Departamento de Geociências
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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.
- Lagos vulcânicos dos Açores : caracterização geoquímica e monitorização vulcanológicaPublication . Antunes, Paulo Custódio Pires; Cruz, José Virgílio de Matos FigueiraA contribuição da hidrogeoquímica dos lagos vulcânicos para a vigilância vulcânica é uma área de estudo muito recente quando comparada a outras técnicas que têm o mesmo objectivo. Com efeito, o estudo destas massas de água, quando em contacto com fluidos de origem magmática, permite um melhor conhecimento destes sistemas vulcânicos. Esta área de estudo é mais um meio que se coloca à disposição da vigilância vulcânica. O interesse no estudo destes reservatórios naturais onde ocorre, por vezes, a condensação de gases vulcânicos ou a mistura com águas termais onde poderá existir a acumulação de fluidos extremamente acidificados, ganhou uma maior atenção após a libertação de CO2 nos lagos Monoun (1984) e, principalmente, no lago Nyos (1986), nos Camarões. Em resultado, o número de contribuições científicas relativo à problemática dos lagos vulcânicos tem aumentado sustentadamente. Os registos históricos nos Açores, nomeadamente na ilha de São Miguel, relatam erupções vulcânicas ocorridas no interior de lagos vulcânicos, bem como mudanças nestes sistemas lacustres relacionadas com este evento, os quais chegaram a secar durante as crises vulcânicas. No entanto, os estudos hidrogeoquímicos nos lagos vulcânicos do Arquipélago dos Açores são muito esporádicos. De forma a colmatar esta lacuna de informação foi planeado um levantamento hidrogeoquímico de uma amostra representativa de lagos vulcânicos dos Açores, visando, para além da caracterização das águas, contribuir para a construção de uma base de dados essencial para a monitorização vulcanológica. Em virtude do tempo disponível para a elaboração deste estudo e dos meios logísticos disponíveis, optou-se por fazer uma sistematização das principais lagoas da ilha de São Miguel e da ilha Terceira. Assim, foi possível a recolha de dados pioneiros inexistentes até então. Os elementos físicos e químicos analisados foram: o pH, a temperatura, a condutividade eléctrica, os sólidos totais (STD), o CO2 livre e total, o Na+, o K+, o Mg2+, o Ca2+, o HCO3-, o Cl-, o SO42-, e a SiO2. Também foram enviadas para o Activation Laboratories Ltd (Canadá) amostras de águas de diversas lagoas para a determinação dos elementos maiores, menores e em traço. Os dados de geoquímica publicados, sobretudo os que se encontram disseminados no âmbito de outros estudos não directamente relacionados com a temática do presente trabalho, foram compilados para a presente investigação. Os resultados das análises efectuadas permitiram identificar aumentos de concentração significativos, nomeadamente do dióxido de carbono total, no fundo dos lagos. Além da contribuição do CO2 livre a partir da degradação da matéria orgânica, há a possibilidade de parte deste aumento de concentração se dever à contaminação das águas dos lagos por fluidos de origem magmática. Os dados que sugerem esta contaminação vulcânica foram registados em lagos localizados nos três complexos vulcânicos (Sete Cidades, Fogo e Furnas) da ilha de São Miguel. Relativamente às lagoas da ilha Terceira, os resultados denotam a influência de contaminação de sais marinhos, excepção feita à lagoa do Algar do Carvão que apresenta valores em sílica elevados em relação aos restantes lagos do Arquipélago dos Açores. Este resultado permite extrapolar a possível existência de descargas de águas hidrotermais neste sistema. De todos os lagos do Arquipélagos dos Açores, o da Furna do Enxofre (ilha Graciosa) apresenta concentrações muito elevadas nos diferentes parâmetros analisados em relação aos demais lagos estudados, um resultado que se interpreta como resultante da contaminação vulcânica.
- Geologia estrutural da região Povoação-Nordeste (Ilha de São Miguel, Açores)Publication . Carmo, Rita (Lúcio); Madeira, José (Eduardo de Oliveira); Gaspar, João L. (Luís Roque Baptista)[…]. Devido ao contexto geotectónico em que se inserem, as ilhas dos Açores são palco de uma actividade sísmica e vulcânica significativa. Desde o seu povoamento, no século XV, existem testemunhos de importantes crises sísmicas, com abalos, em geral, de magnitude intermédia a fraca. Menos frequentemente têm ocorrido, também, terramotos com magnitude elevada, de que é exemplo o sismo de 1980 que ultrapassou a magnitude 7. Relativamente à actividade vulcânica, foram registadas pelo menos 26 erupções nos grupos central e oriental nos últimos cinco séculos. O objectivo principal do presente trabalho consistiu no estudo tectónico da região Povoação-Nordeste. Para isso, identificou-se e procedeu-se à cartografia das falhas e à sua caracterização geométrica e cinemática. […].
- Caracterização do depósito Sete-P11 (Sete Cidades, São Miguel, Açores): implicações para a história eruptivaPublication . Gonçalves, Paula Alexandra Sá da Silva; Pacheco, José; Queiroz, Maria GabrielaNa extremidade W da ilha de São Miguel, no arquipélago dos Açores, localiza-se o maciço das Sete Cidades, formado por um vulcão central com caldeira, numerosos cones de escórias, alguns cones de pedra-pomes, domos e maars. No decurso da história eruptiva do vulcão, registaram-se eventos tanto explosivos como efusivos, tendo o material extruído dado origem a depósitos vulcaniclásticos e escoadas lávicas (Queiroz, 1987). O depósito Sete-P11 é o resultado de uma erupção explosiva, com centro no interior da caldeira, ocorrida há 2220±70 anos B.P., depois de um período de repouso do vulcanismo intracaldeira (Queiroz, 1997). De um modo geral, é um depósito constituído por lapilli e cinzas pomíticas, rico em líticos, apresentando cristais soltos de feldspato. Evidencia grande dispersão, tanto na direcção NE-SW como para SE, provavelmente por corresponder à maior erupção ocorrida no Vulcão das Sete Cidades nos últimos 5000 anos. A estratigrafia, a granulometria e as características morfológicas dos clastos que constituem o depósito Sete-P11 forneceram neste trabalho informações preciosas no que diz respeito aos mecanismos de fragmentação e de transporte a que os clastos estiveram sujeitos durante a erupção. Este estudo permitiu concluir que o depósito é constituído por duas unidades principais. A unidade de base (U1) é constituída por lapilli pomítico de queda, médio a grosseiro, verificando-se a ocorrência de alguns blocos de pedra-pomes e de líticos. As análises granulométricas e morfológicas permitiram verificar que a pedra-pomes apresenta características que a associam à fragmentação magmática. Durante esta primeira fase da erupção a água teve um papel menos importante nos processos eruptivos. A unidade seguinte é um pouco mais complexa devido à sua heterogeneidade, resultante de uma maior entrada de água no sistema. Deste modo, o depósito apresenta uma sucessão de leitos de lapilli pomitico, por vezes rico em líticos, e leitos de cinzas pomíticas. Predominam os leitos de queda, no entanto distinguem-se alguns de fluxo do tipo surge. Os processos de fragmentação que lhes deram origem são predominantemente hidromagmáticos.
- Domos e Coulées da Ilha Terceira (Açores) : contribuição para o estudo dos mecanismos de instalaçãoPublication . Pimentel, Adriano Henrique Gonçalves; Pacheco, JoséA ilha Terceira distingue-se das restantes ilhas do arquipélago dos Açores, pela sua notável abundância de domos e coulées. Estas formas vulcânicas resultantes do vulcanismo essencialmente efusivo ou de reduzida explosividade, encontram-se frequentemente associadas no tempo e no espaço a importantes episódios de actividade explosiva. Estas lavas traquíticas (s.l.) correspondem aos produtos vulcânicos com maior expressão na história eruptiva recente desta ilha (< 23 000 anos). Os domos e as coulées ocorrem principalmente nos vulcões de Santa Bárbara e do Pico Alto, onde se podem observar importantes concentrações no interior das suas caldeiras e ao longo dos seus flancos. Com este trabalho, pretendeu-se contribuir para o estudo das lavas de natureza traquítica (s.l.) da ilha Terceira e particularmente dos seus mecanismos de instalação. Para tal, procedeu-se à caracterização geomorfológica e geoquímica destas lavas, e posterior modelação da dinâmica de instalação das coulées. No estudo da distribuição espacial dos centros eruptivos dos domos lávicos e das coulées, verificou-se a existência de extensos alinhamentos, de orientação geral WNW-ESE a NW-SE, sugerindo que a erupção destas lavas, alimentadas de profundidade por sistemas de diques, é fortemente condicionada pelo campo de tensões regionais, embora este se encontre, por vezes, localmente subjugado por tensões magmáticas. A caracterização geomorfológica das lavas traquíticas (s.l.) dos vulcões de Santa Bárbara e do Pico Alto permitiu concluir que tanto os domos como as coulées, de ambos os vulcões, apresentam morfologias muito semelhantes e não demonstram diferenças significativas em termos morfométricos. A análise morfométrica destas lavas indicou que os domos seguem um padrão de crescimento geométrico, dominado por um regime de instalação essencialmente endógeno. No caso das coulées, as baixas correlações observadas entre os parâmetros morfométricos dificultam a descrição do seu processo de extrusão e sugerem uma dinâmica de instalação mais complexa. Em termos composicionais, as rochas dos domos e das coulées correspondem a traquitos e riolitos de natureza hiperalcalina. A sua mineralogia é constituída essencialmente pelas mesmas fases minerais, tanto na geração fenocristalina como na geração microfenocristalina, com nítido predomínio de feldspato alcalino. Neste contexto, o Vulcão do Pico Alto distingue-se do Vulcão de Santa Bárbara pela presença de anfíbola nas suas rochas. O estudo geoquímico destas rochas permitiu reconhecer o papel da cristalização fraccionada como o processo fundamental da sua diferenciação magmática. Os comportamentos divergentes observados nas séries dos dois vulcões foram atribuídos a diferentes condições de fO2 durante a sua evolução magmática, como resultado de processos de desgaseificação distintos. A modelação da dinâmica de instalação das coulées da ilha Terceira permitiu uma melhor compreensão dos principais processos físicos envolvidos, mas também a reconstituição das condições que presidiram à sua extrusão. O modelo físico desenvolvido neste trabalho segue uma abordagem determinística simplificada para descrever a dinâmica de instalação destas lavas. Este modelo integra um conjunto de equações que permite quantificar os efeitos dos principais factores que condicionam o desenvolvimento das lavas. Os resultados obtidos demonstram que o modelo reproduziu com sucesso a gama de comprimentos máximos observados nas coulées da ilha Terceira. As principais divergências registadas entre a solução do modelo e as dimensões destas lavas, podem dever-se a ligeiras diferenças das condições eruptivas iniciais das coulées. Deste modo, foi possível obter um melhor conhecimento das condições dominantes no momento da erupção destas lavas traquíticas (s.l.).
- Águas minerais da ilha de São Miguel (Açores) : caracterização hidrogeológica e implicações para a monitorização vulcanológicaPublication . Freire, Pedro Artur Teles; Cruz, José Virgílio de Matos FigueiraA origem vulcânica dos Açores explica a existência de abundantes recursos hidrominerais, com emergências disseminadas por quase todo o arquipélago, com principal incidência em São Miguel. Estas águas apresentam uma elevada variabilidade de tipos químicos e de magnitude de mineralização, em virtude das influências sofridas até à emergência, e correspondem na maioria a descargas de aquíferos de altitude em vulcões activos. As primeiras referências a estas águas surgem nas primeiras crónicas relativas aos Açores e desde cedo foram utilizadas devido as suas propriedades minero-medicinais. O ressurgimento da importância dos recursos hidrominerais justifica um esforço redobrado na caracterização dos mesmos e na preservação dos seus dados analíticos para fins científicos. Desta forma o presente trabalho vai ao encontro destas premissas, apresentando a seguinte estrutura: O primeiro capítulo visa enquadrar teoricamente o tema da vigilância vulcânica, através de uma descrição sumária das respectivas técnicas (geofísicas, geoquímicas e geodésicas). Especial realce é dado à monitorização hidrogeoquímica, com vista à criação de uma linha de base que representa a actividade em dormência dos vulcões em estudo. O segundo e o terceiro capítulos são dedicados à caracterização da área em estudo e à discussão genérica das descargas minerais disseminadas na ilha de São Miguel, em termos geográficos, vulcanológicos e hidrogeológicos. O quarto capítulo apresenta a recolha e validação efectuada dos dados hidrogeoquímicos históricos, importantes para o conhecimento actual acerca da composição das águas minerais em São Miguel. O quinto capítulo refere-se ao desenvolvimento de uma base de dados hidrogeoquímicos denominada HYDROVULC. Nele descreve-se a estrutura física da mesma e as dificuldades no tratamento da informação proveniente da exaustiva pesquisa bibliográfica, particularmente ao nível da uniformização da nomenclatura e das unidades dos parâmetros físico-químicos. Por último, no capítulo seis, abordam-se os resultados analíticos de elementos maiores, menores e em traço em águas minerais na ilha de São Miguel, obtidos nas campanhas de campo que decorreram entre 2005 e 2006, perspectivando-se a identificação dos processos modificadores da composição química. A importância destes resultados para a vigilância vulcânica em São Miguel é discutido através da apresentação de diversos casos de estudo, nomeadamente os pontos de água mineral denominados de Ladeira Velha, Caldeiras da Ribeira Grande, Lombadas, Água Azeda, Caldeira Grande, Caldeira da Lagoa das Furnas e Torno.
- Estudo da desgaseificação difusa no Vulcão das Furnas (Ilha de S. Miguel) : o caso do ²²²RnPublication . Silva, Catarina Paula Pacheco da; Ferreira, Teresa de Jesus Lopes[…]. A área de estudo do presente trabalho centra-se no Vulcão das Furnas, um dos três vulcões centrais da ilha de S. Miguel. Este vulcão é conhecido pela sua significativa desgaseificação, nomeadamente pela presença de campos fumarólicos e de nascentes de água termal e gaseificada. O presente trabalho enquadra-se no âmbito do estudo de desgaseificação difusa através dos solos na freguesia das Furnas, localidade situada na caldeira deste vulcão, apresentando-se a cartografia de ²²²Rn e de anomalias térmicas e os resultados dos ensaios de monitorização contínua de ²²²Rn no solo e da qualidade do ar interior de uma habitação. […]. Deste trabalho ressalta o facto da desgaseificação difusa de radão através dos solos apresentar uma distribuição espacial semelhante à cartografada para o CO2 denotando a importância que a presença do reservatório hidrotermal tem neste processo de desgaseificação. Adicionalmente, este trabalho evidencia a possibilidade deste gás estar presente no interior de habitações, em concentrações muito superiores às recomendadas pelas entidades portuguesas regulamentadoras da qualidade de ar interior, e como tal, constituir um factor de risco para a saúde pública. Assim, torna-se necessário, no futuro, continuar a desenvolver trabalhos, neste vulcão, quer no âmbito da monitorização sismovulcânica, quer no que diz respeito à caracterização da qualidade do ar no interior de um maior número de habitações, no sentido de melhor avaliar a extensão dos potenciais efeitos em termos de saúde pública.
- 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.
- Fluxo de CO₂ em ambientes vulcânicos : da monitorização sismo vulcânica aos impactos climáticosPublication . Viveiros, FátimaO Vulcão das Furnas e um dos vulcões activos que constituem a ilha de São Miguel e foi palco de duas erupções vulcânicas desde o povoamento da ilha no seculo XV. Actualmente, as manifestações de vulcanismo neste sistema vulcânico são visíveis através dos seus campos fumarólicos, nascentes termais e nascentes de agua gasocarbónica. […]. Os primeiros estudos de desgaseificação difusa de CO₂ desenvolvidos nos Acores datam do inicio da década de 90 e foram realizados no Vulcão das Furnas. Nestes estudos foram medidas as concentrações de CO₂ no solo a cerca de 50 cm de profundidade, tendo-se caracterizado a distribuição deste gás na zona da freguesia das Furnas. Recentemente, novos trabalhos foram desenvolvidos pelo Centro de Vulcanologia e Avaliação de Riscos Geológicos (CVARG) neste sistema vulcânico com a finalidade não só de comparar as variações ocorridas ao longo das ultimas décadas, mas também de estimar a quantidade de CO₂ libertado para a atmosfera. A estabilidade observada nas zonas de desgaseificação anómala ao longo das ultimas duas décadas permite confirmar a utilidade dos mapas de desgaseificação difusa para a vigilância sismo vulcânica. […].
- Águas subterrâneas : um recurso natural estratégico nos AçoresPublication . Cruz, José Virgílio[…]. Em regiões vulcânicas, como os Açores, a ocorrência, circulação e armazenamento da água subterrânea apresenta especificidades bem contrastantes com outros meios geológicos. Estas particularidades resultam, em primeiro lugar, da própria edificação das ilhas, a partir de inúmeras erupções vulcânicas de magnitude e tipologia diversas e, em segundo lugar, de fatores secundários, que podem incrementar ou diminuir o potencial original das formações rochosas como aquíferos, como a alteração ou a fracturação das rochas. Estudos de base realizados pela equipa do CVARG permitiram a inventariação de 1673 nascentes e 150 furos de captação, cuja distribuição no arquipélago patenteia grandes assimetrias, o que reflete a heterogeneidade inerente ao comportamento hidrogeológico do meio vulcânico, para além dos contrastes geomorfológicos e climáticos existentes. […].