o Metodo Sismico Parte1

7/21/2019 o Metodo Sismico Parte1

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estudos das ondas s*smi+as liberadas pelos terremotos >9ismolo1ia?. "u, +omo outro importante

e3emplo, o estabele+imento de uma nova e revolu+ionaria teoria 1eote+tni+a >Te+tni+a de Pla+as?

resultou, fundamentalmente, de dados revelados em levantamentos no +ampo da 1eof*si+a pura,

>espe+ialmente 9ismolo1ia e )eoma1netismo?.

A )eof*si+a Apli+ada >Applied )eop=Bsi+s? utiliza os mtodos 1eof*si+os parasolu+ionar problemas imediatos em 1eral de ordem e+onmi+a. Investi1a +orpos e estruturas espe+*fi+as

' 1eralmente peuenas ' do interior da torra, rela+ionando'as +om problemas prti+os +omo, por

e3emplo, a pro+ura de 0azidas minerais, petr2leo, 1ua subterrCnea ou problemas li1ados a 1eolo1ia

de en1en=aria >1eote+nia?. Para ue estes +orpos e estruturas 1eol21i+as de sub'superf*+ie possam ser

investi1ados pelos mtodos 1eof*si+os ne+essrio ue apresentem um +ontraste em al1uma

propriedade f*si+a +om o meio +ir+undante. "s mtodos empre1ados em )eof*si+a Apli+ada so os

mesmos da )eof*si+a Pura, a diferena residindo somente nos ob0D tivos." termo Prospe+o )eof*si+a >)eop=Bsi+al Prospe+tin1? empre1ado, por muitos

autores, +omo sinnimo de )eof*si+a Apli+ada. /stritamente, no entanto, a Prospe+o )eof*si+a

+orresponda somente a 1eof*si+a apli+ada a prospe+o de re+ursos minerais. Portanto, o termo

41eof*si+a apli+ada4 um pou+o mais amplo ue o termo 4prospe+o 1eof*si+a4.

FI). l ' 9ubdivis(es da )eof*si+a

I.E ' Finalidades e 8todos da )eof*si+a Apli+ada

A 1eof*si+a apli+ada tem por finalidade o estuda das ro+=as e estruturas rasas de sub'

superf*+ie a partir de medidas f*si+as efetuadas na superf*+ie terrestre. /la +onsiste, pois, em um

+on0unto de t+ni+as f*si+as e matemti+as ue, investi1ando as +ondi(es 1eol21i+as de sub'

superf*+ie, permite bus+ar, por e3emplo, o estudo de 0azimentos minerais >petr2leo, 1ua, +arvo,

et+....? ou de +ondi(es ideais para a implantao de obras de /n1en=aria


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vrias maneiras de a1ruparmos ou +lassifi+armos os mtodos empre1ados em

1eof*si+a apli+ada. $ma destas maneiras +onsiste em a1rup'los em +ate1orias:

8todos /stti+os ' 9o mtodos ue se baseiam na dete+o e medida pre+isa de

distor(es ue as ro+=as e estruturas 1eol21i+as +ausam em um +ampo de fora esta+ionrio ou

semi'esta+ionrio >isto , +ampos ue no variam +om o tempo?. /stes +ampos podem ser naturais>p.e3.,


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eletroma1nti+os naturais eartifi+iais

barra1ens, t6neis, estradas, aeroportos, pontes, et+...?

I. Apan=ado ist2ri+o

A )eof*si+a, no seu in*+io, foi totalmente a+ad-mi+a, voltada a soluo de problemas de

ordem puramente +ient*fi+a >)eof*si+a Pura?. !ealizava'se, por e3emplo, medidas

1ravimtri+as pro+urando'se estudar a forma da terra. "u ento, utilizava'se o sism21rafo de

refrao para o estudo dos terremotos + ue permitiu traar uadros bastante +oerentes sobre a

estrutura e +omposio interna da terra. Assim os prin+*pios dos mtodos 1eof*si+os foram

estabele+idos dentro do +ampo da 1eof*si+a pura e s2 mais tarde passou'se a utilizar estes mesmos

mtodos +om finalidades prti+as imediatas, sur1indo ento a 1eof*si+a apli+ada.

A )eof*si+a apli+ada de+orreu da ne+essidade +ada vez maior ue os 1e2lo1os sentiam

de en+ontrar novas armas de trabal=o na pro+ura +ada vez mais dif*+il de novas 0azidas minerais. As

0azidas aflorantes, as mais f+eis de serem en+ontradas, foram na sua maioria des+obertas e o +onsumo

+ada vez maior de re+ursos minerais reuer a des+oberta de novas 0azidas, 40azidas +an+eladas4, no

aflorantes. /ntra aui, ento, a prospe+o 1eof*si+a +omo o mtodo mais e+onmi+o, rpido e prti+o

de estudar as +ondi(es de sub'superf*+ie por meio de medidas feitas na superf*+ie.

As primeiras not*+ias ue se tem sobre 1eof*si+a apli+ada remontam ao s+ulo K;II

>MN? uando, na 9u+ia, efetuou'se, +om uma b6ssola rudimentar, pesuisas ma1nti+as visando

en+ontrar minrios de ferro. Por volta de O usou'se pela primeira vez o mtodo eltri+o ao se

des+obrir ue as ro+=as apresentavam um poten+ial eltri+o espontCneo ue poderia ser utilizado na

lo+alizao de determinados +orpos de minrios.


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/mbora estes espordi+os levantamentos preliminares feitos = s+ulos atrs, pode'se

dizer ue o 1rande desenvolvimento da )eof*si+a Apli+ada +omeou mesmo foi no ini+io deste s+ulo,

na d+ada de EN, uando apli+ou'se pela primeira vez a !efrao 9*smi+a e a )ravimetria na

prospe+o de domos salinos na +osta do )olfo do 83i+o. as+eu ai o mais importante +ampo de

apli+ao dos mtodos 1eof*si+os: a pesuisa petrol*fera.#esde ento o instrumental e as t+ni+as de pesuisa 1eof*si+a tem sido +ontinuamente

mel=oradas, tanto em desempen=o +omo em e+onomia. /spe+ialmente a revoluo te+nol21i+a ue

se1uiu a E. )uerra 8undial propi+iou desenvolvimentos +ient*fi+os ue +ontribu*ram 1randemente para

o avano da )eof*si+a Apli+ada. Assim, o apare+imento dos +omputadores eletrni+os, t+ni+as de

pro+essamento de dados, nave1ao a satlite so al1uns dos avanos te+nol21i+os ue impulsionaram,

nos 6ltimos anos, o 1rande desenvolvimento ue vem +ara+terizando o +ampo da )eof*si+a Apli+ada.

II. 9Q98I


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" meio 1eol21i+o pode ser +onsiderado, +om uma +erta apro3imao, +omo um meio

elsti+o no ual ondas elsti+as de vrios tipos podem ser 1eradas e propa1adas. Lembramos ue

um +orpo +onsiderado elsti+o uando se deforma ao ser submetido a ao de uma fora e

retorne a +ondio de ori1em uando a fora apli+ada +essar de atuar. 9ob +ondi(es de

peuenos esforos a maioria das ro+=as pode ser +onsiderada +omo +orpos elsti+os, pois amaioria sofrem esforos da ordem de um milionsimo de metro.

A Teoria da /lasti+idade demostra ue toda deformao em um meio elsti+o pode

ser sempre representada +omo sendo o resultado da superposio de duas deforma(es ue

o+orrem simultaneamente: deformao de volume e deformao de +isal=amento.


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" esforo de +ompresso 1are um en+urtamento do +orpo, o esforo de distenso

1era um alon1amento e o esforo de +isal=amento 1era uma mudana de forma sem afetar o

volume do +orpo.

A razo entre o alon1amento ou en+urtamento > l? sobre o +omprimento ori1inal (l?

+=amamos de deformao lon1itudinal > dl ?: l

l =dl

#a mesma forma:

w

w =dw

9endo dw a deformao transversal.

Ao Cn1ulo de deformao > ? +ausado pelo esforo de +isal=amento +=amamos de

deformao da +isal=amento .

Podemos +ara+terizar, a1ora, as +onstantes elsti+as dos materiais:

a? 82dulo de Uoun1 >82dulo de /lasti+idade? >/?:

9abe'se, e3perimentalmente, ue uando a deformao for peuena sua ma1nitude

propor+ional ao esforo >Lei de ooVe?:

d=kP=

EPou P=Ed

sendo / o 82dulo de Uoun1 ou 82dulo de /lasti+idade, ou se0a, uma +onstante depropor+ionalidade ue depende de +ada material. #e a+ordo +om a f2rmula, uanto maior for seu

valor, menor ser a deformao sofrida pelo +orpo diante de um esforo da +ompresso ou

distenso.

Para a maioria das ro+=as os valores do 8odulo de Uoun1 situam'se entre N ' e

N'EdinasH+mE > dina W N'?.

b? ?:

/ i1ual a razo entre as deforma(es transversal e lon1itudinal:

=d w

d l=

w

w

l

l

9eu valor sempre menor ue N, situandos, 1eralmente, em torno de N,E.

+ ? 82dulo de ?:

9e a deformao for peuena, a Cn1ulo de +isal=amento () ser propor+ional ao

esforo apli+ado:

P=


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A +onstante de propor+ionalidade o 8odulo de X ?:

9e um +orpo de volume ; for submetido a esforos de +ompresso uniformes emtodas as dire(es seu volume diminuir de uma uantidade V

K= P

V

V

A +onstante ue rela+iona o esforo apli+ado +om a variao de volume sofrida

+=amada de 8odulo de SulV >X?. " inverso de X +=amado de +ompressibilidade.

9em ne+essidade de demonstrao, duas rela(es 6teis entre as +onstantes elsti+as

a+ima so as se1uintes:

= E

ELG e K=

E

GLE)

" intervalo de variao das +onstantes elsti+as nos materiais ro+=osos muito

1rande. " valor mais alto para o 82dulo de /lasti+idade ate a1ora en+ontrado foi para uma

pirita ma+ia >/WM,R3N' dinaH+mE? enuanto ue o valor mais bai3o foi para um arenito

>/WN,N3N'dinaH+mE?. " m2dulo de ri1idez, por sua vez, possui valores para as ro+=as ue se

situam, em 1eral, entre H e HE de /. "s valores do


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A esta esfera de m3ima +ompresso se1ue'se uma esfera de m3ima rarefrao e, a

uma distCn+ia +onstante, uma nova esfera de +ompresso e assim por diante ori1inando um 8ovimento

armni+o 9imples.

Podemos, assim, usar as se1uintes termos para des+rever a propa1ao da onda s*smi+aY

a? Frente de onda: a superf*+ie ue separa o material perturbado do material noperturbadoY

b? !aio: a lin=a perpendi+ular a frente de onda, indi+ando a direo de avano da frente

de onda e a direo se1undo a ual a ener1ia transmitidaY

+? ?: a distCn+ia ue separa duas esferas de +ompresso >ou

rarefao? +onse+utivasY

d? Per*odo >T?: representa o intervalo de tempo entre a passa1em su+essiva de duas

esferas de +ompresso >ou rarefaao? por um mesma pontoYe? Fre5-n+ia >f?: o inverso da per*odo >f W lHT?. !epresenta o n6mero de

+omprimentos de onde >+i+los? ue passam por um dado ponto em um se1undoY

f? Amplitude >A?: mede o deslo+amento >deformao? m3ima das part*+ulas desde

sua posio de repousoY

1? ;elo+idade de propa1ao >;?: vai depender das +onstantes elsti+as do material e

de sua densidade. Fundamentalmente a velo+idade de propa1ao funo do 82dulo de

/lasti+idade, do /, ), d?

A velo+idade est tambm rela+ionada +om a fre5-n+ia e o +omprimento de

onda pela se1uinte f2rmula:

V=. f

II.E.E.E ' Tipos de "ndas 9*smi+as

As "ndas 9*smi+as podem ser +lassifi+adas da se1uinte maneira:

a? "ndas Internas >ondas de +orpo?: so as ondas lon1itudinais >P, L ou


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material seria alternadamente +omprimido e distendido na direo de propa1ao da onda sem ue as

outras dimens(es se alterem. "s Cn1ulos permane+em retos. somente uma modifi+ao de volume

>Fi1.G?.

Fi1. G Passa1em das ondas P por um +ubo de material.

/ste tipo de onda se propa1a tanto em meio s2lido uanto em meio l*uido. 9o

tambm +=amadas de ondas primrias >P? porue, por serem as ondas mais velozes, +=e1am em

primeiro lu1ar aos sism21rafos e tambm de onda +ompressionais >


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Fi1. Passa1em da onda transversal por um +ubo de material

9?.

A velo+idade de propa1ao das ondas 9 dada pelas se1uinte f2rmula:

VS=

d

? e +omo a ri1idez nos l*uidos

nula, estas ondas no se propa1am em meio l*uido.


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Fi1. ' Propa1ao das "ndas !aBlei1=.

"ndas Love

9o tambm ondas superfi+iais ue somente se propa1am uando = uma +amadade bai3a velo+idade assentando sobre uma +amada de alta velo+idade. " movimento se d no

plano =orizontal e transversalmente 7 direo de propa1ao. Fi1.M?. o entanto, estas ondas so muito importantes no estudo dos terremotos,

dentro da 1eof*si+a pura.

Fi1. M ' Propa1ao das "ndas Love.

II. E.E.G ' ;elo+idade de propa1ao das "ndas P >;p? nas !o+=as

!o+=as Q1neas ou 8etam2rfi+as:


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fam*lias de ro+=as bem menor ue nas ro+=as sedimentares onde a porosidade >e a variedade da

materiais ue podem preen+=er os poros? desempen=a um papel fundamental. +al+rios elsti+os, arenitos, fol=el=os, et+.? a

velo+idade varia diretamente +om a densidade >ue por sua vez esta rela+ionada fundamentalmente +om

a porosidade?: uanto mais densa for a ro+=a, maior ser a velo+idade >+omo mostra a +urva da Fi1.\,

+onstru*da e3perimentalmente?.

Fi1 .\ ' RMG? +onstru*da a partir de plota1em da densidade e

velo+idade da vrios tipos de ro+=as sedimentares.


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/nfim, podemos dizer ue, para a maioria das ro+=as sedimentares, a velo+idade final

vai ser influen+iada pelos se1uintes fatores: >a? velo+idade intr*nse+a dos materiais s2lidos ue

+onstituem o ar+abouo e a matriz da ro+=aY >b? porosidade da ro+=aY >+? pressoY >d? velo+idade do

material +imentante >se e3istente?Y >e? velo+idade da fase fluida ue preen+=e os poros.

A Tabela l forne+e valores t*pi+os ue servem apenas +omo ordem de 1randeza davelo+idade de propa1ao das ondas P nos diferentes tipos litol21i+os e ue devem ser interpretados

levando'se em +onta os ar1umentos dis+utidos a+ima.

Tabela ' ;elo+idade de propa1ao >;p? para al1uns materiais 1eol21i+os.

Material Vp (m/s)

Ar >dependendo da temperatura e P? GN ' GMN >mdia: GN?

]1ua >dep.temperat. e salinidade? GN 'RN >mdia: N?9olo NN ' NN

Areia ENN ' ONN

Ar1ila NN 'NN

Arenitos ENNN 'NN

Fol=el=os e ard2sias ENN 'NNN

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