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Geologia 1. Estrutura e Dinmica da Geosfera

1.1. Aores, porqu, um Laboratrio de Cincias da Terra?

Falha Aores- Gibraltar associada ao Banco

de Gorringe

Formao das Ilhas Vulcnicas:

- Arcos insulares resultantes da subduco da crosta ocenica;

- Hot Spots/pontos quentes (formam-se no local onde as plumas atingem a base da litosfera,

com atividade vulcnica) acumulao de magma na base da litosfera.

Erupes Histricas:

- Capelinhos;

- Faial;

- Serreta;

- Furnas.

Aores, um Laboratrio das Cincias Geolgicas?:

- Enquadramento geogrfico;

- Enquadramento geotectnico;

- Atividade vulcnica;

- Aspetos da paisagem;

- Vulcanismo secundrio;

- Sismicidade;

Como se conhecem os dados de manifestaes de atividade geolgica?

1.2. Mtodos de Estudo para o Interior da Geosfera:

- Mtodos Diretos: Estudo dos materiais que afloram superfcie, perfuraes do solo e atravs de

materiais emitidos durante erupes vulcnicas fragmentos de rocha arrancado s rochas aquando da

passagem (ascenso) do magma (magma e xenlitos).

- Mtodos Indiretos: Planetologia e astrogeologia, gravimetria, densidade, geomagnetismo,

sismologia, geotermismo e vulcanismo.

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1.2.1. Geotermia

Gradiente Geotrmico: Taxa de aumento da temperatura com a profundidade (C/km). Diminui

com a profundidade.

Grau Geotrmico: Nmero de metros que necessrio aprofundar, abaixo da zona de temperatura

constante, para que a temperatura aumente 1 C necessrio percorrer 32 m para que a temperatura

aumente 1C. Aumenta com a profundidade.

Assim, e porque o interior da Terra est mais quente de que a superfcie, gera-se uma transferncia

de calor do interior para o exterior, que se designa fluxo geotrmico quantidade de calor dissipado.

Fluxo Geotrmico: mximo nas dorsais ocenicas e mnimo nas fossas ocenicas:

- O fluxo geotrmico muito acentuado em fronteiras divergentes das placas (zonas de riftes);

- O magma ascende e gera crusta ocenica, que tanto mais antiga quanto mais afastada do rifte;

- Ao nvel das fossas a crusta densa mergulha sobre o material menos denso, refundindo novamente.

Energia Trmica Interna:

- Calor remanescente da Terra;

- Desintegrao de elementos radioativos.

1.2.2. Geomagnetismo:

Por ao da

magnetosfera, qualquer corpo

magntico livre, orienta-se

segundo a direo dos plos

magnticos Norte-Sul.

Os materiais do ncleo externo,

no estado lquido, encontram-se em movimento de

rotao e provocam corrente eltrica.

Aplicvel em Qualquer Rocha?: Apenas em partculas ricas em minerais ferromagnesianos (magnetite ou

hematite) e dependendo do seu ambiente de formao, ou seja, durante a deposio de sedimentos ou lavas

em arrefecimento.

Lavas em Arrefecimento:

Gradiente Geotrmico (30C/1km) Grau Geotrmico

(33m/1C)

Crosta 20C/1km 50m/1C

Manto Superior 10C/1km 100m/1C

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- Acima do Ponto de Curie.

- Abaixo do Ponto de Curie.

- Abaixo do Ponto de Curie e sob a influncia de um campo magntico.

Ponto de Curie: Temperatura acima da qual uma substncia perde as propriedades magnticas que

possui.

Polaridade:

A polaridade normal quando os minerais ferromagnticos da rocha possuem uma magnetizao normal,

com direo semelhante do campo magntico atual da Terra.

A polaridade diz-se inversa quando existe um alinhamento oposto ao que seria produzido pelo

campo magntico atual da Terra.

O campo magntico terrestre muda em intervalo de tempo regulares (quatro a cinco vezes por

milho de anos).

Alguns investigadores admitem a hiptese de algumas desta inverses terem originado perturbaes

geolgicas na fronteira entre o manto e o ncleo, as quais tero desencadeado uma intensa atividade

vulcnica, originando imponentes derrames de lava na superfcie terrestre responsveis pela extino de

muitas espcies.

Se, por um lado, s variaes do campo magntico se pode, ento, associar o desaparecimento de

vida, por outro, podemos afirmar que foi a sua existncia que permitiu o desenvolvimento e a manuteno

das espcies na Terra, na medida em que funciona como um escudo contra os ciclnicos ventos solares.

Estes transportam partculas carregadas eletricamente protes, eletres, ncleos de hlio, - animadas de

grande velocidade. Se estes projcteis atingissem a superfcie da Terra, os seres vivos seriam irradiados,

por destruio ou alterao das clulas vivas. Felizmente, estes ventos mortais so desviados pelo campo

magntico terrestre.

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- Comprova a hiptese da expanso dos fundos ocenicos;

- Reconstitui a localizao das placas em pocas correspondentes a anomalias bem caracterizadas.

Importncia do Geomagnetismo:

- A existncia do campo magntico terrestre apoia a existncia de ncleo externo lquido

ferromagntico no estado lquido;

- O paleomagnetismo fornece informaes sobre o passado da Terra;

- Regista inverses da polaridade do campo magntico terrestre;

- Apoia a hiptese da deriva continental;

-Apoia a hiptese da formao dos fundos ocenicos a partir do rifte;

- Permite a manuteno da vida ao funcionar como uma barreira protetora contra as radiaes

csmicas nocivas.

1.2.3. Gravimetria:

Ramo da Geofsica que estuda a intensidade da gravidade e a sua distribuio superfcie da Terra.

Qualquer corpo situado superfcie da terra experimenta uma fora de atrao para o centro:

F = G.m.M/R2

G- Constante de gravitao (6.67X10-11Nm2kg2); R - distncia que separa os centros dos corpos.

M- Massa da Terra; m- Massa do corpo;

Fatores que Influenciam a Variao da Gravidade:

- Latitude: F (fora gravtica) mnima no Equador. F mxima nos plos;

- Altitude: A gravidade diminui com o aumento da distncia ao centro da Terra;

- Densidade: O valor maior no local onde existe rochas de maior densidade.

Anomalias Gravimtrica: a diferena entre os valores da gravidade reais (medidos com o

gravmetro) e os valores esperados (calculados para um mesmo ponto da Terra).

- Anomalia gravimtrica positiva g real > g terica;

- Anomalia gravimtrica negativa g real < g terica.

As anomalias podem ser compensadas por ajustamentos isostticos: A crusta continental por ser

menos densa do que a crusta ocenica, possui uma maior espessura por compensao.

Densidade:

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- Densidade mdia da Terra: 5,5 gcm-3.

- Densidade mdia da crusta ocenica e da crusta continental: 2,7 e 2,9.

A densidade no interior da Terra aumenta com o aumento da profundidade. Esta variao devida

no s existncia de elementos mais densos como tambm ao aumento da presso.

Gradiente Geobrico: taxa de aumento da presso com a profundidade.

Se a temperatura de fuso inferior temperatura estimada materiais no estado lquido.

Sismologia: Estudo do comportamento da propagao das ondas ssmicas.

Estudo da velocidade de propagao das ondas ssmicas atravs de cartografia.

Velocidade mais lenta - manto mais quente - material mais malevel - estado de fuso parcial (cor

vermelha).

Velocidade mais rpida - manto mais

frio - material mais rgido (cor azul).

1.3. Vulcanismo:

Desvantagens: perigo humano e danos materiais.

Vantagens: solos frteis, explorao de recursos minerais, fins medicinais, energia geotrmica e turismo.

Tipos de manifestaes vulcnicas:

- Vulcanismo Primrio ou Ativo (central, fissural);

- Vulcanismo Secundrio ou Residual (fumarolas, giser).

Central:

- Ocorrem num aparelho vulcnico vulco, o qual possui chamin cilndrica e cratera circular;

- Atividade tpica continental.

Fissural:

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- Ocorrem ao longo de fraturas/fendas da superfcie terrestre;

- Ocorre nas zonas de rifte - as lavas so bsicas;

- Planaltos (erupo continental) e fundos ocenicos (erupo subaqutica).

1.3.2. Vulcanismo Primrio ou Ativo:

Vulcanismo central Aparelho vulcnico:

Formao de uma caldeira:

- Ocorre o esvaziamento total ou parcial da cmara magmtica.

- O aparelho vulcnico fica instvel, por falta de apoio.

- Uma parte do cone vulcnico, geralmente a central, abate dando origem a uma zona deprimida

limitada por rebordos abruptos.

- Forma-se uma caldeira (mais de um quilmetro de dimetro), a qual pode ser preenchida por gua.

Materiais expelidos pelo vulco:

- Produtos slidos (piroclastos);

- Produtos lquidos (lava);

- Produtos gasosos (Hidrognio, monxido de carbono, dixido de carbono, cido clordrico, vapor de

gua, monxido de enxofre e dixido de enxofre).

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Piroclastos:

- De fluxo: Piroclastos que se movimentam ao longo das vertentes, envolvidos em gua ou em gases

(nuvens ardentes).

- De queda: Piroclastos formados durante erupes explosivas em que os fragmentos slidos so

ejetados e depois caem devido ao prprio peso.

Nuvens ardentes: Massas densas de cinzas e gases incandescentes, libertadas de modo explosivo e

dotadas de grande mobilidade (500 km/h).

As bombas quanto ao tipo de erupo:

Escrias:

- Cor escura (baixa % de slica);

- Lava fluida, bsica (erupo do tipo efusivo);

- Porosidade varivel.

Pedra-pomes:

- Cor clara (elevada % de slica);

- Lava viscosa, cida (erupo do tipo explosivo);

- Porosidade elevada.

Magma e lava:

Local onde se forma Constituio

Lava Aps sada da cratera. Material rochoso em fuso pobre em gases.

Magma Em profundidade. Material rochoso em fuso rico em gases.

Tipos de solidificao de lavas viscosas:

- Agulhas vulcnicas (forma-se quando a lava muito viscosa, consolidando no interior da chamin;

posteriormente, a eroso pe-na a descoberto, ficando em salincia em forma de agulha.);

- Domos ou cpulas (a lava viscosa solidifica sobre a abertura vulcnica, obstruindo a cratera.).

Tipos de solidificao de lavas fluidas:

- Lavas encordoadas ou pahoehoe (Lavas muito fluidas. Durante o arrefecimento a parte exterior

consolida mais rapidamente, mantendo-se o interior fluido, o que lhe d um aspeto semelhante a cordas.);

- Lavas escoriceas ou aa (So lavas menos fluidas. Aps a sua solidificao originam superfcies

speras e porosas, em resultado da perda rpida de gases.);

- Lavas em almofada ou pillow lava (Lavas fluidas que arrefecem rapidamente dentro de gua,

ficando com o aspeto de travesseiros sobrepostos uns em cima dos outros.).

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Classificao dos magmas em funo da percentagem em SiO2:

Magma

Caractersticas

Bsico ou Basltico Andestico ou

Intermdio cido ou Riolitico

Origem Manto superior Crusta continental Crusta continental

Teor em slica Inferior a 52 % 52 % a 65 % Superior a 65 %

Temperatura Alta Intermdia Baixa

Viscosidade Baixa Intermdia Alta

Tendncia para formar

lavas Elevada Intermdia Baixa

Quanto maior a % de slica, maior a viscosidade da lava, mais baixa a sua temperatura.

Relao tipo de lava e tipo de erupo:

Uma erupo vulcnica depende essencialmente de dois fatores:

- A quantidade de gases contidos no magma;

- A viscosidade do magma - quantidade de slica (composio qumica), quantidade de gs dissolvido,

temperatura.

Tipos de erupo vulcnica:

- Efusiva;

- Explosiva;

- Mista.

Magma Teor de

slica

Quantidade

de vapor

de gua

presente

Temperatura Grau de

viscosidade Local

Tipo de

erupo

Basltico ou

Bsico Baixa Baixa Elevada Baixa

Riftes ou

dorsais

ocenicas

Efusiva

Andestico Mdia Mdia Mdia Mdia Zonas de

subduco Mista

cido ou

Riolitico Elevada Elevada Baixa Elevada

Choque de

duas placas

ocenicas

Explosiva

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Efusiva:

- Erupo calma;

- Lavas muito fluidas (pouco viscosa);

- Formao de escoadas de lava, que podem atingir longas distncias rios ou mantos de lava;

- Fcil libertao de gases;

- No h projeo de piroclastos;

- Cones vulcnicos so baixos, de vertentes suaves e de bases largas.

Mista:

- Erupo mista, com alternncia de perodos efusivos e explosivos;

- Lavas fluidas, com correntes de lava curtas;

- Gases com dificuldade de libertao;

- Projeo de piroclastos (bombas e lapilli);

- Cones vulcnicos um pouco mais altos do que os do tipo efusivo.

Explosiva:

- Lavas viscosas, com escoadas de lava muito curtas;

- Libertao de grande quantidade de piroclastos (bombas, lapilli, mas principalmente cinzas) e/ou

nuvens ardentes, havendo fortes exploses;

- Cones vulcnicos so altos e de forte inclinao.

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1.3.3. Vulcanismo Secundrio ou Residual:

Caracteriza-se pela persistncia de uma erupo de vapor de gua e/ou outros produtos gasosos.

Nascentes termais: Nascentes de gua quente enriquecida em vrios minerais.

Fumarolas:

- Sulfataras (predominam emisses de gases ricos em enxofre.);

- Mofetas (predomina a emisso de dixido de carbono.).

Emisses de gases a elevadas temperaturas que se libertam de fissuras prximas de vulces que

terminaram a sua atividade.

Gisers: So jatos intermitentes e peridicos de gua e vapor de gua a elevada temperatura, atravs

das fissuras da crosta.

Vulces e tectnica de placas:

- Limites divergentes: onde criada a nova crusta ocenica.

- Limites convergentes: onde a crusta destruda.

. Limites transformantes: onde a crusta no criada nem destruda.

Tipos de Vulcanismo:

Vulcanismo de subduco Vulcanismo de vale do rifte

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- Vulcanismo intraplaca:

Formao de um manto de basalto e de uma cadeia

vulcnica a partir de um ponto quente na extremidade de uma pluma

trmica.

Formao de uma cadeia de ilhas a partir de um ponto

quente:

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Previso:

- Vulco ativo: quando entrou em atividade recentemente ou num perodo em que tenha

havido um registo histrico dessa erupo.

- Vulco extinto: quando se apresenta muito erodido, sem sinais de futura atividade, no

havendo registos histricos dessa erupo.

- Vulco adormecido: quando no h memria de erupes e o vulco no evidencia sinais de

atividade, mas ainda no est completamente erodido. Ex: o monte Pinatubo, nas Filipinas, esteve

adormecido mais de 400 anos, antes da erupo de 1991.

Monitorizao de vulco: estudo de vulco que implica a anlise de sismos, de emisses de vapor de

gua e outros gases, dilataes do cone vulcnico, aumento da temperatura do cone.

1.4. Sismologia:

Cincia que estuda os sismos, as suas causas, efeitos, localizao, etc; atravs da observao das

vibraes do terreno.~

Sismo:

- um fenmeno natural;

- Resulta da libertao brusca de energia;

- Devido rutura +/- violenta no interior da Terra;

- Que se traduz pela vibrao do terreno.

Comportamento dos materiais:

- Diferentes comportamentos dos materiais presso: lpis, rgua, plasticina

(comportamento das rochas).

Teoria do ressalto elstico (H.F.Reyd, 1911) Mecanismo gerador de sismos:

- As foras tectnicas (nas fronteiras das placas) levam acumulao de enormes

quantidades de energia potencial (tenes) nas rochas;

- As tenses deformam os materiais enquanto a sua elasticidade (corpo que recupera a

forma aps a atuao de foras sobre ele (geosfera tem este comportamento)) o permitir;

- Quando superado o limite de plasticidade a rocha fratura, libertada energia sob a forma

de calor e de ondas elsticas, que provocam o abalo ssmico;

- Os dois lados da falha sofrem um deslocamento em sentido oposto ao das foras

deformadoras (ressalto elstico).

Sismo

Microssismos

Libertam pequenas quantidades de energia, no

so percetveis pela populao. No causam

danos.

Macrossismos

Libertam grande quantidade de energia, os

movimentos vibratrios so percetveis pela

populao.

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Tipos de foras:

- Foras compressivas.

- Foras cisalhantes.

- Foras distensivas.

Causas do Sismo

Artificial

induzido

Natural

Sismo secundrio (de colapso)

- Exploses nucleares;

- Desabamento de grutas.

Sismo tectnico

Rutura numa falha ativa

(mais vulgares).

Sismo vulcnico

Erupo vulcnica.

Sismo

Reajuste do equilbrio terrestre

Antes

Abalos Premonitrios: Abalos prvios

de intensidade relativamente fraca.

Depois

Rplicas: Abalos mais tardios e de menor intensidade que

os iniciais.

Componentes do Sismo:

- Hipocentro ou foco ssmico: Local em

profundidade onde ocorre a libertao de energia.

- Epicentro: Local superfcie (na vertical do

hipocentro) onde o sismo sentido com maior intensidade.

- Onda ssmica: Superfcies concntricas de energia

que fazem vibrar as partculas rochosas.

Propagao das Ondas Ssmicas:

- Frente de onda: Separa a regio que j vibrou de

uma em que ainda no ocorreu a vibrao;

- Raio ssmico: Qualquer trajetria perpendicular frente de onda;

- Profundidade focal: Distncia do foco ao epicentro.

Classificao do sismo de acordo com a profundidade focal:

Profundidade do hipocentro (foco):

- Superficiais (+ abundantes) ( 300 km).

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Classificao do sismo de acordo com a localizao do epicentro:

- Terramoto (terra);

- Maremoto (oceano) Velocidade das ondas diretamente proporcional profundidade das guas.

Causas de um Tsunami:

- Vulco submarino;

- Sismo com epicentro submarino;

- Deslocamento de terras.

Tipos de ondas ssmicas (Vibraes que se propagam atravs das rochas a partir da origem, segundo

as diversas direes do espao que correspondem a raios ssmicos):

- Ondas internas ou profundas:

- Propagam-se no interior da Terra;

- Ondas P (primrias, de compresso ou longitudinais) e ondas S (secundrias, de cisalhamento ou

transversais).

- Ondas superficiais ou longas:

- Resultam da interao das ondas interiores superfcie;

- Propagam-se em contacto com a atmosfera ou com a hidrosfera;

- So as ondas mais destruidoras;

- Ondas Love (de toro) e ondas R (Rayleigh ou circulantes).

Ondas interiores Ondas P, primrias, longitudinais ou de compresso:

- Deslocamento das partculas paralelo direo de propagao da onda;

- Ondas de volume variaes no volume (compresso e distenso);

- Ondas longitudinais partculas deslocam-se na mesma direo de propagao da onda;

- Propagam-se em slidos, lquidos e gases.

- Velocidade mdia de propagao: 6,5 km/s.

Ondas interiores Ondas S, secundrias, transversais ou de cisalhamento:

- Deslocamento das partculas perpendicular direo de propagao da onda (ondas transversais);

- So mais lentas que as P: 3,2 km/s;

- Variaes na forma mas no no volume das partculas;

- S se propagam em slidos.

Ondas superficiais Ondas Rayleigh ou R:

- As partculas vibram perpendicularmente direo de propagao da onda;

- Provocam ondulaes verticais da superfcie terrestre com rotaes elptica;

- So as mais destruidoras;

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- Variaes no volume e na forma (emergem das ondas P e S);

- Propagam-se em meio slido e lquido;

- Vr = 2,7 km/s (velocidade mais ou menos constante).

Ondas Superficiais Ondas Love ou de toro:

- As partculas vibram horizontalmente (fazem um ngulo reto com direo de propagao da onda;

- Deslocaes laterais;

- Provocam ondulaes horizontais da superfcie terrestre;

- So as mais destruidoras;

- Variaes na forma (emergem apenas das ondas S);

- Propagam-se em meio slido;

- Vr = 3,0 km/s (velocidade mais ou menos constante).

A propagao de ondas ssmicas no interior da Terra (P e S) varia com:

- Rigidez (quanto maior a rigidez maior a velocidade);

- Densidade (quanto maior a densidade, menor a velocidade);

- Incompressibilidade (existncia de compactao) s em ondas P (resistncia

compactao) - quanto mais incompressvel for o material atravessado, maior a velocidade.

Velocidade das ondas P > em slidos e < em gases.

A velocidade das ondas S em lquidos e em gases 0 km/s.

Informaes que retiramos do sismograma:

- Calcular a magnitude do sismo;

- Velocidade das ondas ssmicas (V = D/T);

- Distncia ao epicentro (D.C. = ((S-P)- 1) 100 km);

- Profundidade do foco;

- Localizao do epicentro (necessita de 3 sismgrafos).

Quanto mais perto o sismgrafo se encontrar do epicentro mais rapidamente regista as vrias ondas

e menor o atraso das ondas S em relao s ondas P.

A velocidade das ondas P e S aumenta com a distncia ao epicentro devido rigidez dos materiais,

enquanto que a velocidade das ondas longas constante.

Nota: Se o sismgrafo estiver a menos de 600 km do epicentro as ondas sobrepem-se

impossibilitando a leitura do sismograma.

Determinao do epicentro de um sismo:

- Primeiro calculamos a distncia epicentral, ou seja a distncia entre o sismgrafo e o epicentro.

A Determinar a diferena de tempo entre a chegada das ondas P e das ondas S normalmente em

segundos (S - P);

B Calculamos a distncia epicentral e podemos faze-lo de 3 formas diferentes:

- Atravs de grficos como o da pg. 184;

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- Pela frmula;

- Atravs do grfico de F.T. em que S P calculada em min.

- Localizao do epicentro (ponto) ou rea epicentral (uma zona): feito pela interceo de

circunferncias.

Classificao de sismos quanto sua distncia epicentral:

- Sismos locais (< 150 km);

- Sismos prximos (< 1000 km);

- Sismos distantes (> 1000 km).

Parmetro de avaliao de um sismo:

- Intensidade ssmica: Avalia os efeitos materiais e pessoais produzidos pelo sismo Escala de

Mercalli Modificada (Escalas subjetiva, qualitativa, depende do relato das pessoas, das condies do

material, , vai de I a XII graus;

- Magnitude: Mede/quantifica a energia libertada no hipocentro Escala de Richter (Escala objetiva,

rigorosa, quantitativa, vai de 1 a 9 graus.

Isossistas: Linhas que unem pontos de igual intensidade ssmica de traado irregular?

No oceano as isossistas esto a tracejado porque a intensidade ssmica apenas avaliada pelos efeitos que o

sismo causa em populaes, obras humanas e paisagens, no sendo possvel de determinar no mar.

Zonas de grande atividade ssmica:

- Zona circumpacfica (anel de fogo do Pacfico);

- Cintura mediterrnico-asitica;

- Zona mdio-ocenica (rifte do Atlntico).

Sismos e tectnica de placas:

- Sismos interplacas (95%): nos limites das placas litosfricas:

- Zona circumpacfica (80% sismos de magnitude >6);

- Cristas ocenicas (5% dos sismos de fraca magnitude regies de rifte);

- Cintura mediterrnico-asitica (15% dos sismos de forte e mdia magnitude).

- Sismos intraplacas (5 %).

Limites convergentes:

- Ocorrem em zonas de subduco;

- Tambm podem ocorrer em limites convergentes sem subduco (ex: Himalaias);

- Os sismos distribuem-se segundo o Plano de Benioff (ex: cintura circumpacfica (anel de fogo) e

mediterrnico-asitica).

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Limites divergentes:

- Ocorrem nas falhas paralelas aos riftes (cristas ocenicas);

- Sismos de foco pouco profundo;

- Sismos de magnitude menor do que nos limites convergentes.

Limites conservativos:

- Sismos de foco pouco profundo ( 100 km).

Sismicidade interplaca em Portugal:

- Portugal continental: NE do banco de Gorringe: faz com que o risco de sismos, no continente,

diminua de Sul para Norte;

- Aores: Dorsal mdio-atlntica (e o rifte da Terceira que passa no meio das ilhas);

- Madeira: No seio da placa africana, longe de qualquer grande falha ou rifte, possui baixo ndice de

sismicidade.

Preveno:

- Estudo geolgico dos terrenos;

- Construes parasssmicas;

- Formao pessoal;

- Planos de evacuao;

- Educao das populaes.