Tensão sob a terra
Caracterização dos movimentos de falhas geológicas na crosta elucida tremores sísmicos no Brasil
Na manhã do dia 2 de maio deste ano um ponto vermelho começou a
piscar em um dos monitores de parede do Centro de Sismologia da
Universidade de São Paulo, formado pelo Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) e pelo Instituto de Energia e
Ambiente (IEE).
Era um terremoto de magnitude 4,0, que ocorria a cerca
de 3 mil quilômetros (km) dali, na fronteira entre o Peru e a Bolívia,
detectado pela Rede Sismográfica Brasileira (RSBR),
da qual o centro faz parte. Desde 2010, registrando continuamente
episódios como esse, as 80 estações sismológicas da RSBR permitem o
detalhamento e o estudo das prováveis causas dos tremores de terra no
Brasil. Dotadas de um sismógrafo e de um transmissor de dados, as
estações são gerenciadas por universidades, institutos de pesquisa e
empresas.
Com base nos dados da RSBR, em estudos anteriores e em análises das
ondas geradas pelos tremores de terra, pesquisadores da USP, da
Universidade Estadual do Oeste do Pará e Universidade da Califórnia em
Davis, nos Estados Unidos, identificaram os tipos e a direção das
tensões que causam a movimentação das falhas geológicas – as rupturas
dos grandes blocos de rocha superficiais – na América do Sul. A quebra
dos blocos de rocha da crosta, a camada mais superficial do planeta,
libera uma energia que se expressa na forma de terremotos.
Os pesquisadores estudaram os movimentos horizontais ou verticais das
falhas geológicas, os chamados mecanismos focais, associados a quase
400 terremotos da América do Sul, a maioria ao longo da cordilheira dos
Andes e 76 no Brasil. No artigo publicado em novembro de 2016 na revista
Journal of South American Earth Sciences, eles argumentaram
que
a identificação do padrão de tensão da crosta poderia fornecer novas
informações sobre os movimentos das placas litosféricas, formadas pelas
camadas mais externas da Terra, complementando os modelos matemáticos
adotados para descrever esses fenômenos.
A caracterização da direção e do tipo dos movimentos das falhas
geológicas ajudou a compreender as tensões que geraram os três tremores
registrados nas últimas décadas no estado do Amazonas e o maior de todos
já ocorrido no Brasil. Em 1690, um terremoto com magnitude estimada em
7,0 revirou a terra, derrubou árvores e ergueu no rio Amazonas ondas que
alagaram povoados, a 45 km de onde hoje é Manaus, de acordo com o
relato de jesuítas da época (
ver Pesquisa FAPESP nº 224).
“Os mecanismos focais revelam a direção dos esforços que causaram o
movimento das falhas geológicas, mas não as causas das falhas”, explica o
geofísico Fabio Luiz Dias, pesquisador da USP, atualmente no
Observatório Nacional, no Rio de Janeiro, e um dos autores desse estudo.
“Antes do nosso trabalho, a determinação do mecanismo focal desses
tremores não era possível em virtude da limitação das técnicas
existentes.” O aprimoramento dessa metodologia permitiu a identificação
do mecanismo focal de 12 tremores mais próximos das estações
sismográficas, com magnitude de 3,0 a 5,3, ocorridos no Brasil desde
1992, cujas causas permaneciam incertas. Agora, com base nessa
abordagem, o tremor de magnitude 4,0 ocorrido em Montes Claros, norte de
Minas Gerais, em 2012, está associado à movimentação de uma falha
geológica a apenas 1 km de profundidade, sob um dos bairros do município
mineiro.
A ruptura das rochas sob a superfície é o resultado da compressão ou
do estiramento da crosta. Os dois efeitos expressam a pressão aplicada
principalmente pela expansão da cordilheira meso-oceânica, que ocupa a
região central do oceano Atlântico, e pelo mergulho da placa tectônica
de Nazca sob a placa Sul-americana, sobre a qual está o Brasil.
“Constatamos que a maioria dos terremotos da região Sudeste e do
Pantanal são gerados por tensões que concordam com essa compressão
leste-oeste”, afirma Dias.
A compressão horizontal das rochas da crosta explica também o tremor
de magnitude 3,6 ocorrido na madrugada de 6 de janeiro de 2006 no
município de
Telêmaco Borba, no Paraná. “Caracterizar a movimentação da
falha geológica associada a esse tremor foi um dos dados mais
surpreendentes desse trabalho, porque são escassos os registros de
tremores para a região Sul”, afirma Dias. Em busca de mais informações,
uma equipe coordenada pelo geofísico Marcelo Assumpção, coordenador do
Centro de Sismologia e professor do IAG-USP, está implantando cerca de
40 estações sismológicas no Sul do país, em colaboração com instituições
da Argentina, do Uruguai, do Paraguai e da Bolívia.
De acordo com o estudo publicado na
South American Earth Sciences,
toda a região equatorial do Brasil – do Rio Grande do Norte até a foz
do rio Amazonas – está sujeita a um mesmo tipo de tensão geológica: “A
superposição de uma compressão paralela à costa, na direção leste-oeste
com uma extensão devido ao contraste da densidade das crostas
continental e oceânica”, descreve Dias. Esse tipo de tensão foi a causa
de um tremor de magnitude 4,3 em Vargem Grande, no Maranhão, o evento de
maior magnitude dos últimos quatro anos no Brasil, ocorrido em janeiro
de 2017. “A estação sismológica mais próxima está a 40 quilômetros do
epicentro desse tremor, o que ajudou a determinar seu mecanismo focal
com boa precisão”, afirma Assumpção.
Nas regiões Norte e Centro-Oeste, também predominam as compressões da
crosta, mas na direção noroeste-sudeste. As causas dessa orientação
diferente são incertas, mas, para os especialistas, poderiam estar
relacionadas com movimentos de convecção do manto na região da Amazônia.
Inversamente, nos estados do Ceará e do Rio Grande do Norte a crosta
está sendo esticada, por causa da proximidade da costa e da ação da
gravidade, de acordo com Assumpção.
Segundo ele, há uma tendência de a
crosta continental se esparramar em direção ao oceano, “causando uma
tensão de tração”. No Nordeste, além da crosta ser menos espessa, a
litosfera, a camada formada pela crosta e pela camada superior do manto,
também é mais fina do que no interior do país, o que facilita a
ocorrência de terremotos. “Onde a litosfera é mais fina, a pressão que
vem do encontro das placas litosféricas vizinhas se distribui por uma
área menor, concentrando as tensões e facilitando a ocorrência de
rupturas nas falhas geológicas.”
Como no Nordeste, onde os sismos são mais frequentes, no Centro-Oeste
há áreas em que a crosta terrestre é mais fina. A diferença é que, na
região central, o manto, a camada mais densa abaixo da crosta, é mais
raso do que em outras regiões. Como resultado, a litosfera, formada pela
crosta e pela camada mais externa do manto, curva-se e trinca, gerando
os tremores de terra (
ver Pesquisa FAPESP no 207).
Risco de terremotos
As informações da RSBR indicaram as regiões com maior risco de serem
atingidas por tremores de terra: os estados do Ceará e Rio Grande do
Norte, o sul de Minas Gerais e o Pantanal mato-grossense, de acordo com o
mapa de risco sísmico apresentado em dezembro de 2016 no Boletim da
Sociedade Brasileira de Geofísica. No artigo que contém o mapa, os
pesquisadores informam que, no Brasil, apenas instalações críticas fazem
análises sismológicas sistematicamente, como usinas nucleares e
barragens hidrelétricas. “Aqui quase ninguém planeja a construção de
casas e edifícios em função dos possíveis sismos, que podem ocorrer em
qualquer lugar”, afirma o geofísico Lucas Vieira Barros, professor da
Universidade de Brasília (UnB). O poder de destruição de um terremoto
não depende apenas da magnitude do tremor. A qualidade das construções e
a capacidade de resposta da população podem aumentar ou diminuir o
impacto.
No Brasil, com base em registros históricos, ocorrem em média dois
tremores de magnitude 6,0 ou maior por século, enquanto nos Andes os
eventos com essa intensidade são mensais. “Um terremoto resulta da
liberação abrupta de energia, acumulada ao longo de muitos anos, mas
logo após um sismo a energia começa a se acumular outra vez”, diz
Barros. Por essa razão, um tremor de mesma magnitude poderia ocorrer no
mesmo lugar, muitos anos depois.
Essa perspectiva pode ser inquietante para regiões como o município
de Porto dos Gaúchos, norte de Mato Grosso. Ali ocorreu o maior
terremoto já registrado no Brasil, de magnitude 6,2, em 1955, dois anos
antes da chegada dos primeiros colonizadores à região. Hoje vivem cerca
de 300 mil pessoas num raio de 100 quilômetros em torno do epicentro
desse abalo. Por meio de sismógrafos, Barros e sua equipe identificaram
uma falha geológica com 5 km de comprimento, evidenciando o risco de
outro tremor avassalador. Em abril de 2009, um terremoto de magnitude
semelhante, 6,3, arrasou a cidade italiana de L’Aquila e causou a morte
de quase 300 pessoas.
A ideia de que os terremotos no Brasil são inofensivos está começando
a mudar em razão de episódios trágicos. Em 2007 um abalo de terra de
magnitude 4,9 na comunidade rural de Caraíbas, no município de
Itacarambi, norte de Minas Gerais, fez a primeira vítima fatal
decorrente de terremoto no país, uma criança de 5 anos de idade, e pôs
abaixo quase todas as casas do bairro.
Resposta rápida
No Centro de Sismologia, três monitores recebem dados via satélite ou de
internet das 80 estações sismológicas. Outros três acompanham a
movimentação do
site do IAG e da
página do centro no Facebook,
pelos quais chegam relatos de terremotos no Brasil. Desde 2015, o site
já recebeu mais de 700 relatos, a maior parte de moradores das regiões
Sudeste e Nordeste.
Foi assim que a equipe do IAG soube dos tremores em Jurupema,
distrito de 2 mil habitantes no município de Taquaritinga, interior
paulista, no início deste ano. “O que mais assusta é o estouro que vem
debaixo da terra e o barulho que parece vir da tubulação do esgoto”,
relatou o empresário Paulo César Andreguetto, de 46 anos, que trabalha
em Jurupema. Em resposta, os pesquisadores instalaram o primeiro sensor
em Jurupema em abril e outros três nos meses seguintes, já que os
tremores se tornaram frequentes – no final de maio, já haviam passado de
100. Os tremores são de intensidade baixa, não atingem magnitude 2,0,
mas, por surgirem próximos ao solo, assustam os moradores, fazem tremer
as janelas e os quadros caírem das paredes.
“Os tremores em Jurupema ocorrem com maior frequência quando chove
mais”, observa José Roberto Barbosa, técnico do Centro de Sismologia
responsável pela instalação dos sensores em Taquaritinga. Segundo ele, a
hipótese provisória é de que os poços para extração de água perfurados
há pouco tempo contribuam para os abalos, como já aconteceu em
Bebedouro, também no interior paulista (
ver Pesquisa FAPESP no 170).
As perfurações poderiam intensificar as fraturas das rochas basálticas
sob a superfície. Por causa desses poços, supõe-se que, quando chove, a
água penetre mais facilmente e em maior quantidade pelas fraturas das
rochas, atuando como um lubrificante e ajudando a liberar as tensões
acumuladas nessas fraturas. “Os poços anteciparam um tremor que deveria
acontecer somente daqui a uns 100 anos”, supõe Barbosa.
Projeto
Mecanismos focais no Brasil com modelagem em forma de onda (
nº 14/26015-7)
Modalidade Bolsa de Doutorado;
Pesquisador responsável Marcelo Sousa de Assumpção (USP);
Bolsista Fabio Luiz Dias; Investimento R$ 59.667,09.
Artigo científico
ASSUMPÇÃO, M.
et al.
Intraplate stress field in South America from earthquake focal mechanisms.
Journal of South American Earth Sciences. v. 71. p. 278-95. 2016.
A escala de Richter foi desenvolvida em 1935 pelos sismólogos Charles
Francis Richter e Beno Gutenberg, ambos membros do California Institute
of Technology (Caltech), que estudavam sismos no Sul da Califórnia. 
A escala Richter e a MW não permitem avaliar a intensidade sísmica em um
local determinado e em particular em zonas urbanas, já que elas medem a
intensidade absoluta do terremoto.