tÍtulo do trabalho: subtÍtulo

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

DEPARTAMENTO DE GEOFÍSICA

CURSO DE GRADUAÇÃO EM GEOFÍSICA

GUILHERME WEBER SAMPAIO DE MELO

OBSERVAÇÕES DE ONDAS T SÍSMICAS AO LONGO DA COSTA NO NORDESTE

DO BRASIL

RELATÓRIO Nº 132

NATAL

2021


OBSERVAÇÕES DE ONDAS T SÍSMICAS AO LONGO DA COSTA NO NORDESTE DO

BRASIL

OBSERVATIONS OF SEISMIC T WAVES ALONG THE BRAZIL NE COASTLINE

Relatório apresentado ao Curso de Graduação

em Geofísica, da Universidade Federal do Rio

Grande do Norte, como requisito parcial à

obtenção do título de Bacharel em Geofísica.

Orientador: Prof. Dr. Aderson Farias do

Nascimento (UFRN/BR)

Coorientador: Prof. Dr. Robert P. Dziak

(NOAA/EUA).

NATAL

2021

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN

Sistema de Bibliotecas - SISBI

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede

de Melo, Guilherme W. S.

Observações de ondas t sísmicas ao longo da costa do Nordeste

do Brasil / Guilherme Weber Sampaio de Melo. - 2021.

65 f.: il.

Relatório (Graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do

Norte, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Curso de Geofísica.

Natal, RN, 2021.

Orientador: Prof. Dr. Aderson F. do Nascimento.

Coorientador: Prof. Dr. Robert P. Dziak.

1. Sismicidade Oceânica - Relatório. 2. Atlântico Equatorial

- Relatório. 3. Ondas T - Relatório. 4. Margem continental do NE

Brasil - Relatório. I. Nascimento, Aderson F. do. II. Dziak,

Robert. P. III. Título.

RN/UF/BCZM CDU 550.348(813.1)

Elaborado por Ana Cristina Cavalcanti Tinoco - CRB-15/262


OBSERVAÇÕES DE ONDAS T SÍSMICAS AO LONGO DA COSTA DO NORDESTE DO

BRASIL

Relatório apresentado ao Curso de Graduação

em Geofísica, da Universidade Federal do Rio

Grande do Norte, como requisito parcial à

obtenção do título de Bacharel em Geofísica.

Aprovado em: ______/______/______

BANCA EXAMINADORA

______________________________________

Prof. ou Profa. Dr Aderson Farias do Nascimento

Orientador(a)

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Departamento de Geofísica

______________________________________

Prof. ou Profa. Dr Marcelo Sousa de Assumpção

Membro externo

Universidade de São Paulo - Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências

Atmosféricas

______________________________________

Prof. ou Profa. Dra Helenice Vital

Membro interno

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Departamento de Geologia

Dedico esse material aos meus sobrinhos

Miguel Melo e Lucy Sampaio, assim como ao

meu falecido avô José Pereira Sampaio, que

mesmo não estando em carne tem me guiado ao

longo de toda minha jornada acadêmica.

AGRADECIMENTOS

Agradeço ao ser supremo do universo, que sempre me deu energia, saúde, fé e força

para conseguir derrubar todos os obstáculos enfrentados durante minha vida.

Sou imensuravelmente grato aos meus pais Wilma M. S. S. de Melo e Geraldo M. De

Melo, por tudo que tem feito por mim desde o início dos meus estudos no ensino básico até

hoje, assim como aos meus irmãos Maiquel S. De Melo e Michelly S. De Melo que têm me

apoiado por diversas vezes ao longo da minha batalha.

Agradeço muito por todo apoio dado pelo meu Prof. Dr. Aderson F. do Nascimento,

meu orientador que confiou desde o início na minha capacidade e ajudou no crescimento

acadêmico.

Ao Prof. Robert P. Dziak, por todo suporte, ideia, opinião e apoio fornecido durante

essa pesquisa a partir dos seus imensuráveis conhecimentos em diversos ramos de pesquisa

usando ondas acústicas.

Aos meus inúmeros amigos que hoje se espalham aí pelo mudo, me dando alegria, força

e coragem, tanto nas horas mais animadas quando estamos juntos, até nos apoios durante meus

momentos mais baixos. O que seria de nós hoje sem tecnologia para nos vermos de longe!?

Amo muito todos vocês!!

Agradeço ao PIBIC/CNPQ pela bolsa de Iniciação Científica fornecida no ano de 2017.

“Não importa quantos erros você cometa ou quão devagar é seu

progresso, você ainda estará à frente daqueles que não estão tentando.”

Tony Robbins

RESUMO

Terremotos de magnitude moderada ≥ 4,0 Mw, são constantemente identificados na borda das

placas tectônicas no oceano Atlântico Equatorial, através de estações sismográficas globais. As

ondas sísmicas geradas a partir desses eventos são refratadas pelo fundo do mar próximo ao

epicentro, no qual parte da energia se propaga para a camada de água e se converte em ondas

acústicas chamadas ondas T (terciárias). As ondas T se propagam dentro do canal SOFAR

(Sound Fixing and Ranging), uma zona de baixa velocidade do som que forma um guia de

ondas e permite a propagação por longas distâncias e baixa atenuação. Quando as ondas T

atingem a costa (por exemplo, ilhas ou margens continentais), elas convertem-se novamente

para uma propagação sísmica. No entanto, este processo de conversão, e a mudança da energia

acústica para ondas T sísmicas na Terra sólida, são pouco conhecidos na região do Atlântico

Equatorial. Para melhor compreender a propagação das ondas T no Atlântico equatorial, aqui é

apresentado análise de cinco terremotos geradores de ondas T com magnitude de momento ≥

5,7da Falha da Transformante Romanche, bem como dois eventos (Mw ≥5,8) da Falha da

Transformante Chain. O objetivo desse estudo é descrever o comportamento da propagação da

onda T utilizando dados de 24 estações sismográficas de banda larga da Rede Sismográfica

Brasileira, e um da rede global (RCBR). Os eventos foram obtidos do catálogo Global Centroid-

Moment Tensor (GCMT). Os terremotos da Transformante Romanche exibiram amplitudes de

onda T sísmica com distribuições azimutais estação-evento de ~ 220º à ~ 270º. As amplitudes

máximas estão em ~ 240-250º, decaindo em seguida gradualmente nas estações norte e sul. Não

identificamos nenhuma correlação direta da amplitude com a distância epicentral, ou com a

distância do trajeto sobre o continente. Da mesma forma, os eventos da Transformante Chain

mostraram uma distribuição de raios sobre a linha costeira na faixa entre 230º e 265º de azimute,

com as maiores amplitudes de onda T sísmica em estações de ~ 255º azimute. Os resultados

indicam que existe uma correlação razoável entre a amplitude máxima da onda T sísmica e os

azimutes da fonte do terremoto as estações ao longo da costa brasileira. Além disso,

identificamos uma considerável correlação entre a amplitude da onda sísmica T com a onda P.

Nossa interpretação é que o padrão de radiação para a onda P da fonte sísmica influencia as

amplitudes das ondas T registradas ao longo da costa brasileira. Além disso, as estimativas da

velocidade da onda T sísmica apresentaram variações entre ~2 a 6.5 km/s, sendo as velocidades

mais altas associadas os raios que chegam perpendicularmente à plataforma continental.

Palavras-chave: Terremoto, ondas T, Equatorial Atlântico, Margem continental do NE Brasil

ABSTRACT

Moderate magnitude ≥ 4.0 Mw earthquakes, located on the edge of tectonic plates in

the equatorial Atlantic Ocean, are commonly recorded by global seismographic stations. The

seismic waves generated from these events are refracted through the seafloor near the epicenter,

in which part of the energy propagates into the oceanic water layer and converts to acoustic

waves called T (tertiary) waves. T waves propagate within the SOFAR (Sound Fixing and

Ranging) channel, a low sound-speed zone that forms a waveguide and allows propagation over

long distances with low attenuation. When T waves reach the coast (e.g., islands or continental

margins), the T waves convert back to seismic propagation. However, this conversion process,

and the changing of the acoustic energy to seismic T waves in the solid Earth, are poorly known

in the equatorial Atlantic region. To better understand the propagation of T waves in the

equatorial Atlantic, we present the analysis of five T wave generating earthquakes with moment

magnitudes ≥ 5.7 from the Romanche Transform Fault, as well as two events (Mw ≥5.8) from

the Chain Transform Fault. Our objective is to describe the behavior of T wave propagation by

using data from 25 broadband seismographic stations of the Brazilian Seismographic Network.

The source events were chosen from the Global Centroid Moment Tensor (GCMT) catalog.

The Romanche Transform earthquakes exhibited seismic T-wave amplitudes with azimuthal

distributions of ~220º, with the southernmost stations at ~270º azimuth. The maximum

amplitudes are at ~240-250º azimuth, with amplitudes decaying at both northward and

southward stations. We did not identify any direct correlation in amplitude correlation with

epicentral distance or length of the continental travel path. Similarly, the Chain Transform

events shown a coastline distribution in a range between 230º and 265º azimuth, with the highest

seismic T-wave amplitudes at stations of ~255º azimuth. The results indicate there is a

reasonable correlation between the maximum seismic T-wave amplitude and azimuth from the

earthquake source to seismic receiver along the Brazilian coast. Besides, we identified a gradual

correlation between the seismic T wave amplitude with the P wave. Our interpretation is that

the radiation pattern for the P wave of the seismic source influences the T-wave amplitudes

recorded along and inland of the Brazilian coast. To addition, the seismic T wave velocity

estimations presented values of ~2-6.5 km/s, with the highest velocities the same raypaths

arriving perpendicularly in continental shelf.

Keywords: Earthquake, Seismic T wave, Equatorial Atlantic, Continental NE Brazil margin.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Conjunto de eventos localizados no Atlântico Norte e catalogados a

partir de dados hidroácusticos..................................................................

15

Figura 2 – Esquema representativo mostrando alguns tipos de fonte das ondas

hidroacústicas registradas nos equipamentos de hidrofones....................

18

Figura 3 –

Figura 4 –

Figura 5 –

Figura 6 –

Figura 7 –

Figura 8 –

Figura 9 –

Título da Figura. Alinhar o título da figura abaixo da primeira palavra do título

quanto este apresentar mais de uma linha como neste

exemplo....................................................................................................

Movimento da partícula no início da onda P observado sobre em

diferentes direções para um plano de falha strike-slip............................

Padrão de radiação referente a uma fonte double couple com mecanismo

focal strike-slip......................................................................

Mapa apresentando uma visão batimétrica/topográfica na área de estudo.

Os epicentros são apresentados em estrelas amarela, e os raios fonte-

receptor em linhas pretas................................................…

Espectrograma para um total de 18 estações com registros do evento de

magnitude Mw 7.1 ocorrido no dia 26/08/2016 às 04:29:57 UTC sobre

a transformante Romanche. A sigla das estações é apresentada no

cabeçalho do lado direito superior dos sismogramas.

Sismogramas de todas 18 estações usadas na análise do evento Mw 7.1

ocorrido no dia 26/08/2016 às 04:29:57 UTC sobre a transformante

Romanche.

Distribuição das velocidades referente aos 19 eventos registrados na

NBCL. Na parte inferior esquerdo é mostrado relação

Velocidade/Distância epicentral, no caso direito Velocidade/Distância

no continente, superior direito Velocidade/Azimute, e uma roseta

mostrando as velocidades no canto superior esquerdo.

Gráficos apresentando a distribuição das velocidades referente aos 19

eventos usados na estação NBMO. Na parte inferior esquerdo é

mostrado relação Velocidade/Distância epicentral, no caso direito

Velocidade/Distância no continente, superior direito

Velocidade/Azimute, e um roseta mostrando as velocidades no canto

superior esquerdo.

21

22

25

27

37

34

36

Figura 10 –

Figura 11 –

Figura 12 –

Figura 13 –

Figura 14 –

Figura 15 –

Figura 16 –

Figura 17 –

Figura 18 –


eventos usados na estação NBPA. Na parte inferior esquerdo é mostrado

relação Velocidade/Distância epicentral, no caso direito



superior esquerdo.


eventos usados na estação NBPV. Na parte inferior esquerdo é mostrado




superior esquerdo.


eventos usados na estação ROSB. Na parte inferior esquerdo é mostrado




superior esquerdo.

Evento de Mw 6.6 na Chain. Distribuição das amplitudes da T sísmica

nos três componentes radial, transversal e vertical, de acordo com os

azimutes referentes a cada raio.

Evento de Mw 5.8 na Chain. Distribuição das amplitudes da T sísmica

nos três componentes radial, transversal e vertical, de acordo com os

azimutes referentes a cada raio.

Evento de Mw 5.7 na Romanche. Distribuição das amplitudes da T

sísmica nos três componentes radial, transversal e vertical, de acordo

com os azimutes referente aos raios.

Evento de Mw 6.6 na Romanche. Distribuição das amplitudes da T

sísmica nos três componentes radial, transversal e vertical, de acordo

com os azimutes referente aos raios.

Mw 6.6 ocorrido na Romanche. a) Sismogramas referente ao

componente transversal de cada estação. b) Espectros da forma de onda.

c) Perfil batimétrico/topo referente ao percurso de cada raio.

Correlações das amplitudes da onda T sísmica referente ao evento Mw

5.8 na Chain, com as amplitudes das ondas P, SH, SV e S do componente

vertical.

37

38

38

41

42

45

46

47

48

Figura 19 –

Figura 20 –

Figura 21 –


6.6 na Chain, com as amplitudes das ondas P, SH, SV e S do componente

vertical.


5.7 na Romanche, com as amplitudes das ondas P, SH, SV e S do

componente vertical.


6.6 na Romanche, com as amplitudes das ondas P, SH, SV e S do

componente vertical.

49

50

51

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Lista de estações sismográficas situadas na costa do Brasil e utilizadas na

análise.....................................................................................................

23

Tabela 2 – Lista de events usados na análise da onda T sísmica.................................. 25

LISTA DE SIGLAS

FT Falha Transformante

DMA Dorsal Meso-Atlântica

SAC Seismic Analysis Code

GMT Generic Mapping Tools

GCMT Global Centroid-Moment Tensor

PR Padrão de Radiação

ZC Zona de Compressão

ZD Zona de Dilatação

OBS Ocean-Bottom Seismometer

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO.................................................................................................. 16

1.1

2

Objetivos.............................................................................................................

REVISÃO DE LITERATURA.........................................................................

16

17

2.1 Sismicidade do Oceano Atlântico e na zona Equatorial................................. 17

2.2 Ondas T............................................................................................................... 19

2.3 Padrão de radiação da fonte sísmica....…........................................................ 20

3

3.1

3.1.1

3.1.2

3.2

3.3

4

DADOS E OBSERVAÇÕES.............................................................................

Aquisição de dados.............................................................................................

Dados sísmicos.....................................................................................................

Dados batimétricos...............................................................................................

Catálogo de eventos............................................................................................

Software e ferramentas......................................................................................

ANÁLISE E PROCESSAMENTO...................................................................

23

23

23

25

25

26

26

4.1

4.2

4.3

4.4

5

5.1

5.2

Percurso do raio sobre a batimetria e detecção do talude..............................

Identificação da faixa de frequência.................................................................

Estimativa de velocidade da onda T sísmica....................................................

Medição da máxima amplitude.........................................................................

RESULTADOS...................................................................................................

Velocidade da onda T sísmica...........................................................................

Máxima amplitude e correlações com ondas P, SH e SV...............................

26

27

32

32

33

33

39

6 DISCUSSÂO....................................................................................................... 51

7 CONCLUSÂO....................................................................................................

REFERÊNCIAS.................................................................................................

52

53

APÊNDICE A – TÍTULO DO APÊNDICE..................................................... 56

16

1 INTRODUÇÃO

Ondas T sísmicas são propagações originadas a partir da conversão da energia que se

propaga sobre o meio líquido sobre ondas acústicas (onda T), para o meio sólido

(continente/ilha), na qual o processo depende de parâmetros como a inclinação e relevo marinho.

Este processo de conversão tem sido bem identificado principalmente sobre a costa de ilhas

(TALANDIER e OKAL., 1979; REYMOND et al., 2003), assim como em alguns artigos

reportando onda T sísmica registrada por estações costeiras continentais na Austrália

(LEONARD., 2004), Japão (KOSUGA., 2011), Espanha (CARMONA et al., 2015), e ambas

as costas oeste e leste dos Estados Unidos (DE GROOT-HEDIN., 2001; DE GROOT-HEDIN.,

2020). DE GROOT-HEDIN., 2020 também mostra que os mesmos dois casos estudados na

costa dos Estados Unidos apresentaram diferentes valores de velocidades da onda sísmica T

sobre a costa dos Oceanos Pacífico e Atlântico, vinculadas à diferentes processos de conversões

acústico-sísmicas.

Atualmente, existem diversos estudos na literatura reportando a sismicidade oceânica

na qual foi catalogada a partir de registros acústicos das ondas T. No Oceano Atlântico, esses

estudos se limitam principalmente para a região Norte (SMITH et al., 2002; BOHNENSTIEHL

et al., 2003; ESCARTÍN et al., 2003; SMITH et al., 2003; GOSLIN et al., 2005; SIMÃO et al.,

2010; GOSLIN et al., 2012), de modo que ainda existe uma ausência de estudos reportando as

ondas T geradas a partir de tremores do Atlântico Equatorial. Maior ainda é a carência de

conhecimentos sobre as ondas T sísmicas geradas pela passagem a da energia do meio líquido

para o meio sólido continental. Não se conhece casos de trabalho ligado a esse assunto sobre o

Atlântico Equatorial, tendo apenas um estudo reportando onda T sísmicas registradas sobre

algumas ilhas do Caribe e nas Bermudas (BATH e SHAHIDI., 1971). A partir disso, nesse

trabalho apresento resultados de estudo obtidos usando registros de onda T sísmicas originadas

por tremores sobre as falhas transformante Romanche e Chain do Atlântico Equatorial, usando

registros de uma rede de estações sobre parte da área litorânea do Brasil.

1.1 Objetivo

Nosso principal objetivo é mostrar como a propagação da onda T sísmica se apresenta

sobre o litoral e uma pequena parte interior do nordeste do Brasil, além de verificar se existe

algum tipo de semelhança entre a amplificação da onda T, com as ondas SH, SV e P sobre a

área continental do Brasil. Isso devido a existir diferentes tipos de ondas que podem se originar

a partir da conversão da onda T.

17

2 REVISÃO DE LITERATURA

2.1 Sismicidade do Oceano Atlântico e na zona Equatorial

A borda entre as placas tectônicas Sul-americana e Africana que se situam sobre o

oceano Atlântico Equatorial, é formada por diversas falhas transformantes (FT) que escorregam

vagarosamente com taxas entre 12 e 35 mm por ano (DE METS., 2010), sendo algumas delas

multissegmentadas, e diversas cordilheiras na qual se situam sobre as zonas de acreção que se

espalham lentamente, também chamadas de Dorsal Meso-Atlântica (DMA).

A atividade sismotectônica que se apresenta sobre as FT e DMA têm sido estudada por

diversos trabalhos desde a década de 1980, tendo a maior parte deles usando dados de registro

acústico para localização dos terremotos com limiar de detecção a partir de 3.6 mb sobre o

Atlântico Norte (Figura.01; SMITH et al., 2002; BOHNENSTIEHL et al., 2003; ESCARTÍN

et al., 2003; SMITH et al., 2003; GOSLIN et al., 2005; SIMÃO et al., 2010; GOSLIN et al.,

2012), assim como para investigação da velocidade da onda Pn sobre o manto superior do

Atlântico Equatorial (DZIAK et al., 2004; de MELO et al., 2021). Há também casos de

trabalhos realizados a partir de Ocean-Bottom Seismometer (OBSs), instalados por curtos

períodos sobre dorsais do Atlântico (CESSARO e HUSSONG., 1986; TOOMEY et al., 1986;

TOOMEY et al., 1988; WOLFE et al., 1995; BARCLAY et al., 2001; TILMANN et al., 2004;

GREVEMEYER et al., 2013; SCHLÖMER et al., 2017; HORNING et al., 2018) e falhas de

destacamento do Atlântico Norte (PARNELL-TURNER et al., 2017; 2021), além de outros

trabalhos mais recentes feitos a partir da implantação de OBSs sobre a falha transformante da

Romanche na zona Equatorial, na qual têm detectado hipocentros localizados até 34 km abaixo

do fundo oceânico (HICKS et al., 2020; YU et al., 2021).

Além disso, alguns artigos recentes também têm investigado fortes sismos com Mw>5.4

e suas réplicas ocorridos na DMA 4-5ºN (de MELO et al., in review) a partir de registros

regionais na Rede Sismográfica do Brasil (BIANCHI et al., 2018). Outros artigos também têm

feito estudos da sismicidade usando registros de estações de longa distância ao longo de

diversas partes do Atlântico (SYKES., 1967; ENGELM et al., 1986; BERGMAN e

SOLOMON., 1988; WOLFE et al., 1993; ABERCROMBIE e EKSTRÖM., 2001;

CLEVELAND et al., 2019), incluindo a falha transformante de São Paulo que apresenta uma

continua atividade sismotectônica (de MELO e do NASCIMENTO., 2018; de MELO et al.,

2019). Isso apresenta o quanto as falhas da zona equatorial são importantes para o entendimento

de terremotos sobre cordilheiras oceânicas de deslizamento lento.

18

Sendo assim, podemos identificar que existe uma grande quantidade de estudos sobre a

sismicidade marinha ao longo de doto oceano Atlântico, entretanto, ele se limita quando se trata

da zona Equatorial e tipo de registro, na qual limita ainda mais o número de pesquisas realizados

usando as ondas acústicas.

Figura 01 – Conjunto de eventos localizados no Atlântico Norte e catalogados a partir de

dados hidroacústicos.

Fonte: (SIMÃO et al., 2010)

19

2.2 Ondas T

Ao longo da camada d’água oceânica, existe uma área que se inicia a cerca de 1000 m

abaixo do nível do mar nas quais as condições de pressão e temperatura exercidas no fluido

colaboram para a existência de uma zona chamada SOFAR (Sound Fixing and Ranging). As

ondas hidroacústicas se propagam em meio ao SOFAR são chamadas de ondas T, na qual a

letra vem da palavra “terciaria”, devido a ela ser a terceira onda que aparece quando ela é

registrada em estações sísmicas, após as ondas primarias (P) e secundarias (S).

As ondas T se propagam por longas distâncias em milhares de quilômetros, com uma

curta faixa atenuação (OKAL., 2008), comparando as ondas sísmicas P e S que se atenuam

mais rapidamente à medida que a distância de propagação aumenta. Isso deve-se ao fator das

ondas T apresentarem um espalhamento geométrico cilíndrico (OKAL., 2008), diferentemente

do espalhamento que se comporta esfericamente nas ondas P e S. Existem diferentes tipos de

mecanismos que se apresentam como fonte da energia ondulatória acústica (ondas T; Figura.02),

de modo que vêm sendo constantemente apresentado na literatura, sendo alguns desses

exemplos a quebra de gelo em Icebergs, intrusão de diques, erupção vulcânica e deslizamentos

subaquáticos (DZIAK et al., 2004; OKAL., 2008; DZIAK et al., 2009; DZIAK et al., 2019;

TEPP e DZIAK., 2021). Além deles, os eventos sísmicos que ocorrem no fundo do mar também

são um dos maiores geradores das ondas T, na qual o mecanismo de conversão passa a energia

da onda sísmica para acústica, dependendo da influência de diversos fatores, como relevo do

fundo do mar e parâmetros de falha (TALANDIER e OKAL., 1998; DZIAK., 2001; OKAL.,

2008). Ondas T geradas por sismicidade do Sistema Transformante de São Paulo tem sido

observado por registros acústicos em distâncias regionais (de MELO et al., 2017).

Devido ao caráter de propagação ser acústico, as ondas são registradas por equipamentos

chamados de hidrofones, que também apresenta o registro da onda P geradas a partir dos

tremores no fundo do mar. Esse registro é possível devido a propagação da onda P que penetra

nos cabos de sustentação, e chega até os hidrofones. As ondas T possuem uma velocidade de

aproximadamente 1.5 km/s na região do Atlântico Equatorial (DZIAK et al., 2004). Devido a

isso, ocorre um atraso no tempo de chegada de outros equipamentos instalados sobre a terra

sólida (Ex.: OBS ou Sismógrafo), na qual a onda é registrada a partir do momento em que a

energia de propagação para do meio líquido para o sólido por um segundo processo de

conversão da onda. Durante a propagação sobre esse terceiro meio (sólido-líquido-sólido), a

energia ondulatória passa a ser chamada de onda T sísmica.

Figura 02 – Esquema representativo mostrando alguns tipos de fonte das ondas hidroacústicas

20

registradas nos equipamentos de hidrofones.

Fonte: Fornecida por Prof. Dr. Julie Perrot (Université de Bretagne Occidentale, Brest, França)

2.3 Padrão de radiação da fonte sísmica

Quando ocorre evento sobre uma falha transformante strike-slip oceânica, ou como é

também chamado, falha transcorrente, cada uma das duas partes laterais da falha se move em

direções opostas. Esse movimento da falha sobre direções contrárias é responsável pela

identificação de polaridades diferentes no início onda P de cada registro do evento sobre

estações localizadas em diferentes direções ao longo de um sistema de coordenadas esféricos

ao redor do epicentro. Eles são também chamados de planos auxiliares da falha. Quando ocorre

movimento sobre uma falha transcorrente strike-slip, o primeiro sinal observado no registro

tende a ser com uma polaridade positiva nas estações localizadas sobre o plano auxiliar das

zonas que sofrem compressão (ZC). De modo contrário, o início da onda P tende a apresentar

polaridade negativa para estações localizadas sobre os planos auxiliares na qual ocorre uma

dilatação sobre a falha (Figura.03). Essas são as chamadas zonas de dilatação (ZD). A

identificação dessas duas zonas é o que usamos para definir o plano de falha, ou seja, eles

descrevem o tipo de mecanismo focal referente ao evento.

21

Figura 03 – Movimento da partícula no início da onda P observado sobre em diferentes

direções para um plano de falha strike-slip

Fonte: (HAVSKOV e OTTEMÖLLER., 2010)

A descrição dos planos auxiliares das ZC e ZD são importantes para ajudar no

entendimento das forças que se apresentam durante o movimento da falha. A amplitude decai

com o aumento da distância. Entretanto, também existe uma dependência azimutal na qual o

comportamento das forças está relacionado com a radiação da fonte de evento, na qual apresenta

uma geométrica descrição (LAY e WALLACE., 1995) e irá depender do padrão de movimentos

ocorrido na falha. Em outras palavras, a radiação do evento pode ser apresentada de acordo com

o tipo de movimentação que ocorre para cada tipo de falha, como também a onda sísmica

específica. Esso é o que chamamos do Padrão de Radiação (PR).

O PR é o que define como a radiação originada na fonte do evento se distribui ao longo

dos planos auxiliares. Sobre as ZC, a radiação se apresenta com valores mais altos do que as

ZD. Contrariamente, as amplitudes se apresentam com valores mais baixos em estações sobre

a ZD, na qual se atribui a radiação apresentada durante a dilatação da falha. Considerando uma

falha simples com movimento lateral, a normalizada variação da amplitude na onda P (Ur), sob

um sistema de coordenadas esféricas, pode ser expressado por (HAVSKOV e OTTEMÖLLER.,

2010):

Ur=sin2θcosφ/4πρvp3 (1)

onde os ângulos θ e φ são apresentados nas imagens de PR mostradas na Fig.04, ρ é a densidade

do meio, e vp é a velocidade da onda P. Similarmente, o efeito da radiação da fonte sobre a

amplitude normalizada das ondas SH (Uθ) e SV (Uφ) podem se expressadas por:

22

Uθ=cos2θcosφ/4πρvs3 (2)

Uφ=-cosθcosφ/4πρvs3 (3)

na qual vs é a velocidade sísmica da onda S. Essas equações são validadas geralmente ao padrão

de radiação de eventos ocorridos sobre falhas com mecanismo strike-slip (Fig.04). Em teoria,

a diferença de amplitude máxima entre as ondas P e S é de aproximadamente 5 vezes, na qual

segue próximo a razão (VP/VS)3 (HAVSKOV e OTTEMÖLLER., 2010).

Figura 04 – Padrão de radiação referente a uma fonte duplo binário com mecanismo focal

strike-slip com rejeito horizontal.

Fonte: (HAVSKOV e OTTEMÖLLER., 2010)

23

3 DADOS E OBSERVAÇÕES

3.1 Aquisição de dados

3.1.1 Dados sísmicos

Um total de 24 estações sísmicas situadas ao longo da costa do sudeste-nordeste do

Brasil foram utilizadas para análise desse trabalho. Os dados sismográficos são continuamente

registrados pelas estações de banda larga da Rede Sismográfica Brasileira (RSBR; BIANCHI

et al., 2018). As formas de onda registradas pelas estações da RSBR apresentam amostragem

de 100 Hz, e possuem sensores de velocidade com resposta plana entre 120 s e 50 Hz para toda

a rede. Além disso, uma outra única estação sísmica de banda larga (RCBR) parte da Rede

Sismográfica Global (GEE e LEITH., 2011) e que está instalada na região NE do Brasil foi

incluída na análise. Parte dos dados pode ser baixada na página do sistema WILBER3

(http://ds.iris.edu/wilber3/find_event), como também o conjunto de dados completo usando o

protocolo seedlink da RSBR. A lista completa de estações pode ser observada logo abaixo:

Tabela 1 – Lista de estações sismográficas situadas na costa do Brasil e utilizadas na análise.

Estação Latitude (º) Longitude (º)

ABL01 -17,9646 -38,6959

ALF01 -20,6169 -40,7252

CAM01 -21,8257 -41,6574

CMC01 -15,3601 -39,5191

DUB01 -22,081 -42,3742

GDU01 -13,72 -39,5753

GUA01 -16,5835 -39,8053

NAN01 -17,8442 -40,1257

NBAN -9,6687 -36,2745

NBBL -8,682 -35,1512

NBCA -8,2256 -36,013

NBCL -4,2244 -38,291

24

NBIT -14,9307 -39,4346

NBLA -10,9925 -37,789

NBLV -7,3577 -36,9217

NBMO -3,3107 -40,0414

NBPA -5,7503 -37,1121

NBPB -5,546 -39,5837

NBPV -6,4175 -35,2905

NBRF -8,67946 -35,12717

PFBR -6,1216 -38,2708

RCBR -5,8274 -35,9014

RIB01 -19,3142 -40,3944

ROSB -2,8967 -44,1246

SBBR -3,7451 -40,3717

TMAB -2,3704 -48,0957

3.1.2 Dados batimétricos

Os dados batimétricos / topográficos aplicados na análise do caminho direto do raio

entre a fonte e a estação foram adquiridos a partir do download do modelo SRTM30 PLUS

(BECKER et al., 2009), na qual está livremente disponível para download no endereço

https://topex.ucsd.edu/.

3.2 Catálogo de eventos

Foram analisados dados referentes a sete terremotos ocorridos sobre as duas falhas

transformante Romanche e Chain, localizadas sobre o Atlântico Equatorial, com magnitudes

entre Mw 5.7 e 7.1, e catalogados pela Global Centroid-Moment Tensor (GCMT; EKSTROM

et al., 2012). As FT foram escolhidas com base na coberta azimutal das estações na costa

Atlântica do Brasil. As informações de cada evento são apresentadas na Tabela 02 a seguir.

Tabela 02 – Lista de eventos usados na análise da onda T sísmica.

https://topex.ucsd.edu/

25

Transform fault Date Time Lat(º) Long(º) Mw(GCMT)

Chain 2014/04/30 15:52:42 -0.690 -13.530 5.8

Chain 2017/08/18 02:59:21 -0.870 -14.150 6.5

Romanche 2015/07/23 03:56:52 -0.600 -21.050 5.7

Romanche 2016/07/26 05:49:24 -0.090 -18.630 6.0

Romanche 2016/08/29 04:30:18 0.130 -17.720 7.1

Romanche 2017/11/30 06:32:53 -0.980 -23.350 6.6

Romanche 2018/08/03 18:51:02 -0.690 -21.690 5.9

A partir do catálogo, as coordenadas epicentrais foram extraídas em conjunto do tempo de

origem, magnitude, e soluções do mecanismo focal. Os eventos foram selecionados na

disponibilidade no catálogo de acordo com o tempo de dados disponível nas estações, assim

como, os que apresentasse uma magnitude com valor suficiente para ter registros sobre o

máximo número de estações possível, na qual, foi identificado um limiar de Mw 5.7.

Figura 05 – Mapa apresentando uma visão batimétrica/topográfica na área de estudo. Os

epicentros são apresentados em estrelas amarela, e os raios fonte-receptor em linhas pretas.

26

Fonte: Própria

3.3 Software e ferramentas

A análise dos dados sísmicos foi realizada usando o pacote Seismic Analysis Code

(SAC; GOLDSTEIN et al., 2003), em conjunto de scripts na linguagem SHEL UNIX para

processamentos, e que foram escritos por mim mesmo. Similarmente, a mesma linguagem foi

aplicada na plotagem de mapas e gráficos, usando o pacote The Generic Mapping Tools (GMT;

WESSEL et al., 2019), além da linguagem Python para gerar os perfis de percurso dos raios a

análise do talude.

4 ANÁLISE E PROCESSAMENTO

4.1 Percurso do raio sobre a batimetria e detecção do talude

Uma das principais e mais importantes análises de nosso estudo é a posição geográfica

na qual um determinado caminho de raio entre o epicentro e estação cruza sobre o início da

margem continental. Para essa determinação, foi criado um procedimento através de scripts e

códigos escritos Shell/Python em duas etapas. A primeira delas ocorre na determinação do perfil

batimétrico/topográfico completo entre o evento e a estação usando scripts com o programa

GMT, na qual para cada estação nós extraímos o perfil com amostras km por km ao longo da

distância epicentral usando os dados do modelo SRTM30 Plus em todos os terremotos.

Em seguida, a posição do talude sobre a margem continental foi definida usando uma

busca automática do talude continental ao longo do raio estação-epicentro usando um script

próprio em Python. A análise se inicia após extrair o perfil referente a um grid demostrando a

morfológica profundidade/distância a longo do percurso, onde em seguida é feito a leitura na

coluna com os valores de topografia/batimetria, na qual a primeira linha da coluna é referente

a profundidade batimétrica sobre o epicentro e a última linha a topografia na estação. Em

seguida, o código começa a fazer uma leitura de cada valor km por km no grid, se iniciando

sobre a linha da estação (com valores positivos devido a ser sobre o continente) ao longo do

percurso do raio, até o momento em que for obtido um valor negativo (a profundidade quando

se compara com a superfície do mar), com o objetivo de identificar a posição do início do meio

aquático na praia. Entretanto, para que o sistema não confunda com algum possível rio ou

barragem ao longo do percurso, foi inserido uma auto verificação de que existe pelo menos dez

valores negativos após o primeiro encontrado. Ou seja, caso realmente haja sucessivamente dez

valores negativos no grid, isso se encaixa com a margem continental na qual o restante do

27

percurso é apenas na água. Caso apareça uma continuação com números positivos (continuação

topográfica após um rio ou açude), ele manterá a busca por um novo ponto negativo com o

mesmo objetivo. Esse sistema funcionou bem para definir a posição correta da zona de praia ao

longo do percurso de cada raio. Logo após, a partir da identificação corretada posição da

separação entre terra e mar, ele começa a verificar o valor da profundidade da margem ponto a

ponto ao longo do percurso. Como o gradiente do relevo da margem é suave até o talude (1-4

km ao longo do percurso), foi identificado que o ponto do talude se apresenta com um aumento

brusco na batimetria (>10 km). Foi identificado que para alguns casos a diferenciação de 8 ou

9 km já era suficiente, mas para definir um padrão geral eu apliquei 10 km. Por fim, a partir da

identificação da posição do talude sobre o grid, ele verifica na mesma linha a coluna da distância

epicentral e calcula a diferença desse ponto até a estação. Logo, o resultado apresenta a distância

total do percurso sísmico sobre o continente, assim como a distância percorrida pelo raio

acústico do epicentro até o talude.

4.2 Identificação da faixa de frequência

Para cada evento, foram selecionados 90 min dos registros sismográficos a partir do

tempo de origem em todas as estações. As ondas T sísmicas são tipicamente observados em

diferentes faixas de frequência, dependendo do comportamento do trem de ondas T sobre a

crosta da região de estudo. Entretanto, elas têm sido observadas com altas frequências >1Hz

em diferentes locais. DE CARO et al (2020) têm aplicado uma faixa de 2-10 Hz para ondas T

sísmicas com fontes localizadas sobre o Ionian Seafloor. Uma faixa de 1-5 Hz foi usada na

identificação das ondas T sísmicas sobre a costa leste e oeste dos Estados Unidos (DE GROOT-

HEDLIN., 2020), além de uma banda de frequência de 2-8 Hz para uma larga escala de eventos

com T sísmica registradas em diferentes partes do mundo (BUEHLER E SHEARER., 2015).

Com isso, meu primeiro passo foi identificar qual seria a faixa de frequência mais

adequada para observar as ondas T sísmicas dos terremotos do Oceano Atlântico sobre as

estações da costa do Brasil. Logo, produzi uma plotagem de espectrograma para todos os

registros de terremoto usando o pacote SAC, gerando o espectrograma a partir de uma faixa de

frequência total de 2 a 15 Hz. Um exemplo é mostrado a seguir na Figura 06 para o evento

ocorrido na transformante da Romanche com magnitude Mw 7.1.

Figura 06 – Espectrograma para um total de 18 estações com registros do evento de magnitude

Mw 7.1 ocorrido no dia 26/08/2016 às 04:29:57 UTC sobre a transformante Romanche. A sigla

de cada estação está apresentada no cabeçalho do lado direito superior dos sismogramas.

30

Fonte: Própria a partir da geração dos espectros no SAC.

31

Durante a plotagem, observando os espectros das formas de onda identifiquei que se eu

aplicasse uma faixa de frequência com uma mínima superior ou igual a 2 Hz (por exemplo, 2-

6 Hz; 3-8 Hz), a onda T não seria vista claramente em todas as estações. O que apresenta

concordância com as informações da onda T sísmica ter propagações com altas frequência.

Além disso, foi observado que fosse aplicado frequência mínima de 2 Hz onda Pn seria

mostrada com uma visão mais fraca, assim como praticamente nada da forma de onda da Sn.

Portanto, decidi aplicar um filtro passa-banda na faixa de frequência de 1-8 Hz para que as

próximas etapas de análise fossem possíveis em todas as estações com uma boa visualização

das ondas sísmicas Pn, Sn e T. Os sismogramas do terremoto com todos os registros filtrados

podem ser vistos na Fig. 07.

Figura 07 – Sismogramas de todas 18 estações usadas na análise do evento Mw 7.1 ocorrido no

dia 26/08/2016 às 04:29:57 UTC sobre a transformante Romanche.

Fonte: Própria a partir da geração dos espectros no SAC.

32

4.3 Estimativa da velocidade da onda T sísmica

Já após ter calculado o valor da distância entre a fonte e o talude, como também o espaço

do talude até estação, usei o valor médio da onda T acústica de 1.5 km/s (OKAL., 2008) para

estimar o tempo de percurso da onda T no espaço entre o epicentro e a parede da margem

continental (talude). Em seguida, tendo o tempo do percurso sobre a camada d'água eu uso para

subtrair no tempo total, onda o valor restante será o do percurso sobre o continente. Foi a partir

desse tempo, e da distância que fiz uma estimativa dos valores de velocidade da onda T sísmica.

Foi usando registros do componente vertical para verificar a velocidade, similarmente a análises

de outros trabalhos recentes (BUEHLER E SHEARER., 2015; DE CARO et al., 2020; DE

GROOT-HEDLIN., 2020). Foram estimadas as velocidades da T sísmica sobre cinco estações,

usando eventos do catálogo GCMT com magnitude Mw>5.1, na qual as estações foram NBCL,

NBMO, NBPA, NBPV e ROSB.

𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑔𝑎çã𝑜𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒

= 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜𝑒𝑠𝑡𝑎çã𝑜 − 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜𝑜𝑟𝑖𝑔𝑒𝑚𝐺𝐶𝑀𝑇)

− 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑔𝑎çã𝑜𝑐𝑜𝑙𝑢𝑛𝑎𝑑𝑎𝑔𝑢𝑎

𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝑒𝑠𝑡𝑎çã𝑜−𝑒𝑝𝑖𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜) − 𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑𝑒(𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑𝑒−𝑒𝑝𝑖𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜)

𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 =𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒

𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑔𝑎çã𝑜𝑐𝑜𝑙𝑢𝑛𝑎𝑑𝑎𝑔𝑢𝑎

4.4 Medição da máxima amplitude

Eu fiz uma comparação de amplitudes usando a leitura da onda T nos três componentes.

Para esse processo usei um script escrito em SHELL para uma análise automática das

amplitudes máximas das ondas Pn, Sn e T usando o cabeçalho do arquivo SAC. Para os

componentes horizontais, primeiramente rotacionei com o objetivo de comparar a T sísmica

com a máxima das ondas SH e SV. As etapas são apresentadas logo a seguir.

Primeiramente, fiz uma filtragem dos dados na banda definida antes (1-8 Hz), e em

seguida inclui no cabeçalho os valores das coordenadas das estações e epicentros, cálculo do

tempo teórico das ondas Pn e Sn usando o modelo global IASP91, além da picagem manual da

onda T (marquei usando como referência o cabeçalho “IP”). Logo após, tendo no cabeçalho os

valores teóricos da onda Pn, eu faço um corte no dado, criando um arquivo SAC temporário na

qual possui uma faixa de tempo com 80 segundos antes e depois da Pn teórica no cabeçalho.

Esse processo foi feito devido a Pn teórica do IASP91 não ser exatamente a Pn observada. O

tempo de 80 segundos foi escolhido devido a ser uma média da forma de onda da onda P nos

33

eventos do Atlântico Equatorial que são registrados nas estações do Nordeste. Entretanto,

observei que esse tempo tende a ser maior no depender da localização da estação, mas que essa

faixa de 80 segundos já era suficiente. Dando continuidade, o novo arquivo temporário é lido

no SAC para verificar no novo cabeçalho qual o novo valor da máxima amplitude apresentada

pelo SAC, na qual será a máxima da onda Pn. O processo foi feito similarmente para verificar

a máxima amplitude da onda T sísmica, entretanto, o corte do dado foi maior devido a forma

de onda T ser mais extensa, na qual, usei uma faixa de 200 segundos antes e após o ponto onde

fiz a picagem manual. No caso da onda S, os cortes foram feitos na faixa de mais e menos 50

segundos a partir da S no cabeçalho, após os componentes estarem rotacionados. Por fim, foram

extraídos os valores de amplitudes máximas.

5 RESULTADOS

5.1 Velocidade da onda T sísmica

Para cada uma delas foram traçados raios de percurso diferentes eventos com epicentros

apresentando azimutes na faixa de 330-90º desde as transformantes do Atlântico Equatorial, até

as estações NBLC, NBMO, NBPA e NBPV sobre o continente que apresentavam registros do

evento no componente vertical. No caso da ROSB, devido a estação está situada mais ao oeste

do litoral, os valores de azimute mudam para uma faixa de 0 a 90º. Foram usados um total de

19 eventos em cada uma das estações NBLC, NBMO, NBPA e NBPV, de modo que os eventos

foram escolhidos sobre o catálogo do GCMT de acordo com a disponibilidade de dados na

RSBR. A estação ROSB teve uma menor quantidade de 13 eventos devido à falta de dados a

partir do ano 2018. Todos os raios referentes a estação-epicentros usados na análise podem ser

observados na Figura A01, assim como os sismogramas das cinco estações são mostrados na

Figura A02.

Na estação NBCL, foi identificado velocidades sobre uma faixa de ~2 até

aproximadamente 6.5km/s. 15 do total de 19 eventos (Mw 5.2-5.6) analisados na estação,

apresentam uma distância continental numa faixa de 80-100 km. Apesar disso, mesmo com

distâncias similares as velocidades vão desde ~2.5 até ~6.5 km/s, com uma média de

3.52±1.1km/s. Essa variação parece apresentar uma razoável distribuição de acordo com os

valores de azimute (Fig.08). Aparentemente, observando a Fig. 08 é possível identificar que os

valores mais altos de velocidade são próximos a azimute de 60º. Essa direção é próxima ao

ponto perpendicular a parede do talude, indicando que essas velocidades mais rápidas podem

estar ligadas ao efeito de uma maior transmissão da energia durante o impacto sobre o talude.

A quantidade de energia transferida também diminui gradualmente à medida que o

34

azimute varia em relação à direção perpendicular. Esse efeito da excitação da onda sobre a

margem tem sido bem descrito e identificado por TALANDIER e OKAL (1998), assim como

já identificado sobre diferentes lugares apresentados em trabalhos anteriores (LEONARD.,

2004; BUEHLER e SHEARER., 2015; DE GROOT-HEDLIN., 2020).

Figura 08 – Distribuição das velocidades referente aos 19 eventos registrados na NBCL. Na

parte inferior esquerdo é mostrado relação Velocidade/Distância epicentral, no caso direito

Velocidade/Distância no continente, superior direito Velocidade/Azimute, e uma roseta

mostrando as velocidades no canto superior esquerdo.

Fonte: Própria usando o pacote GMT.

Para o caso da estação NBMO, as velocidades tiveram uma média de 3.41±1.08km/s,

de modo que a maior parte dos 19 eventos (Mw 5.1-5.6) apresentaram velocidades numa faixa

de 2.5 a 4 km/s, sobre uma distribuição de azimute desde 0 até 90º em relação a estação. Essa

maior faixa azimutal na distribuição deve ser efeito da margem continental apresentar diferentes

35

gradientes de mudança morfológica sobre o talude na área ao redor da estação, o que contribui

para raios estarem perpendiculares em diferentes direções.

Quatro eventos que estão sobre uma direção azimutal de ~75º apresentaram velocidades

mais altas entre 4 e 6.5 km/s (Fig.09). Já para o caso de três eventos que estão sobre a faixa de

azimute 335-360º, as velocidades decaem para faixa 2-3.5 km/s, devido a direção dos raios já

estarem mais ao oeste da direção perpendicular. Não foi possível identificar uma correlação

direta das velocidades e as distâncias ao longo do percurso de propagação no meio sólido do

continente.

Figura 09 – Gráficos apresentando a distribuição das velocidades referente aos 19 eventos

usados na estação NBMO. Na parte inferior esquerdo é mostrado relação Velocidade/Distância

epicentral, no caso direito Velocidade/Distância no continente, superior direito

Velocidade/Azimute, e uma roseta mostrando as velocidades no canto superior esquerdo.


36

Um total de 19 eventos de magnitude Mw 5.2-5.6 foram utilizados na medição de

velocidade com registros na estação NBPA. A velocidade média geral foi de 3.43±1.0km/s,

sendo que a faixa geral foi de velocidades entre 2.5 e 6 km/s (Fig.10). Quatro da lista total de

eventos apresentaram velocidade maior que 4km/s, com os raios localizados em uma direção

de azimute com ~ 55º. Os demais 15 eventos mostram velocidades desde 2.5 até quatro 4 km/s,

na qual os raios acústicos impactam sobre a costa em diferentes direções. Similarmente, não

identifiquei uma correlação entre as velocidades e as distâncias ao longo do continente.


usados na estação NBPA. Na parte inferior esquerdo é mostrado relação Velocidade/Distância




37

Na estação NBPV também foram utilizados registros de 19 terremotos (Mw 5.2-5.6)

ocorridos sobre o Atlântico Equatorial. A velocidade média foi 3.50±1.13km/s, com

velocidades desde 1.6 até 6.2 km/s (Fig.11). Os valores de azimute abrangem uma faixa que vai

desde 350 até aproximadamente 65º, sendo que cinco eventos com valores mais altos de

velocidade (4.7-6.5km/s) se encontram próximo a 30º de azimute, e com valores de distância

sobre o continente próximos a 50 km. Apesar dessa direção está um pouco ao oeste da direção

perpendicular, essas altas velocidades podem estar relacionados as curtas distâncias sobre o

meio sólido, uma vez que a velocidade tende a mudar a medida que a distância no continente

aumenta (BUEHLER E SHEARER., 2015). Isso possibilita um registro mais claro desse efeito,

comparado a estações mais distantes na qual devido a rápida atenuação sobre o continente

(BUEHLER E SHEARER., 2015; DE GROOT-HEDLIN., 2020), a velocidade propagação

enfraquece à medida que a distância aumente.


usados na estação NBPV. Na parte inferior esquerdo é mostrado relação Velocidade/Distância



38

Por fim, a estação ROSB teve um número menor com total de 13 eventos apresentado

magnitude desde Mw 5.0 até 5.4, na qual foram usados na medição da média de velocidade,

que apresentou valor de 3.39±1.27km/s (Fig.12). Os valores variavam desde ~1.5 até ~5.5 km/s,

sendo que a maior parte deles com total de nove estavam com velocidades entre 3 e 5 km/s,

apresentando média de 4.1 km/s.

Os demais quatro eventos tiveram velocidades na faixa entre 1.5 e 2.5 km/s, de modo

que essas fracas velocidades devem estar ligadas a dependência da distância continental

(BUEHLER E SHEARER., 2015), uma vez que todos quatro eventos se localizavam com

distâncias acima de 320 km de percurso sobre o meio sólido do continente (Fig.12). Os mesmos

nove eventos que tiveram velocidades mais altas tinha epicentro localizados sobre uma

cobertura azimutal entre 0 e 45º, assim como os outros quatro eventos já se situarem em direções

próximas a 70º de azimute.


usados na estação ROSB. Na parte inferior esquerdo é mostrado relação Velocidade/Distância




39

5.2 Máxima amplitude e correlações com ondas P, SH e SV

Apresento agora os resultados da análise da máxima amplitude da onda T sísmica

registrada nas estações da rede RSBR para quatro dos eventos apresentados na Tabela 02.

Inicialmente, apresento o resultado do evento ocorrido no 18 de agosto de 2017, com magnitude

Mw 6.6 (GCMT), ocorrido às 02:59:21 UTC e localizado sobre as coordenadas de latitude -

0.870 e longitude -14.150. Nesse evento foram usadas um total de 15 estações, sendo elas

ALF01, CMC01, GDU01, GUA01, NAN01, NBAN, NBCA, NBCL, NBLA, NBLV, NBMO,

NBPV, NBRF, RCBR, RIB01. Não foi possível utilizar um número maior devido à falta de

dados nas demais estações para o dia do evento. Usando o script descrito na sessão 4.1, as

máximas amplitudes foram medidas para os registros de onda T sísmica nos componentes

vertical, radial e transversal. Paralelamente, foram medidos os valores da máxima amplitude da

onda P em cada uma das três componentes, assim como das ondas S, SH e SV. Em seguida, os

valores obtidos foram comparados com os valores de azimute estação-evento. A Figura 13

apresenta uma primeira comparação das amplitudes, onde ao lado direito estão os três gráficos

referentes aos três componentes, e no lado esquerdo três rosetas apresentando a distribuição. É

possível identificar que os raios de registros desse evento estão distribuídos sobre uma faixa

azimutal desde 230º até 265º, de modo que as amplitudes da onda T apresentam valores maiores

de ~2500 nm no componente da onda SH, cerca de 2250 no componente da onda SV, e no

vertical com amplitude na faixa de 2500 nm. Essas amplitudes mais altas se situam sobre um

azimute de aproximadamente 250-255º. Similarmente é possível observar essa distribuição

através das barras na roseta do lado esquerdo da Figura 13.

Em seguida, foi comparado o segundo evento da transformante Chain, com magnitude

Mw 5.8 (GCMT) e ocorrido no dia 30 de abril de 2014. As amplitudes foram comparadas

usando registros de 11 estações (CMC01, GUA01, NAN01, NBAN, NBCL, NBIT, NBLA,

NBMO, NBPV, RCBR, RIB01), na qual se distribuíam sobre uma faixa de azimute similar ao

evento anterior entre 230º e 265º, com as mais altas amplitudes das ondas T sísmicas situadas

na faixa de 255º em valores atingindo 550 nm no componente da onda SH, 350 nm no

componente da onda SV e com valores de amplitude na faixa de 450 nm no componente vertical

(Fig.14). Essa mesma distribuição foi possível de identificar pela distribuição das amplitudes

nas rosetas apresentadas no lado esquerdo da Figura 14.

40

Figura 13 – Evento de Mw 6.6 na Chain. Distribuição das amplitudes da T sísmica nos três

componentes radial, transversal e vertical, de acordo com os azimutes referentes a cada raio.


41

Figura 14 – Evento de Mw 5.8 na Chain. Distribuição das amplitudes da T sísmica nos três

componentes radial, transversal e vertical, de acordo com os azimutes referentes a cada raio.


42

Agora, apresento dois exemplos de eventos sobre a transformante Romanche. O

primeiro deles apresenta magnitude Mw 5.7 (GCMT), na qual ocorreu no dia 23 de julho de

2015 às 03:56:53 UTC sobre as coordenas de latitude -0.600 e longitude -21.050. Foi analisado

com um total de 14 registros (CMC01, GDU01, GUA01, NAN01, NBAN, NBCL, NBIT,

NBLA, NBMO, NBPA, NBPV, NBRF, RCBR, ROSB), na qual estão distribuídos em uma

faixa azimutal de 225 a 265º (Figura 15). Verificando os valores maiores das amplitudes da

onda T sobre os três componentes, é possível verificar que elas estão localizadas sobre um

azimute de ~255º com valores de no máximo 650 nm no componente da onda SH,

aproximadamente 700 nm no componente da SV e um mais alto valor de 1000 nm no vertical.

O segundo evento teve magnitude de Mw 6.6 (GCMT) e ocorreu no dia 30 de novembro

de 2017 às 06:32:50 UTC e com epicentro localizado sobre as coordenadas de -0.980 (latitude)

e -23.350 (longitude). As ondas T sísmica originas por esse evento foram registradas em um

total de 18 estações na costa do Brasil (CAM01; CMC01, GDU01, GUA01, NAN01, NBAN,

NBCA, NBCL, NBIT, NBLA, NBLV, NBMO, NBPB, NBRF, PFBR, RCBR, RIB01, ROSB),

na qual estão espalhadas sobre uma faixa azimutal de 220 a 265º (Fig.16). As amplitudes da T

sísmica demonstram ter valores mais altos na faixa dos 240º, com valores que atingindo

aproximadamente 2000 nm no componente das ondas SH, 1250 nm na componente das ondas

SV, e o vertical na qual apresentou valores vem mais altos atingindo até 2800 nm. Os

sismogramas do componente da onda SH referentes ao evento Mw 6.6 da Romanche são

apresentados na Figura 17a sobre uma faixa de 2400 segundos a partir do tempo de origem,

juntamente dos espectros da forma de onda na Figura 17b, e do perfil batimétrico referente ao

percurso do raio de cada estação (Fig.17c).

Adicionalmente, comparamos os valores das amplitudes da onda T sobre os três

componentes com as amplitudes das ondas SH, SV e P para cada um dos mesmos quatro

eventos. Na Figura 19, é apresentado uma comparação das amplitudes da onda T do evento Mw

6.6 da transformante Chain, na qual as amplitudes da T estão sobre o eixo y de cada gráfico. Os

valores de amplitude das ondas P obtidas em cada um dos três componentes são apresentados

na parte esquerda da figura, e com os valores das ondas SH, SV, e S lida no vertical no lado

direito da figura. Observando os gráficos da correlação de T com ondas P, é possível identificar

que existe uma progressiva distribuição entre os valores das ondas T sísmica com a P nos três

componentes. Entretanto, quando se observa a comparação com as ondas SH, SV e S no vertical,

é possível verificar que a distribuição ao longo dos dois eixos já se apresenta mais irregular,

estando ainda com uma melhor dispersão sobre os valores da onda SV.

43

Os resultados referentes ao evento de magnitude Mw 5.8 da Chain foram semelhantes

(Fig.18), com as melhores correlações sendo observadas nas amplitudes das ondas P. Houve

um único caso diferenciado na qual a amplitude da P e S do componente vertical foi cerca de

duas vezes maior que a amplitude referente a T. Para as ondas SH e SV a correlação já se

apresentava mais espalhada com uma distribuição meio irregular.

Para os eventos sobre a transformante Romanche, as correlações foram similares. O

primeiro deles, na qual ocorreu no dia 23 de julho de 2015 e com magnitude Mw 5.7 (GCMT),

apresentou gradual distribuições nas correlações de amplitudes das ondas T nos três

componentes, quando comparados a onda P (gráficos do lado esquerdo da Fig. 20). Para o caso

das ondas SH, SV e S do componente vertical, a distribuição já se apresentou um pouco mais

bem comparado com os eventos da Chain, o que pode estar ligado a perca de energia causa pela

atenuação das ondas S, uma vez que a Chain se situa mais distante que a Romanche.

No terremoto de Mw 6.6 (GCMT) ocorrido em 30 de novembro de 2017 sobre a

transformante Romanche, as correlações já se apresentavam melhor tanto nas comparações com

onda P dos três componentes, como nas ondas SH, SV, e S vertical (Fig.21). Isso concorda com

o fato de a atenuação afetar a correlação com as ondas SH, SV e S, uma vez que esse segundo

evento tinha uma magnitude mais forte e permitiu que as ondas atingissem as estações com

mais energia. Isso indica que para muitos casos a onda T sísmica apresenta uma propagação

ainda mais forte do que as ondas SH, SV e S vertical. Os resultados do demais três eventos da

Romanche são apresentados nas Figuras A03, A04, A05, A06, A07 e A08.

Figura 15 – Evento de Mw 5.7 na Romanche. Distribuição das amplitudes da T sísmica nos três

componentes radial, transversal e vertical, de acordo com os azimutes referente aos raios.

44


45

Figura 16 – Evento de Mw 6.6 na Romanche. Distribuição das amplitudes da T sísmica nos três

componentes radial, transversal e vertical, de acordo com os azimutes referente aos raios.


46

Figura 17 – Mw 6.6 ocorrido na Romanche. a) Sismogramas referentes ao componente

transversal de cada estação. b) Espectros da forma de onda. c) Perfil batimétrico/topo referente

ao percurso de cada raio.

47

Figura 18 – Correlações das amplitudes da onda T sísmica referente ao evento Mw 5.8 na Chain,

com as amplitudes das ondas P, SH, SV e S do componente vertical.


48

Figura 19 – Correlações das amplitudes da onda T sísmica referente ao evento Mw 6.6 na Chain,

com as amplitudes das ondas P, SH, SV e S do componente vertical.


49

Figura 20 – Correlações das amplitudes da onda T sísmica referente ao evento Mw 5.7 na

Romanche, com as amplitudes das ondas P, SH, SV e S do componente vertical.


50

Figura 21 – Correlações das amplitudes da onda T sísmica referente ao evento Mw 6.6 na

Romanche, com as amplitudes das ondas P, SH, SV e S do componente vertical


51

6 DISCUSSÃO

A máxima amplitude é uma importante característica para análise da onda T sísmica,

devido a ela refletir diretamente a energia inicialmente acústica na quela é emergida sobre o

meio sólido do continente (TALANDIER e OKAL (1998). Alguns autores têm indicado a

necessidade do estudo da amplitude para verifica a variabilidade da propagação da T sísmica

sobre o continente (BUEHLER E SHEARER., 2015; DE GROOT-HEDLIN., 2020). Quando

comparei os valores de amplitude da onda T sísmica nos três componente com o azimute em

dois eventos da transformante Chain e dois na Romanche, apresentados nas Figuras 13, 14, 15

16, foi possível verificar que existe uma faixa em aproximadamente 255º de azimute na qual os

valores da amplitude se apresentam maiores do que as demais direções. Isso poderia estar ligado

a característica de atenuação das ondas T sísmicas no continente. Entretanto, verificando a

distribuição de cor de cada círculo nas Figuras 13, 14, 15, na qual representa a distância

percorrida sobre o meio sólido do continente, é possível verificar que a maior parte deles está

com distâncias de no máximo 150 km e apresentados em diferentes azimutes, tanto na zona das

maiores amplitudes como menores. Isso implica que não há uma direta correlação entre a

amplitude com a distância sobre o meio sólido. Alguns fatores podem colaborar para essa alta

amplitude das ondas T sísmica, tais como as características do sedimento ao longo da margem

continental, na qual possibilita um rápido aumento durante a passagem da energia do meio

líquido para o sólido sobre o talude (LEONARD., 2004; DE GROOT-HEDLIN., 2020).

Trabalhos recentes têm apresentado variações de máxima amplitude em registros de

eventos com mecanismo strike-slip horizontal causado pelo efeito do padrão de radiação

aparente sobre ondas sísmica (KOBAYASHI et al., 2015; TAKEMURA et al., 2016).

Similarmente, outros autores têm indicado que a partir do processo de conversão das ondas

sísmica para acústica, o padrão de radiação pode afetar as amplitudes apresentadas nos registros

acústicos, sendo elas mais eficientes em evento acima de M6.0 (PERROT et al., 2004; JAMET

et al., 2013). Para os eventos com falha strike-slip horizontal usados nesse estudo, é possível

que a radiação esteja afetando as amplitudes da onda T sísmica registrada sobre o continente.

Isso porque as amplitudes mais altas estão em registros de estações localizadas sobre direções

na qual o padrão de radiação tem um maior coeficiente de amplitude. No caso, o padrão de

radiação de ondas P ou ondas de superfície. Entretanto, há uma limitação para esse efeito, uma

vez que usamos estações localizadas somente sobre um plano auxiliar ao oeste dos epicentros,

devido a não termos dados suficientes para verificar se o mesmo efeito ocorre nos planos

auxiliares ao leste dos epicentros. Também, dentre os três componentes da estação, as

amplitudes mais altas da T foram no componente vertical.

52

7 CONCLUSÃO

A partir dos resultados apresentados anteriormente, podemos inferir que:

-As ondas T sísmica que são registradas sobre a costa da região nordeste do Brasil podem

apresentar diferentes velocidades de propagação e com altas frequências <10 Hz. A velocidade

na qual a onda se propaga no meio sólido do continente pode estar ligado ao ângulo na qual o

raio acústico bate sobre a margem continental.

-As amplitudes máximas das ondas T sísmica registrada em cada estação pode apresentar

valores diferentes, independentemente da distância entre a estação e o talude sobre a margem

continental. Os resultados mostram que as amplitudes máximas podem estar ligado ao ângulo

do azimute entre a fonte e o receptor do raio. Isso pode ser caracterizado como um possível

efeito do padrão de radiação sobre a onda T sísmica.

-Correlações com amplitudes das ondas P, SH e SV têm apresentado que a T sísmica demonstra

se propagar mais similarmente como a onda P. Isso também foi identificado com as altas

velocidades obtidas para os raios que estão mais perpendiculares sobe a parede do talude.

-Outro trabalho que pode ser feito para suportar é uma análise da máxima amplitude usando um

número maior de eventos sobre cada uma das transformantes usadas nesse estudo, assim como

a estimativa de velocidade sobre mais estações além das já analisadas nesse trabalho. Outro

adicional é usar estações próximas e com curtas distancias até a margem (e.g SBBR, NBMO e

NBCL) para comparar as amplitudes com os níveis de sedimento na margem próxima por onde

os raios passam, a partir de dados de perfil sísmico, caso existam.

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56

APÊNDICE A

A seguir apresento tabela com informações da lista de eventos usado na análise da

onda T sísmica sobre com as estações localizadas na costa nordeste do Brasil. Em seguida

apresento alguns exemplos de sismogramas na qual foram usados na medição das velocidades

apresentadas na sessão 5.1, assim como os resultados da análise máxima amplitude da T e

comparação com SH, SV e S vertical, obtida para os outros três eventos na qual não foram

apresentados na sessão 5.2.

Figura A01 – Mapa com os raios estação-epicentro, dos eventos usados na estimativa de

velocidade da onda T sísmica. Os eventos são apresentados pelas estrelas dourada e estações

nos triângulos vermelho.

Figura A02 – Sismogramas dos eventos usados na estimativa de velocidade da onda T sísmica.

Da esquerda para direita, as colunas são referentes as estações NBCL, NBMO, NBPA, NBPV

e ROSB.

59

Figura A03 – Evento de Mw 5.9 na Romanche. Distribuição das amplitudes da T sísmica nos

três componentes radial, transversal e vertical, de acordo com os azimutes referente aos raios.

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61



62

Figura A05 – Correlações das amplitudes da onda T sísmica referente ao evento Mw 5.9 na


63



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Romanche, com as amplitudes das ondas P, SH, SV e S do componente vertical

tÍtulo do trabalho: subtÍtulo

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