Tipos de Vulcões

Um vulcão é uma abertura na superfície da Terra através da qual rochas derretidas, lava, cinzas vulcânicas, detritos e gases da câmara de magma atingem a superfície da Terra.

A crosta terrestre é dividida em 17 placas tectônicas principais, que flutuam em seu manto (a camada abaixo da superfície da Terra). Como essas placas estão sempre convergindo ou divergindo, às vezes elas colidem ou se separam, e os vulcões podem entrar em erupção nessas zonas ativas. Durante uma erupção vulcânica, rocha derretida ou lava saem através de aberturas na crosta terrestre. Quando a lava está abaixo da superfície da Terra, ela é chamada de magma.

Monte St. Helens (EUA), Mauna Loa (Havaí), Monte Cotopaxi (América do Sul), Monte Pinatubo (Filipinas) são alguns vulcões famosos do mundo.

Quantos tipos de vulcões existem

Existem quatro tipos de vulcões com base na natureza de sua erupção e no tipo de lava que eles liberam - vulcões de cone de cinza, composto, escudo e cúpula de lava.

Com base em sua frequência de erupção, os vulcões podem ser de três tipos – vulcões ativos, adormecidos e extintos.

Quais são os diferentes tipos de vulcões com base em suas características de erupção

Tipos de Vulcões

1. Vulcão Cone de Cinzas

Cinder Cone é o tipo mais simples e comum, e tem um formato de cone característico. Ela se forma quando cinzas vulcânicas, gotas de lava congelada de composição basáltica, saem de uma única abertura. Tem erupções explosivas causadas por gás que se expande rapidamente e escapa da lava derretida que sai como uma fonte. A lava esfria rapidamente e cai como cinzas que se acumulam ao redor da abertura formando um cone, deixando uma cratera no cume. Esses vulcões podem ter de 100 a 400 metros de altura.

Tipo de Lava: Lava basáltica menos viscosa e bastante fluida (enriquecida em ferro e magnésio e empobrecida em sílica)

Exemplos: Lava Butte no Oregon (EUA), Cerro Negro na Nicarágua (América Central), Parícutin no México.

Parícutin no México Tipos de vulcão Cinder Cone

2. Vulcão Composto

Também conhecido como estrato-vulcões, inclui algumas das maiores montanhas do mundo. É uma alta montanha cônica composta por uma camada alternada de fluxo de lava, o que justifica o nome vulcão composto. Pode ter um conjunto de respiradouros, com lava atravessando paredes ou saindo de fissuras nas laterais da montanha. As erupções são extremamente explosivas e perigosas. A pressão aumenta na câmara de magma à medida que gases sob imenso calor e pressão são dissolvidos dentro do magma. Quando o magma atinge as aberturas, a pressão é liberada e os gases explodem violentamente. Estes podem ter até 100 a 3500 metros de altura.

Tipo de lava: lava riolítica altamente viscosa que endurece antes de se espalhar (alto teor de sílica e baixo teor de ferro e magnésio)

Exemplos: Monte St. Helen e Monte Rainier nos EUA, Monte Etna e Stromboli na Itália, Monte Fuji no Japão, Cotopaxi no Equador, Monte Vesúvio na Itália, Monte Pinatubo e Mayon nas Filipinas, Volcan de Colima no México, Eyjafjallajokull no Islândia, Popocatepetl no México, Vulcão Arenal na Costa Rica, Monte Shasta (Montanha Branca) nos EUA.

Monte St. Helen nos EUA Tipos compostos de vulcão

3. Vulcão Escudo

Os vulcões de escudo são vulcões enormes e suavemente inclinados que quase exclusivamente explodem lava basáltica e incluem alguns dos maiores vulcões do mundo. As erupções não são explosivas; a lava escorre da abertura central ou de um grupo de aberturas e se espalha para longe, construindo um perfil em forma de cúpula como o escudo de um guerreiro. Eles podem ser tão altos quanto 9000 metros da base.

Tipo de lava: lava basáltica menos viscosa e bastante fluida

Exemplos: Os vulcões na ilha havaiana, incluindo Kilauea, Diamond Head, Mauna Loa e Mauna Kea

Mauna Loa nos tipos de vulcão do escudo do Havaí

4. Cúpula de Lava

Estes são montes circulares relativamente pequenos formados porque a lava é muito viscosa para fluir, o que faz com que ela se acumule sobre e ao redor das aberturas. À medida que a lava escorre, sua superfície externa esfria e endurece, depois se estilhaça, espalhando fragmentos soltos pela lateral. Cúpulas de lava são encontradas dentro da cratera ou nas laterais de grandes vulcões compostos. Sua altura depende do tamanho dos vulcões compostos que aparecem ao redor.

Tipo de lava: Lava riolítica altamente viscosa e menos fluida

Exemplos : cúpulas Lassen Peak e Mono na Califórnia (EUA), cúpula de lava Novarupta no Alasca (EUA)

A abóbada de lava na cratera de Mount St Helen nos EUA

Quais são os diferentes tipos de vulcões com base em sua frequência de erupções

1. Vulcões ativos

Aqueles que entraram em erupção nos últimos 10.000 anos e devem entrar em erupção novamente a qualquer momento.

Exemplos: Monte Etna na Itália e Mauna Loa no Havaí.

2. Vulcões adormecidos

Aqueles que não entraram em erupção nos últimos 10.000 anos, mas provavelmente entrarão em erupção depois de permanecerem inativos por um longo período.

Exemplos : o Monte Kilimanjaro na África e o Monte Fuji no Japão.

3. Vulcões extintos

Aqueles que estavam ativos no passado, mas não entraram em erupção nos últimos 10.000 anos e provavelmente não entrarão em erupção no presente ou no futuro.

Exemplos: Monte Quênia na África e Monte Aconcágua na América do Sul.

Perguntas frequentes

Q 1. O que é uma caldeira?

Resp. Caldera é uma depressão em forma de tigela formada quando um vulcão entra em colapso logo após esvaziar a câmara de magma em uma erupção vulcânica. Embora às vezes considerado um tipo separado de vulcão, na verdade é formado como um efeito posterior de uma erupção. Yellowstone Caldera nos EUA é um exemplo.

Q 2. O que são piroclastos ou materiais piroclásticos?

Resp. Os piroclastos referem-se às rochas, fragmentos de lava, cinzas, vapores expelidos durante as erupções vulcânicas.

Q 3. Qual é o maior vulcão em escudo ativo do mundo?

Resp. Mauna Loa (Havaí).

 

Explosão de explosões submarinas provocou erupção do vulcão Tonga

Expedições de pesquisa descobriram que o colapso da caldeira expôs enormes quantidades de magma quente à água.

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A erupção vulcânica Hunga Tonga-Hunga Ha'apai em 15 de janeiro produziu a maior explosão atmosférica na história registrada. Crédito: NASA/GOES/NOAA/NESDIS

Os pesquisadores estão começando a entender por que a erupção de um vulcão submarino em Tonga foi tão explosiva – e o que aconteceu depois. Evidências coletadas por dois grupos sugerem que quando o centro do vulcão entrou em colapso, ele expeliu uma enorme quantidade de magma que reagiu violentamente com a água, alimentando várias grandes explosões e centenas de explosões muito menores.

O vulcão Hunga Tonga-Hunga Ha'apai entrou em erupção em 15 de janeiro de 2022, produzindo a maior explosão atmosférica da história registrada. Ele enviou ondas de choque ao redor do mundo e uma nuvem de cinzas na atmosfera superior.

Em maio, Shane Cronin, vulcanologista da Universidade de Auckland, Nova Zelândia, liderou um grupo que navegou sobre a caldeira do vulcão, a depressão central que se forma quando um vulcão entra em erupção, e usou um sonar para mapear sua estrutura. Eles descobriram que a caldeira de quatro quilômetros de largura caiu de menos de 200 metros abaixo do nível do mar para mais de 850 metros.

“O vulcão produziu esta enorme caldeira nova”, diz Cronin. Ele estima que cerca de 6,5 quilômetros cúbicos de rocha foram jogados fora, aproximadamente o equivalente a uma esfera tão larga quanto a ponte Golden Gate em San Francisco, Califórnia. “Foi uma descoberta incrível”, diz Taaniela Kula, Secretária Adjunta de Terras e Recursos Naturais de Tonga em Nuku'alofa e colaboradora da pesquisa. “Cria uma imagem melhor do mecanismo do vulcão.” O trabalho foi apresentado em uma reunião da União Europeia de Geociências (EGU) em Viena no dia 26 de maio.

Após a erupção, os pesquisadores mapearam a caldeira, a depressão central que se forma quando um vulcão entra em erupção. Crédito: Shane Cronin/Universidade de Auckland e Taaniela Kula Tonga Geological Services

A razão para esta grande explosão foi provavelmente a interação entre grandes quantidades de magma e água quando a erupção começou, diz Cronin. “Você tem água a 20 graus e você tem magma de 1.110 graus entrando em contato direto”, diz ele. Uma diferença de temperatura tão grande significou que, quando a água foi forçada a entrar em contato com o magma pela erupção, ela explodiu. Cada interação empurrou a água mais para dentro das bordas do magma, diz Cronin, aumentando a área de superfície de contato e provocando mais explosões em uma reação em cadeia.

A profundidade inicial da caldeira também era rasa o suficiente para que a pressão da água não suprimisse a explosão, mas profunda o suficiente para que o magma fosse alimentado com enormes quantidades de água para alimentar as interações, resultando em várias grandes explosões e centenas de explosões muito menores a cada minuto. Relatos de testemunhas oculares do dia da erupção relataram “estalos e ruídos como fogo de artilharia” a até 90 quilômetros da erupção, diz Cronin. "Esses não são sons que eu ouvi de vulcões em erupção antes", diz ele.

Grãos de cinzas recuperados de Tonga após a erupção também sugerem que houve uma interação violenta entre magma e água. Quando a água do mar entrou em contato com o magma, produziu ondas de choque poderosas o suficiente para fraturar os grãos, disse Joali Paredes-Mariño, engenheiro geológico da Universidade de Auckland, em trabalho apresentado na EGU.

Destrua

Uma expedição separada por uma equipe do Instituto Nacional de Água e Pesquisa Atmosférica da Nova Zelândia (NIWA) em Auckland viajou para o vulcão em abril, mas não passou pela caldeira. Eles coletaram cinzas do fundo do mar ao redor do vulcão, o que mostrou que a erupção provavelmente foi seguida por fluxos piroclásticos dramáticos, correntes quentes de cinzas e lava que choveram sobre os lados submersos da caldeira. As cinzas quentes que se precipitaram transformaram o fundo do mar ao redor em um deserto branco que “eliminou tudo”, diz o líder da viagem Kevin Mackay, geólogo marinho do NIWA.

Esses fluxos se espalharam debaixo d'água por milhares de quilômetros quadrados a partir da erupção, rasgando os cabos do fundo do mar - incluindo aqueles que fornecem acesso à Internet de Tonga, que ainda não foi totalmente restaurado - e alimentando tsunamis que varreram as ilhas próximas, chegando a 18 metros de altura. No fundo do mar, nada parece ter sobrevivido, embora as amostras ainda estejam sendo analisadas para determinar a extensão dos danos. “Nós nem achamos que as bactérias estão vivendo lá”, diz Mackay. “É assim que pensamos que o sedimento é tóxico.”

Amostras coletadas pela equipe do NIWA estão sendo usadas para estudar os possíveis impactos nos níveis de oxigênio do oceano e na acidificação do oceano, diz Sarah Seabrook, biogeoquímica do NIWA.

Nem tudo, porém, foi dizimado. Dados de satélite mostraram uma grande proliferação de fitoplâncton no oceano após a erupção, que se alimentou de nutrientes liberados pela explosão, diz Seabrook. E nas colinas próximas que se projetavam acima do fundo do mar a apenas 15 quilômetros da erupção, a vida estava florescendo, diz Mackay. “Esperávamos que a vida fosse universalmente destruída.”

Pluma de vapor de água

Outra pesquisa apresentada na EGU por Philippe Heinrich na Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atômica, perto de Paris, mostrou que a onda de pressão da erupção produziu um tsunami até a costa mediterrânea francesa, a 17.000 quilômetros de distância, com vários centímetros no nível do mar aumento registrado. Luis Millán, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, também descobriu que a erupção enviou uma nuvem de vapor de água que atingiu uma altura de 53 quilômetros, bem na estratosfera. Essa pluma, que agora circundou o globo, aumentou o teor de vapor de água da estratosfera em 146 teragramas (146 trilhões de gramas), ou 10%, e provavelmente permanecerá na atmosfera por pelo menos um ano. “Não vimos nada assim antes em toda a era dos satélites”, diz Millán.

Algumas pesquisas sugerem que havia indícios do que estava por vir. Thomas Walter, do Centro Alemão de Pesquisa em Geociências em Potsdam, diz que as leituras da sismologia apontam para um possível colapso parcial da parede da caldeira horas antes do evento. "É uma dica muito fraca", diz ele. “Mas pode indicar que temos primeiro um colapso e depois a explosão.”

Cronin concorda que pode ter havido algum aviso prévio. Imagens de satélite mostraram parte da borda norte saliente do vulcão caindo no mar no dia anterior à erupção. “Isso pode ter indicado os estágios iniciais do colapso da caldeira”, diz ele. Essa poderia ser uma ferramenta crucial na previsão de futuras erupções submarinas. “Se perdemos a grande pista de que esse grande evento estava chegando, obviamente essa é uma lição que levaremos adiante”, diz Cronin.

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-01544-y

 

Por que a erupção de Tonga entrará na história da vulcanologia

A explosão de 15 de janeiro causou ondas de choque em todo o mundo e desafiou as expectativas científicas. Os pesquisadores agora estão lutando para descobrir o porquê.

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A explosão Hunga Tonga-Hunga Ha'apai foi capturada por vários satélites de observação da Terra. Crédito: Visible Earth/NASA

A erupção que devastou Tonga em 15 de janeiro durou apenas 11 horas, mas levará anos para os cientistas descobrirem exatamente o que aconteceu durante a explosão cataclísmica – e o que isso significa para futuros riscos vulcânicos.

O vulcão, chamado Hunga Tonga–Hunga Ha'apai, enviou uma nuvem de cinzas para a atmosfera superior e desencadeou um tsunami que destruiu casas nas ilhas próximas de Tonga. As reverberações da erupção circularam o globo várias vezes.

O extraordinário poder da explosão, capturado por uma série de sofisticados satélites de observação da Terra, está desafiando as ideias sobre a física das erupções. Os pesquisadores estão achando difícil explicar por que o vulcão enviou uma nuvem a tais alturas, mas emitiu menos cinzas do que seria esperado para uma erupção de tal magnitude. E as ondas de choque que se espalharam pela atmosfera e oceanos são diferentes de tudo o que foi visto na era científica moderna.

A erupção do Hunga Tonga-Hunga Ha'apai está forçando os cientistas a repensar suas ideias sobre os perigos representados pelos muitos vulcões submarinos que espreitam sob as ondas do Oceano Pacífico.

“Isso basicamente acaba com o Band-Aid em nossa falta de compreensão do que está acontecendo debaixo d'água”, diz Nico Fournier, vulcanologista da GNS Science em Taupo, Nova Zelândia.

Cientistas tonganeses observaram uma erupção do vulcão um dia antes da explosão principal. Crédito: Tonga Geological Services/ZUMA Press

Novo perigo

A erupção, que aconteceu a apenas 65 quilômetros da capital tonganesa de Nuku'alofa, foi um desastre para as mais de 100.000 pessoas que vivem em Tonga. Eles estão trabalhando para remover a espessa camada de cinzas que cobria tudo, para estabelecer suprimentos de água potável e se recuperar dos danos às plantações, estimados em cerca de 39 milhões de pa'anga tonganeses (US$ 17 milhões). Pelo menos três pessoas morreram em Tonga como resultado da erupção. A crise está sendo agravada pelo COVID-19, com os tonganeses enfrentando sua primeira onda de casos, que começou após a chegada de navios de socorro de outros países.

Mas os terremotos continuam a abalar a região, e o perigo vulcânico pode não ter acabado. Estudos preliminares de cinzas da erupção de 15 de janeiro sugerem que ela foi alimentada por um novo lote de magma subindo de dentro da Terra. Hunga Tonga–Hunga Ha'apai pode permanecer ativo por algum tempo, com efeitos incertos sobre o povo de Tonga.

Como a erupção de Tonga está ajudando os cientistas espaciais a entender Marte

Os geocientistas têm capacidade limitada para fornecer às pessoas da região uma boa noção dos riscos futuros. “É uma situação muito difícil desejar que a vulcanologia possa dar mais à população local”, diz Janine Krippner, vulcanóloga do Programa Global de Vulcanismo da Smithsonian Institution em Washington DC, com sede na Nova Zelândia. “Mas agora, esse não é o caso.”

A maior parte de Hunga Tonga–Hunga Ha'apai fica debaixo d'água. Eleva-se a mais de 2.000 metros do fundo do mar e faz parte do arco vulcânico Tonga-Kermadec. Esta cadeia de vulcões principalmente subaquáticos fica acima de uma enorme zona de colisão geológica, onde a borda ocidental da placa do Pacífico da crosta terrestre mergulha sob a placa indo-australiana. A borda da placa do Pacífico aquece à medida que afunda nas profundezas do planeta, e a rocha derretida sobe para alimentar os vulcões do arco Tonga-Kermadec.

Evidências geológicas mostram que grandes erupções convulsionaram Hunga Tonga–Hunga Ha'apai cerca de uma vez a cada milênio, com grandes explosões que ocorreram por volta de . 200 e 1100 dC O século passado trouxe outras menores, em 1937 e 1988. A essa altura, o topo do vulcão espreitava acima das ondas na forma de duas pequenas ilhas, chamadas Hunga Tonga e Hunga Ha'apai.

Então, em 2009, o vulcão começou a cuspir cinzas e vapor em uma erupção em Hunga Ha'apai. Em dezembro de 2014 e janeiro de 2015, outra erupção formou novos terrenos que ligaram as duas ilhas, formando uma única massa ^{1 , 2} .

Várias equipes de pesquisa visitaram a nova ilha logo após sua formação e coletaram amostras de cinzas e rochas vulcânicas. A análise geoquímica desse material, descrita em um artigo no Lithos ³ , descobriu que as erupções de 2009 e 2014-15 envolveram rocha derretida que não havia subido recentemente das grandes profundezas do manto da Terra.

Em vez disso, passou algum tempo em uma estação geológica, uma câmara de magma localizada a 5 a 8 quilômetros de profundidade na crosta terrestre. Enquanto estava lá, o magma passou por algumas mudanças químicas reveladoras, quase como o envelhecimento do vinho em um barril, antes de finalmente entrar em erupção na superfície.

O magma que entrou em erupção em janeiro foi diferente. Shane Cronin, vulcanologista da Universidade de Auckland, na Nova Zelândia, e seus colegas analisaram as cinzas da erupção que trabalhadores militares recolheram perto do aeroporto na maior ilha de Tonga. A análise química mostra que difere da das erupções de 2014-15. Cronin diz que o magma fresco subiu rapidamente, sem gastar muito tempo passando por mudanças químicas na câmara de magma enterrada.

A ilha de Tongatapu em Tonga antes de Tonga-Hunga Ha'apai explodir e depois, coberta de cinzas. Crédito: Maxar via Getty

A geóloga Taaniela Kula e seus colegas dos Serviços Geológicos de Tonga em Nuku'alofa estão coletando amostras de cinzas de ilhas em Tonga que Cronin e outros estão analisando. Ao estudar as cinzas de diferentes ilhas, inclusive observando quão densamente e quão amplamente elas são distribuídas, os pesquisadores poderão construir uma imagem melhor de como a erupção se desenrolou.

Surpreendentemente, parece ter havido relativamente pouca emissão de cinzas, dado o tamanho da explosão. Isso pode ser resultado do ambiente em que o Hunga Tonga-Hunga Ha'apai entrou em erupção: debaixo d'água, mas a uma profundidade relativamente rasa.

O fator água

Vulcões em águas profundas raramente entram em erupção na superfície do oceano em grandes explosões, porque a pressão da água sobrejacente impede que bolhas de gás se formem e cresçam com força explosiva. Mas o respiradouro vulcânico que entrou em erupção em Hunga Tonga-Hunga Ha'apai em 15 de janeiro tinha apenas dezenas a 250 metros de profundidade. Isso é raso o suficiente para que a água não suprimisse o poder da explosão, mas profundo o suficiente para o magma em erupção encontrar muita água.

A água pode alimentar erupções explosivas por aquecimento instantâneo para formar vapor, que se expande rapidamente. Desta forma, transforma eficientemente a energia térmica do magma na energia cinética de uma erupção, diz Michael Manga, geocientista da Universidade da Califórnia, Berkeley. “Algumas das erupções mais poderosas foram através da água”, diz ele.

Erupção do vulcão Tonga criou ondulações intrigantes na atmosfera da Terra

Outro fator importante é a quantidade de gás vulcânico misturado ao magma antes de entrar em erupção. Uma ressurgência de magma rica em gás pode ter alimentado a erupção de 15 de janeiro, fornecendo um grande número de bolhas para alimentar a explosão, diz Raymond Cas, vulcanologista e professor emérito da Universidade Monash em Melbourne, Austrália.

A erupção do Hunga Tonga-Hunga Ha'apai é incomum, pois combina características que geralmente não são vistas juntas, diz Cas. Os vulcanologistas conhecem outros exemplos de erupções que ocorreram debaixo d'água, ou sob neve e gelo, e, portanto, incorporaram água. Os cientistas também viram plumas de erupção extremamente altas que se elevavam na atmosfera. Mas Hunga Tonga–Hunga Ha'apai é um exemplo único de ambas as coisas acontecendo juntas. Pode vir a servir como protótipo de um tipo de estilo de erupção recém-reconhecido, diz ele.

A maioria das erupções submarinas não produz plumas particularmente altas. Por exemplo, em 2012, a massiva erupção em alto mar do vulcão Havre, ao norte da Nova Zelândia, produziu principalmente uma enorme coleção flutuante de pedras-pomes leves ⁴ . Essa erupção ocorreu a uma profundidade de mais de 900 metros. “Temos relativamente poucos casos em que vemos grandes plumas que rompem a superfície do oceano”, diz Kristen Fauria, cientista de vulcões da Universidade Vanderbilt em Nashville, Tennessee.

No entanto, a pluma de erupção Hunga Tonga-Hunga Ha'apai subiu a uma altura de pelo menos 30 quilômetros, bem na atmosfera superior, ou estratosfera. Isso é tão alto que os pesquisadores estão lutando para entender o impacto a longo prazo que isso pode ter. Imagens de satélite de alta resolução estão permitindo que eles rastreiem como cinzas, gás e certas espécies químicas estão flutuando na atmosfera – com muito mais detalhes do que poderiam em 1991, quando o Monte Pinatubo nas Filipinas entrou em erupção ainda mais poderosa do que Hunga Tonga–Hunga Ha 'apai. “Nunca vimos nada assim”, diz Anja Schmidt, vulcanologista do Centro Aeroespacial Alemão em Oberpfaffenhofen.

A gigantesca nuvem de cinzas que irrompeu de Hunga Tonga–Hunga Ha'apai, tomada pelo satélite japonês Himawari-8. Crédito: EyePress News/Shutterstock

O vulcão Tonga não emitiu dióxido de enxofre suficiente para mudar o clima global, como as erupções de alguns outros vulcões fizeram. Ele expeliu cerca de 400.000 toneladas de SO ₂ , enquanto a erupção de 1991 do Pinatubo ejetou quase 20 milhões de toneladas. Essa explosão resfriou temporariamente o planeta em quase 0,5 ° C, pois o enxofre formou partículas de sulfato que refletiram parte da radiação do Sol de volta ao espaço.

A nova ciência dos vulcões aproveita IA, satélites e sensores de gás para prever erupções

Uma possível explicação para a discrepância é que muito do SO ₂ de Hunga Tonga–Hunga Ha'apai pode ter 'caído' da pluma em baixas altitudes, antes que a pluma ficasse muito alta. Mas Hunga Tonga-Hunga Ha'apai jogou cinzas na estratosfera, e os pesquisadores estarão procurando por sinais de qualquer impacto no clima, diz Schmidt. Eles também estarão observando para ver se o material vulcânico causa alguma destruição do ozônio estratosférico e se as ondas atmosféricas desencadeadas pela erupção afetam os padrões de circulação atmosférica nos próximos meses.

As primeiras descobertas podem vir de experimentos com balões lançados na pluma de erupção de Tonga. Várias equipes de pesquisa já lançaram balões com instrumentos da ilha de La Réunion, no Oceano Índico. Um desses esforços, liderado pela Administração Nacional Oceânica e Atmosférica dos EUA, foi capaz de medir partículas vulcânicas até uma altura de 28 quilômetros enquanto a pluma flutuava sobre La Réunion, diz a integrante da equipe Elizabeth Asher, cientista atmosférica do Instituto Cooperativo de Pesquisa. em Ciências Ambientais em Boulder, Colorado. Isso é tão alto que ela espera ver os efeitos atmosféricos da erupção persistirem por mais tempo do que após erupções menos poderosas.

Efeitos de ondulação

Outro aspecto que pode remodelar a vulcanologia é a maneira como Hunga Tonga–Hunga Ha'apai desencadeou uma rica variedade de ondas que ondularam pelos oceanos e pela atmosfera. As reverberações que enviou ao redor do mundo lembram as observadas após a erupção do Krakatau, na Indonésia, em 1883, diz Alan Robock, cientista climático da Universidade Rutgers em New Brunswick, Nova Jersey. A erupção no mês passado desencadeou ondas de pressão e ondas de gravidade na atmosfera e ondas de tsunami em todo o Oceano Pacífico – mesmo em bacias oceânicas distantes. Os satélites GPS também detectaram distúrbios na ionosfera, a camada da atmosfera que fica acima da estratosfera, começando a uma altura de 80 a 90 quilômetros.

“Há peças enormes desse quebra-cabeça que ainda não conseguimos juntar”, diz Fournier.

O desafio agora é coletar dados suficientes para completar o quebra-cabeça. Os vulcanologistas normalmente monitorariam um vulcão ativo usando sismógrafos para estudar terremotos na área circundante. Atualmente, não há sismógrafos ativos em Tonga, portanto, os grandes terremotos que ocorreram em torno de Hunga Tonga–Hunga Ha'apai desde a erupção de 15 de janeiro não foram rastreados com muitos detalhes. Os dados que existem, no entanto, sugerem que os terremotos são gerados pelo magma fresco subindo para a crosta para reabastecer o reservatório que foi esvaziado pela grande erupção, diz Cronin.

Outra prioridade é pesquisar o fundo do mar ao redor do vulcão para ver quais partes de sua estrutura submarina explodiram ou mudaram de outra forma desde as pesquisas anteriores. Imagens de radar de satélite sugerem que a parte superior do vulcão diminuiu em pelo menos 10 metros, diz Cronin. Mas é muito perigoso aproximar-se do vulcão para fazer uma pesquisa científica ainda.

Alguns dados iniciais podem vir de navios de socorro que viajam para e ao redor de Tonga, como o encarregado de reparar o cabo submarino que conecta Tonga a Fiji. Isso foi cortado durante a erupção, cortando as comunicações internacionais. O cabo pode ter sido enterrado por um deslizamento de terra vindo do lado do vulcão, ou cortado em vários lugares.

Em primeiro lugar na mente de todos está o que Hunga Tonga–Hunga Ha'apai pode fazer a seguir. Um grupo de especialistas internacionais está fornecendo informações aos Serviços Geológicos de Tonga para ajudar o governo tonganês a avaliar o risco e decidir o que fazer. Os pesquisadores estão avaliando três cenários possíveis: a erupção pode terminar, pode continuar em um nível baixo ou pode haver outra explosão maciça. “Todos esses cenários ainda estão vivos”, diz Cronin.

Independentemente do que o futuro imediato reserva para este vulcão em particular, a erupção fez os vulcanologistas repensarem os perigos dos vulcões submarinos de forma mais ampla, diz Schmidt. “É um lembrete gritante de que esses tipos de vulcões existem, que representam um perigo e que são pouco estudados”.

Natureza 602 , 376-378 (2022)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-00394-y

Referências

1. Cronin, SJ et ai. Eos https://doi.org/10.1029/2017EO076589 (2017).

   PubMed   Artigo   Google Scholar  

2. Garvin, JB et ai. Geophys. Nenhuma coisa. Lett. 45, 3445-3452 (2018).

   PubMed   Artigo   Google Scholar  

3. Brenna, M. et ai. Lithos 412-413 , 106614 (2022).

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Elevação do Rio Grande pode ter sido uma ilha vulcânica

17 de abril de 2019

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Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Há 80 milhões de anos, erupções de lava vulcânica geradas pela separação das placas tectônicas da África e da América do Sul – iniciada há 120 milhões de anos – deram origem a uma ilha como a Islândia. Essa ilha vulcânica, que teria o tamanho do País de Gales, foi habitada por dinossauros e era composta por um cânion, floresta e praia. 

Há 40 milhões de anos o platô da ilha começou a submergir até chegar à posição em que se encontra hoje, a 3 mil metros de profundidade, no Atlântico Sul, e a 1,5 mil quilômetros a leste da costa brasileira, na altura do Rio de Janeiro.

Essa hipótese da história evolutiva dessa porção continental submersa no oceano Atlântico, conhecida como Elevação do Rio Grande, foi reforçada por descobertas feitas por pesquisadores brasileiros e ingleses durante um cruzeiro na região, realizado entre o fim de outubro e o início de novembro.

Realizada com o navio de pesquisa oceanográfica Discovery, da realeza britânica, a expedição fez parte de um projeto apoiado pela FAPESP e integrado por pesquisadores do Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (IO-USP) e da University of Southampton, na Inglaterra.

O objetivo do projeto é entender os processos que controlam a formação, a distribuição e a preservação de crostas de ferromanganês – depósitos minerais ricos em metais críticos para a indústria eletrônica e para produção de novas tecnologias. Entre eles estão o cobalto, essencial em baterias recarregáveis para os veículos elétricos, e o telúrio, fundamental para a produção de células solares para geração de energia solar de alta eficiência.

“Nosso objetivo é estudar como essas crostas de ferromanganês se formaram dos pontos de vista biológico, geológico, paleoceanográfico e paleoclimático”, disse Luigi Jovane, professor do IO-USP e um dos pesquisadores principais do projeto, à Agência FAPESP.

Cada vez mais escassos na superfície terrestre, alguns desses elementos são altamente concentrados em depósitos no fundo do mar, em nódulos e crostas de ferromanganês. Os maiores níveis de telúrio, por exemplo, são encontrados em crostas de ferromanganês incrustadas em montanhas submersas.

De olho nessas reservas, países como Inglaterra, Rússia, Noruega, França, China, Alemanha, Japão e Coreia do Sul, entre outros, têm se preparado para iniciar a mineração do fundo do mar. A atividade, contudo, deverá ter impactos ambientais e só poderá ser considerada uma opção viável se for sustentável.

“Ao identificar os processos que resultam em depósitos de alta qualidade, pretendemos desenvolver um modelo preditivo para sua ocorrência e estudar alternativas para minimizar os impactos ambientais da exploração mineral”, disse Jovane.

A fim de compreender melhor os processos que controlam a formação e composição desses depósitos minerais oceânicos, os pesquisadores realizaram três cruzeiros em pequenas bacias de águas profundas na costa do norte da África e do Brasil.

O primeiro cruzeiro foi realizado em outubro de 2016 em planícies abissais ao longo da Ilha da Madeira, no Atlântico Norte, com o navio de pesquisa oceanográfico inglês RRS James Cook. Já o segundo cruzeiro ocorreu em fevereiro de 2018, na Elevação do Rio Grande, com o navio oceanográfico Alpha Crucis, adquirido pela FAPESP para o IO-USP em 2012.

O terceiro cruzeiro, na mesma região e feito com o navio Discovery, partiu do Porto de Santos em 20 de outubro, com uma equipe de 10 pesquisadores brasileiros e 10 ingleses, retornando 18 dias depois, no dia 8 de novembro.

“Nesse terceiro cruzeiro, voltamos para áreas que tínhamos estudado no segundo cruzeiro, em fevereiro, que não são abrangidas pelo programa de estudos de crostas cobaltíferas na Elevação do Rio Grande do Serviço Geológico do Brasil [CPRM]”, disse Jovane.

Em 2014, o Brasil obteve da Autoridade Internacional do Leito Marinho (ISA, na sigla em inglês) – organismo ligado à Organização das Nações Unidas (ONU) responsável por regular atividades que envolvam o fundo dos oceanos em águas internacionais – o direito de estudar o potencial mineral de 150 lotes na Elevação do Rio Grande nos próximos 15 anos e apresentar os resultados para a ISA.

“Tentamos não sobrepor nossas áreas de estudo às do CPRM [Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais] e entender os processos que atuaram na Elevação do Rio Grande que fizeram com que apresente as morfologias que observamos”, disse Jovane.

Veículos autônomos e robóticos

Para mapear o leito oceânico da Elevação do Rio Grande, os pesquisadores usaram sonares, que permitiram mapear o fundo do mar com resolução suficiente para visualizar rochas com algumas dezenas de centímetros de diâmetro.

Com base nos mapas gerados pelas ondas sonoras de alta frequência foram definidos cinco locais de maior interesse para um veículo autônomo submarino, o Autosub6000, registrar imagens em preto e branco.

Uma vez mapeada a área com os sonares e o Autosub6000, foi enviado um veículo submarino robótico operado remotamente, o HyBIS. Este veículo fica ligado ao navio e tem câmeras e refletores para registrar imagens em vídeo do leito do mar, além de um braço mecânico articulável para coletar amostras.

Por meio dessas tecnologias foi possível visualizar na área central da Elevação um planalto raso com 800 metros de profundidade, dividido por uma fenda profunda, com 1.400 metros de profundidade, que separa a porção continental em duas partes.

Chamada de Grande Fenda, a fissura tem 24 quilômetros de largura e vales profundos com encostas verticais – como um cânion – com até 600 metros de altura, feitos de rochas basálticas.

Nas rochas basálticas da parede do cânion foi possível observar grandes áreas de crostas finas de ferromanganês bastante erodidas. “Constatamos que em muitas regiões da Elevação as crostas e os subsolos onde se formaram estão erodindo. Mas não sabemos ainda por que isso ocorre”, disse Jovane.

Já a quase 1 quilômetro de distância da borda da Grande Fenda, os pesquisadores encontraram um número expressivo de pedaços de crosta de ferromanganês negro sobre arenito calcário – o que pode ser a evidência de que a área foi uma praia.

As bordas do planalto da Grande Fenda, por sua vez, são compostas por campos de pedregulho de basalto. Esse tipo de rocha só pode ser formado em áreas onde há energia muito alta, como leitos de rios que correm rapidamente ou na costa do mar, onde ondas podem colidir com os penhascos, desalojar pedações de rocha e rolá-los ao redor até formarem pedras lisas e redondas.

“Isso é uma evidência de que a Elevação do Rio Grande submergiu. A lava vulcânica das erupções geradas pela separação das placas tectônicas da África e da América do Sul transformou-se em falésias e as ondas quebraram e rasgaram os penhascos da Grande Fenda”, estimou Bramley Murton, professor da University of Southampton e cientista-chefe da expedição.

Os pesquisadores também observaram no fundo das encostas, abaixo da lava basáltica, um leito de argila vermelha. Uma das hipóteses é a de que esse depósito de argila fundiu-se no topo de um segundo fluxo de lava, abaixo do primeiro.

Os geólogos reconhecem esse tipo de lama como o topo de um fluxo de lava que foi desgastado por condições subtropicais e úmidas, oxidando a lava e transformando seu conteúdo de ferro em vermelho e transformando a rocha em minerais de argila. “É o que chamamos de paleossolo”, disse Jovane.

Uma das hipóteses é a de que, quando as erupções de lavas vulcânicas deram origem à Elevação do Rio Grande, o sol e a chuva corroeram o topo dela e a transformaram em solo. Milhares de anos depois, os vulcões irromperam novamente e enterraram a paisagem em outro fluxo de lava incandescente e tudo foi incinerado.

Enquanto esfriava, a lava se contraiu formando a Grande Fenda vista hoje. Esse processo foi, provavelmente, seguido por ciclos adicionais de intemperismo, formação do solo, crescimento de plantas, pastoreio de animais, erupções de lava e incineração, estimou Murton.

“Encontrar evidências de que a Elevação do Rio Grande, que está situada em águas profundas, um dia esteve em terra firme foi algo totalmente inesperado”, avaliou o pesquisador.

Nem Toda Lava é Igual

 

Quando pensamos em lava, vem sempre a mesma imagem à cabeça. Mas você sabia que as lavas não são todas iguais? Elas nem sequer escorrem sempre.

Tipos de lava

Os tipos mais comuns de magma (esse é o nome da lava antes de ela chegar à superfície) se dividem em dois grupos principais: magmas básicos e magmas ácidos. Os básicos são os que geralmente imaginamos. 

Eles escorrem incandescentes por longas distâncias até esfriarem e formarem rochas negras. Já os magmas ácidos são bem diferentes. 

Eles são tão viscosos que tem dificuldade mesmo para sair dos vulcões. Sem conseguir escorrer, eles acabam entupindo esses montes, que vão acumulando gases e rocha derretida até a pressão se tornar tão alta que eles explodem! 

Quando a lava ácida esfria, as rochas que surgem têm cor cinza bem clara. Além disso, magmas ácidos são mais frios, com apenas 700 a 800 ºC, enquanto os básicos passam de 1000 ºC.

Como isso acontece?

Diferentes tipos de lava surgem a partir de um processo chamado diferenciação magmática. Quando as rochas fundidas sobem do interior do planeta em direção à superfície, frequentemente elas ficam armazenadas em grandes câmaras subterrâneas por algum período de tempo. Nesses locais o material, que é uma “grande sopa” de elementos químicos, vai resfriando lentamente. Da mesma maneira que a água tem uma temperatura para ficar

sólida (0 ºC), a margarina tem outra (cerca de 30 ºC) e o ferro também (cerca de 1500 ºC), os componentes dessa sopa líquida se solidificam em temperaturas distintas. Assim, nessas cavidades da crosta o resfriamento leva alguns minerais a solidificarem. Aos poucos o líquido vai perdendo alguns “ingredientes”, os quais passam a fazer parte dos minerais. Os principais são os elementos ferro e magnésio, justamente os maiores responsáveis pela formação de minerais escuros, conhecidos no jargão como minerais máficos. A perda desses elementos leva ao aumento da concentração de sílica (SiO2). Todo esse processo se chama cristalização fracionada.

Magmas básicos têm elevado teor de ferro e magnésio e entre 45% e 52% de sílica, enquanto os ácidos possuem pouco ferro e magnésio e acima de 66% de sílica. O baixo teor de ferro e magnésio leva a formação de grande.

 
quantidade de minerais claros, chamados na ciência de minerais félsicos. Por isso, as lavas ácidas não formam rochas pretas, mas sim cinzentas. Além disso, é a grande quantidade de sílica e a menor temperatura que tornam as lavas ácidas muito viscosas.

A diferenciação magmática também pode ocorrer por outros métodos, como a partir do derretimento das rochas da crosta que entram em contato com o magma quente ascendente. Outro fator para termos lavas distintas é a origem das rochas que derreteram para compô-las. Por exemplo, a fusão de rochas do manto terrestre origina magmas basálticos, enquanto a fusão de rochas da crosta continental gera magmas riolíticos. 

Às vezes, o magma nunca chega a se tornar lava, virando rocha completamente sólida dentro das câmaras na crosta. O granito é uma dessas rochas.