Tens

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Tensões na placa da América do Sulestágio atual
do conhecimento
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências
Atmosféricas Universidade de São Paulo
Semana de Geofísica de Belém 27-29/11/2007
Marcelo Assumpção, Depto. de Geofísica,
IAG-USP marcelo_at_iag.usp.br
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dados
modelos
problemas
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Pressão confinante (hidrostática)
Igualdade aproximada da pressão vertical e
horizontal
Abaixo de alguns quilômetros de
profundidade, pxx ? pzz rgz.
pzz
pxx
r g z
z
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Tensões tectônicas principais S1 (compressão
máxima) S3 (compressão mínima)
S3 (100 MPa)
S1 (120 MPa)
tensões tectônicas (deviatoric stresses)
Convenção geológica pressão positiva
Convenção sismológica tração positiva
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Mecanismo Focal Exemplo dos Sismos de Belo
Jardim, PE, 2004.
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Belo Jardim
Projeto UFRN, IAG-USP
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Resultados preliminares
N
topografia
S
N
S
falhamento normal, sismos a 4-5 km de profundidade
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Mecanismo focal de terremoto
F
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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Mecanismo Focal de Belo Jardim
tração (T)
Plano de falha EW
SHmax
P pressão
tração (T)
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Mecanismos Focais ( direção do SHmax, dados até
2000)
Intraplaca Predominância de falhas inversas e
transcorrentes. Sub-Andes Falhas inversas,
eixo P EW. Platô Andino predominância de
falhas normais.
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• Medidas in-situ
• breakout (poços de petróleo)
• - frat. hidráulico (engenharia)

Cláudio Lima (1996) Lima et al.(1997)
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Dados Geológicos falhas recentes, último evento
em cada local. (tensor de esforço com estrias em
vários planos de falha diferentes)
Compressão EW no Nordeste Compressão EW no
Sudeste? Variação temporal pode ser importante!
Riccomini Assumpção (1999)
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(No Transcript)
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Eixos P e T são as direções das tensões liberadas
pelo sismo. S1 e S3 são as tensões tectônicas
principais.
S3
S1
Situação mais provável, Se a falha for
conhecida S1 a 30º da falha
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(No Transcript)
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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, e S3 perpendicular
à costa (continente se esparramaem direção ao
oceano).
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Tensões por variação lateral de densidades
pressão vertical varia com profundidade de
maneira diferente
platô
craton
pressão
e
pressão
h
rc
rc
H
rc g h
r
rm
rc g h rm g r
rc g H
z
z
rc g H
Isostasia r e rc/(rm - rc)
H e h r
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Tensões por variação lateral de densidades
Topografia gera tensões!
platô
craton
FC
FA
rm
FA gt 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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Stein et al. (1989)
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Variação lateral de densidade empurrão da
cadeia (ridge-push), espalhamento do
continente ( alto) em direção ao oceano (
baixo) espalhamento dos Andes
Colisão com a placa de Nazca
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Campo de tensões numa placa elástica de 100km de
espessura tensões desviatóricas médias.
Compressão horizontal, SH gt Sv Tração
horizontal Sh lt Sv
Coblentz Richardson(1996)
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DADOS
MODELO
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Modelo de forças de Meijer (1995). Note o valor
maior da força de colisão da placa do Caribe com
a da América do Sul.
Meijer (1995)
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Campo de tensões (modelo de Meijer, 1995). Note
direção do SHmax NW-SE na Amazônia devido à maior
força no contato entre a placa do Caribe e da Am.
do Sul.
Meijer (1995)
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tensões observadas modelo teórico forças
regionais spreading stresses
Meijer (1995)
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carga de sedimentos
tração
compressão
Esforços de flexura por carga de sedimentos
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Chang et al.(1992)
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• 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 ??
Assumpção (1998a)
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(No Transcript)
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Direção das tensões tectônicas observadas na
crosta do Brasil (esquema preliminar)
compressão
tração
catálogo uniforme, 1955-2000
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Problemas/Desafios
1) Ainda há poucos dados para definir o campo de
tensões.
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Problemas/Desafios dados geológicos
2) variação temporal no Quaternário, ainda não
bem compreendida nem estudada.
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Exemplo da Serra do Mar
Fase TD Pleistoceno/ Holoceno
Fase E2 Holoceno
Dados de Salvador Riccomini (1995)
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Problemas/Desafios dados 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
Por que não há sismos no resto da margem norte??
Superposição de tensões OK para NE
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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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Número de sismos ao longo do perfil (faixa
de - 100km de largura)
maggt3,5
APIP
CSF
Iporá
S.Mar/plat.
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
crosta
placa
manto
1300oC
espessa, fria resistente
fina, quente fraca
litosfera/ astenosfera
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 !
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Referências Assumpção, M., 1998a. Seismicity and
stresses in the Brazilian passive margin. Bull.
Seism. Soc. Am., 88(1), 160-169. Assumpção, M.,
1998b. Focal mechanisms of small earthquakes in
SE Brazilian shield a test of stress models of
the South American plate. Geophys. J. Int., 133,
490-498 Assumpção, M., M. Schimmel, C.
Escalante, M. Rocha, J.R. Barbosa L.V. Barros,
2004. Intraplate seismicity in SE Brazil Stress
concentration in lithospheric thin spots.
Geophysical J. Int., 159, 390-399. Coblentz,
D.D. R.M. Richardson, 1996. Analysis of the
South American intraplate stress field.
J.Geophys.Res., 101, 8643-8657.. Ferreira, J.M.,
R.T. Oliveira, M.K. Takeya M. Assumpção, 1998.
Superposition of local and regional stresses in
NE Brazil evidence from focal mechanisms around
the Potiguar marginal basin. Geophys. J. Int.,
134, 341-355 Lima, C., E. Nascimento M.
Assumpção, 1997. Stress orientations in Brazilian
sedimentary basins from breakout analysis -
implications for force models in the South
American plate. Geophys.J.Int., 130(1),
112-124. Meijer, P.T., 1995. Dynamics of active
continental margins the Andes and the Aegean
region. Ph.D. thesis, Utrecht University, The
Netherlands, 218pp. Riccomini, C. M.
Assumpção, 1999. Quaternary tectonics in Brazil.
Episodes, 22(3), 221-225. Salvador, E.D. C.
Riccomini, 1995. Neotectônica da região do alto
estrutural de Queluz (SP-RJ, Brasil). Rev. Bras.
Geociências. 25, 151-164 .