Departamento de Geociências
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Browsing Departamento de Geociências by advisor "Cairo, Stefano"
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- Contributo para o estudo das emanações gasosas permanentes de CO2 e 222Rn no flanco sul do Vulcão do Fogo (São Miguel, Açores)Publication . Pimentel, João Paulo Pacheco; Viveiros, Maria de Fátima Batista; Silva, Catarina Paula Pacheco da; Cairo, StefanoDurante as erupções vulcânicas são libertadas normalmente grandes quantidades de voláteis para a atmosfera, contudo, mesmo durante os períodos de dormência, os vulcões podem emitir gases quer de modo visível (e.g., fumarolas), quer de forma impercetível, através da denominada desgaseificação difusa. A desgaseificação difusa através dos solos ocorre, normalmente, associada à presença de zonas mais permeáveis (e.g., falhas), sendo o dióxido de carbono (CO2) e o radão (222Rn) os principais gases emitidos. Presentemente, o vulcanismo secundário do Vulcão do Fogo (ilha de São Miguel), concentra-se sobretudo no seu flanco norte, sendo caracterizado pela presença de três campos fumarólicos principais (Caldeira Velha, Caldeiras da Ribeira Grande e Pico Vermelho), de nascentes termais e de água fria gasocarbónica, e de áreas de desgaseificação difusa de CO2 (Pico Vermelho, Ribeira Seca e Caldeiras da Ribeira Grande). As emissões submarinas na zona da Ladeira da Velha, junto ao Porto Formoso, também estão associadas ao flanco norte do vulcão. A realização da cartografia de desgaseificação difusa no flanco sul do Vulcão do Fogo foi efetuada entre novembro de 2022 e dezembro de 2023. Os valores de fluxo de CO2, medidos com recurso ao método da câmara de acumulação, oscilaram entre 0,9 e 1060,5 g m-2 d-1 nas 953 medições realizadas. A aplicação da análise estatística gráfica (GSA) aos dados permitiu reconhecer a presença de duas populações, e permitiu também determinar um ruído de fundo de aproximadamente 32 g m-2 d-1. A discriminação de diferentes origens para o CO2 emitido foi complementada com o recurso à análise da composição isotópica do 13C de 24 amostras de gás (efluxo, δ13CCO2). Os valores de δ13CCO2 variaram entre -32,46 ‰ e -6,35 ‰ vs. PDB (Pee Dee Belemnite), confirmando a existência de origens biogénica e vulcânica/hidrotermal para os fluxos de CO2 medidos nas diferentes áreas amostradas. Esta análise permitiu observar variações na composição isotópica do 13C dos fluxos biogénicos, que poderão estar eventualmente associadas à distinta tipologia de plantas (C3 ou C4), para além de associar alguns fluxos de CO2 mais elevados (> 50 g m-2 d-1) a uma origem biogénica, o que não teria sido detetado apenas com a GSA. Assim, identificaram-se cinco zonas com valores de fluxo de CO2 acima do ruído de fundo definido (∼ 32 g m-2 d-1). Destas, apenas para a Praia da Pedreira a análise isotópica permitiu confirmar a anomalia detetada como indubitavelmente associada a uma origem profunda, e foi possível correlacioná-la com as estruturas tectónicas de direção geral N-S cartografadas previamente na zona. A análise espacial dos dados de fluxo de CO2 foi efetuada através quer da simulação sequencial Gaussiana (sGs) para a Praia da Pedreira, quer do método de interpolação determinístico IDW (Inverse Distance Weight) para as restantes áreas. O fluxo total de CO2 emitido pela Praia da Pedreira (área de ∼ 4350 m2) foi de 0,23 t d-1, equivalente a uma taxa de emissão de 53 t km-2 d-1. Considerando o valor de limite biogénico de 32 g m-2 d-1, a emissão hidrotermal na Praia da Pedreira foi estimada em 0,079 t d-1 (cerca de 34 % da emissão total), correspondendo a uma área de cerca de 1437 m2 (∼ 55 t km-2 d-1). O fluxo total estimado no presente estudo para o flanco sul do Vulcão do Fogo (área ∼ 700000 m2), incluindo a Praia da Pedreira (0,23 t d-1) e restantes áreas (11,5 t d-1), foi de aproximadamente 11,7 t d-1 (∼ 18 t km-2 d-1). Os valores de concentração de 222Rn no solo oscilaram entre 1775 e 51350 Bq m-3 nas 27 medições efetuadas ao longo de perfis perpendiculares a algumas estruturas tectónicas previamente identificadas na área de estudo. A aplicação da análise estatística gráfica (GSA) aos dados log-transformados permitiu identificar um valor de ruído de fundo de 8000 Bq m-3 e reconhecer a presença de duas populações, indiciando a presença de diferentes tipos de transporte para o 222Rn e/ou de permeabilidades distintas. A população com valores de concentração de 222Rn no solo mais baixos foi associada à libertação deste gás de rochas e/ou do solo essencialmente por difusão. A população com valores mais elevados foi relacionada com o provável transporte deste gás por advecção, associado à presença de zonas de maior permeabilidade como, por exemplo, estruturas tectónicas. A temperatura do solo a cerca de 15 cm de profundidade foi medida concomitantemente com as campanhas de desgaseificação de CO2 e de 222Rn. Os valores de temperatura no solo nos 980 pontos amostrados variaram entre os 10 °C e os 37,5 °C. A temperatura do ar, por sua vez, oscilou entre os 12, 8 °C e os 33 °C. A seleção de um valor de temperatura do solo que permita identificar eventuais anomalias térmicas revelou-se desafiante, uma vez que, as campanhas de amostragem foram realizadas a diferentes cotas, em diferentes épocas do ano (verão e inverno), e em zonas com exposição solar e cobertura vegetal distintas. Assim, não foi possível identificar de forma clara a presença de anomalias térmicas em nenhuma das áreas amostradas. Este trabalho permitiu, ainda, a identificação de quatro áreas com emissões submarinas localizadas no chamado “Mar Morto”, na Ponto do Rossio Branco em Água de Alto, e a caracterização, pela primeira vez, da composição química de uma destas emissões. No que se refere à composição dos gases emitidos, o CO2 é o gás dominante (> 98,5 %) e os restantes gases detetados foram o Ar, o O2, o N2, o CH4 e o He. A localização destas emissões foi correlacionada com as áreas de desgaseificação difusa subaéreas identificadas na Praia da Pedreira, bem como com as falhas normais de orientação geral N-S previamente cartografadas. A realização deste trabalho permitiu reconhecer a presença de fenómenos de desgaseificação no flanco sul do Vulcão do Fogo, e associá-los a algumas das possíveis estruturas tectónicas previamente cartografadas. A identificação e caracterização das áreas subaéreas com emissões gasosas permanentes de CO2 e de 222Rn do solo, bem como das emissões submarinas, são fundamentais para a monitorização sismovulcânica deste vulcão ativo, assim como para a cartografia de riscos geológicos.