Conhecimento que protege vidas

O que é um terremoto? Por que ele ocorre? Por que devemos monitorá-lo? Apropriar-se do conhecimento é fundamental para a gestão de riscos sísmicos. Conhecer a origem, magnitude e intensidade dos terremotos nos ajuda a criar projetos de infraestrutura que garantam a segurança e a sustentabilidade no âmbito individual, empresarial e governamental.

* Este artigo foi publicado na Revista Geociências SURA | Edição 1 | Novembro de 2016.

Um sismo — terremoto, movimento telúrico ou tremor de terra — é o movimento e vibração da crosta terrestre devido a uma liberação rápida de energia acumulada entre placas tectônicas ou em um sistema de falhas, resultado da ruptura da rocha que se propaga através de ondas sísmicas. 

A propagação dessas ondas registradas pelos instrumentos de medição é percebida algumas vezes pelas pessoas e é a causa dos movimentos nas construções.

Qual é a origem dos sismos?

A explicação mais aceita sobre a origem dos sismos baseia-se na teoria moderna da tectônica de placas, cuja hipótese principal é que a superfície da Terra, denominada “crosta terrestre”, está formada por grandes blocos chamados “placas”, que apresentam movimentos relativos entre si. A deformação relativa entre as placas acontece em áreas estreitas próximas das bordas.

Essa deformação pode ocorrer de maneira lenta e contínua (deformação assísmica: não produz sismos) ou, repentinamente, em forma de sismos. Devido à deformação que acontece predominantemente nas bordas das placas, é nesse local onde ocorre a maior concentração de sismos. O mapa da sismicidade histórica global confirma essa condição, o que tem reforçado fortemente a teoria das placas tectônicas.

Quando as placas da crosta terrestre movimentam-se, produzem sismos e liberam energia acumulada que se propaga em forma de ondas sísmicas. A medição dessas ondas tem sido uma das áreas de pesquisa indireta que permitiu avançar no conhecimento da estrutura interna do planeta, porque os diversos tipos de ondas sísmicas propagam-se de maneira diferente através dos materiais que formam as camadas da Terra. 

Os sismos também podem ser gerados por outros fatores, como a atividade vulcânica e a realização de algumas atividades humanas. Os sismos relacionados com a atividade vulcânica ocorrem por causa da intrusão ou movimentos de magmas ou fluidos vulcânicos, que podem causar a ruptura da crosta continental; geralmente afetam áreas muito específicas. Em relação às atividades humanas, a detonação subterrânea de explosivos químicos ou de dispositivos nucleares e a construção de represas podem causar sismicidade induzida por alterações nas concentrações de esforços que podem diminuir a resistência das rochas com potencial de ruptura. Geralmente, nesse tipo de atividades e projetos, o desenvolvimento de estudos prévios para evitar fenômenos de sismicidade induzida é priorizado.

O que é a magnitude dos sismos?

A magnitude de um sismo é um parâmetro muito importante e historicamente tem sido descrito de diversas formas. Antes do desenvolvimento da instrumentação sísmica moderna, os métodos para determiná-la eram descrições qualitativas de seus efeitos, o que implicava uma medida combinada do tamanho do sismo e de seus danos. Isso representava uma dificuldade porque os danos dependem não só da magnitude e profundidade, mas também da qualidade do projeto e construção das edificações. 

As estações sismográficas modernas têm permitido o desenvolvimento de medidas quantitativas do tamanho dos sismos. Se algum equipamento revolucionou a área da sismologia foi o sismógrafo inventado por Harry O. Wood e J.A. Anderson em 1922, que se tornou uma referência para o desenvolvimento das pesquisas sísmicas. Baseado nas medições realizadas com esse sismógrafo, em 1935 desenvolveu-se a escala de magnitude Richter, cujo nome vem do autor Charles F. Richter, do Instituto Tecnológico da Califórnia. 

A escala de magnitude Richter é a medida mais conhecida para estabelecer a magnitude dos sismos, mas não é a mais adequada. Essa e outras escalas têm sido substituídas pela Magnitude de Momento, uma medida direta dos fatores que produzem a ruptura que causa o sismo, e que, desse modo, cumpre melhor o objetivo de medir a energia liberada. 

A Magnitude de Momento mede o tamanho de um sismo a partir da análise das formas das ondas registradas pelos sismógrafos. As diversas formas e direções do movimento das ondas são registradas através de gráficos denominados “sismogramas”, que são utilizados para estimar a geometria da falha. As amplitudes ou tamanhos das ondas dos sismogramas são utilizadas para calcular a resistência ao cortante da rocha falhada, a área da zona de falha e o deslocamento médio da falha. 

O terremoto mais forte registrado instrumentalmente ocorreu no Chile em 22 de maio de 1960 e teve uma Magnitude de Momento de 9,5 Mw.

O que é a intensidade dos sismos?

Para um sismo de certa magnitude, quanto maior for a profundidade na qual se inicia a ruptura, menor será sua intensidade na superfície da Terra. As ondas sísmicas viajam através da estrutura da Terra por centenas e milhares de quilômetros e atenuam-se com a distância.

As medidas de intensidade mais antigas, anteriores à instrumentação sísmica, consistiam em descrições dos efeitos dos sismos com base em entrevistas após os fenômenos, focadas na percepção da população das áreas afetadas. Esse tipo de medidas requer uma dose significativa de subjetividade. 

O auge da instrumentação sísmica (sismógrafos e acelerômetros) permite medir a intensidade dos sismos em termos quantitativos dos movimentos do terreno. Dentro dos aspectos com maior incidência na variabilidade desses movimentos, destacamos os efeitos de amplificação relacionados com as características do solo em cada lugar.

“Por definição, tentamos caracterizar, em média, os primeiros 30 metros do perfil do solo. Sobre os diferentes tipos de solo ssão estabelecidas toda a infraestrutura e as edificações. Essas características do solo contribuem para atenuar a intensidade do movimento do terreno ou, pelo contrário, para intensificá-lo”, explica a geóloga María Mónica Arcila, Especialista em ameaça sísmica do Serviço Geológico Colombiano. Por causa da acentuada influência que, mundialmente, os efeitos dos solos têm mostrado nos sismos, sua caracterização torna-se cada vez mais importante. Devido à crescente necessidade de conhecer melhor a resposta sísmica dos solos e seus efeitos nas intensidades sísmicas que são transmitidas para as construções, foram desenvolvidos em muitos países do mundo, tais como Estados Unidos, Japão, Índia, Turquia e alguns da América Latina, os estudos de microzoneamento sísmico. Um bom exemplo desse tipo de estudos são os realizados na Colômbia, onde dentro da norma de projeto e construção sismo-resistente incluem-se os requisitos mínimos para o seu desenvolvimento. Graças a isso, atualmente as principais cidades na Colômbia contam com estudos de microzoneamento sísmico.

O conhecimento da probabilidade de superar determinados níveis de intensidade dos movimentos sísmicos em um local de interesse é a base para a avaliação de vulnerabilidade da infraestrutura e das construções existentes e futuras. 

Por que os sismos devem ser monitorados?

Todos os dias acontecem muitos movimentos telúricos em diversas partes do mundo, mas a maioria deles não é perceptível devido a sua baixa magnitude ou por serem muito profundos. A instrumentação sísmica torna possível o registro, facilitando o. monitoramento, a pesquisa e a divulgação do conhecimento sísmico.

Um bom exemplo da instrumentação sísmica atual é a Rede Sismográfica Global, formada por mais de 150 estações sísmicas modernas distribuídas no mundo inteiro e conectadas por redes de telecomunicações. Essa rede é o resultado da cooperação entre um grupo de instituições das quais destacamos o Instituto de Pesquisas Geológicas dos Estados Unidos (USGS, sigla em inglês), a Fundação Nacional da Ciência (NSF, sigla em inglês) e o Consórcio de Instituições de Pesquisa de Sismologia (IRIS, sigla em inglês).

Existem também redes de instrumentação local nos países. Um caso desse tipo de redes é a Rede Sismológica Nacional da Colômbia (RSNC, sigla em espanhol) do Serviço Geológico Colombiano (SGC, sigla em espanhol), composta por 50 estações sismológicas que transmitem dados em tempo real. Além disso, o SGC também conta com a Rede Nacional de Acelerômetros da Colômbia (RNAC, sigla em espanhol), composta por 120 equipes digitais (das quais 32 estão em Bogotá) e orientada ao registro dos sismos intensos que ocorrem no território nacional; esses registros são parte fundamental dos estudos de ameaça sísmica do país. No caso da Colômbia, há também redes locais de acelerógrafos, como é o caso da Rede Acelerográfica de Medellín (RAM, sigla em espanhol) e de sua Área Metropolitana (RAVA, sigla em espanhol), composta por 32 equipes (22 sediadas em Medellín), as quais têm sido fundamentais nos estudos de microzoneamento sísmico do Vale de Aburrá. 

Baseado na informação gerada pelos serviços geológicos e organizações dedicadas ao monitoramento dos sismos, desdobra-se informação significativa sobre a atividade sísmica. “Os serviços geológicos permitem avançar sobre o conhecimento sísmico para desenvolver códigos de sismo-resistência, divulgar informação para os escritórios de prevenção e atenção de desastres e apoiar mecanismos de gestão de risco sísmico”, explica a geóloga María Mónica Arcila. 

Outras formas de estudar os sismos

Os registros instrumentais de sismos, geralmente, são muito recentes, o que torna necessário consultar a história para reunir dados e realizar estudos de ameaça sísmica. Na Colômbia, por exemplo, o primeiro registro remonta ao ano de 1566, com um relato histórico. Essa recopilação de informação é conhecida como sismicidade histórica e complementa a sismicidade instrumental. 

Há outra alternativa de conhecimento: a paleo-sismicidade, que faz referência à contribuição da geologia e da arqueologia. Trata-se de buscar nas camadas do solo evidências de movimentos sísmicos ocorridos no passado através do uso de técnicas como a do carbono-14 (método de datação por radio carbono para mostras orgânicas de até 45.000 anos). 

“É voltar no tempo até muito antes da história registrada pelas pessoas. Desse modo temos a possibilidade de saber alguma coisa sobre os terremotos ocorridos que não possuem registro. Essa informação é muito valiosa para caracterizar a ameaça sísmica de uma região”, afirma a engenheira Gloria María Estrada Álvarez. 

O estudo sísmico tem experimentado avanços significativos nas últimas décadas, tanto na tecnologia utilizada para analisar cada terremoto quanto nas conclusões dos registros históricos. No entanto, “no estado atual da ciência, em nenhum lugar do mundo é possível prever a ocorrência de um sismo, entendendo a previsão como o dia, a hora, o lugar e a magnitude, mas é possível gerenciar o risco, baseado nas probabilidades de ocorrência e nas características prováveis que podem ter os movimentos. O papel das redes sismológicas é gerar esse conhecimento”, explica a geóloga María Mónica Arcila. 

De acordo com dados do Serviço Geológico Colombiano, por ano são registrados em média sete sismos com magnitudes entre 5,0 e 5,9 Mw, e um entre 6,0 e 6,9 Mw. Desde 1964, data de início da instrumentação moderna, foram registrados seis sismos de magnitudes entre 7,0 e 8,0 Mw e um de magnitude 8,1 Mw.

Os movimentos sísmicos são resultado da acumulação de esforços e suas condições e características são cada vez mais conhecidas. Desse modo, com todas essas informações, por meio da elaboração de mapas de ameaça, é possível determinar onde eles ocorrem, com que probabilidade e seu ciclo sísmico.

Fontes

• María Mónica Arcila Rivera. Geóloga da Universidade de Caldas. Vinculada ao Serviço Geológico Colombiano desde 1991.
• Gloria María Estrada Álvarez. Engenheira civil, especialista em engenharia ambiental, especialista e mestre em engenharia sismo-resistente.