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ID de Correlação:d7bf46f1-59e3-4ddd-a498-f838db3c9654


Teses ► Doutoramento

 

Referência Bibliográfica


SILVA, R. (2011) - Evaluation of spatial and temporal seismicity patterns in the central region of São Miguel (Azores): Implications for whole-island seismic hazard assessment. Avaliação espácio-temporal de padrões de sismicidade na região central de São Miguel (Açores): Implicações para a determinação da perigosidade sísmica à escala da ilha. Tese de doutoramento no Ramo de Geologia, especialidade Vulcanologia, Departamento de Geociências, Universidade dos Açores, 236 p.

Resumo


​As ilhas dos Açores estão distribuídas ao longo de uma direcção WNW-ESE, sobre a denominada Plataforma dos Açores, que por sua vez compreende a Junção Tripla dos Açores (JTA), que é definida pela intersecção do Rift Médio-Atlântico (RMA) com as placas Eurasiática (EU) e Africana (AF). A forma triangular da Plataforma dos Açores é definida a Oeste pelo RMA, a Norte pela Zona de Fractura Norte dos Açores (ZFNA) e um complexo alinhamento que se estende desde o RMA (numa direcção WNW-ESE) até ao limite W da Falha GLORIA (FG), designado por Rift da Terceira (RT), e a Sul pela Zona de Fractura Este dos Açores (ZFEA). A presença de todas estas importantes estruturas tornam o enquadramento geodinâmico do arquipélago deveras singular, sendo responsável pelo elevado nível de sismicidade registado no arquipélago.

 

A Ilha de São Miguel é a maior do arquipélago. Na sua zona central encontra-se uma das regiões mais activas do ponto de vista sísmico, a designada zona sismogénica do Fogo-Congro. A sismicidade localizada na região central da ilha é, usualmente, caracterizada por um padrão disperso que abrange uma área consideravelmente vasta. Contudo, uma revisão feita à distribuição da sismicidade, nesta mesma zona, mostrou que a sismicidade está concentrada em duas áreas distintas: a área contígua ao Vulcão do Fogo e a área adjacente ao maar do Congro.

 

Uma análise detalhada da sismicidade requer um conhecimento preciso da distribuição espacial dos hipocentros. Para este propósito foi realizada uma reavaliação dos parâmetros hipocentrais do catálogo sísmico do CIVISA, através da aplicação de dois programas de localização: o hypoDD (Waldhauser and Ellsworth, 2000), baseado num algoritmo de “dupla-diferença” (double-difference); e o NLLoc (Lomax et al., 2000), baseado num método probabilístico, os quais melhoraram substancialmente a precisão das localizações. Esta melhoria na precisão das localizações hipocentrais tinha como objectivo a aferição de alinhamentos materializados pela sismicidade, que sugerissem a existência de estruturas tectónicas activas. Os resultados obtidos, utilizando a sismicidade total, não mostraram quaisquer alinhamentos, apesar da melhoria na precisão das localizações. Assim, adicionalmente, foi utilizado um método de correlação cruzada para identificar eventos similares entre si (multiplets), que posteriormente foram relocalizados com base no algoritmo de “dupla-diferença” (hypoDD). Com base na relocalização destes multiplets, obtiveram-se direcções preferenciais NE-SW e NW-SW, que parecem indiciar a presença de estruturas de origem tectónica com as mesmas direcções.

 

De um total de 13000 sismos, no período entre 2002 a 2008, 78 eventos sísmicos extremamente bem localizados foram seleccionados para a determinação de mecanismos focais, com base na polaridade das ondas P e na razão das amplitudes P/SH. Este conjunto de mecanismos focais, assim como outros seis sub-conjuntos derivados do mesmo, foram invertidos por forma a encontrar o tensor de tensão que melhor se ajustasse à totalidade dos mecanismos focais utilizados. Para este efeito, utilizou-se o programa SLICK (Michael, 1984). O tensor de tensão obtido com o total das 78 soluções focais é caracterizado por σ1 e σ3 subhorizontais, com direcções WNW-ESE e NNE-SSW, respectivamente, consistente com o campo de tensões regional presente nesta área. Um resultado semelhante foi obtido, utilizando apenas as soluções focais localizadas na área do Vulcão do Fogo. Para a área do Congro, o campo de tensões local parece sobrepor-se ao campo regional, com σ3 subhorizontal de direcção NNE-SSW e σ1 subvertical. O mesmo campo de tensões persiste nos primeiros 5 km de profundidade, provavelmente devido à ascensão de fluidos termais gerados a maiores profundidades. O campo de tensões obtido para profundidades maiores do que 5 km é muito incerto. Contudo, parece indicar um regime compressivo. Assim, pode-se concluir que a área do Fogo parece ser dominada pelo campo de tensões regional, enquanto a área do Congro, mais activa, parece ter um campo de tensões diferente, altamente heterogéneo e dominado por condições locais.

 

A distribuição espacial dos valores de b para a região central de São Miguel, realizada com recurso ao programa ZMAP (Wiemer, 2001), apresenta semelhanças em relação a outras distribuições noutras regiões sismogénicas, associadas igualmente a áreas vulcânicas (e.g. Wiemer and McNutt, 1997; Wyss et al., 2001). Os elevados valores de b podem ser causados pela movimentação de fluidos na sub-superfície, pela elevada heterogeneidade dos materiais crustais, pela elevada pressão existente nos poros intersticiais, pelos elevados gradientes térmicos ou ainda pelo decréscimo da tensão aplicada sobre determinado ponto. Os valores de b sob o Vulcão do Fogo são anormalmente elevados, o que evidencia que esta área produz maior número de pequenos sismos (MD≤2) em detrimento de sismos de elevada magnitude. Este facto poderá estar relacionado: com a existência de uma crosta altamente fracturada nesta região; com a proximidade do próprio edifício vulcânico; com a existência de importantes estruturas tectónicas; assim como a proximidade de uma câmara magmática em profundidade. Estes aspectos traduzem-se numa elevada heterogeneidade do meio e numa elevada pressão nos poros intersticiais. Esta pressão intersticial é igualmente influenciada pela presença de fluidos termais com origem nos campos geotérmicos proximais. As anomalias encontradas sob o maar do Congro, e na zona a NE do Vulcão do Fogo, evidenciam a presença de um sistema hidrotermal muito activo, no qual as elevadas pressões intersticiais apresentam um importante papel. O mecanismo desencadeante destas anomalias parece ser a ocorrência de movimentações de massas/fluidos em profundidade.

 

O estudo das movimentações do solo provocadas por grandes sismos, assim como o perigo sísmico associado a este tipo de fenómeno natural, têm um importante papel no planeamento do desenvolvimento sustentável de sociedades em zonas propícias à ocorrência deste tipo de fenómeno. A avaliação do perigo sísmico foi realizada com base na probabilidade de um futuro sismo ocorrer em determinada região. Esta avaliação tem por base o tratamento estatístico dos dados sísmicos, suportado na metodologia proposta por Cornell (1968) e incluída no programa CRISIS2007 (Ordaz et al., 2007), utilizado para o efeito. Os parâmetros de ocorrência (valores de a e b, Mmax) foram estimados com base na revisão do catálogo sísmico para São Miguel e áreas adjacentes, cobrindo o período entre 1933 e 2008. Os sismos históricos mais importantes foram igualmente adicionados ao catálogo alvo de estudo. A informação sobre as falhas activas existentes em São Miguel é ainda escassa, pelo que a sua utilização como fontes lineares não é conveniente. Deste modo, foram utilizadas 10 zonas sismogénicas, anteriormente definidas por Gaspar et al. (com. pessoal).

 

Com base nos mapas de perigosidade sísmica obtidos é evidente que a probabilidade de ocorrem movimentações do solo intensas na região das Sete Cidades e dos Picos é mais reduzida do que no resto da ilha, especialmente quando comparadas com a região do Fogo-Congro. As fontes sismogénicas do Fogo-Congro e da região a SE da Ilha de São Miguel são as mais activas, onde elevados níveis de aceleração do solo são expectáveis. Este cenário condiciona enormemente locais como Vila Franca do Campo, Ribeira Grande ou Povoação, devido à sua proximidade às referidas fontes.

 

Os mapas de perigosidade sísmica obtidos para condições de solo do tipo não-coesivo, demonstram que para Vila Franca do Campo (local com a curva de perigosidade sísmica mais elevada) existe 10% de probabilidade de um sismo gerador de uma aceleração do solo na ordem dos 4.6 m/s2 ocorrer num período de retorno de 475 anos. Esta aceleração do solo expectável corresponde a um sismo com intensidade (MMI) igual a VIII, equivalente a uma magnitude (Mw) igual a 6.0. Considerando a mesma probabilidade, mas para um período de retorno de 95 anos, o nível de aceleração do solo expectável é inferior, ~3.0 m/s2, o qual corresponde a um sismo com MMI=VIII (Mw=5.2).

 

Tendo em conta o maior centro populacional da ilha, a cidade de Ponta Delgada, a aceleração expectável do solo é inferior às referidas anteriormente para os mesmos períodos de retorno. São esperados valores de aceleração no solo na ordem dos 1.4 a 2.4 m/s2, os quais equivalem a sismos com intensidade de VI (Mw=4.4) e VII (Mw=5.2), para períodos de retorno de 95 e 475 anos, respectivamente.

Observações


Anexos