miniatura|upright=1.35|Os epicentros dos sismos concentram-se principalmente nos limites das placas tectônicas, em especial no Anel de Fogo do Pacífico.
Sismo é um tremor da superfície da Terra causado pela liberação súbita de energia em seu interior, que gera ondas sísmicas. O fenômeno também é chamado de terremoto, termo corrente no Brasil, terramoto, empregado em Portugal, abalo sísmico ou tremor de terra.
Os sismos variam desde eventos tão fracos que não podem ser sentidos até abalos capazes de danificar infraestrutura crítica e destruir áreas urbanas inteiras. A intensidade do tremor varia de um lugar para outro, mesmo em um único sismo. A sismicidade de uma região corresponde à distribuição dos sismos no espaço e no tempo e pode ser caracterizada por sua frequência, magnitude e profundidade.
Em sentido amplo, "sismo" também pode designar eventos que produzem ondas sísmicas por outras causas. O evento pode ser natural ou induzido por atividades humanas, entre elas mineração, fraturamento hidráulico e testes nucleares. O ponto onde uma ruptura tectônica começa recebe o nome de hipocentro ou foco. O epicentro fica na superfície, diretamente acima do hipocentro. A maior parte dos sismos decorre do deslizamento súbito em falhas geológicas, embora também haja atividade sísmica ligada a vulcões, deslizamentos de terra e outros processos.
Entre os sismos mais destrutivos registrados estão o sismo de Tangshan de 1976, na China, que matou centenas de milhares de pessoas, e o sismo de Valdivia de 1960, no Chile, cuja magnitude de 9,5 é a maior já medida instrumentalmente. Os efeitos de um sismo podem incluir tremor do solo, liquefação do solo, ruptura superficial, incêndios, deslizamentos de terra e tsunâmis. O estudo dos movimentos tectônicos, da teoria do rebote elástico e das falhas permite compreender como esses eventos começam e se propagam. A redução dos riscos envolve previsão probabilística, planejamento de emergência, reforço sísmico e engenharia sísmica.
Terminologia Um sismo tectônico resulta da liberação súbita de energia durante o deslizamento de uma falha. O hipocentro é o ponto inicial de uma ruptura que pode estender-se por uma grande área. O epicentro é sua projeção vertical na superfície, e não necessariamente o local onde o tremor ou os danos serão maiores.
A palavra "tremor" também é usada para sinais sísmicos prolongados, como os que acompanham o tremor episódico e deslizamento, distintos dos abalos breves de muitos sismos tectônicos. Explosões em minas e testes nucleares produzem ondas sísmicas, mas seu mecanismo de geração difere do deslizamento de uma falha. Já a sismicidade induzida por injeção de fluidos ou mineração pode envolver a ruptura de falhas pelo mesmo mecanismo físico dos sismos naturais.
A atividade sísmica de uma região expressa a ocorrência de sismos nessa região. Sua caracterização pode reunir a localização dos focos, as magnitudes e as taxas de ocorrência, sem se limitar à quantidade de energia liberada.
História da observação e da sismologia Em 132, o polímata chinês Zhang Heng construiu o primeiro sismoscópio conhecido. O instrumento usava um recipiente de bronze cercado por cabeças de dragões e indicava a direção aproximada de um abalo distante pela queda de uma esfera.
Na década de 1880, John Milne, James Alfred Ewing e Thomas Gray trabalharam no Japão no desenvolvimento de instrumentos para registrar o movimento do solo. Milne participou da fundação da Sociedade Sismológica do Japão e do aperfeiçoamento de sismógrafos de pêndulo horizontal. Depois de retornar à Inglaterra, participou da organização de uma rede de estações que passou a fornecer registros de sismos distantes em diferentes partes do mundo.
Exemplos
miniatura|upright=1.8|Sismos de magnitude 6,0 ou superior entre 1900 e 2017. miniatura|upright=1.8|Sismos de magnitude 8,0 ou superior entre 1900 e 2018. O volume aparente das esferas é proporcional ao número de mortes atribuído a cada evento.
Um dos episódios mais destrutivos registrados foi o sismo de Shaanxi de 1556, ocorrido em 23 de janeiro de 1556, na província chinesa de Shaanxi. A estimativa histórica de cerca de 830 mil mortos é incerta e inclui perdas atribuídas à fome e a doenças posteriores ao abalo. Muitas moradias eram yaodongs, habitações escavadas em encostas de loesse, e seu desabamento causou grande parte das mortes imediatas. O sismo de Tangshan de 1976, com estimativas entre 240 mil e 655 mil mortos, foi um dos sismos mais letais do século XX.
O sismo de Valdivia de 1960, ocorrido no Chile em 22 de maio de 1960, atingiu magnitude de momento 9,5. O sismo do Alasca de 1964, ocorrido em 27 de março de 1964 no horário local, na Enseada do Príncipe Guilherme, atingiu 9,2. Pela definição da escala, essa diferença de 0,3 unidade corresponde a um momento sísmico aproximadamente 2,8 vezes maior no evento chileno. O momento sísmico não é uma medida direta da energia irradiada em ondas, que também depende das características da ruptura.
Os maiores sismos instrumentais, com magnitudes superiores a 9, ocorreram como megassismos em zonas de subducção. Entre os eventos de grande magnitude e elevado número de vítimas está o sismo e tsunami do Oceano Índico de 2004. A magnitude, por si só, não determina o número de mortes. A exposição da população, a vulnerabilidade das construções e a geração de tsunâmis ou deslizamentos também condicionam as perdas. Áreas onde grandes sismos são pouco frequentes podem sofrer danos elevados quando as construções não seguem normas sísmicas adequadas.
miniatura|upright=1.6|Sismos incluídos no catálogo mundial da NOAA, por país, em 2024. A seleção considera mortes, danos, grande magnitude ou outros efeitos, não apenas a magnitude.
Ocorrência miniatura|Três tipos de falha:A. falha transcorrenteB. falha normalC. falha inversa.
Sismos tectônicos podem ocorrer onde as tensões acumuladas permitem iniciar e propagar o deslizamento de uma falha. Os lados de uma falha também podem mover-se lentamente por deslizamento assísmico. Muitas falhas contêm asperidades e apresentam propriedades de atrito que favorecem um fenômeno de aderência e deslizamento, no qual períodos de bloqueio são interrompidos por movimentos repentinos. A presença de irregularidades, sozinha, não determina se o deslizamento será sísmico ou assísmico.
Quando a falha fica bloqueada, o movimento relativo das placas continua e aumenta a tensão e a energia de deformação elástica armazenada nas rochas ao seu redor. Quando as condições permitem vencer a resistência ao deslizamento, a ruptura começa e parte da energia acumulada é liberada. Essa energia é repartida entre ondas sísmicas, calor gerado pelo atrito e processos de fraturamento e deformação das rochas.
miniatura|upright=0.8|Esquema da teoria do rebote elástico. Uma falha bloqueada acumula deformação até romper, e as rochas em seus lados reajustam-se depois do deslizamento.
A acumulação gradual de deformação e tensão, interrompida por rupturas repentinas, é explicada pela teoria do rebote elástico. A proporção da energia convertida em ondas sísmicas varia entre os eventos. A parcela dissipada por atrito e deformação não pode ser inferida apenas da magnitude. Um sismo reduz parte da energia potencial elástica disponível e pode elevar localmente a temperatura da zona de falha.
Tipos de falha
Há três tipos básicos de movimento de falha: normal, inverso ou de empurrão e transcorrente. Eles podem ocorrer em sismos interplacas ou em sismos intraplacas. O rumo e mergulho do plano de falha define sua orientação. Falhas normais e inversas apresentam movimento predominantemente na direção do mergulho, com uma componente vertical. Muitas rupturas combinam deslocamento ao longo do mergulho e do rumo, caso chamado de movimento oblíquo.
As regiões mais superficiais e frágeis da crosta e as porções relativamente frias de placas que descem para o manto concentram grande parte da atividade sísmica. Na crosta continental, o aumento da temperatura favorece a deformação dúctil e limita a profundidade de muitos sismos. Essa transição depende da composição das rochas, da pressão e da velocidade de deformação, e não corresponde a uma temperatura única para todo o planeta.
Grandes rupturas podem percorrer centenas de quilômetros ou ultrapassar mil quilômetros em um único evento. No sismo de Samatra de 2004, a área rompida estendeu-se por aproximadamente 1.300 km ao longo da zona de subducção. Grandes rupturas também ocorreram no Alasca em 1957 e no Chile em 1960. Entre as rupturas extensas em falhas transcorrentes estão as da Falha de Santo André em 1857 e 1906, da Falha Setentrional da Anatólia em 1939 e da Falha de Denali em 2002. O comprimento e a largura disponíveis para ruptura variam conforme a estrutura da falha e o ambiente tectônico.
Falhas normais As falhas normais ocorrem sobretudo em regiões submetidas a extensão, como nos limites divergentes, e também no interior de placas em subducção. Em centros de expansão com uma camada frágil fina, as dimensões das rupturas tendem a ser limitadas. No sudoeste da Islândia, por exemplo, estimativas da espessura da camada sísmica chegam a cerca de 6 km em certas áreas. Não existe, porém, um limite geral de magnitude 7 para falhas normais. O sismo de Chiapas de 2017, de magnitude 8,2, resultou de falhamento normal dentro de uma placa em subducção.
Falhas inversas As falhas inversas formam-se onde a crosta sofre encurtamento, como nos limites convergentes. As grandes falhas de empurrão entre placas em zonas de subducção podem romper áreas extensas e produzir os sismos de maior magnitude. As zonas de subducção respondem por cerca de 90% do momento sísmico liberado globalmente, em uma estimativa de longo prazo.
Falhas transcorrentes Nas falhas transcorrentes, o deslocamento relativo entre os blocos é predominantemente horizontal. Falhas transformantes são falhas transcorrentes que acomodam o movimento entre placas. Em falhas continentais quase verticais, a largura da área que pode romper costuma ser limitada pela espessura da camada sísmica.
Sismos transcorrentes podem ultrapassar magnitude 8. O evento de magnitude 8,6 ocorrido no oceano Índico em 11 de abril de 2012 rompeu falhas no interior da litosfera oceânica. Esse caso impede que um valor próximo de 8 seja usado como limite geral para o falhamento transcorrente.
miniatura|esquerda|Vista aérea da Falha de Santo André na Planície de Carrizo, a noroeste de Los Angeles.
O regime de tensões e as propriedades da falha também afetam a distribuição de magnitudes. Uma comparação entre ambientes tectônicos encontrou uma proporção relativamente maior de sismos grandes nos regimes de empurrão do que nos regimes normais. Essa relação estatística não estabelece uma magnitude máxima para cada tipo de falha nem permite deduzir a tensão de um evento apenas pelo sentido do movimento.
Energia liberada Uma relação aproximada muito usada associa o aumento de uma unidade de magnitude a cerca de 32 vezes mais energia sísmica irradiada. Por essa aproximação, um sismo de magnitude 6,0 libera cerca de 32 vezes a energia de um de magnitude 5,0, enquanto a diferença entre magnitudes 7,0 e 5,0 corresponde a aproximadamente mil vezes. Esses fatores não são uma identidade física entre magnitude de momento e energia: sismos de igual magnitude de momento podem irradiar quantidades diferentes de energia.
A magnitude de momento é calculada a partir do momento sísmico, que depende da rigidez das rochas, da área rompida e do deslocamento médio na falha. Um aumento de uma unidade nessa escala corresponde a aproximadamente 31,6 vezes o momento sísmico. A queda de tensão e a dinâmica da ruptura também afetam a energia irradiada, mas não substituem esses parâmetros na definição do momento.