Terra não é continua, mas formada por imensas placas tectônicas. Essas placas movimentam-se de forma lenta e contínua e o trabalho desenvolvido em suas superfícies de contato provoca tensões e deformações de grandes massas rochosas.

Quando a tensão acumulada e a deformação resultante ultrapassam os limites de elasticidade e resistência das camadas rochosas, ocorre uma ruptura brusca, que dá origem a uma falha geológica ou intensifica uma falha preexistente, ao mesmo tempo que provoca um terremoto.

Nessa condição, parte da energia acumulada é liberada bruscamente e propaga-se sob a forma de ondas elásticas e concêntricas, em todas as direções, provocando vibrações que são transmitidas .á.superfície da Terra, caracterizando o terremoto.

Denomina-se hípocentro o ponto ou região do interior da crosta terrestre, onde se as ondas de choque, que provocam o terremoto.

Epicentro é a projeção geométrica, isto é, em direção perpendicular, do foco do terremoto na superfície do terreno. É o ponto da superfície terrestre atingido pelas ondas com maior intensidade.

1 - Magnitude dos Terremotos

A quantidade de energia cinética liberada por um abalo sísmico define a magnitude do terremoto e é medida em função da amplitude e da freqüência das ondas de choque, sendo caracterizada através da escala de Ríchter, em função de uma progressão logarítmica.

A escala de Richter inicia-se em zero e, teoricamente, é ilimitada. Dos terremotos registrados até o momento, os de maior magnitude ocorreram na Colômbia, em 1906, e no Japão, em 1933, ambos com 8,9 graus na escala Ríchter.

Os abalos sísmicos propagam-se através de três tipos de ondas:

- ondas “P” ou primárias;

- ondas “5” ou secundárias;

- ondas “L” ou ondas longas ou, ainda, de superfície.

As ondas P são longitudinais e, por serem as mais rápidas, provocam as primeiras oscilações registradas nos sismogramas. As ondas 5 são transversais, menos rápidas e intensas, e provocam um segundo conjunto de oscilações registradas nos sismogramas.

As ondas “L” também são transversais e, por serem ainda mais lentas, são as últimas a serem registradas pelos sismogramas; essas ondas propagam-se ao longo da superfície da Terra e são as que causam maiores danos.

As ondas são registradas por aparelhos denominados sismógrafos e o registro gráfico das oscilações é denominado sismograma.

Pelo intervalo de tempo decorrido entre o registro das ondas primárias e o das ondas secundárias, pode-se calcular a distância do epicentro.

A triangulação realizada por duas ou mais estações sísmicas permite definir a localização dos epicentros.

Os sismógrafos são fixados em espessas placas de concreto, para evitar a interferência de vibrações locais, como as provocadas pela passagem de veículos pesados, nos registros gráficos.

Normalmente, cada estação sismografia é constituída por dois sismógrafos de eixos horizontais e um sismógrafo de eixo vertical. As diferenças na intensidade dos registro gráficos, em função das variações das direções dos eixos horizontais, permitem definir a direção do epicentro.

Os sismogramas, além de permitirem a análise dos abalos sísmicos, facilitam o estudo das diversas camadas que se desenvolvem a partir da crosta ate o centro da Terra.

Como ~á informado, a escala de Ríchter é logarítmica, representando valores definidos em função da base 10, através da seguinte fórmula proposta pelo autor:

- 1,5M = log E/E na qual:

- 1,5 corresponde a um fator constante, proposto por Ríchter;

- M corresponde á magnitude da escala;

- E corresponde à energia liberada pelo abalo, em ergas;

- E0 2,5 x 1011 ergs, correspondendo á energia liberada por um terremoto de magnitude 0.

Dessa forma, um terremoto que libere uma energia de 2,5 X 1011 ergs corresponde a:

1,5M = log2,5X 1020 /2,5X l09 = log 109=9,O e M= 9,0/1,5= 6,0

Dessa forma, cada número inteiro da escala de Ríchter, quando comparado com o numero inteiro imediatamente anterior, corresponde a:

- uma amplitude de onda 10 vezes maior;

- uma liberação de energia 60 vezes maior.

TABELA DA ESCALA DE RICHTER - NOMENCLATURA - PREVALÊNCIA MAGNITUDE­ENERGIA LIBERADA (em ergs)­NOMENCLATURA­PREVALÉNCIA

 

A seguir, apresenta-se a energia liberada, em ergs, nos seguintes eventos:

- tornados 4,0 X 1018

- bomba de Hiroshima: 7,9 X 1018

- avalanches de Hauascaran (Peru -janeiro/1 962): 1,1 X 1019

- erupção de Mont Pelée (Martinica - abril/1 902): 4,7 X 1021

- impacto de meteorito na Sibéria (Rússia - janeiro/1 908): 1,9 X 1023

- erupção de Tambora (abril/1915): 8,4 X 1024

2 - Intensidade dos Terremotos

A gravidade de um desastre sísmico é medida em lermos de intensidade, a qual caracteriza os danos humanos, materiais e ambientais provocados pelo terremoto.

A escala de intensidade mais utilizada é a de Mercalli modificada, que será apresentada no prosseguimento. Essa escala é dividida em 12 níveis de intensidade crescente.

Os sismos de maior intensidade que ocorrem no território brasileiro variam entre V e VII dessa escala.

A intensidade de um terremoto depende da interação dos seguintes fatores:

- magnitude do abalo sísmico;

- distância entre o epicentro e a área considerada;

- profundidade do hipocentro:

- características geológicas da área considerada;

- qualidade das construções.

De um modo geral, a intensidade de um terremoto ê diretamente proporcional á magnitude do aboio sísmico e á amplitude e freqüência das ondas de choque, liberadas no foco da fratura.

Quanto maior for o distanciamento do epicentro para a área considerada, menor será a intensidade do terremoto.

Os abalos sísmicos originados em hípocentro muito profundos são de intensidade reduzida, embora suas ondas de choque propaguem-se a grandes distâncias.

ESCALA SISMOMÉTRICA DE MERCALLI - MODIFICADA (MM)

Causas

Os terremotos de maior magnitude e intensidade são relacionados com o tectonismo. No entanto, podem ocorrer abalos sísmicos locais, de pequena magnitude, provocados por outras causas. Normalmente, esses abalos têm hípocentro pouco profundos e não se propagam a grandes distâncias.

Esses fenômenos podem ser provocados por:

erupções vulcânicas;

deslizamentos de solo e/ou aludes de neve;

acomodações locais das camadas do solo;

rupturas de tetos de cavernas e outras causas de subsidência abrupta do solo;

impacto de meteoritos;

acomodações de camadas provocadas pela construção de barragens e represamento de água (sismos induzidos);

explosões subterrâneas provocadas pelo homem, inclusive para a detecção de jazidas de petróleo.

Ocorrência

Os sismógrafos registram uma média anual de 350.000 abalos sísmicos, caracterizando uma freqüência de 1,34 abalo sísmico por minuto. Desses, aproximadamente 7.200 são suficientemente intensos para serem percebidos pelo homem.

Os grandes terremotos de origem tectônica normalmente ocorrem a uma profundidade variável entre 8 e 20 km e em áreas submetidas a grandes tensões, provocadas pela movimentação das placas:

- em áreas de contato e compressão entre placas tectônicas em movimento;

- em áreas de fratura, separação ou fragmentação de placas tectônicas;

- ao longo das dorsais oceânicas.

A compressão de uma placa contra outra desenvolve mecanismos de tensão nos blocos rochosos que se deformam. Quando os limites de elasticidade são ultrapassados, os blocos fraturam-se e a energia acumulada libera-se, em fração de segundo, e se propaga para e pela superfície da Terra, sob a forma de ondas de choque.

Ao longo da falha de San Andreas, área onde ocorrem importantes fraturas na plataforma NorteAmericana, a energia liberada, todas as vezes em que o limiar de elasticidade é ultrapassado, provoca sismos de grande magnitude na região da Califórnia, fazendo com que as populosas cidades de San Francisco e Los Angeles sejam áreas de risco de terremotos.

Mecanismo idêntico, relacionado com as importantes falhas na área oriental da plataforma Africana, que se prolongam com fraturas na península Arábica, explica os terremotos que castigam as cidades do deita do Nilo, da península do Sinal e de Israel.

Ao longo do litoral oeste da América do Sul, as tensões e deformações geradas pelo contato da plataforma Sul-Americana com a placa de Nazca são responsáveis pelos freqüentes terremotos registrados em toda a região andina.

Os terremotos extremamente profundos, com hipocentro a 500 km de profundidade (batissismos), que ocorrem no Acre, são causados pelo mergulho oblíquo da placa de Nazca.

Esses terremotos costumam distribuir-se da seguinte forma:

- 42% dos epicentros relacionam-se com o chamado Cinturão de Fogo, que se desenvolve ao longo da orla do oceano Pacífico;

- 25% dos epicentros localizam-se em áreas montanhosas de formação recente (período Terciário), como os Alpes, Apeninos, Atlas e Himalaia;

- 23% dos epicentros ocorrem em regiões de grandes falhas em bloco, como os Bálcãs, a costa da Califórnia, a Ásia Menor e a África Oriental.

As regiões instáveis descrevem duas estreitas faixas ao redor do planeta:

- uma das faixas desenvolve-se no hemisfério norte, começando na embocadura do rio Tejo, onde, em 1755, ocorreu o terrível terremoto de Lisboa; prolonga-se ao longo da bacia do Mediterrâneo, até atingir a Anatólia e a Armênia; daí, bifurca-se em dois ramos;

- o ramo norte prossegue pelo Cáucaso, Turquestão russo, Turquestão chinês, atingido o lago Baikal;

- o ramo sul prossegue nas mediações do equador, pelas bordas exteriores do planalto do rã, atinge o Himalaia e depois as ilhas de Java, Malucas e Nova Guiné, prosseguindo por arquipélagos esparsos no oceano Pacífico, como os de Salomão, Fidji, Samoa e Sandwich, atingindo a Venezuela e, através das Antilhas e dos arquipélagos de Cabo Verde a Açores, atinge novamente a embocadura do Tejo, em Portugal;

- a outra faixa sísmica contorna o oceano Pacífico, iniciando-se no Chile, prosseguindo pelo litoral oeste da América do Sul, Central e do Norte, até atingir o Alaska; dai desce pelas Aleutas e pela península de Kamchatka e, pela orla das costas asiáticas, desce através do Japão, até a Nova Zelândia e montanhas australianas de leste.

As duas faixas descritas cruzam-se nas Molucas e na América Central.

Além dessas faixas, ocorrem abalos sísmicos na região caracterizada pela fratura longitudinal da África oriental, a qual, iniciando-se no lago Zambeze, prolonga-se pela Etiópia, pelo deIta do Nilo e pela península do Sinal, até atingir a região do mar Morto.

Também ocorrem abalos sísmicos nos Pirineus e na Islândia.

O território brasileiro localiza-se no interior de uma placa tectônica, cujo limite oriental é definido pela cordilheira meso-atlântica e o limite ocidental é definido pela costa do Pacífico, da América do.Sul.

A atividade sísmica é mais intensa nas bordas das placas e menor em seu interior. Por esse motivo, essa atividade no Brasil é sensivelmente menor que nos países andinos.

Os registros sísmicos demonstram, no entanto, que, apesar de o território brasileiro estar localizado numa região intraplaca, já foram registrados vários sismos de magnitude superior a 5,0 graus da escala Richter.

O sismo de maior magnitude registrado no País, com 6,6 graus nessa escala, ocorreu em 31.01.55, na serra do Roncador, Estado de Mato Grosso. Em março do mesmo ano, ocorreu outro sismo, com 6,3 graus, no oceano Atlântico, a 300km da costa do Espírito Santo.

Já foi registrada quase uma dezena de sismos com magnitudes variando entre 5,0 e 5,5 graus, em diferentes regiões do Brasil.

O Nordeste é uma das regiões mais ativas. Nessa região, os sismos ocorrem com maior freqüência, nos Estados do Rio Grande do Norte, Ceará e Pernambuco. Normalmente, os sismos dessa região são bastante superficiais e de intensidade inferior a 4,5 graus.

Os sismos brasileiros normalmente têm hipocentros superficializados, a exceção do Acre, onde os sismos provocados pelo mergulho oblíquo da placa de Nazca apresentam hipocentros extremamente profundos (cerca de 500 km).

Apesar de o nível da sismicidade brasileira ser pouco alarmante, os estudos sísmicos devem ser considerados, ao se planejarem determinados projetos de engenharia, como grandes barragens, centrais nucleares e outras obras de grande porte.

Nas áreas de maior incidência de sismos, mesmo que pouco intensos, o padrão de construção das edificações deve ser aperfeiçoado, para reduzir riscos de danos provocados às mesmas.

Principais Efeitos Adversos

Na ocorrência de terremoto, tanto as construções como a infra-estrutura estão expostas a danos ou colapso, devido à movimentação do terreno, principalmente aquelas localizadas próximas ao epicentro, onde a intensidade do terremoto é maior.

Terrenos sedimentares, solos pouco consistentes e áreas de aterro são mais vulneráveis aos terremotos, já que as ondas de choque comportam-se como se entrassem através do fundo de uma garrafa, encontrando dificuldade para prosseguir através do estreitamento do gargalo.

As edificações mais vulneráveis aos terremotos são as construídas com:

- paredes muito espessas e compactas;

- materiais com reduzidos coeficientes de elasticidade e pouca capacidade plástica para absorver deformações;

- alicerces pouco profundos;

- telhados muito pesados;

- projetos arquitetônicos com platibandas, sacadas, projeções em balanço e vãos superdimensionados.

Como efeitos indiretos, os incêndios são comuns e podem interromper o abastecimento de gás e luz. O combate aos incêndios fica mais difícil por eventuais interrupções de vias de acesso e destruição de tubulação de água. Os danos em reservatórios ou represas podem ensejar inundações súbitas.

Monitorização, Alerta e Alarme

Os estudos sismológicos permitem caracterizar as áreas de atividade sísmica intensificada.

Os estudos de séries históricas permitem apenas inferir que é possível que , a partir de um determinado período, aumente a probabilidade de ocorrer um terremoto de grande magnitude.

Normalmente, mas nem sempre, abalos sísmicos de grandes magnitudes são precedidos por séries de abalos de menor importância.

Fotografias aéreas e imagens de satélites podem caracterizar, com facilidade de fraturas.

Medidas geodésicas continuas, especialmente as realizadas com telêmetros de laser, de cada lado das falhas, permitem caracterizar variações milimétricas, tanto em sentido vertical, como em sentido horizontal e longitudinal.

E possível que, com o aperfeiçoamento dos sensores gravimétricos e calóricos, se possa melhorar as sondagens das camadas mais superficiais da crosta terrestre.

Os moradores locais costumam utilizar, como prenúncio de abalos iminentes, as mudanças comportamentais de animais silvestres e domésticos.

Apesar do esforço desenvolvido, é comum a homem ser surpreendido pelos abalos sísmicos.

Medidas Preventivas

1 - Medidas de Longo Prazo

Os estudos sismológicos e a preparação de mapas de riscos das áreas de atividade sísmica intensificada permitem o zoneamento e a caracterização de áreas aedificandi com restrições.

Áreas de terrenos inconsolidados e de aterros devem, em princípio, ser consideradas como áreas non aedificandi, a não ser que as estacas sejam aprofundadas, até encontrar rocha sólida.

A vulnerabilidade das edificações vem sendo reduzida através do desenvolvimento de normas de engenharia, relacionadas com a construção de edificações resistentes ás ondas elásticas, horizontais e verticais. A utilização de estruturas constituídas por materiais plásticos e de elasticidade suficiente para absorver esforços sem grandes deformações está contribuindo para reduzir as vulnerabilidades.

Em áreas de risco sísmico, os arquitetos devem ser desencorajados a desenvolverem projetos arquitetônicos com platibandas, sacadas, projeções em balanço e vãos superdimensionados.

As melhores construções são as de madeira ou com estruturas de concreto armado ou de aço.

Em áreas de atividades sísmicas intensas, os maciços das barragens devem ser constituídos por aterros argilosos, assentados sobre solo consolidado. Os alicerces devem ser escavados e a cobertura de materiais não consolidados, totalmente retirada.

Não há registro de ruptura de barragens feitas com aterros argilosos, corretamente implantados e compactados.

2- Medidas de Curto Prazo

Os programas de desenvolvimento de recursos humanos, especializados no atendimento de áreas atingidas por terremotos, são de capital importância.

Os programas educacionais, adaptados á cultura das comunidades assistidas, informando sobre as características dos fenômenos e comportamento esperado em circunstâncias de desastre, contribuem para a redução das perdas humanas.