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Tensões na placa da América do Sul: estágio atual do conhecimento

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Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas Universidade de São Paulo. Tensões na placa da América do Sul: estágio atual do conhecimento. Semana de Geofísica de Belém 27-29/11/2007. Marcelo Assumpção, Depto. de Geofísica, IAG-USP marcelo@iag.usp.br. dados. modelos.

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tens es na placa da am rica do sul est gio atual do conhecimento

Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas

Universidade de São Paulo

Tensões na placa da América do Sul:estágio atual do conhecimento

Semana de Geofísica de Belém

27-29/11/2007

Marcelo Assumpção, Depto. de Geofísica, IAG-USP

marcelo@iag.usp.br

slide2

dados

modelos

problemas

slide3

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

tens es tect nicas principais s1 compress o m xima s3 compress o m nima

110 MPa

110 MPa

pressão

uniforme

(confinante)

S3 (+10 MPa)

S1 (-10 MPa)

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

slide5

Mecanismo Focal

Exemplo dos Sismos de

Belo Jardim, PE, 2004.

slide6

Sismos relacionados ao

lineamento de Pernambuco?

2 áreas epicentrais:

Tacaimbó,

Belo Jardim

14 estações sismográficas

Belo Jardim

Projeto UFRN, IAG-USP

slide7

Resultados preliminares:

N

topografia

S

N

S

falhamento normal, sismos a 4-5 km de profundidade

slide8

A

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.

slide9

Mecanismo Focal de Belo Jardim

tração (T)

Plano de falha EW

“SHmax”

P pressão

tração (T)

slide10

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.

slide11

Medidas in-situ

  • breakout (poços de petróleo)
  • - frat. hidráulico (engenharia)

Cláudio Lima (1996); Lima et al.(1997)

slide12

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)

slide14

+

P

-

-

+

A

F

T

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

slide16

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 “esparrama”em direção ao oceano).

slide17

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

slide18

Tensões por variação lateral de densidades

Topografia gera tensões!

platô

craton

FC

FA

rm

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

slide19

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

slide20

Campo de tensões numa placa elástica de 100km de espessura:

tensões desviatóricas médias.

Compressão horizontal,

SH > Sv

Tração horizontal:

Sh < Sv

Coblentz & Richardson(1996)

slide21

DADOS

MODELO

slide22

tensões

observadas

modelo teórico:

forças regionais + “spreading stresses”

Meijer (1995)

slide23

carga de sedimentos

tração

compressão

Esforços de flexura por carga de sedimentos

slide25

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)

slide27

Direção das tensões tectônicas observadas na crosta do Brasil

(esquema preliminar)

compressão

tração

“catálogo uniforme”, 1955-2000

slide28

Problemas/Desafios

1) Ainda há poucos dados para definir o campo de tensões.

slide29

Problemas/Desafios

dados geológicos

2) variação temporal no Quaternário, ainda não bem compreendida nem estudada.

slide30

Exemplo da

Serra do Mar

Fase TD:

Pleistoceno/

Holoceno

Fase E2:

Holoceno

Dados de Salvador & Riccomini (1995)

slide31

Problemas/Desafios

dados geológicos

- relaxamento da compressão regional pela desaceleração da convergência entre as placas de Nazca e da América do Sul ?

slide32

Problemas/Desafios

3) Melhorar modelos e explicações

Por que não há sismos no resto da margem norte??

Superposição de tensões OK para NE

slide33

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.

slide34

Limite litosfera/astenosfera ?

Número de sismos ao longo do perfil

(faixa de +- 100km de largura)

mag>3,5

APIP

CSF

Iporá

S.Mar/plat.

Perfil NW-SE, de Goiás ao Rio de Janeiro: áreas de litosfera mais fina têm mais sismos.

slide35

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.

slide36

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.

slide37

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...)