E4 Mecânica de Falha e Fratura

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Uma falha geológica é um plano de fraqueza na crosta terrestre, um plano ao longo do qual a crosta eventualmente se rompe e desliza. Um critério de falha mecânica bem estabelecido determina exatamente quando essa ruptura ocorre: uma falha se rompe quando a tensão de cisalhamento que ela suporta excede a soma de sua própria coesão mais a resistência ao atrito que oferece, uma resistência ao atrito que, por sua vez, depende da diferença entre a tensão normal que comprime a falha e a pressão do fluido que preenche a rocha.

Essa pressão do fluido nos poros reduz a tensão normal efetiva experimentada pela falha, e essa redução pode desencadear um terremoto mesmo sob tensões nominais que nunca produziriam uma ruptura em uma rocha completamente seca; esse mesmo mecanismo explica a sismicidade induzida pela injeção de fluidos em poços profundos.

As falhas geológicas são classificadas de acordo com o regime tectônico sob o qual se formaram: uma falha normal ocorre sob extensão, na qual o bloco superior se move para baixo em relação ao bloco inferior; uma falha inversa ocorre sob compressão, na qual o bloco superior se move para cima sobre o bloco inferior; Uma falha transcorrente, ou falha de deslizamento lateral, produz um movimento predominantemente horizontal entre os dois blocos.

A ruptura de uma falha durante um terremoto se propaga a velocidades entre dois e quatro quilômetros por segundo, sempre abaixo da velocidade das ondas de cisalhamento, e o deslizamento produzido por essa ruptura é proporcional ao comprimento total da ruptura: quanto maior a ruptura, maior o deslizamento que geralmente a acompanha.

A escala de momento sísmico de um terremoto, o produto da rigidez da rocha, do deslizamento médio da falha e da área total atingida pela ruptura, é a medida fisicamente mais rigorosa da energia liberada pelo terremoto. A partir dessa mesma escala de momento sísmico, calcula-se a magnitude de momento, uma magnitude que, ao contrário de outras escalas mais antigas, não perde sensibilidade nem se achata em terremotos maiores, fechando assim a ligação entre a ruptura de uma falha, com a qual esta descrição começou, e a medida final da energia liberada pela ruptura.

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