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MAGAT - From MAGma to the ATmosphere - uma contribuição para desenvolver a próxima geração de sensores geoquímicos para a monitorização em tempo real do movimento do magma em profundidade

Coordenador Científico


Vittorio Zanon

Investigador Responsável/CVARG


Resumo


​As erupções vulcânicas em ilhas oceânicas como os Açores são pouco frequentes, contudo podem ocorrer inesperadamente (caso da erupção submarina ao largo da ilha Terceira, Açores, 1998-2001), ou com pouco tempo de aviso (caso da erupção do Fogo, Cabo Verde, 2014-2015), comprovando, assim, a existência de risco potencial.

As redes de monitorização existentes resultam normalmente de um compromisso entre custo e seleção de técnicas que permitam uma rápida resposta sobre a possível movimentação do magma, as quais incluem sismómetros para detetar sinais geofísicos em profundidade e eventuais sensores geoquímicos para detetar as variações na quantidade de gás vulcânico libertado à superfície. Devido à sua baixa solubilidade nos magmas, o CO2 é um dos principais indicadores da presença de novo magma no sistema e o seu incremento pode indicar intrusões magmáticas. No entanto, uma anomalia na desgaseificação de CO2, e/ou elevada atividade sísmica numa determinada área não são suficientes para localizar inequivocamente uma possível subida do magma. Adicionalmente, o número de intrusões magmáticas que cristalizam em profundidades intracrustais é muito superior à ocorrência de uma erupção. A rápida e correta localização do magma em profundidade é fundamental para que qualquer entidade de proteção civil possa decidir a estratégia de ação e eventualmente uma possível evacuação total de uma área habitada.

Atualmente, a comunidade científica centra muitos esforços no teste e na calibração de novos sensores, como o Multi-Gás e o espectrómetro de infravermelhos de razão isotópica, baseado em emissão laser (IRIS). Estes equipamentos registam em tempo real múltiplos parâmetros geoquímicos das emissões de vulcões frequentemente ativos, essencialmente durante a fase pré-eruptiva. Esses sinais deverão fornecer informação sobre a possível ascensão do magma. No entanto, essas medidas não fornecem informação sobre a localização do magma em profundidade. O objetivo deste projeto é colmatar esta lacuna, fornecendo a informação sobre a variabilidade das razões medidas entre os elementos voláteis em magmas a várias profundidades, complementando os dados em tempo real com o estudo de inclusões fluidas e vítreas.

A criação de uma sonda que possa monitorizar os movimentos de um magma  em tempo real através da geoquímica de gás de superfície, deve assentar no conhecimento do comportamento dos elementos voláteis e semi-voláteis em profundidade. Para o efeito, é necessário verificar a respetiva solubilidade dos gases em função da composição do magma, da pressão e da temperatura. Portanto, as razões entre os vários elementos voláteis e as razões isotópicas constituem os parâmetros a medir nos magmas que representam diferentes reservatórios magmáticos. Esse conhecimento é possível analisando o conteúdo volátil e as razões isotópicas nas inclusões vítreas e fluidas coexistentes.

A seleção do Monte Etna (Itália), na qualidade de vulcão ativo e frequentemente em erupção, deverá permitir calibrar a variabilidade das razões entre elementos voláteis e semivoláteis e razões isotópicas com a profundidade. Este vulcão permite um acesso fácil e análises eficazes de plumas gasosas e fumarolas. A realização de amostragens durante os períodos eruptivos, assim como a ampla literatura disponível sobre as erupções passadas e recentes, irão permitir o acesso a uma grande variedade de amostras de rochas para o efeito, representativas de magmas que tiveram paragens características em vários reservatórios, em fases pré-eruptivas. Finalmente, a alta taxa de erupção do Monte Etna permitirá a análise e o estudo de séries temporais de gás em períodos não-eruptivos e sin-eruptivos.

Adicionalmente, serão estudados os vulcões oceânicos dormentes de Água de Pau em São Miguel (Açores) e Fogo (Cabo Verde), dos quais a estrutura interna é pouco conhecida. Em ambos, existem fumarolas de baixa temperatura ao longo de estruturas tectónicas presentes nos flancos e dentro da cratera. A assinatura geoquímica destes gases e a profundidade a que se formam precisa de ser parametrizada para melhor compreender eventos futuros. Os cristais dos produtos emitidos nos últimos 10 mil anos em Água de Pau e nos últimos mil anos no vulcão do Fogo, contêm inclusões fluidas e vítreas. Iremos combinar um estudo multi-analítico dessas inclusões e de lapilli vítreos emitidos durante as erupções recentes destes vulcões. As inclusões vítreas e os lapilli serão analisados para os elementos H2O, CO2, S, halogéneos e δ13C. As razões dos isótopos dos gases nobres e δ13C serão analisados em inclusões fluidas. Estes parâmetros químicos também serão medidos nas emissões de gás nas fumarolas existentes.

A aplicação desta metodologia multi-analítica é promissora e os resultados terão um forte impacte no futuro desenvolvimento e fabrico da próxima geração de sensores geoquímicos a serem incluídos nas redes de monitorização de vulcões dormentes e ativos.

Outros Investigadores


Outras Instituições


​INGV - Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia
IPGP - Institut de Physique du Globe de Paris
LMV - Laboratoire Magma et Volcans, Clermont Ferrand
Università degli studi di Palermo

Ficha de Projecto


MAGAT
From MAGma to the ATmosphere - uma contribuição para desenvolver a próxima geração de sensores geoquímicos para a monitorização em tempo real do movimento do magma em profundidade
Referência: CIRCNA/OCT/0016/2019
Financiamento: FCT
Duração: 2020-2023
Total: 267.779,11 €
Data de Início

01-08-2020
Data de Encerramento

31-07-2023

Anexos


Unidades Científicas Operacionais