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Introdução à Geofísica - Aula 03 (Sismologia - Parte 2)

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Prof. George Sand França 1
 
Sismologia 
Parte 2
Prof. George Sand França 2
Prof. George Sand França 3
Estrutura Interna da Terra: Crosta continental e 
oceânica; Litosfera e astenosfera e Núcleo externo e 
núcleo interno;
 Estudo do interior da terra é feito de maneira 
indireta. 
 A análise de ondas sísmicas, registradas no 
interior da terra, permite deduzir várias 
características das partes internas da terra 
atravessadas pela onda. 
 Alguns conceitos básicos serão 
apresentados para o melhor entendimento 
do estudo das principais camadas da terra.
Prof. George Sand França 4
Lei de Snell e curvas tempo distância
 Qualquer fenômeno ondulatório 
(p.e. Luz), a direção de 
propagação das ondas 
sísmicas muda (refrata) ao 
passar de um meio com v1, 
para outro com velocidade 
diferente v2. (Lei de Snell)
 Sofrem reflexões e refrações e 
obedece à Lei de Snell. 
 Também há conversões de 
Onda P para S e de onda S 
para P.
Prof. George Sand França 5
Lei de Snell e curva tempo distância 
 Quando há várias camadas 
horizontais, a lei de Snell 
define a variação do raio 
sísmico. 
 No caso em que a velocidade 
aumenta gradualmente com 
a profundidade, ~ número 
infinito de camadas 
extremamente finas, as 
ondas percorrem uma 
trajetória curva e o gráfico de 
tempo distância será uma 
curva. 
Prof. George Sand França 6
Lei de Snell e curva tempo-distância
 Caso tenha uma 
camada uma velocidade 
menor à do material 
acima. 
 Pela lei de Snell, o raio 
sísmico se afasta do 
anterior, criando uma 
interrupção na curva 
tempo distância, 
chamada “zona de 
sombra”. 
Prof. George Sand França 7
Seismic Waves
(Alan Jones, Purdue University) 
http://bingweb.binghamton.edu/~ajones/#Seismic%20Wave
s
Prof. George Sand França 8
Camadas principais de Terra
 A análise de milhares 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. 
 Um modelo de velocidade-profundidade é 
proposto e então se estima o tempo de 
percurso e compara com as observações. 
 Duas zonas de Baixa Velocidade no manto 
superior e uma zona de transição entre o 
núcleo interno e núcleo externo.
Prof. George Sand França 9
Camadas Principais da Terra
Prof. George Sand França 10
Camadas Principais da Terra
TEIXEIRA et al., Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2000
Prof. George Sand França 11
Camadas Principais da Terra
 Crosta 
 1910, o croata Andrija Mohorovičić identificou a 
primeira fase de rochas rasas. O limite é também 
chamado de Moho. 
 Primeira camada superficial. 
 Espessura variando entre 25 a 50 km nos 
continentes (média 35 km e Vp=6,5 km/s) e de 5 a 
10 km nos oceanos (média 7-8 km e Vp=6 km/s).
 Vp varia entre 5,5 km/s crosta superior e 7 km/s 
crosta inferior.
Prof. George Sand França 12
Camadas Principais da Terra -Crosta
 A curva tempo distância 
para crosta são composta 
por fases.
 P direta chamada de Pg 
para o continente e P2 
para o oceano (P1 é para 
camada sedimentar 
oceânica) g=granítica 
 Pn é “head wave” ou 
onda frontal, onda que 
se propaga ao alongo da 
Moho. No oceano P3.
Prof. George Sand França 13
Crosta
 Há casos que a Crosta 
continental (CC) tem 
descontinuidade, que é 
chamada de descontinuidade 
de Conrad, e as ondas que 
viajam nesse meio recebe o 
nome Pb ou P*. 
 As reflexões da Moho são 
denotadas de PmP. 
Prof. George Sand França 14
Camadas Principais da Terra Manto
 Mudança de velocidade no 
manto superior para 8,1 
km/s até 13,5 km/s
 A Zona de Baixa 
Velocidade (LVZ - Low 
Velocity Zone) para onda S 
no manto superior é bem 
definida. 
 A interferência da onda P 
com a LVZ acontece o 
efeito de zona de sombra 
cerca nos 15º.
 Logo após a LVZ a 
Velocidade da onda P (Vp) 
e da onda S (Vs) aumenta 
consideravelmente nos 440 
km e 660 km. 
Prof. George Sand França 15
Camadas Principais da Terra Manto
 660 km é também a área 
em que a atividade 
sísmica cessa e essa 
profundidade é definida 
como a interface manto 
superior-inferior.
 Entretanto entre 400 e 1000 
km é também definida 
como Zona de transição do 
Manto.
 Entre 1000 e 2700 km é 
definida como a camada D'. 
E 2700-2900 km é definida 
como camada D’’. 
 A velocidade aumenta 
suavemente em relação a 
profundidade. 
Prof. George Sand França 16
Camadas Principais da 
Terra - Manto
 A onda P direta que se 
propaga pelo manto 
pode ser registrada 
até 103º e após 120º. 
 Uma fraca onda P 
chamada onda 
difratada pode ser 
registrada na zona de 
sombra. 
 E a onda S – 103⁰
https://youtu.be/SyzwP9zLm
mY
 http://www.iris.edu/hq/files/programs/education_and_outreach/aotm/18/4.ShadowZone.swf 
Prof. George Sand França 17
Camadas Principais da Terra
 Núcleo
 A interface manto-núcleo 
(CMB=“Core-mantle 
boundary”, também conhecida 
como descontinuidade de 
Gutenberg, a Vp cai de 13,5 
km/s para ~ 8,0 km/s, e a Vs 
cai de 7,3 para zero. 
 A estrutura é determinada 
pela forte reflexão PcP, ScS e 
etc. 
 A Vp aumenta gradativamente 
no núcleo interno e externo. 
(Através da fase PKP e SKS).
Prof. George Sand França 18
Camadas Principais da Terra
 Núcleo
 O núcleo interno foi 
descoberto em 1936 por Inge 
Lehmann, Sismóloga 
Dinamarquesa (1888-1993). 
Observou que as Vp e Vs são 
constantes no núcleo. 
 Essas definições foram 
importantes para teoria do 
CMT e somada a corrente de 
convecção no núcleo externo. 
 A interface Núcleo externo-
interno – Descontinuidade de 
Lehmann
Prof. George Sand França 19
Camadas Principais da Terra
Prof. George Sand França 20
Litosfera X Crosta
 A grande diferença de velocidades 
sísmicas da crosta e manto indica 
uma mudança de composição 
química das rochas. Abaixo da 
crosta há uma camada que há uma 
diminuição da velocidade sísmica 
(LVZ) cerca de 100 km de 
profundidade. 
 Essa Zona de Baixa Velocidade é 
causada pela pequena fração de 
rochas estarem fundidas (fusão 
parcial), diminuindo bastante 
sua rigidez do material nessa 
profundidade. 
 Crosta e parte do Manto acima da 
LVZ, forma a camada mais dura e 
rígida é chamada de LITOSFERA.
Prof. George Sand França 21
Litosfera X Crosta
 Na LVZ, é chamada de 
ASTENOSFERA, as rochas 
são mais plásticas. 
 A Litosfera apresenta uma 
descontinuidade mais gradual 
e indica mudança de 
propriedades físicas: 
aumento de T, fusão parcial, 
e diminuição de viscosidade. 
 A verdadeira casca da terra 
é a Litosfera, As placas 
tectônicas (ou litosféricas) 
são pedaços de litosfera que 
se movimentam sobre a 
astenosfera. 
Prof. George Sand França 22
Exercícios
As “head wave” você sabe por ela se 
propagar com sua frente de onda em 
descontinuidade e o que faz ela subi 
novamente para a estação? 
Head wave
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