Sismos

• Litosfera - camada rígida, que compreende a crusta e a parte rígida do manto (manto superior). Esta camada encontra-se no estado sólido e apresenta comportamento elástico em escalas de tempo de milhares ou milhões de anos, sendo menos densa do que as camadas subjacentes. A sua espessura média é de cerca de 100 km, mas sob os continentes pode atingir valores superiores. A litosfera está dividida em litosfera oceânica (mais densa, associada à crosta oceânica e existente nas bacias oceânicas) e litosfera continental (menos densa, associada à crosta continental, encontra-se subjacente aos continentes e plataformas continentais) e encontra-se fragmentada em placas (placas tectónicas ou litosféricas) que se movimentam umas em relação às outras. Este movimento é consequência da formação de nova litosfera em zonas onde há afastamento de placas e, por outro lado, da destruição de litosfera na zona de colisão de placas.

• Astenosfera - camada situada imediatamente abaixo da litosfera, constituída por material parcialmente fundido e com possibilidade de deformação fácil. A astenosfera, localizada aproximadamente entre os 100 e os 350 km de profundidade, inclui uma zona denominada zona de baixa velocidade, pelo facto de nela ocorrer uma diminuição da velocidade de propagação das ondas sísmicas. Tal será consequência de o material rochoso nela existente, devido essencialmente à sua temperatura, apresentar baixa rigidez, podendo deslocar-se lentamente, arrastando consigo as placas litosféricas, rígidas.

• Mesosfera – camada rígida, abrangendo parte do manto superior e o manto inferior, constituída por materiais rochosos no estado sólido;

• Endosfera – camada mais profunda, sendo fluida até cerca de 5150 km e, depois, rígida.

• limites transformantes ou conservativos, quando correspondem a zonas onde não há formação nem destruição de litosfera; as placas deslizem lateralmente uma em relação à outra;
• limites divergentes ou construtivos, quando correspondem a zonas onde ocorre formação de litosfera; as placas tectónicas afastam-se uma da outra, permitindo a subida do magma, a erupção de lava, e a sua posterior solidificação; são característicos das dorsais oceânicas;
• limites convergentes ou destrutivos, quando correspondem a zonas onde ocorre destruição de litosfera; as placas colidam uma com a outra, mergulhando a mais densa sob a menos densa.

A mobilidade da litosfera e o peso das camadas de rocha superiores, sujeitam o material rochoso à ação de forças de tensão, que modificam as suas condições de pressão e temperatura, e podem provocar deformações que alteram o seu volume e/ou a sua forma. As deformações mais comuns são dobras e falhas.

As rochas ficam sujeitas a vários tipos de tensões – tensão de compressão, tensão de distensão (ou tensão de tração) e tensão de cisalhamento (tensão tangencial ou tensão de corte) – podendo apresentar diversos tipos de deformações em resposta às tensões que suportam. Em termos físicos, chama-se tensão ao valor limite da força aplicada por unidade área, quando esta se torna infinitesimalmente pequena. Nos fluidos (líquidos e gases) esta grandeza é idêntica à pressão, tendo por isso a mesma unidade da pressão (unidade SI: pascal, Pa). As deformações podem ser elásticas, plásticas ou deformações por rotura.

Numa deformação elástica, a deformação sofrida pelo material é proporcional à força aplicada (relação expressa pela lei de Hooke). É uma deformação reversível, isto é, se a força de tensão que provocou a deformação elástica for retirada, o material rochoso volta ao seu estado inicial, não resultando nenhuma deformação permanente do material. São exemplos de deformações elásticas, as deformações sofridas por uma mola ou por um elástico quando sujeito a tensões.

A lei de Hooke, base da teoria da elasticidade, explica o comportamento dos sólidos submetidos a deformações elásticas de baixa amplitude. Em meios elásticos com pequenas deformações, a deformação é diretamente proporcional à força (esforço) que a produziu. A deformação total sofrida por um corpo tridimensional é a soma das deformações produzidas pelos esforços individuais. A componente de uma força que atua perpendicularmente a uma superfície, produz uma tensão normal (que pode ser tensão de tração ou tensão de compressão); as componentes dessa força tangencias à superfície produzem tensões de corte (ou tensões cisalhantes).

Os parâmetros que caracterizam as deformações elásticas designam-se habitualmente por módulos elásticos, (são constantes elásticas que relacionam as deformações com as tensões aplicadas). Os principais módulos elásticos, definidos para diferentes tipos de deformações, são o módulo de Young, o módulo de rigidez (ou de cisalhamento), o módulo de volume (ou de incompressibilidade) e o coeficiente ou razão de Poisson.

• Módulo de Young (E) – relaciona a deformação longitudinal com a tensão normal; é uma medida da rigidez de um material quando este é submetido a uma tensão externa de tração ou compressão;

• Módulo de rigidez ou de cisalhamento (µ) – relaciona a deformação de corte com a tensão cisalhante; é uma medida de resistência de um material à tensão de corte;

• Módulo de volume ou de incompressibilidade (K) – relaciona a deformação do corpo com a pressão quando este está sujeito a uma pressão hidrostática. Em condições hidrostáticas (o material comporta-se como um líquido sem viscosidade) a tensão de corte é nula e a pressão é igual em todas as direções. Nestas condições, o valor da pressão num ponto resulta apenas do peso da coluna de rocha que se encontra acima do nível desse ponto e designa-se por pressão litostática; o seu valor depende apenas da densidade da rocha (ρ) e da altura (h) da coluna de rocha acima desse ponto (p=ρgh). Ao inverso do módulo de volume chama-se compressibilidade (1/K).

• Razão ou coeficiente de Poisson (ν) – relaciona a deformação longitudinal com a deformação lateral. Os materiais convencionais têm coeficiente de Poisson positivo, ou seja, contraem-se transversalmente quando são esticados longitudinalmente e expandem-se transversalmente quando são comprimidos longitudinalmente.

A partir de um determinado limite de tensão aplicada (limite de proporcionalidade), a lei de Hooke deixa de se verificar. Ainda que o material continue a comportar-se de forma elástica, a relação tensão-deformação já não é linear. Se o sólido for deformado para além do limite elástico, já não recupera a sua forma original quando a tensão for removida. Neste intervalo, um pequeno aumento da tensão aplicada provoca um elevado aumento da deformação e ainda que a tensão seja removida a deformação não é anulada; o material foi deformado de modo permanente e diz-se que sofreu deformação plástica. Se a tensão ultrapassar o limite de resistência do material este “cede”. Esta cedência pode ser abrupta, ocorrendo a sua fratura, e nesse caso diz-se que o material tem um comportamento frágil (em algumas situações, o ponto de fratura pode acontecer ainda dentro do limite elástico). Por outro lado, o material pode ceder sem romper; neste caso verifica-se uma diminuição brusca da tensão e diz-se que o material tem um comportamento dúctil. O comportamento frágil ou dúctil dos materiais sob tensão depende não só da tensão aplicada, mas também da escala de tempo da deformação.

Assim, quando o limite de elasticidade das rochas é ultrapassado, estas podem entrar em rotura ou sofrer deformações plásticas, que são irreversíveis, ficando o material rochoso permanentemente deformado. Nas deformações plásticas não se verifica descontinuidade entre as partes contíguas do material deformado: formam-se dobras. Se o limite de plasticidade das rochas for ultrapassado, estas sofrem deformações por rotura. As deformações por rotura são irreversíveis e descontínuas, pois não se verifica continuidade entre as partes contíguas do material rochoso deformado: formam-se falhas. Assim, quando sujeitas a tensões, as rochas podem apresentar comportamento frágil (quando entram em rotura, originando falhas) ou comportamento dúctil (quando experimentam deformações permanentes, originando dobras).

Em geral, o comportamento das rochas face às tensões sofridas, principalmente quando se encontram próximo da superfície, é um comportamento frágil, pois o material rochoso é pouco plástico, entrando facilmente em rotura, O comportamento das rochas pode tornar-se dúctil quando estas são expostas a temperaturas e pressões elevadas em zonas mais profundas. Em situações extremas de pressão e de temperatura, o material rochoso comporta-se de forma semelhante a fluidos muito viscosos. O comportamento que as rochas apresentam face às tensões sofridas depende das condições em que as deformações se processam (tipo de tensão, temperatura, conteúdo em fluidos, tempo de atuação da tensão e composição e estrutura das rochas).

O mecanismo de deformação das rochas está geralmente associado aos diferentes tipos de limites tectónicos. Nos limites tectónicos convergentes, atuam tensões de compressão, que tendem a reduzir o volume das rochas; neste caso, se a rocha tiver um comportamento frágil, origina-se uma falha compressiva; se o seu comportamento for dúctil, forma-se uma dobra. Nos limites tectónicos divergentes, atuam tensões de distensão ou de tração, que alteram a forma da rocha, alongando-a ou fraturando-a; se o comportamento da rocha for frágil, forma-se uma falha distensiva; se o seu comportamento for dúctil, ocorre estiramento. Nos limites tectónicos transformantes, atuam tensões de cisalhamento, que provocam movimentos paralelos em sentidos opostos; originam geralmente a fraturada da rocha em finas camadas, que deslizam umas em relação às outras.