DGEO - Teses de Doutoramento / Doctoral Thesis
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- Processos associados ao desenvolvimento de erupções vulcânicas hidromagmáticas explosivas na ilha do Faial e sua interpretação numa perspectiva de avaliação do hazard e minimização do riscoPublication . Pacheco, JoséAs erupções hidromagmáticas envolvem a interacção directa entre o magma e uma fonte de água externa, que poderá ser um corpo superficial ou um aquífero, facto que se reflecte na transferência da energia térmica do magma para energia mecânica da mistura de fluido e piroclastos. A eficiência do processo determina o subsequente desenvolvimento do fenómeno, potenciando uma maior fragmentação e consequentemente a produção de depósitos vulcânicos com características particulares. O contexto em que se insere a actividade vulcânica no arquipélago dos Açores é, naturalmente, favorável à ocorrência de erupções hidromagmáticas. A erupção do Vulcão dos Capelinhos (1957/58), junto à costa NW da ilha do Faial, constitui um marco na história da vulcanologia enquanto Ciência e o seu impacto está ainda bem vivo na memória dos açorianos. As erupções históricas que tiveram lugar em 1630, no Vulcão das Furnas da ilha de S. Miguel, e em 1998/2001 na zona da Serreta, ao largo da costa W da ilha Terceira, ilustram, por seu turno, o comum desenvolvimento de eventos deste tipo no interior de caldeiras ou no mar, ao largo das ilhas. A história eruptiva do arquipélago dos Açores está, de facto, marcada por uma intensa actividade hidromagmática, tornando-se, pois, evidente, o interesse que o estudo de fenómenos deste tipo comporta no que concerne à definição do hazard e à mitigação do risco vulcânico na região. Com o presente trabalho pretende-se contribuir para a caracterização vulcanológica da ilha do Faial, para a compreensão da importância do hidrovulcanismo na sua história eruptiva e para a avaliação do hazard (perigo) associado. No primeiro capítulo resumem-se os mecanismos de fragmentação envolvidos nos processos piroclásticos, em particular os relacionados com a fragmentação hidrovulcânica, e apresenta-se uma sistematização desses conceitos com base numa terminologia em língua portuguesa, adoptada no presente trabalho. O segundo capítulo incide sobre as formas e estruturas vulcano-tectónicas da ilha do Faial, abordando-se resumidamente seu o enquadramento geográfico e geológico. No que respeita às formas vulcânicas, efectuou-se a análise geomorfológica das diversas formas identificadas na ilha, nomeadamente: vulcões centrais, cones de escórias e formas hidrovulcânicas. O terceiro capítulo é dedicado à vulcanoestratigrafia da ilha do Faial. Neste campo procedeu-se a uma análise das escalas vulcanoestratigráficas publicadas até à data, propondo-se uma redefinição das unidades estratigráficas baseada em critérios genéticos. Ainda neste domínio, apresenta-se uma nova estratigrafia fina dos depósitos resultantes da actividade vulcânica dos últimos 16 000 anos com origem no edifício central do Faial, descrevendo-se detalhadamente todos os depósitos identificados. A história eruptiva dos diversos sistemas vulcânicos do Faial é analisada no quarto capítulo, onde se apresenta a sequência da edificação da ilha. A distribuição espacial dos depósitos da actividade recente e respectivas estruturas internas são apresentadas e discutidas tendo em vista a interpretação dos mecanismos de génese transporte e deposição envolvidos na sua formação. No quinto capítulo procede-se à caracterização do ambiente e das condições em que se produziram outras erupções hidrovulcânicas nos Açores, de características distintas das que constituem o registo eruptivo do Faial, nomeadamente, a erupção que originou o depósito Furnas-C (Vulcão das Furnas, S. Miguel) e a erupção submarina do Vulcão da Serreta. Com esta abordagem estende-se a análise dos processos hidrovulcânicos a outros estilos passíveis de ocorrerem no actual enquadramento da ilha. A integração dos parâmetros eruptivos determinados para as erupções recentes do Faial e para algumas outras erupções hidromagmáticas dos Açores constitui a base para a modelação de erupções, tendo em vista a avaliação do perigo e risco associados a estas manifestações na ilha do Faial. No sexto capítulo apresenta-se tal análise, fundamentada na discussão de casos seleccionados de sequências eruptivas globalmente representativas da actividade vulcânica hidromagmática observada.
- Estudo hidrogeoquímico e vulcanológico de lagos no arquipélago dos Açores : aplicações para a mitigação de riscos naturaisPublication . Antunes, Paulo Custódio Pires; Cruz, José Virgílio de Matos Figueira; Gaspar, João Luís Roque BaptistaThe hydrogeochemical monitoring of volcanic lakes is a recent area of study when compared with other techniques which are more commonly applied to mitigation of hazards associated to active volcanoes. The research on these surface water bodies for monitoring in volcanology results from the behavior of lakes as condensers of volcanic fluids. Sometimes volcanic lakes even accumulate extremely acidified fluids due to condensation of these fluids. The largest Azorean lakes are emplaced inside volcanoes and some of these structures are active. The hydrogeochemical characterization of these lake waters and the study of the interaction with volcanic fluids can give a better understanding of systems. Therefore, the main objective of the present work is the characterization of volcanic lakes in the Azores and to forecast the possibility to use these aquatic systems for volcanic surveillance. The lake locations in the vicinity of populated areas emphasize the need for a better knowledge of the systems. The recent history on the Azores, reported some volcanic eruptions that have taken place within volcanic lakes or near and these eruptive events are responsible by changes on the lakes. In order to fulfill the main objective of this thesis several lakes were selected in São Miguel, Terceira, Graciosa, Pico, Flores and Corvo islands. At these lakes, corresponding to diverse volcanological settings, sampling was periodically made along the water column. The water analyses were carried out at the Hydrogeochemistry laboratory of the Geosciences Department of the Azores University. Water samples from several lakes were also sent to Activation Laboratories (Canada) to determine the major, minor and trace elements content. The isotopes 2H, 18O, 13C and 34S was made in the Stable Isotope Laboratory of the Mineralogy and Geochemistry Institute (University of Lausanne, Switzerland). All data collected was organized in digital form to make a database that is entitle DataLake. Specific hydrogeochemical software was used in order to proceed to data interpretation. Simulations with the model DYSREM_CAEDYM were conducted to study the behavior of same lakes as a response to an input of a inorganic CO2-water rich source. The results of these simulations have contributed to understand the possibility of significant increases of CO2 concentration in lake waters due to volcanic fluids contamination. Therefore, the model suggests that the contribution from organic free CO2, due to an organic matter degradation source, is not able to explain the total concentration of CO2 in some of the studied lakes. The exceeding CO2 can be due to interaction with volcanic fluids. The data also suggests that water chemistry on the studied lakes is influenced by salt contamination due to atmospheric transportation. However, same lakes appear to have the influence of other chemical modifying processes, such as the water-rock interaction or even the interaction with fluids of volcanic origin. From all the studied lakes, Furna do Enxofre (Graciosa island) shows higher concentrations in the analyzed species resulting from the volcanic contamination.
- História eruptiva do sistema vulcânico fissural dos picos e avaliação da susceptibilidade a escoadas lávicas (ilha de S. Miguel - Açores)Publication . Gomes, Ana Isabel Mendes Morais; Gaspar, João Luís Roque Baptista; Ferreira, Teresa de Jesus LopesAs erupções vulcânicas, não sendo, regra geral, dos perigos geológicos que ocorrem com maior frequência provocam, normalmente, significativos impactes sociais, económicos, culturais e ambientais em função do local onde ocorrem, do tipo de evento e sua magnitude. O arquipélago dos Açores, localizado no Oceano Atlântico Norte, foi palco de várias erupções históricas, de natureza e magnitudes variadas. A ilha de São Miguel, a maior tanto em área (aproximadamente com 746 km2) como em número de habitantes (137.699 pessoas, cerca de 57% da população do arquipélago), possui cinco sistemas vulcânicos activos, sendo três materializados por vulcões centrais com caldeira (Vulcão das Sete Cidades, Vulcão do Fogo e Vulcão das Furnas) e dois pautados por cones de escórias e escoadas lávicas (Sistema Vulcânico Fissural dos Picos e Sistema Vulcânico da Achada das Furnas). Desde o seu povoamento, em meados do séc. XV, ocorreram seis erupções nesta ilha, tendo cinco delas sido marcadamente explosivas e uma de carácter predominantemente efusivo. As escoadas lávicas basálticas, produto vulcânico comum das erupções do tipo havaiano e estromboliano, têm, normalmente, impacte mais reduzido, em termos de área, que o provocado por produtos piroclásticos de queda e de fluxo. Não obstante, existem alguns exemplos onde a dispersão e/ou velocidade de desenvolvimento das escoadas lávicas tiveram efeitos consideráveis, de entre os quais se salientam as erupções de Laki (Islândia), em 1783-84, e do Vulcão Nyiragongo (República Democrática do Congo), em 1977. No caso concreto de São Miguel, o Sistema Vulcânico Fissural dos Picos (SVFP) corresponde ao mais jovem e activo sistema basáltico da ilha, nele se tendo localizado as erupções históricas de 1563 e 1652. Durante a erupção de 1563, no Pico do Sapateiro ou Queimado, foram geradas escoadas lávicas basálticas (s.l.), cujo desenvolvimento atingiu a localidade da Ribeira Seca, na costa N da ilha, enquanto a mais recente, marcadamente explosiva, teve a particularidade de envolver um magma mais evoluído, invulgar no magmatismo que caracteriza o SVFP. O presente trabalho versa sobre o estudo do SVFP, o qual possui como limite a W o Vulcão das Sete Cidades e a E o Vulcão do Fogo. Este sistema é caracterizado por apresentar declives suaves a partir de uma zona central definida por dois eixos principais, paralelos, de centros eruptivos monogenéticos basálticos (s.l.), de direcção geral NW-SE, e a partir dos quais se desenvolvem escoadas lávicas para N e para S. [...].
- Recursos hidrominerais dos Açores: hidrogeologia e avaliação do potencial sócioeconómicoPublication . Freire, Pedro Artur Teles; Cruz, José Virgílio de Matos Figueira; Coutinho, Rui Moreira da Silva; Vieira, José CabralA origem vulcânica dos Açores explica a ocorrência de numerosas nascentes de águas minerais, predominantemente gasocarbónicas ou termais, que denotam uma elevada variabilidade de tipos químicos e de magnitude de mineralização, em particular na ilha de São Miguel, mas também nas ilhas Terceira, Graciosa, São Jorge, Faial, Pico e Flores. Não obstante a variabilidade hidrogeoquímica nos 116 pontos de água mineral referenciados, a predominância da fácies bicarbonatada sódica, associada a águas minerais gasocarbónicas e termais, é especificamente focada neste estudo, o qual engloba também a determinação de fluxos elementares subterrâneos transferidos para o escoamento de superfície, particularmente importante para a monitorização da actividade sismovulcânica. A composição química dos recursos hidrominerais dos Açores foi comparada com a das 14 águas minerais tipologicamente similares, com origem num ambiente geologicamente diverso, localizadas na Zona de Falha Penacova - Régua - Verín, troço Chaves - Verín, o que permitiu evidenciar as especificidades das águas minerais dos Açores. Para a concretização do objectivo principal referido inicialmente começou por se efectuar uma recolha exaustiva de elementos bibliográficos relativos às nascentes minerais dos Açores, mediante a consulta de acervos históricos e publicações mais recentes. Promoveu-se a compilação de todas as referências a fenómenos relacionados com a ocorrência de águas minerais dos Açores que incluíram dados geológicos, hidrogeológicos e analíticos e utilizou-se como ponto de partida a base de dados HYDROVULC (2005/2006). Seleccionaram-se também as emergências minerais de Trás-os-Montes e da Galiza para permitir efectuar um estudo comparativo com as águas minerais dos Açores. A realização de amostragem e análises periódicas de águas minerais, de acordo com os métodos usualmente descritos na literatura científica, permitiu a actualização da base de dados HYDROVULC (2005/2006), acrescentando 4418 análises às 953 então compiladas, respeitantes às águas minerais dos Açores. Elaboraram-se mapas temáticos para cada ilha do arquipélago dos Açores, relativos aos pontos de água mineral respectivos, para cada um dos parâmetros físico-químicos (temperatura, pH, condutividade eléctrica e CO2 livre), dos catiões (Na+, K+, Ca²+, Mg²+) e aniões principais (Cl¯, SO4²̄, HCO³̄) e da SiO2. Os valores que figuram em cada um dos mapas são os valores médios obtidos a partir das análises que se encontram na base de dados "Hydrovulc restrita 2000" , circunscritas, apenas, ao século XXI. A determinação de fluxos elementares e de CO2, foi efectuada em massas de água seleccionadas de acordo com a sua litologia dominante e posição relativamente aos centros vulcânicos activos (vulcão das Furnas e vulcão do Fogo), onde ocorrem águas minerais. Estes fluxos permitiram estimar a descarga de CO2 e dos elementos dissolvidos e relacioná-los com a descarga associada às emergências de águas minerais existentes no leito ou margens dos cursos de água permanentes. Os dados obtidos no decurso das análises efectuadas foram integrados e tratados com o objectivo de definir os principais processos hidrogeoquímicos e distinguir entre as variações sazonais ou as induzidas pelas actividades vulcânica e antropogénica. Elaborou-se um modelo hidrogeoquímico conceptual capaz de explicar a composição hidrogeoquímica de cada grupo de águas minerais. A avaliação do potencial socioeconómico das ilhas do arquipélago dos Açores, relativamente às águas minerais baseou-se numa expressão matemática que tem em conta a ponderação de dois critérios, um de coeficiente igual a 0,2, ligado indirectamente às águas minerais, e outro de coeficiente igual a 0,8, relacionado directamente com a temática hidrogeológica. Os resultados permitiram confirmar que este potencial é mais relevante no caso da ilha de São Miguel.
- Estudos de neotectónica na ilha de São Miguel: uma contribuição para o estudo do risco sísmico no arquipélago dos AçoresPublication . Carmo, Rita (Lúcio); Madeira, José (Eduardo de Oliveira); Ferreira, Teresa de Jesus Lopes[…]. O controlo tectónico sobre o vulcanismo está bem evidenciado pelo sistema regional no caso das zonas de vulcanismo fissural, enquanto que ao nível dos vulcões poligenéticos, a este sistema se adicionam outras direcções tectónicas, quer resultantes de campos de tensões relacionados com processos vulcânicos, quer associadas a estruturas mais antigas (i.e. E-W). A recolha da informação neotectónica disponível permitiu estimar taxas de deslizamento, deslocamentos por evento e comprimentos de rotura para algumas estruturas tectónicas, parâmetros fundamentais para avaliar a magnitude do sismo máximo expectável e o grau de actividade das falhas, usando as correlações empíricas de Wells e Comppermith (1994) e a classificação de Matsuda (1975 in Slemmons, 1977), respectivamente. As taxas de deslizamento variam entre 0.003 e 3.37 mm/ano, mostrando que as falhas identificadas podem classificar-se desde acidentes com baixa actividade a muito activos. No que respeita ao potencial sismogénico, as falhas presentes na ilha de S. Miguel têm potencial para causar rotura superficial durante sismos puramente tectónicos e de magnitude elevada, e/ou durante a actividade sísmica associada a episódios de reactivação vulcânica, e com magnitude baixa a moderada. O comprimento e a área de rotura, considerando uma espessura da crosta sismogénica de 8 e 14 km, indicam magnitudes de momento variáveis entre 4.9 e 6.6, enquanto que o deslocamento por evento sugere magnitudes mais elevadas (Mw 5.7-6.9). […].
- Estudo da desgaseificação difusa de ²²²Rn: implicações em termos de monitorização sismovulcânica, recursos geotérmicos e saúde públicaPublication . Silva, Catarina Paula Pacheco da; Ferreira, Teresa de Jesus Lopes; Allard, Patrick[…]. O Vulcão das Furnas, área de estudo do presente trabalho, corresponde a um centro traquítico poligenético. Este vulcão é encimado por uma depressão, resultante de duas fases distintas de formação de caldeira, no interior da qual ocorreram pelo menos 10 erupções vulcânicas nos últimos 5000 anos. Actualmente o Vulcão das Furnas apresenta diversas manifestações secundárias de vulcanismo, nomeadamente a presença de campos fumarólicos, de nascentes de água termal e gasocarbónica e de zonas de desgaseificação difusa através dos solos. O estudo da desgaseificação difusa do radão centrou-se na análise da sua variação espacial e temporal no solo e em nascentes termais e frias gasocarbónicas. A realização da cartografia de desgaseificação difusa no solo contemplou medições da concentração do radão, de dióxido de carbono (CO2) e da temperatura. […].
- Estudo de movimentos de vertente no concelho da Povoação (ilha de São Miguel, Açores): inventariação, caracterização e análise da susceptibilidadePublication . Marques, Rui Tiago Fernandes; Gaspar, João L. (Luís Roque Baptista); Zêzere, José Luís (Gonçalves Moreira da Silva)Fruto da localização geográfica e do enquadramento geodinâmico, os Açores têm sido marcados pela acção de diversos perigos naturais, de entre os quais se destacam, pela sua elevada frequência, os fenómenos de instabilidade geomorfológica. Na verdade, são vários os documentos históricos que relatam a ocorrência de eventos desta natureza, responsáveis pela perda de vidas humanas e significativos estragos materiais. Com o objectivo de se compilar e sistematizar a informação histórica sobre a ocorrência de perigos naturais nos Açores e, em particular, a associada à ocorrência de eventos de instabilidade geomorfológica, no presente trabalho definiu-se um modelo de dados, cuja concepção esteve na origem do desenvolvimento e da implementação de uma base de dados, designada por NATHA (Natural Hazards in Azores). Neste contexto, fez-se a recolha e catalogação documental dos eventos de instabilidade geomorfológica registados na ilha de São Miguel, o que permitiu determinar a sua incidência espacial e temporal, perceber o seu impacte e identificar os respectivos factores desencadeantes. […].
- Aplicação de técnicas de geodesia espacial ao estudo dos sistemas vulcano-tectónicos e hidrotermais do segmento definido pelas ilhas Terceira, São Jorge e GraciosaPublication . Rodrigues, Rita Maria Mendo Trigo Chichorro; Ferreira, Teresa de Jesus Lopes; Sigmundsson, FreysteinnO enquadramento geodinâmico do arquipélago dos Açores, aliado às suas características geológicas, geoquímicas, geofísicas e as frequentes manifestações das actividades sísmica e vulcânica, têm motivado o avanço de estudos multidisciplinares, em particular, aplicados a sistemas vulcânicos e tectónicos como complemento à mitigação de riscos geológicos. Neste contexto, desde 1999 que o Centro de Vulcanologia e Avaliação de Riscos Geológicos (CVARG) da Universidade dos Açores (UAc) tem vindo a desenvolver estudos no domínio da deformação crustal de forma a contribuir para o enriquecimento do conhecimento científico sobre a evolução do estado da deformação dos sistemas vulcano-tectónico activos da região dos Açores. Consequentemente, o presente trabalho tem como objectivo a compreensão dos processos de deformação crustal dos sistemas vulcano-tectónicos das ilhas Terceira, S. Jorge e Graciosa, tendo-se para o efeito procedido à implementação de um sistema de processamento / tratamento automático de dados GPS. [...].
- Pyroclastic density current-forming eruptions on Faial and Terceira islands, AzoresPublication . Pimentel, Adriano Henrique Gonçalves; Pacheco, José Manuel Rodrigues; Self, StephenThe main goal of this thesis is to improve the overall understanding of explosive volcanic eruptions, in particular of those that occur in the Azores and produce PDCs. To achieve this goal, two contrasting types of PDC-forming episodes from central volcanoes of the islands of Terceira and Faial were studied in detail. These studies allow a comprehensive understanding of the wide range of eruptive styles that produce PDCs and how the dynamics of these currents varies through time and space.
- Avaliação dos perigos vulcânicos e fenómenos associados na Ilha do Fogo (Cabo Verde) : implicações para o planeamento de emergência e ordenamento do territórioPublication . Cabral, Jeremias Alves; Gaspar, João Luís Roque Baptista; Ferreira, Teresa de Jesus LopesO arquipélago de Cabo Verde é composto por 10 ilhas e vários ilhéus de origem vulcânica, sendo a ilha do Fogo a única onde se registaram erupções históricas. É neste contexto que o presente trabalho se debruça sobre a avaliação dos perigos vulcânicos e fenómenos associados nesta ilha, e nas respetivas implicações em termos de planeamento de emergência e ordenamento do território. Para se compreender melhor o vulcanismo da ilha do Fogo, fez-se o enquadramento geotectónico do arquipélago e da ilha, foi analisada bibliografia especializada e cartografadas as principais formas e produtos vulcânicos relacionados com a atividade mais recente. Foram também analisados e calculados os parâmetros morfométricos dos cones de escórias, comparando-se os resultados obtidos com os determinados para outras regiões vulcânicas. Paralelamente, fez-se a pesquisa, revisão e análise de todos os relatos encontrados sobre erupções vulcânicas e sismos históricos ocorridos na ilha do Fogo. Constatou-se que desde o ano de 1500 ocorreram cerca de 31 erupções vulcânicas localizadas no interior da caldeira do Vulcão do Fogo e no Pico do Fogo, cujos estilos eruptivos foram essencialmente havaiano e estromboliano e que tiveram significativos impactes económicos, sociais, ambientais e culturais. Com base na caracterização da história eruptiva desde 1500 identificaram-se os diversos perigos vulcânicos diretos e indiretos. Os primeiros correspondem às escoadas lávicas e piroclastos de queda de natureza basáltica, e gases vulcânicos. Os segundos são, sobretudo, os sismos que antecederam os vários episódios eruptivos. Para se efetuar a análise da suscetibilidade ao desenvolvimento de escoadas lávicas, realizaram-se vários ensaios utilizando o modelo de simulação “Grapel 4”, incluído na ferramenta de SIG designada por VORIS, para se determinarem os valores mais adequados para os parâmetros da modelação. Concluiu-se que o modelo numérico de elevação de terreno com células de 50 metros era o mais indicado. As áreas fonte consideradas são as diretamente relacionadas com a distribuição dos centros emissores pré-existentes e com as estruturas tectónicas. Foram assim produzidas duas cartas de suscetibilidade a escoadas lávicas, uma ao nível da ilha e outra considerando apenas as áreas fonte situadas no interior da caldeira. Ambas foram posteriormente utilizadas nos estudos de vulnerabilidades. [...]