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Sismicidadee sismotectónica dos Açores: implicações geodinâmicas
Seismicityand seismotectonics of Azores: Geodynamic Implications
Abstract
In the last third six years various research workshavebeen produced to study the earthquake mecha-nism of events M equal or greater than 6, in orderto characterize the geodynamic complexity. In thiswork we summarize these studies and present theirmain conclusions. The analysis of focal mechanismsindicates evidences of two zones with different pat-ternsof movement and rates of deformation. In zone
I, between longitude 30oW and 2rW, most currentsituations are left strike slip with horizontal E-Wcompression axis and N-S traction, with deforma-tion rate of 6.7mm/yr. In zone 11,between longitude2rw and 23°W, the seismic tensor indicates a normalmechanismwith horizontal NE-SW traction axis anda deformation rate of 3.1 mm/yr.
1. Introdução
Desde que há memória, a vida das populaçõesAçorianastem sido marcada por terramotos mais oumenosseveros, função da proximidade e da magni-tude. Estaactividade sísmica, umas vezes de origemvulcânicaoutras de natureza tectónica, tem, em qual-querdos casos, sido o fenômeno da natureza que aolongo dos tempos mais dramaticamente afectou aspopulações destas ilhas quer pela destruição provo-cada,quer pelo número de vidas humanas perdidas.Osimpactessociais e económicos destes fenômenos
J. F. Borgesl11, Bento CaldeiraI1), M. Bezzeghoud(1) e E. Buforn(2)111Universidade de Évora, 12)UniversidadComplutense, Madrid
são imensos (veja-se as consequências recentes dosismo da Terceira de 1980 e do sismo do Faial de
1998) e por isso impõem-se medidas tendentes àminimização do risco que passam, em larga mediçJa,pelo desenvolvimento das 3 seguintes vertentes:
1. Aumento da capacidade de observação dofenômeno sísmico na região a diferentes esca-
las espácio-temporais - é certo que nas últimasdécadas temos vindo a assistir a uma melhoria
substancial da monitorização da actividade sís-mica na região. Foi um esforço que saudamos,reconhecendo, no entanto, que há ainda muitoa fazer nalguns domínios, nomeadamente:compatibilização dos dados e sensores, dispo-nibilização de dados em tempo real, supressãode lacunas azimutais da rede por instalação deOBS,~monitorização de movimentos sísmicosintensos, estabelecimento de capacidade demonitorização de crises sísmicas através dainstalação de redes móveis e actualizaçãohomogeneização dos catálogos sísmicos.
2. Estabelecimento de modelos sismotectónicos
e geodinâmicos aperfeiçoados - relativamenteao modelo geodinâmico capaz de fornecer umajustificação plena para os fenômenos observa-dos (em particular os mecanismos focais (Borgeset ai., 2007) dos sismos mais energéticos, mor-fologia (Lourenço e tal., 1998) e as observaçõesgeodésicas (Fernandes et ai., 2004) não existeainda um consenso estabelecido.
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3. Desenvolvimento da capacidade de simularcenários tendo em vista previsão dos movimen-tos sísmicos intensos dos solos e suas conse-quências ao nível dos edificados - a capacidadede simular assenta fundamentalmente nas carac-terísticas da fonte e é fortemente dependentedo meio, o qual é ainda hoje mal conhecido(Grandin et ai., 2007; Carvalho et ai., 2008).
Atendendo ao levantamento acima apontadoconclui-se que o conhecimento da fonte dos even-tos sísmicos desta região representa um contributoessencial para a resposta aos tópicos (1) e (2), e, emultima análise, para a caracterização do risco sísmicona região Açores.
No trabalho que se apresenta procurou-se fazeruma breve caracterização sismotectónica da regiãoAçores no contexto da Fronteira Açores Gibraltaratravés dos resultados dos trabalhos que ao longodos últimos 36 anos mais contribuíram para o conhe-cimento da fonte sísmica. Por fim são apresentadosalguns resultados que incorporam a actividade sís-mica dos últimos anos e que permitem caracteriza,[o estado actual da tensão e deformação sísmica naregião.
2. Sismotectónica e geodinâmica da regiãoAçores-Gibraltar
O estudo da sismicidade da região Açores-Gibraltar (Figura 1a) baseia-se, fundamentalmenteem dados instrumentais.registados pelas redes locaise regionais; para sismos de maiores magnitudes oumais afastados relativamente aquelas redes foramainda usados dados das redes globais. A localiza-ção dos eventos sísmicos e o cálculo da respectivamagnitude fornece-nos uma imagem, ainda queincompleta, da actividade associada aos principaisacidentes tectónicos activos - fronteiras de placas ezonas de fractura.
A sismicidade histórica, enquanto complementoda instrumental, assume fundamental importância
J. F. Borges, Bento Caldeira, M. Bezzeghoud, E. Bufom
para a caracterização da actividade sísmica. Ela écom frequência a única fonte de informação sobrea recorrência dos grandes sismos, com períodossuperiores à idade dos primeiros registos instrumen-tais. A informação histórica disponível, baseada nadescrição dos efeitos destrutivos provocados pelossismos, apresenta lacunas espaciais e temporais quese devem, em grande parte, à distribuição geográficadas populações. Assim, enquanto para o territóriocontinental português existem relatos históricos desismos que remontam ao ano 33 A.C, para a regiãodos Açores essas informações não recuam além dosprincípios do século XVI, época em que se iniciouo povoamento das ilhas. Por estes motivos, toda aregião oceânica compreendida entre as ilhas e o con-tinente apresenta uma lacuna de informação históricaa qual não é possível colmatar. Numa primeira análisedo mapa de epicentros (Figura 1a) constata-se que ostrês ramos da junção tripla dos Açores se apresentambem definidos até à longitude de 24°0, a partir daqual se observa uma ausência de sismicidade (gapsísmico) que se prolonga até à longitude de 18°0.Para leste deste meridiano os epicentros apresentam-se dispersos por uma vasta área definindo uma faixade intensa sismicidade até à região de Gibraltar
Tendo por base toda a informação sobre sismici-da de possível de reunir, esta vasta região é tradicio-nalmente subdividida em três sectores (Buforn et ai.,1988): a fracção mais ocidental, designada por SectorOcidental, corresponde à zona da Plataforma dosAçores e estende-se desde a Dorsal Médio-Atlânticaaté à latitude de 24°0; o Sector Central inicia-se naFalha GLORIA (FG) e prolonga-se até à latitude de13°0; segue-se o Sector Oriental que se estendedesde a Crista Tore-Madeira (aproximadamente a13°0) até Gibraltar.
O sector situado mais a ocidente corresponde àzona de implantação da Plataforma dos Açores (PA).Morfologicamente apresenta-se como uma estruturatriangular com uma área aproximada de 400,000 km2,delimitada, grosso modo, pela linha batimétrica dos
Sismicidade e sismotectónica dos Açores: implicações geodinâmicas caoo
Figura 1(a).Sismicidade da região Aço-res Gibraltar para o período1973-2007para magnitudes M"4.0 (NEle). (b). Sismicidadeinstrumental (círculos) e his-
tórica (quadrados) da regiãoAçores. Os nomes das ilhassão:Fa= Faial, Pc = Pico, SJo
= SãoJorge, Gra = Graciosa,Te = Terceira, SMg = SãoMiguel, SMa = Santa Maria.Destaque para os sismos de 1de Janeiro de 1980 e de 9 deJulhode 1998.DMA = Dorsal
Medio-Atlântica; DT = Dorsalda Terceira; FNA = Zona de
Fractura Norte Açores; FEA= Zona de Fractura Açores;FF = Fractura do Faial; FPA= Zona de Fractura PrincesaAlice; FOA = Zona de Fractura
Oeste Açores; FEA = Zonade Fractura Este Açores;GF = Falha GLORIA; PA =Plataforma dos Açores; NA =PlacaNorte-Americana; EA =PlacaEurasiática; AF = PlacaAfricana.
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2000m (Figura 1-b). A PA destaca-se claramenteda planície abissal cujas profundidades podemultrapassar os 3500 m e apresenta uma topografiaacentuadamente irregular constituída por picos ecristasvulcânicos que atingem a superfície em setesítios,que correspondem a sete das nove ilhas dosAçores(as ilhas Flores e Corvo encontram-se já nointeriorda placa NA).
Os limites da Plataforma dos Açores são (Figura1b):a oeste, a Dorsal Medio-Atlântica (DMA);a Sul, aZonade Fractura Este Açores (FEA);a Norte, a Zonade Fractura Norte Açores (FNA) e um complexo
-29' -28' -27' -26' -25'
-80 -40
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360
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37'
-24' -23'
alinhamento que constitui a denominada Crista daTerceira, com orientação ONO-ESE e alongando-separa leste até atingir a Falha GLORIA (FG).
O acidente tectónico que domina esta região éa DMA que intersecta aproximadamente o pontomédio ,entre as ilhas das Flores e Graciosa. A sua
orientação (Figura 1a) varia de N1OoEpara N200Eà medida que se progride para sul sofre alteraçõesmorfológicas: (a)torna-se menos rugosa, ao ponto doseu vale mediano, bem vincado em outras latitudes,deixar praticamente de existir possivelmente devidoà influência de uma pluma do manto que actua sob
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-290 -280
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-290 -280
a base da plataforma - ponto quente dos Açores(Lourenço et ai., 1998; Silveira et ai., 2006); (b) a suaespessura sofre uma redução acentuada (Luis et ai.,1994); (c) o vale mediano, que a caracteriza noutraslatitudes, é aqui praticamente inexistente,
Nesta região a DMAapresenta cinco fracturas prin-cipais com uma orientação aproximada E-O, (Figura1b). Elas são, de norte para sul: a FNA; a Zona deFractura do Faial (FF);a Zona de Fractura Banco Açor(FA);Zona de Fractura banco Princesa Alice (FPA);aZona de Fractura Oeste dos Açores (FOA), tambémdesignada por Fractura dos Açores, e que pode serconsiderada, devido às evidencias morfológicas,como um prolongamento para leste, até à FG, da FEA(prolongamento a tracejado (Figura 1b) que define o
J. F. Borges, Bento Caldeira. M. Bezzeghoud, E. Bufam
-2T -260 Figura 2Mecanismos focais obtidos emtrês campanhas de observaçãosismica: a) Mecanismo compó-sito das réplicas do sismo de 1de Janeiro de 1980 (Him et ai.,1980); b) Campanha de OSS'srealizada em 1992, em 27 dias,na região dos Açores na qualse obtiveram mecanismosfocais de dois sismos (M=3.2e M~ 3.4 com epicentros loca-lizados próximo do sismo de 1de Janeiro de 1980) (Mirandaet ai., 1998); c) Mecanismosfocais das principais réplicasdo sismo de 9 de Julho de1998 (Matias et ai. 2007).
390
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380
kmo 50 10
-2T -260
limite Sul do PAao qual não se conhece associado aela qualquer evento sísmico significativo).
A Plataforma de Açores, formada por crusta oceâ-nica anormalmente espessa, poderá estar associado àexistência de uma pluma do manto. Os Argumentos afavor da existência da referida pluma baseiam-se nasanomalias topográficas e de gravidade, bem comoda elevada espessura crustal e valores anómalos dasvelocidades das ondas P e S (Schilling, 1975; Zhang etai., 1992; Montagner et ai., 2001; Montelli et ai., 2004;Silveira et ai., 2006) A reforçar esta hipótese existeainda o facto de se observarem fortes semelhançasentre o tipo de lavas encontradas nos Açores e asque se podem encontrar em regiões como a Islândiacuja origem se encontra claramente associada a umhot-spot (Madureira et ai., 2005).
Sismicidadee sismotectónica dos Açores: implicações geodinâmicas iI!E
Asimow et ai. (2004) propõem em alternativa oque chamam de modelo wet-spot .Segundo essemodelo,o denominado hot-spot dos Açores poderáser explicado por uma anomalia de fusão que sedeverá, segundo os autores, não a uma anomaliatérmica, mas à presença de água no material man-télico. Segundo estes autores, o modelo propostoseriacapaz de justificar em simultâneo a anomalia daespessuracustal e a presença de elementos químicoscujaorigem é normalmente associada a um hot-spot.Contudo, Anderson (2005) defende que anomaliasnegativas na velocidade de propagação das ondassísmicasnão significam, necessariamente, a existên-cia de um manto quente. A composição química, amineralogia,a presença de voláteis, a inelasticidade ea anisotropia podem também causar zonas de baixa.Asplumas mantélicas continuam ainda a ser alvo deintensos debates e controvérsia no que diz respeitoà sua origem (Anderson, 2005).
Os modelos cinemáticos globais prevêem veloci-dades de expansão para DMA que variam de nortepara sul da seguinte forma: (a) de acordo com omodelo Nuvel-1A (DeMets et ai., 1990), a norte daplataforma a velocidade prevista é de cerca de 1.7em/ano, sendo o valor médio a Sul de 1,2 em/ano(ambascom direcção paralela às falhas transforman-tes); (b) o modelo proposto por Luis et ai. (1994),sugereque a taxa de expansão da DMAna região dosAçores diminuiu Continuamente de 4 em/ano para 1Aem/ano, no intervalo de 10 a 3,85 MA, aumentandodepois até valores de 2,5 em/ano segundo o azimuteN100o0.Os mesmos modelos {DeMets et ai. ,1990 eLuiset ai.,1994)consideram que o terceiro braço daJTAapresenta, nas proximidades desta junção, umamovimentaçãorelativa entre a placa Ea e a Af do tipodesligamento direito em trans-tensão com compo-nente em extensão de 3 mm/ano. Trata-se de umataxa de expansão consideravelmente baixa, o queconfere a esta fronteira características de expansãoultra-Ienta« 10 mm/ano).
Enquanto que a origem e natureza dos dois pri-meiros braços da junção tripla não oferecem dúvidas(crista oceânica com divergência na direcção EO),o mesmo não se pode dizer em relação ao terceirobraço desta junção, cujo modelo de funcionamentosuscita ainda alguma controvérsia. Alguns autores(Krause et ai., 1970; Udías, et ai., 1976; Bufom et ai.,1988) consideram-no um centro de expansão normal,enquanto outros (McKenzie, 1972 e Searle, 1980) otomam como centro de expansão oblíqua. Madeira(1990)propõem outro modelo em que o terceiro ramofuncionaria como transformante leaky (transformantecom uma componente de abertura). Recentemente,Lourenço et ai. (1998) propõem, baseados em dadosbati métricos, um modelo de fronteira difusa, queactua simultaneamente com centro de expansão oblí-qua, ultra-Ienta e como transformante que acomodao movimento relativo entre as placas EAe AF.Aindasegundo os defensores deste modelo, esta regiãopoderá considerar-se como um caso particular deuma crista ultra-Ienta na qual o regime transtensionale a herança tectónica subjacente desempenham umf?'apel preponderante na ascensão magmática queocorre em duas direcções preferenciais N120oE eN150oE,condicionadas pelas pequenas alterações docampo regional da tensão (N-S a NO-SE, à medidaque nos afastamos da Dorsal).
3. Sismicidade dos Açores
Devido à proximidade geográfica à Junçãotripla dos Açores, onde confluem as três placasNA, AF e EA, o arquipélago encontra-se sujeito auma actividade sísmica intensa. Esta sismicidade é
essencialmente caracterizada por eventos superficiais(profundidades hipocentrais que não ultrapassam adezena de quilómetros) e de magnitude reduzida(M<5) a moderada (5s;Ms;6)- embora existam registosinstrumentais de dois eventos de magnitude Ms:2:7:um a 8 de Maio de 1939 com epicentro a este dailha Sta Maria e o recente sismo de 1 de Janeiro de
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1980 localizado entre as ilhas Terceira e Graciosa. Oseventos organizam-se geralmente em sequênciassísmicas e localizam-se maioritariamente em áreassubmarinas
Dados compilados por Nunes et ai. (2001) desdeo início do povoamento levam-nos a concluir que osAçores foram afectados por 13 sismos de intensidadeigualou superior a VII(Quadro I), tendo estes pro-vocado cerca de 6000 vítimas mortais e a destruiçãogeneralizada de algumas Ilhas do Arquipélago.
Apesar de desde o início do século XXse dispor deinformação sísmica instrumental dos Açores, somentea partir dos anos 80, após o sismo de 1 de Janeirodo mesmo ano, a rede regional foi refor~ulada querno número de estações, quer na sua qualidade, per-mitindo uma melhoria considerável na precisão daslocalizações e na detectibilidade da própria rede.
A análise da sismicidade de magnitude superior a 4.0fomecidapela rede mundial (Figura1)permite-nos afirmarque os epicentros dos sismos desta região se dispõempor uma estreita faixacoincidente, grosso modo, com oeixo de distribuição das ilhas. Esta faixa, habitualmentedesignada por "Dorsalda Terceira"ou "Eixoda Terceira", .~parte da Crista Média Atlântica (30°0), apresenta umalargurade -180 kme possui orientação aproximada ONO-ESE;aos 27°0 deflecte para NO-SE enquanto sofre umestreitamento para aproximada de -80 km de largura;acaba por se extinguir a 24°0, ponto que marca o inícioda FalhaGLORIA.
4. Mecanismos focais
Aceitando que o mecanismo de cada sismo éconsequência da geodinâmica da região que envolvea fonte, é compreensível a importância que tem oestudo dos mecanismos focais dos sismos da regiãoAçores para a caracterização da sua complexa geo-dinâmica. Nesse sentido tem vindo a ser realizadosdesde 1972 diversos estudos de fonte sísmica naregião Açores-Gibraltar, estudos esses que se base-aram nas polaridades e na modelação da forma das
J. F. Borges. Bento Caldeira, M. Bezzeghoud, E. Buforn
ondas volúmicas. Estes estudos visam a caracterizaçãoda sismotectónica e geodinâmica desta região.
Em virtude do carácter tendencialmente mode-rado da actividade sísmica nos Açores, aliado àfraca cobertura azimutal dos eventos - desfavoráveldistribuição das estações relativamente aos epicen-tros -, a obtenção de mecanismos focais para estazona revela-se frequentemente uma tarefa difícil.Daí que o número de soluções de mecanismo focalactualmente existentes seja relativamente reduzidaquando comparada com o que se passa em Portu-gal Continental, ou mesmo em outras regiões doGlobo. Consequentemente, a quase totalidade dassoluções actualmente disponíveis correspondem aoseventos de maior magnitude (superior 5.5), e foramcalculadas por instituições à escala global ou regio-nal (NEIC- National Earthquake Information Center;USGS- U.S. Geological Survey; grupo de sismologiada Universidade de Harvard ou; EMSC - European-Mediterranean Seismological Centre), ou ainda emresultado de estudos baseados em dados regionais etelessísmicos. Importa destacar alguns destes estudoscujo contributo para a compreensão da geodinâmicadesta região foram significativos.
Os primeiros trabalhos no âmbito do mecanismofocal foram feitos por McKenzie (1972). Foi com basenestes resultados e no conhecimento da sismicidade
que estes autores estabeleceram os primeiros mode-los geodinâmicos para a região Açores-Gibraltar.
Posteriormente, os trabalhos desenvolvidos porGrimison et ai. (1988), baseados na modelação dasformas de ondas de registos telesísmicos de longoperíodo das estações World Wide StandardizedSeismograph Network (WWSSN), permitiram obtero mecanismo focal do sismo de 1de Janeiro de 1980
e pôr pela primeira vez em evidência o caráctercomplexo do processo de ruptura que caracterizaos sismos desta região.
Bufom et ai. (1988) analisaram, entre outros, oitomecanismos focais de eventos localizados sobre aPlataforma dos Açores (onde constatam diversidade
Sismicidadee sismotectónica dos Açores: implicações geodinâmicas
de mecanismos sem qualquer padrão identificável)e onze sismos sobre a CMA. (mecanismos de falhanormal, e desligamento, tipicamente associados aumadorsal em expansão). Estes resultados permitiramtraçarum esboço mais detalhado do comportamentogeodinâmico da área e determinar a respectiva taxade deformação sísmica.
Com a finalidade de se estudar as réplicas dosisma de 1 de Janeiro de 1980, foi instalada nasilhasTerceira,S. Jorge, Graciosa e Pico, uma redetelemétrica de estações sismográficas de curto perí-odo (Himet ai., 1980). A distribuição dos epicentrosdas réplicas definiu claramente um alinhamento nadirecçãoN150oEque coincide com um dos planos domecanismo focal do sismo de 1 de Janeiro de 1980(o plano que corresponde à movimentação em des-ligamento esquerdo), As réplicas permitiram ainda ocálculode um mecanismo compósito o qual coincidecomo do evento principal (Figura 2a).
Em 1992 realizou-se uma campanha de 27 diasna região dos Açores, que consistiu na recolha dedados de sismicidade natural utilizando-se uma redede estações sísmicas submarinas. A distribuição dosepicentros permitiu a confirmação de que a sismici-dade se distribui pela faixa correspondente ao eixoda Terceira (Miranda et ai., 1998). Uma análise maisdetalhada da distribuição dos epicentros permitiu aidentificaçãode alinhamentos com azimutes coincidescoma orientação da falha do sismo de 1 de Janeirode 1980.Durante o período de registo ocorreram doiseventos de magnitude moderada (magnitudes 3.2 e3.4),com epicentros localizados próximo do sismode 1 de Janeiro de 1980. A solução de mecanismofocalobtida (Figura 2b) é do tipo desligamento, complanosnodais similares aos do sismo de 1 de Janeirode 1980(Bufam et ai., 1988; Borges et ai., 2007).
Na sequência do sismo de 9 de Julho de 1998 foiinstaladanas ilhas do Faial, Pico e S Jorge uma redesismográficaconstituída por 7 estações autónomas,comsismómetros de curto período. A boa coberturaazimutalpropiciada por esta rede e a elevada dinâ-
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mica das estações contribuíram para a localização,com elevada precisão, das réplicas deste sismo.Ao contrário do que sucedeu no sismo do dia 1 deJaneiro de 1980, neste caso os alinhamentos definidospelas réplicas ocorrem segundo duas direcções prefe-renciais, aproximadamente coincidentes com as dosplanos nodais do mecanismo do evento principal, nãotendo sido deste modo possível identificar o planode falha responsável pelo choque principal (Vales etai., 2001). Dado o elevado número de réplicas destesismo foi possível ainda calcular 18 mecanismos focaisonde dominam claramente movimentação do tipodesligamento (Dias, 2005; Matias et ai., 2007) (Figura2c).
Os primeiros estudos de sismos dos Açores recor-rendo a modelos de fonte extensa foram realizados
por Borges (2003) e por Borges et ai. (2007). Foi umtrabalho que só foi possível devido à existênciade registos digitais: de longo período do sismo01/01/1980 (Mw=6.8), obtidos pela rede GDSN; debanda larga do sismo de 27/071997 (Mw=5.9)obtidospela rede mundial; - de banda larga do sismo de09/07)1998 (Mw=6.0) obtidos pela rede mundial.
Dois importantes resultados deste trabalho (Bor-ges et ai., 2007) são a obtenção do verdadeiro planode falha por aplicação do efeito da directividade e adescrição da ruptura à custa de um modelo de falhaextensa. O estudo da directividade aponta, quer parao sismo de 1980 quer para o sismo de 1998, paramovimentação esquerda na direcção NNE-SSO. Osmecanismos focais permitem identificar, em cadaregião, o estilo de movimentação tectónica actual,possibilitando as correlações entre este tipo deinformação geofísica e os dados de natureza geoló-gica. Em alguns casos - para três eventos da regiãoAçores estudados - é possível efectuar uma análisedo processo de ruptura (Borges et ai., 2007), o quenos conduz à identificação das heterogeneidadesna zona focal. As direcções principais do campo datensão podem obter-se'a partir dos mecanismosfocais (direcções dos eixos P, e T dos mecanismos)
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e permitem definir a orientação média da tensão naregião. Este dado, conjuntamente com o momentosísmico total libertado num dado período, obtido apartir do momento ou magnitude dos sismos, per-mite calcular a taxa de deformação sísmica, aferiros modelos de deformação baseados em métodosindependentes e, em última análise, aprofundar oconhecimento da geodinâmica da região.
5. Deformação sísmica
No Quadro I1encontram-se listados os mecanis-
mos focais de magnitude <:5disponíveis para a regiãoAçores, bem como os seus parâmetros e respectivasreferências representados na Figura 3. Os mecanis-mos a preto foram obtidos a partir da modelaçãodas ondas volúmicas (OV) e das polaridades (MF)e os mecanismos a cinzento são obtidos a partir
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~\ ~Figura 3Mecanismos focais da regiãodos Açores. A preto: soluçõesobtidas por inversão dasondas volúmicas. A cinza:Mecanismos do Centroide
(CMT). Os números corres-
pondem aos mecanismosdo Quadro 11.A linha a cinza
representa o limite da áreasísmicamente activa.
10
do método do centroide (CMT). Constata-se, pelaanálise da referida Figura, que apesar do número demecanismos ser reduzido, entre o ponto triplo e a ilhaTerceira, que designamos por Zona I, existe um clarodomínio de mecanismos do tipo desligamento complanos NNO-SSE e NNE-SSO, ao passo que entreesta última e a falha GLORIA (Zona 11)o mecanismopredominante é o do tipo normal com planos deorientação NO-SE.
Como se compreende, a classificação do meca-nismo focal médio para uma região, salvo raras excep-ções, é difícil de estabelecer, já que a generalidadedos eventos apresenta componentes mistas. Paracontornar o problema para esta região recorreu-seao cálculo do tenso r momento sísmico total para aárea, definido como a soma dos tensores momentosísmico das soluções individuais:
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Sismicidadee sismotectónica dos Açores: implicações geodinâmicas
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Mlola!= LMkm~ij o ij'k=!
onde N é o número de sismos, Mo o momentoescalar de cada evento e m.. os tensores momento
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sísmicoindividuais.Sismos de grande magnitude, comelevadosvalores de Mo contribuem para a estimativado tenso r momento sfsmico. A partir das soluçõesdo Quadro 1Ie tendo em conta a equação (1), foram
calculadas as componentes Miipara as duas zonasque lhecorrespondem os mecanismos representadosna Figura 4: na Zona I, o tensor momento sísmicototal obtido corresponde a um mecanismo do tipodesligamento com eixos de compressão horizontal etracção orientados, respectivamente, nas direcçõesE-We N-S e uma componente "não duplo par" de
-250 -230-24° -220410
40°
39°
38°
FG37°
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Figura 4Sismotectónica da região dosAçores. As setas a brancorepresentam o movimentorelativo previsto pelo modeloNuvel-1 A. As setas estreitas
representam os eixos T dosmecanismos correspondentesaos tensores momento sís-mico calculados. Os númeroscorrespondem à velocidadehorizontal obtida a partirdos dados sismológicos. Oesquema no ca.nto inferiordireito representa um modelohipotético de deformaçãodistribuída para a região.
8%. Para a Zona 11,o tensor momento sísmico totalcorresponde a um mecanismo de falha normal comeixos de tracção orientados segundo NE-SW (orien-tação Normal ao eixo do Eixo da Terceira), e umacomponente "não duplo par" de 14%. A reduzidapercentagem de afastamento de ambos os tensoresem relação à solução" duplo par" valida a representa-tividade dos mecanismos de cada zona, evidenciandoclaramente a diferença de mecanismo de facturaçãoe, eventualmente, de regime de tensão.
Assiste-se, pois, a uma rotação da tensão e com-pressão da Zona I para a Zona 11facto que está emclara concordância com os resultados obtidos porLourenço et ai. (1998) relativamente às característicasmorfológicas do fundo oceânico.
Tomando como ponto de partida a sismicidade eos mecanismos focais, foi calculada a taxa de defor-
(1)
36°
350
qm]
mação sísmica para cada uma das Zonas I e 11.Paraesse fim foram seleccionados os sismos de magni-tude Ms<!:4.0 que tiveram lugar na região durante operíodo compreendido entre 1923 e 2007.A taxa dedeformação sísmica foi estimada a partir da expressão(2) (Bezzeghoud et ai., 1999; Borges et ai., 2007):
!l~ = LMioj.1LWT '
onde Moé o momento sísmico escalar do sismo, I-Jcoeficiente de rigidez do meio, LWé a área da Falhae T o período a que respeitam os dados. Relativa-mente aos sismos para os quais não existe informaçãodirecta sobre o momento sísmico escalar utilizou-se
uma fórmula de conversão Mspara Mo adequada àregião em estudo (Borges, 2003).No Quadro 111sãoapresentados, para as duas zonas, os parâmetrosutilizados no cálculo da taxa de deformação sísmicaa partir da equação (2).
A partir destes resultados e do tenso r momentosísmico pode concluir-se que a taxa de deformaçãosísmicapara as Zonas I e 11é de 6.7 mm/ano e 3.1mm/ano, respectivamente (Figura 4), o que correspondena Zona 11,a um movimento em distensão horizontalcom uma taxa de 2.3 mm/ano na direcção N46°E.Na Zona I a relação entre a taxa de deformação eo movimento relativo entre placas é mais difícil deestabelecer, já que nesta região ocorre essencial-mente movimentação do tipo desligamento. Seconsiderarmos a hipótese de que a Zona I representauma extensa área de deformação confinada pelasplacas EA e AF, na qual o movimento relativo entreestas placas é acomodado por rotação de blocos(segundo o modelo de McKenzie e Jackson (1986),então poderemos concluir que na Zona I a deforma-ção corresponde a uma extensão na direcção N53°E(direcção inferida a partir do tensor momento sísmicoda região).
J. F. Borges, Bento Caldeira, M. Bezzeghoud, E. Bufam
(2)
A taxa de expansão média para toda a região(Zonas I e 11)é 4.2 mm/ano, igual ao valor (-4,2 mm/ano) obtido a partir de dados deGPS (Fernandes,2004; McClusky et ai., 2003), e similar aos -4,5 mm/ano fornecidos pelo modelo Nuvel-1A (DeMetset ai.,1990). Constata-se uma diferença entre a direcção deextensão dada pelos mecanismos focais (de N53Ee N46E na Zona I E 11,respectivamente) e a que seobtém a partir do modelo Nuvel-1A (N71°E).
Há que ter em conta que outros tipos de defor-mação originada por processos assísmicos (dobra-mentos, espessamento, deformação plástica ouprocessos lentos de deslizamento) poderão ocorrersobre a Plataforma dos Açores, e contudo não foramconsiderados, o que significa que a taxa de defor-mação poderá estar sub-estimada. Por outro lado,o catálogo sísmico que está na origem dos cálculosaqui apresentados poderá não ser suficientementealargado para ter em conta os eventos de períodode recorrência elevado. Pelos argumentos aduzidos,não é espectável que a deformação estimada a partirdas observações geodésicas coincida com a que seobteve a partir dos dados de natureza sismológica.
6. Conclusões
A região dos Açores pode ser considerada umaregião de sismicidade moderada. A sua localizaçãopróxima do ponto triplo associado a uma dorsallentaconfere-lhe essa característica. A compreensão dofenómeno sísmico dos Açores exige o estabeleci-mento de um modelo geodinâmico que permitaexplicar satisfatoriamente, às diferentes escalasepacio-temporais, todos os fenómenos observá-veis, sejam eles de natureza sísmica, magmática,geo-morfológica geodésica e electromagnética. Oestudo da fonte dos sismos ocorridos apresenta-secomo a forma mais directa para atingir esse objectivopor várias ordens de razão: permite a identificação equalificação das falhas; permite caracterizar o campode tensão e consequentemente estimar taxas de
,Sismicidade e sísmotectónica dos Açores: implicações geodinâmicas ~~}
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deformação. Apesar da importância reconhecida edo grande mérito dos trabalhos realizados nos últimos36 anos sobre a temática, o número de soluções demecanismo focal actualmente existentes da regiãoé reduzido quando comparado com o que se passanoutras regiões do Globo com características seme-lhantes. A principal razão desta escassez deve-se aque a obtenção dos mecanismos focais dos eventosdesta região se revela frequentemente uma tarefadifícilpela limitada cobertura azimutal dos eventosdevida à desfavorável distribuição das estações rela-tivamente aos epicentros. As soluções actualmentedisponíveis correspondem quase exclusivamente aeventos de maior magnitude, capazes de produzirdados à escala global.
A importância deste conhecimento, nomeada-mente para a procura de medidas minimizadoras derisco, impõe que se desenvolvam esforços a váriosníveis.Primeiro conseguir melhores dados por meiodo aumento da capacidade de observação sísmica
QuadroI- Eventos Históricos e Instrumentais mais sentidos na Região Açores (Nunes et ai. (2001)). lo= Intensidademáxima,MM= Mercalli Modificada, mb= magnitude das ondas internas, Ms= magnitude ondas superficiais, Mw=magnitudemomento
na região Açores, depois fazer um esforço de inves-tigação no sentido do aperfeiçoamento dos modelossismotectónicos e geodinâmicos e no desenvolvi-mento da capacidade de simular cenários tendo emvista previsão dos movimentos fortes do solo e suasconsequências para o edificado.
Agradecimentos
Este trabalho foi desenvolvido no âmbito dos
projectos PTDC/CTE-GIN/82704/2006, RISTECG L6-10311-CO3-01/BTE, Acções Integradas Luso-Espanholas CRUP/E-112/08 e HP2007-089 e contoucom o apoio do Centro de Geofísica Évora (ProjectoSEISMOLlTOS). Agradece-se a todos as instituiçõesque contribuíram com os dados para este estudo(IRIS, IM, e USGS).
Magnitude Localização
S. MiguelTerceira
S. JorgeGraciosa
Terceira
Faial7.0-7.1 S. Maria
S. Miguel
S. MiguelFaia!
S. JorgeTerceira
5.5mb
5.5mb
7.2 Ms
6.2 Mw Faia!
Data Latitude Longitude lo (MM)(dd/mm/aaaa)
22/10/1522 37.7oN 25.4°W X
24/05/1614 - IX
09/07/1757 38.6°N 28.00W XI?
21/01/1837 IX?
15/06/1841 IX
31/08/1926 38.5°N 28.6°W X
08/05/1939 37.00N 24.5°W VII
26/06/1952 37.70N 25.30W VII
26/06/1952 38.7°N 28.2°W VIII
13/05/1958 38.6°N 28.8°W VIII/IX
21/02/1964 38PN 28.2°W VIII
01/01/1980 38.8°N 27.8°W VIII/IX
09/07/1998 38.7°N 28:5°W VIII/IX
110 J. F. Borges, Bento Caldeira, M. Bezzeghoud, E. Bufam
Quadro 11- Parâmetros dos mecanismos focais dos Açores. CMT = Tensor momento do centroide (Harvard); BUF= Bufom
et aI., 1988; BOR= Borges et ai., 2007. As magnitudes referendadas por, we s indicam, respectivamente, Mwe Ms
Data Lat Lon Prof MoN° (d/m/ano) (ON) (OE) (km) M (X1017Nm) Strike Dip Rake REF.
1 20/01/1993 38.39 -29.34 15 5.4w 1.20 132 33 -59 CMT
2 11/12/1973 38.74 -28.67 15 5.0w 0.34 329 58 -20 BUF
3 09/07/1998 38.65 -28.63 7 6.0w 14 153 85 6 BaR
4 23/11/1973 38.46 -28.31 15 5.1s 2.0 23 90 -179 BUF
5 01/01/1980 38.81 -27.78 7 6.8w 190 149 85 -2 BaR
6 28/06/1997 38.41 -26.64 15 5.1w 0.58 290 44 -114 CMT
8 20/04/1968 38.30 -26.60 15 4.6w 0.09 117 42 89 BUF
7 06/09/1964 38.30 -26.60 15 5.1w 0.54 185 62 3 BUF
9 27/06/1997 38.33 -26.68 7 5.8w 7.0 290 44 -114 BaR
10 21/11/1988 38.34 -26.27 15 5.9w 7.10 345 29 -37 CMT
11 27/06/1997 38.26 -26.16 15 5.2w 0.62 284 27 -147 CMT
12 02/12/1981 38.38 -26.13 15 5.6w 3.20 141 42 -80 CMT
13 21/01/1989 37.92 -25.92 15 5.7w 3.40 131 41 -87 CMT
14 16/10/1988 37.38 -25.16 15 5.3w 0.89 303 90 180 CMT
15 05/07/1966 37.60 -24.70 18 5.0w 0.41 180 48 30 BUF
16 04/07/1966 37.50 -24.70 10 5.5w 1.90 341 49 -42 BUF
17 08/05/1939 37.40 -23.90 15 7.1s 199 41 35 -154 BUF
18 09/03/1996 37.13 -23.85 15 5.7w 3.80 319 28 -106 CMT
19 09/12/1991 37.22 -23.61 15 5.2w 0.82 330 45 -90 CMT
20 09/09/1984 36.93 -24.60 12 5.3w 0.95 178 37 -79 CMT
21 26/06/1989 39.11 -28.32 15 5.8w "5.40 105 32 -110 CMT
22 23/09/1989 39.27 -29.24 15 5.1w 0.44 233 45 -90 CMT
23 01/08/2000 38.79 -29.01 15 5.1w 0.51 97 62 -170 CMT
24 30/11/2002 39.25 -28.45 15 5.1w 0.52 106 45 -129 CMT
25 05/04/2007 37.45 -24.62 12 6.2w 41 129 44 -89 CMT
26 04/11/2007 37.40 -24.39 12 6.0w 11 133 44 -87 CMT
Quadro 111-Taxa de deformação calculada a partir de (2) para as duas zonas (I e I) baseada nos dados da Tabela 11- T=84anos, 1.1 = 3.3x1 011dyne cm-2;o valor de W é escolhido tendo em conta a inclinação do plano de falha e admitindo queeste plano deverá ocupar toda a camada sismogénica (10 km)
Zonas L(km) W(km) M Dip (°) Taxade deformaçãosísmica(mm/ano)(x10'8Nm)
Zona I 172 10 22 90 6.7
Zona11 250 14 30 45 3.1
