Vulcanismo 6

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Published on March 10, 2014

Author: YagoVerling

Source: slideshare.net

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Material destinado as aulas de Geologia do Professor Raul Reis.

"Que livro um capelão a serviço do diabo poderia escrever sobre as grosseiras, devastadoras, descuidadas, equivocadas, vis e terrivelmente cruéis obras da natureza." CHARLES DARWIN I magineuma erupção vulcânica que cause o colapso de uma área com o tamanho de Nova York, I que soter- re uma região maior que o Estado de Vermonr/ sob cinza quente, acabando com todas as formas de vida, e que cubra os campos por distâncias de até 2 mil km com uma camada de 20 em de cinza, tornando-os inférteis. Imagine que a poeira vulcânica lançada até a alta estratos- fera enfraqueça a luz do Sol durante um ou dois anos e que, por isso, não ocorram verões. Isso seria inacreditá- vel? Entretanto, já aconteceu, pelo menos em duas oca- siões, no território onde hoje se localizam os Estados Uni- dos: em Yellowstone, Estado de Wyorning, há 600 mil anos, e na região do Vale Com- prído.! Estado da Califómia, há 760 mil anos. Isso ocorreu bem antes da chegada do homem à América do Norte, há 30 mil anos, mas não faz muito tempo, se considerar- mos os 4,5 bilhões de anos da escala do tempo geológico. Sabe-se da existência desses eventos por meio da identificação e datação de rochas formadas por eles. Uma grande porção da crosta oceânica e continental é constituída de rochas vulcâni- cas, que se originam de magmas formados em grandes profundidades, tomando-se co- mo que "janelas" através das quais pode-se "perceber" vagamente o interior do planeta. Neste capítulo, examinaremos o vulcanismo, processo pelo qual os magmas do interior da Terra ascendem até a crosta, emergem na superfície como lava e res- friam-se para formar rochas vulcânicas duras. Discutiremos os principais tipos de lavas, os estilos de erupção, as formas de relevo resultantes e os transtornos am- bientais que os vulcões podem causar. Veremos de que forma a tectônica de placas e a convecção mantélica podem explicar o grande número de vulcões em limites de placas e as poucas ocorrências de vulcões em "pontos quentes" de regiões intrapla- caso Serão apresentados exemplos de como os vulcões interagem com os outros componentes do sistema Terra, particularmente com a atmosfera, com os oceanos e com a biosfera. Por fim, serão analisadas as alternativas de mitigação do poten- cial destrutivo dos vulcões, bem como as possibilidades de aproveitamento das suas riquezas em substâncias químicas e da energia térmica que liberam. Os filósofos antigos ficaram impressionados com os vulcões e com suas temíveis erupções de rocha fundida. Na tentativa de explicá-los, difundiram mitos sobre um mundo subterrâneo quente e infernal. Basicamente, estavam certos. Os pesquisadores modernos, utilizando a ciência, em vez da mitologia, também obtêm dos vulcões as evi- dências de que existem altas temperaturas no interior da Terra. Os vulcões como geossistemas 144 Os depósitos vulcânicos 144 Os estilos de erupção e as formas de relevo vulcânico 148 O padrão global do vulcanisrno 158 O vulcanisrno e a atividade humana 163

1441 Para Entender a Terra Num geossistema vulcânico há a interaçâo da litosfera, da astenosfera e do influxo de gases na atmosfera (vulcões terrestres) ou na hidrosfera (vulcões subaquáticos). Chaminé central Derram:s d~ lava :'ha~in~onduto lateral o SISTEMA TERRA h SISTEMA iljijOOCllMA SISTEMADA ~ TECTÔNICA Manto profund;;tJj DE PLACAS Ir1Núcleo .xterno SISTEMADO Núcleo intern-::;;?) GEODíNAMO Figura 6.1 Representação simplifrcada de um geossistema vulcânico. ulcões como geossistemas As medições de temperatura nas rochas provenientes das sonda- gens mais profundas já feitas (cerca de 10 km) mostraram que a Terra de fato toma-se mais quente com o aumento da profundida- de. Atualmente, os geólogos acreditam que, na astenosfera, as temperaturas cheguem no mínimo a 1.300°C, o que é suficiente- mente quente para que as rochas comecem a fundir-se. Por essa ra- zão, a astenosfera é considerada como uma das principais fontes de magma, a mesma rocha fundida que ocorre abaixo da superfí- cie terrestre e que chamamos de lava depois que irrompe na super- fície. As secções da litosfera sólida que se localizam acima da as- tenosfera podem também fundir-se para formar magmas. Como os magmas são líquidos, têm menor densidade que as rochas que os produziram. Portanto, à medida que o magma se acumula, começa a ascender à litosfera por diferença de densida- de. Em alguns locais, a fusão pode fraturar a Iitosfera em zonas de fraqueza, forçando sua ascensão. Em outros, o magma ascen- dente abre seu caminho fundindo as rochas existentes. Por fim, parte do magma chega à superfície e entra em erupção como la- va. Um vulcão é uma elevação OÚ uma montanha construída pe- la acumulação de lavas e de outros materiais eruptivos. As rochas, os magmas e as interações necessárias para des- crever toda a seqüência de eventos desde a fusão até a erupção constituem um geossistema vulcânico, mostrado de forma simplificada na Figura 6.1. Os magmas que ascendem à litosfera acumulam-se numa câmara magmática, situada, geralmente, em locais pouco pro- fundos da crosta. Esse reservatório periodicamente é esvaziado para a superfície através de uma chaminé, que é um conduto em forma de cano, em ciclos repetidos de erupções. A lava pode também irromper a partir de fendas verticais e outros condutos localizados nos flancos dos vulcões. com chas friar gran tem nem diár sivc to( Ter pm ... que se acumulam na supero fície para formar um vulcão. Há erupção de lavas por meio de uma chaminé e de condutos laterais •... ... ascende por um "sistema de encanamentos" à litosfera para formar uma câmara magmática. Ti o magma. que se origina na astenosfera parcialmente sólida •... o~ ml va sã di li CI n b Os vulcões são geossistemas importantes por três razões: (1) o vulcanismo é um processo tectônico fundamental paraa formação da crosta terrestre; (2) as erupções vulcânicas consii tuem enormes riscos naturais para as sociedades humanas; (3) as lavas dos vulcões fornecem aos cientistas amostras a partir das quais podem ser feitas inferências sobre as propriedades do interior da Terra. A complexidade dos geossistemas vulcânicos reflete-se na forma como essas amostras são quimicamente mo- dificadas, à medida que são geradas e transportadas para a suo perfície. Como foi visto no Capítulo 5, inicialmente só umape quena parte da astenosfera sofre fusão. Na sua ascensão pelali tosfera, o magma adquire componentes químicos, à medida que provoca a fusão de outras rochas, e perde outros componentes, pela deposição de cristais em câmaras magmáticas e pelo esca- pe de seus constituintes gasosos para a atmosfera ou parao oceano, quando há erupção. Levando em conta essas modifica ções, os geólogos podem extrair das lavas importantes informa ções, que constituem indícios da composição e do estado físico do manto superior. A partir de rochas vulcânicas antigas, pode- se, também, aprender muita coisa a respeito das erupções que ocorreram há milhões ou mesmo bilhões de anos. I ~~,uepósitos vulcânicos As composições química e mineralógica das lavas têm muitoa ver com a maneira pela qual ocorre a erupção e com a forma do relevo que é gerada quando elas se solidificam. Os principais ti- pos de lavas e as rochas que formam dependem dos magmas a partir dos quais elas se originaram. No Capítulo 5, vimos queas rochas ígneas e seus magmas precursores podem ser divididos em três grupos principais - félsicos, intermediários e máficos-,

combase na sua composição química (ver Quadro 5.2). As ro- chasígneas são ainda classificadas como intrusivas (que se res- friaramlentamente abaixo da superfície e, como resultado, têm granulaçãogrossa) ou extrusivas (que se resfriaram rapidamen- tenasuperfície e têm granulação fina). As principais rochas íg- neasintrusivas são os granitos (félsicos), os dioritos (interme- diários)e os gabros (máficos). Os principais equivalentes extru- sivossão o riolito (félsico), o andesito (intermediário) e o basal- to(máfico), Essas classificações estão resumidas na Figura 5.4. Tendoem mente esse quadro, vamos examinar os principais ti- posde lavas e o modo como elas fluem e se solidificam. Tipos de lavas Osvários tipos de lavas originam diversas formas de relevo: montanhasvulcânicas com formatos variáveis e derrames de la- vasolidificados com diferentes características. Essas variações sãoresultantes de diferenças na composição química, no teor degasese na temperatura das lavas. Quanto maior o teor de sÍ- licae quanto mais baixa a temperatura, por exemplo, mais vis- cosa(resistente ao fluxo) será a lava e mais lentamente ela se moverá.Quanto mais gás uma lava contiver, maior será a pro- babilidadede uma erupção violenta. Lavasbasálticas A temperatura da lava basáltica, de cor escu- ra,é de 1.000 a 1.200°C - próxima à temperatura do manto su- perior.Devido a sua alta temperatura e a seu baixo teor de síli- ca,a lava basáltica é extremamente fluida e pode escorrer rapi- damente,por grandes distâncias. Foram observadas correntes delavacom velocidade de até 100 km/h, embora velocidades depoucos quilômetros por hora sejam mais comuns. Em 1938, doiscorajosos vulcanólogos russos mediram temperaturas e co- letaramamostras de gases navegando em uma jangada de lava jásolidificada e com temperatura mais baixa que flutuava num riodelava basáltica. A temperatura na superfície da jangada era de300°C e a do rio de lava era de 870°C. Em tempos históri- cos,foram observadas correntes de lava fluindo por distâncias demais de 50 km, a partir de sua fonte. Os derrames de lavas basálticas variam de acordo com as condiçõesem que irrompem. Exemplos importantes são: • 8asaltos de planaltos continentais A lava basáltica altamente fluidaque irrompe em um terreno plano pode se espalhar sob for- madelençóis delgados, formando um derrame de lava. Freqüen- temente,os derrames sucessivos de lava basáltica empilham-se, sendochamados de basaltos de platô, e formam imensos planal- tos,como o Planalto Colúmbia, nos estados de Oregon e Wa- shington(EUA) (Figura 6.2).4 • Pahoehoe e aa A lava basáltica, ao fluir, pode ser classificada emduas categorias, de acordo com a forma que sua superfície adquire:pahoehoe (pronuncia-se [pa-hói-hói], com o h tendo o somaspirado) ou aa (pronuncia-se [ah-ah]). A Figura 6.3 mos- traexemplos dos dois tipos. A lava pahoehoe (que significa "em forma de corda", em havaiano) forma-se quando um magma muito fluido es- palha-se como um lençol e uma fina película vítrea e elásti- ca endurece, na sua superfície, durante o resfriamento. À medida que a lava líquida continua a fluir, por baixo da su- perfície, a película é arrastada, curvada e torcida, formando dobras justapostas retorcidas que lembram cordas. CAPíTULO 6 • Vulcanismo 1145 400 km Figura 6.2 Vista do Planalto Colúmbia, Washington (EUA) . Sucessivos derrames de basaltos empilharam-se para formar esse imenso planalto, o qual ocupa uma grande área dos estados de Washington e Oregon (EUA). [DaveSchiefelbein] "Aa" é a exclamação que os desavisados fazem ao aventu- rar-se caminhando de pés descalços nesse tipo de lava, que tem aparência de torrões de terra úmida recém-arada. A lava aa é mais viscosa que a pahoehoe, por ter perdido seus gases. As- sim, ela se move mais lentamente, permitindo que uma espes- sa capa endurecida se forme na superfície. À medida que o

146 Para Entender a Terra lava Aa lava pahoehoe -1 m Figura6.3 Dois tipos de lava, pahoehoe com aspecto de corda (embaixo) e blocos angulosos de aa (em cima). Vulcão Mauna Loa, Havaí. [Kim Heacox/DRK] derrame continua a fluir, essa nata se quebra em muitos blocos angulosos, que são transportados pela lava viscosa do interior do derrame, empilhando-se como uma frente íngreme de blo- cos angulares que avança como uma esteira de trator. É muito perigoso caminhar em cima da lava aa. Um bom par de botas, usado em um terreno desse tipo, pode ser gasto em uma sema- na, e o viajante ou geólogo que se aventure a andar nessa lava pode se preparar para cortes nos cotovelos e nos joelhos. O mesmo derrame basáltico, ao movimentar-se pela su- perfície, comumente tem as características de pahoehoe próximo à sua fonte, onde a lava está ainda fluida e quente, adquirindo as características de aa na porção frontal do der- rame, onde mostra uma camada superficial mais espessa, por ter ficado mais tempo exposta ao ar frio . • Lavas almofadadas Qualquer geólogo, ao se deparar com la- vas almofadadas'' - pilhas de blocos elipsoidais de basalto, em forma de almofadas, com cerca de um metro de largura -, sabe que elas se formaram numa erupção submarina (ver Figura 5.13), mesmo que hoje estejam em terra firme. As lavas em almofada são um importante indicador de que uma região já esteve um dia sob a água. Geólogos-mergulhadores, inclusive, já observaram a formação de lavas em almofada no fundo oceânico próximo ao Havaí. As línguas de lava basáltica, ao entrarem em contato com a água fria do oceano, desenvolvem um envoltório resistente, plástico. Como a lava no interior desse envoltório resfria-se mais lentamente, o interior da almofada desenvolve uma textura cris- talina, ao passo que o envoltório, que se resfriou rapidamente, so- lidifica-se como um vidro sem cristais. Lavas riolíticas O riolito, a lava mais félsica, tem cor clara. Seu ponto de fusão é mais baixo que o do basalto e irrompe em temperaturas de 800 a 1.000°e. É muito mais viscoso que oba· salto, por causa de sua temperatura baixa e teor de sílica maior. A lava riolítica move-se] O vezes mais lentamente que o bassl to, ou em velocidade ainda mais baixa, e, como é resistenteao fluxo, tende a acumular-se, formando depósitos espessos com aparência de bulbos. Lavas andesíticas Os andesitos, que têm teor de sílica inte mediário, têm propriedades que se situam entre aquelas dosba· saltos e as dos riolitos. Texturas das lavas As lavas têm outras feições que refletem as temperaturas eas pressões em que se formaram. Podem ter uma textura vítrea como a da obsidiana, ou granulação fina, se se resfriarem rapi damente. As texturas grossas, como aquelas dos tufos vulcâni cos, podem se formar no caso de haver resfriamento lentoem subsuperfície. As lavas podem ter, também, pequenas bolhas, criadas quando a pressão cai repentinamente, à medida quea lava ascende e resfria-se. As lavas são geralmente carregadasde gases, como o refrigerante em uma garrafa fechada. Quandoas cendem, a pressão que atua sobre elas diminui, assim comoa pressão no refrigerante cai quando a tampa é retirada. Da rres ma forma que o dióxido de carbono cria bolhas no refrigerante quando é liberado, o vapor d'água e outros gases dissolvidos, ao escaparem da lava, criam cavidades gasosas, ou vesícu/as (Figura 6.4). Assim, a textura vesicular, de aparência esponjo- sa, numa lava solidificada, pode fornecer aos geólogos detalhe das origens vulcânicas da mesma. Uma rocha que tenha uma grande quantidade de vesículas, geralmente de composição rio- lítica, é denominada de pedra-pomesP Algumas pedras-pomes têm tantos espaços vazios que se tomam extremamente leves,a ponto de flutuar na água. Depósitos piroclásticos A água e os gases nos magmas podem provocar efeitos ainda mais dramáticos no estilo das erupções. Antes de um magma entrar em erupção, a pressão confinante devida às rochas sobre -0,25 m Figura 6.4 Amostra de basalto vesicular. [Glenn Oliver/Visuals Unlimited]

Figura 6.5 Erupção piroclástica do Vulcão Arenal, Costa Rica. [Gregory G. Dimijian/Photo Researchers] jacentes não permite que esses voláteis escapem. Quando o magmachega próximo à superfície e a pressão cai, os voláteis podem ser liberados explosivamente, estraçalhando a lava e qualquer rocha sólida que estiver acima em fragmentos de vá- riostamanhos, formas e texturas (Figura 6.S). Existe uma gran- deprobabilidade de que as lavas riolíticas e andesíticas visco- sase ricas em gases originem erupções explosivas. Ejetólitos vulcânicos As rochas vulcânicas fragmentárias eje- tadasno ar são chamadas de piroclastos. Essas rochas, mine- raise vidros são classificados de acordo com seu tamanho. Os fragmentos menores, com menos de 2 mm de diâmetro, são chamados de cinzas vulcânicas. Os fragmentos maiores são chamados de bombas vulcânicas (Figura 6.6) e podem formar-se a partir de respingos de lava, que ficamarredondados e se resfriam no ar, ou podem também ser formadosa partir de fragmentos arrancados de rochas vulcânicas CAPíTULO 6. Vulcanismo /147 Figura 6.6 A vulcanóloga Katia Krafft examina uma bomba vulcãnica ejetada do vulcão Asama, no Japão. [Science Source/Photo Researchers] já solidificadas. Já se observou, durante erupções vulcânicas, o lançamento de ejetólitos do tamanho de uma casa por distâncias de mais de 10 km. A cinza vulcânica suficientemente fina para se manter em suspensão na atmosfera pode ser carregada por gran- de distância. Duas semanas após a erupção de 1991 do Monte Pi- natubo, nas Filipinas, a poeira vulcânica era detectada em volta de toda a Terra por satélites orbitais. Cedo ou tarde os piroclastos caem na Terra, geralmente for- mando depósitos perto de sua fonte. À medida que resfriam, os fragmentos quentes e não totalmente solidificados, por isso pe- gajosos, soldam-se uns aos outros (litificarn-se). As rochas cria- das a partir dos fragmentos menores são denominadas de tufos, enquanto aquelas constituídas de fragmentos maiores são as brechas vulcânicas (Figura 6.7). Fluxos piroclásticos Um tipo particularmente espetacular e devastador de erupção ocorre quando a cinza quente e a poeira são ejetadas como uma nuvem ardente? que se projeta monta- nha abaixo com velocidades de até 200 km/h. Como as partícu- -0,3 m Figura 6.7 Brecha vulcânica. [Doug Sokell/Visuals Unlimited]

1481 Para Entender a Terra Figura6.8 Um fluxo piroclástico projetando-se pelas encostas do Monte Unzen, no Japão, em junho de 1991. Observe, no primeiro plano, o bombeiro e o caminhão, tentando fugir da nuvem de cinza quente prestes a atingi-Ios. Três cientistas que estavam estudando esse vulcão morreram ao serem engolfados por um derrame semelhante. [AP/Wide World Photos] Ias sólidas permanecem em suspensão nos gases quentes, oatri· to é muito baixo, nessas nuvens incandescentes (Figura 6.8). Em 1902, uma nuvem ardente com uma temperatura inte na de 800°C explodiu sem muitos sinais prévios, no flancodo Monte Pelado.ê na ilha da Martinica, no Caribe. A avalanchade gás asfixiante e de cinza vulcânica incandescente derramou-e pelas encostas a uma velocidade de 160 km/h, semelhante à de um furacão. Em 1 minuto, e praticamente em silêncio, a emal são fervente de gás, cinza e poeira envolveu a cidade de Saint Pierre, matando 29 mil pessoas. Seria sensato, para os cientis tas que dão conselhos a terceiros, relembrar a declaração deum certo Professor Landes, feita um dia antes do cataclismo: "O Monte Pelado representa tanto perigo para os habitantes deSI. Pierre quanto o Vesúvio para os moradores de Nápoles". O Pro- fessor Landes pereceu com os demais. Em 1991, os vulcanólo gos franceses Maurice e Katia Krafft (Maurice tirou a fotogra fia de Katia na Figura 6.15) foram mortos por um derrame pio roclástico, no Monte Unzen, no Japão. lIIlIoL'_L,,-stilosde erupção e as formas e relevo vulcânico Agora que já analisamos os vários tipos de materiais vulcânicos trazidos do interior da Terra por derrames ou por irrupções ex plosivas, podemos examinar com mais detalhe os estilos de erupções e as formações características que elas constroem (Fi· gura 6.9). Nem sempre as erupções criam cones simétricos e majestosos: as formas de relevo vulcânicas têm formas varia das, a depender das propriedades da lava e das condições em que ocorrem os extravasamentos. Erupções com conduto central As erupções com condutos centrais geram a mais conhecida de todas as feições vulcânicas - uma montanha vulcânica em for- ma de cone. Tais erupções descarregam lava ou material piro- elástico por uma chaminé ou conduto central, que é uma aber- tura no topo de um canal alimentado r cilíndrico que se conecta com a câmara magmática e por onde o material ascende para ir- romper à superfície da Terra. Vulcões-escudo Um cone do tipo vulcão-escudo é construído por sucessivos derrames de lava, que se espalham a partir de uma chaminé. Essas formas são comumente geradas por lavas Figura 6.9 Estilos de erupção e formas de relevo vulcanogênico. (a) Um vulcão-escudo: Mauna Loa, Havaí. [U.s. Geological Survey] (b) Um domo vulcânico: o Monte Santa Helena após a erupção de 1980. [Lynn Topinka/USGS Cascades Volcano Observatory] (c) Um cone de cinzas: Cerro Negro, Nicarágua, em 1968. [Mark Hurd Aerial Surveys] (d) Um vulcão composto: Fujiyama, Japão. [Corbis] (e) Uma cratera: Monte Etna, Sicília. [Fabrizio Villa/ AP/Wide World Photos] (f) Uma caldeira: Lago da Cratera, Oregon (EUA), onde, como expresso no próprio nome, um lago preenche uma caldeira com 8 km de diâmetro. [Greg Vaughn/Tom Stack & Associates]

ESTILOSDE ERUPÇÃO E FORMAS DE RELEVO VUlCANOGÊNICO Erupção de flanco Chaminé (a) Vulcão-escudo Umvulcão-escudo é construído por acumulação demilharesde derrames basálticos delgados quese espalham em lençóis de baixa declividade.Cada camada do diagramarepresenta centenas de derramesdelgados. O magma pode irrompernos flancos do vulcão ou apartir da chaminé. (b) Domo vulcânico Osdomas vulcânicos são massas de lava félsica comformas bulbosas, que, por serem muito viscosas,acumulam-se em cima da chaminé,ao invés de se derramar. A foto mostra o crescimento de umdomo dentro da cratera do Monte SantaHelena, após a erupçâo de 1980. (c) Cone de cinza Chaminé preenchida com fragmentos de rochas Emum vulcão do tipo cone de cinza, o material ejetado édepositado como camadas que mergulham a partir dacratera, no cume. A chaminé abaixo da cratera épreenchida com material fragmentado. A foto éda erupção de 1968 do Cerro Negro, um conede cinzas formado em um terreno constituído de derrames mais antigos. OCerro Negro entrou em erupção, denovo, em 1995 e em 1999. Camadas sucessivas de material ejetado Chaminé preenchida por erupções precedentes (d) Vulcão composto Umvulcão composto é formado de camadas alternadas de material piroclástico com derrames de lava. A lava que se solidificou em fissuras forma diques que atuam como vigas reforçando a sustentação do cone. (e) Cratera Pode haver crateras no topo da maioria dos vulcões. Após uma erupção, a lava freqüentemente afunda de volta na chaminé e solidifica-se, sendo even- tualmente explodida em uma erupção piroclástica posterior. (f) Caldeira Uma erupção violenta pode es- vaziar a câmara magmática de um vulcão, que, então, não pode ~ mais sustentar a rocha sobreja- v cente. Então, ele entra em colapso, deixando uma grande bacia com paredes íngremes, chamada de caldeira. CAPíTULO 6 • Vulcanismo 11 49

1 5 O I Para Entender a Terra basálticas, que têm facilidade de fluir, espalhando-se por gran- des áreas. Se os derrames forem copiosos e freqüentes, criarão um amplo vulcão em forma de escudo, com dezenas de quilô- metros de circunferência e com mais de 2 km de altura, com ver- tentes geralmente suaves. O Mauna Loa, no Havaí, Estados Uni- dos, é o exemplo clássico de um vulcão-escudo (ver Figura 6.9a). Embora esteja a somente 4 km acima do nível do mar, ele é efetivamente a estrutura mais alta da Terra: medido a partir do fundo oceânico, o Mauna Loa tem 10 km de altura. Seu diâme- tro, na base, é de 120 km - uma área equivalente a três vezes o tamanho de Rhode Island.? Esse vulcão cresceu até essas enor- mes dimensões devido à superposição de milhares de derrames de lavas, cada um com poucos metros de espessura, num perío- do de cerca de I milhão de anos. Na verdade, a ilha do Havaí na- da mais é do que o topo de uma série de vulcões-escudo ativos superpostos, que emergem acima do nível do mar. Domos vulcânicos Em contraste com as lavas basálticas, as la- vas félsicas são tão viscosas que mal conseguem fluir. Elas, ge- ralmente, produzem domas vulcânicos, que são massas arredon- dadas de rochas, em geral com vertentes abruptas. A forma dos domos proporciona a impressão de que a lava foi espremida para fora da chaminé sem se espalhar lateralmente, como se fosse pas- ta de dente. Freqüentemente, os domos obstruem as chaminés, aprisionando os gases. Então, a pressão aumenta até que uma ex- plosão ocorra, fragmentando o domo. Isso aconteceu com o Monte Santa Helena (EUA), em 1980 (ver Figura 6.9b). Cones de cinzas 10 Quando as chaminés vulcânicas descarre- gam piroclastos, os fragmentos sólidos acumulam-se e formam um cone de cinza. O perfil de um cone vulcânico é determina- do pelo maior ângulo 1 1 capaz de permitir que os detritos per- maneçam estáveis, ao invés de deslizar encosta abaixo. Os frag- mentos maiores, que caem perto do cume, formam taludes mui- to inclinados, que, entretanto, são estáveis. As partículas mais finas são carregadas para posições mais afastadas da chaminé e formam taludes de baixo declive na base do cone. Assim se ori- ginaram os cones vulcânicos de formas clássicas, com verten- tes côncavas e uma chaminé no cume (ver Figura 6.9c). Vulcões compostos Quando um vulcão emite lava e piroclastos, formam-se derrames alternados desses materiais que dão origem a um vulcão composto com formas côncavas, ou estratovulcão. Exemplos de grandes vulcões compostos são o Fujiyama, no Ja- pão (ver Figura 6.9d), os montes Vesúvio e Etna, na Itália, e o Monte Rainier, no Estado de Washington, nos Estados Unidos. Crateras Uma depressão em forma de tigela, a cratera, é en- contrada no cume de muitos vulcões, sendo centrada na chami- né. Durante uma erupção, a lava ascendente transborda da crate- ra. Quando cessa a erupção, a lava remanescente na cratera es- corre para dentro da chaminé e solidifica-se. Quando da ocorrên- cia da próxima erupção, o material é literalmente estraçalhado para fora da cratera numa explosão piroclástica. Mais tarde, a cratera é parcialmente preenchida pelos detritos que caem de vol- ta. Como as paredes de uma cratera têm alta declividade, com o passar do tempo podem desabar ou ser erodidas. Desse modo, o diâmetro de uma cratera pode crescer até tomar-se muitas vezes maior que o da chaminé, e a profundidade pode chegar a cente- nas de metros. A cratera do Monte Etna, na Itália, atualmente tem mais de 300 m de diâmetro (ver Figura 6.ge), o que equivale ao comprimento de um campo de futebol. 12 Caldeiras Após uma erupção violenta, quando grandes vol~ mes de magma são descarregados de uma câmara magmática localizada a alguns quilômetros abaixo de uma chaminé vulcâ· nica, ela pode não mais ser capaz de sustentar seu teto. Emtai, casos, a estrutura vulcânica sobrejacente pode entrar em cola~ so de maneira catastrófica, formando uma caldeira, isto é, uma grande depressão em forma de bacia, com paredes íngreme, sendo muito maior que a cratera (ver Figura 6.9f). As caldeira são feições impressionantes, cujos diâmetros variam de pOUCOl até 50 km ou mais, equivalendo, grosso modo, à área metropo- litana de Nova York. A evolução de uma caldeira típica é mos trada na Figura 6.10. Após um período de centenas ou milhares de anos, novo> magmas, ao reentrarem numa câmara magmática colapsada,pe dem inflá-Ia novamente e, com isso, forçar o assoalho da calde. ra a formar um novo domo, gerando assim uma caldeira ressur· gente. O ciclo de erupção, colapso e ressurgência pode serrepe tido durante o tempo geológico. O colapso de uma grande caldei ra ressurgente é um dos fenômenos naturais mais destrutivosda Terra. A Caldeira de Yellowstone, em Wyoming (EUA), daqual ainda sobrevive uma relíquia, o gêiser Old Faithful, 13 ejetou,du· rante seus estágios eruptivos há cerca de 600 mil anos, aproxima damente 1.000 km'' de fragmentos piroclásticos, o que corres ponde a mais de mil vezes a quantidade de material ejetadodo Monte Santa Helena em 1980. Os depósitos de cinza caíramem grande parte do atual território dos Estados Unidos. Outros exemplos de caldeiras ressurgentes são a de Rabaul, em Papua Nova Guiné, e, nos Estados Unidos, as de Valles, no Novo Méxi co, a do Vale Comprido, situada 300 km a leste de San Francisco, na Califórnia, a do Kilauea (Havaf) e a caldeira inativa do Lago da Cratera.!" no Estado de Oregon. Hoje em dia, o monitoramento das turbulências nas caldei- ras é muito importante, devido ao seu alto potencial destrutivo. Felizmente, não há registros na História da ocorrência de colap- sos catastróficos de conseqüências globais, mas os geólogos es- tão desconfiados do aumento da freqüência de pequenos terre- motos nas caldeiras de Yellowstone e do Vale Comprido e de outras indicações de atividade nas câmaras magmáticas na crosta abaixo delas. Por exemplo, a infiltração de dióxido de carbono no solo, a partir do magma existente em porções mais profundas da crosta, vem matando árvores desde 1992 no Mon- te Mamooth, um vulcão na borda da caldeira do Vale Compri- do. Um guarda florestal quase foi asfixiado por dióxido de car- bono vulcânico que se infiltrou numa cabina localizada nos flancos do Monte Mamooth. Outras indicações de ressurgência da Caldeira do Vale Comprido são o soerguimento de mais deI metro, no centro da caldeira, nos últimos 20 anos, e a ocorrên- cia de pequenos terremotos quase contínuos. Mais de mil ocor- reram em um único dia em 1997. Explosões freáticas Quando o magma quente e carregado de gases encontra a água subterrânea ou a água do mar, as vastas quantidades de vapor superaquecido geralmente causam explo- sõesfreáticas, ou de gás (Figura 6.11). Uma das mais destruti- vas erupções vulcânicas da história, a do Krakatoa, na Indoné- sia, foi uma erupção freática. Diatremas Quando o material quente do interior da Terra es- capa de forma explosiva, a chaminé e o canal alimentador abai- xo dela freqüentemente são preenchidos por uma brecha, à me- dida que a erupção entra em declínio. A estrutura resultante é

ESTÁGIO 1 O magma novo preenche uma câmara magmática e desencadeia uma erupção vulcânica de lavase de colunas de cinza incandescente. ESTÁGIO 2 Aerupçâo de lava e os derrames piroclásticos continuam e a câmara magmática fica parcialmente esvaziada. ESTÁGIO 3 Umacaldeira forma-se quando o cume da montanha entra em colapso, caindo na câmara vazia. Grandes derrames piroclásticos acompanham o colapso, cobrindo a caldeira e as áreas adjacentes por até centenas de quilômetros quadrados. 1 ESTÁGIO 4 Umlago forma-se na caldeira. À medida que o magma residual da câmara magmática resfria-se, continua uma atividade eruptiva reduzida, sob forma de fontes quentes e emissôes :::~~::a~fEjLgasosas. Um ~ pequeno cone ~ vulcânico forma-se na caldeira. Lago da Cratera r--_-,L~ Figura 6.10 Estágios da evolução da caldeira do Lago da Cratera. CAPíTULO 6 • Vulcanismo ~ um diatrema. O Monte Shiprock, 15 que lembra uma torre iso- lada na planície circundante, no Novo México (EUA), é um diatrema exposto pela erosão das rochas sedimentares que um dia ele atravessou. Para os passageiros de avião que cruzam a região, o Monte Shiprock parece um gigantesco arranha-céu negro no meio do deserto vermelho (Figura 6.12). O mecanismo de erupção que produz o diatrema foi recons- tituído a partir do registro geológico. Os tipos de minerais e de rochas encontrados em alguns diatremas somente poderiam ter sido formados em grandes profundidades - 100 km, mais ou menos, no manto superior. Os magmas carregados de gases for- çam seu caminho até a superfície, fraturando a litosfera e explo- dindo na atmosfera, onde ejetam gases e fragmentos sólidos da crosta e do manto, às vezes em velocidade supersônica. Tal erupção provavelmente se pareceria com os jatos exaustores de um gigantesco foguete colocado de cabeça para baixo no terre- no, expelindo gases e rochas para o ar. Talvez os diatremas mais exóticos sejam as chaminés 16 kim- berliticas, cujo nome provém das fabulosas minas de diamante de Kimberley, na África do Sul. O kimberlito é um tipo de pe- ridotito vulcânico - uma rocha formada principalmente de oli- vina. As chaminés kimberlíticas também contêm uma grande variedade de fragmentos mantélicos, incluindo diamantes, que são empurrados para dentro dos magmas quando estes explo- dem em direção à superfície. As pressões extremamente altas, necessárias para transformar o carbono no mineral diamante, somente podem ser encontradas em profundidades maiores que 1SO km. A partir de estudos detalhados de diamantes e de ou- tros fragmentos mantélicos encontrados em chaminés kimber- líticas, os geólogos conseguiram reconstruir secções do manto, como se tivessem retirado um testemunho de sondagem de uma profundidade de mais de 200 km. Esses estudos fornecem for- tes evidências para a teoria de que o manto superior é constituí- do basicamente de peridotito. Figura 6.11 Explosão freática do Nisino-Sima, um novo vulcão que emergiu do mar em 1973, depois de uma erupção submarina no Oceano Pacífico, a cerca de 900 km ao sul de Tóquio, Japão. [Departamento Hidrográfico, Agência de Segurança Marítima,Japão]

1 521 Para Entender a Terra o magma em rápida ascensão quebra e carrega fragmentos da crosta e do manto, à medida que explode em velocidade supersônica. Os magmas carregados de gases provenientes do manto forçam sua ascensão, fraturando a litosfera. o km ) Magmas carregados de gases .... : Erupções fissurais Imagine a lava basáltica fluindo para fora de uma fratura com dezenas de quilômetros de comprimento e derramando-se so- bre vastas áreas da superfície terrestre. Tais erupções fissurais ocorreram inúmeras vezes, nos últimos 4 bilhões de anos (Fi- gura 6.13), sendo exemplos geologicamente importantes desses processos as erupções fissurais que ocorrem nas dor- sais mesoceânicas. Na História da humanidade, tais erupções foram testemunhadas apenas uma vez, em 1783, na Islândia, onde se encontra um segmento exposto da Dorsal Mesoatlân- tica. Um quinto da população da Islândia morreu de fome, como resultado dessa erupção. Uma fissura de 32 km de comprimento abriu-se e derramou cerca de 12 km ' de basal- to (ver Figura 6.13), uma quantidade suficiente para cobrir toda a Ilha de Manhattan, em Nova York, até a metade da al- tura do famoso Edifício Empire State.!? As erupções vulcâni- cas continuam na Islândia, embora em menor escala que a ca- tástrofe de 1783. Após a erupção, o canal vulcãnico forma um diatrema, composto de magmas solidificados e fragmentos de rochas, chamados de brechas. Os sedimentos menos resistentes do cone e da superfície da crosta são erodidos, deixando expostos o núcleo do diatrema e os diques radiados que hoje vemos. Antigo /cone vulcânico Figura 6.12 A formação de um diatrema. O Monte Shiprock, com 515 m acima das planuras sedimentares do entorno, no Novo México, EUA, é um diatrema, ou uma chaminé vulcânica, que foi exposto por causa da erosão das rochas sedimentares menos resistentes que antigamente o circundavam. Note o dique vertical, um dos seis que se irradiam a partir da chaminé vulcânica central. [Jim Wark, Index Stock Imagery] Derrames basáIticos (planaltos basáIticos) O registro geoló- gico dos tempos pré-históricos contém muitas evidências de erupções basálticas a partir de grandes fissuras. Quando os ba- saltos irrompem nas fissuras, as lavas constituem uma planície ou acumulam-se como um planalto, em vez de se empilharem sob a forma de uma montanha vulcânica, como acontece quan- do extravasam de uma chaminé. Os derrames basálticos que construíram o Planalto Colúmbia, nos Estados Unidos (ver Pi- gura 6.2), soterraram uma área de 200.000 km2 da superfície do terreno preexistente. Certos derrames individuais tinham mais de 100 m de espessura e alguns eram tão fluidos que se espa- lharam por distâncias de mais de 60 km a partir de sua fonte. Desde então, uma paisagem inteiramente diferente, com novos vales fluviais, vem se desenvolvendo no topo da lava que soter- rou a antiga superfície. Encontram-se planaltos basálticos em todos os continentes. 18 Depósitos de fluxos de cinza Erupções fissurais de materiais piroc1ásticos produziram extensas camadas de tufos vulcânicos

Figura6.13 Numa erupção fissural de basalto muito fluido, a lava rapidamente se derrama, afastando-se das fissuras e formando camadas extensas, em vez de acumular-se e formar uma montanha vulcânica. [Fonte: R. S. Fiske, U. S. Geological Survey] Cones endurecidosdenominados defiuxos de cinza (Figura 6.14). Até ondese sabe, a humanidade nunca presenciou nenhum desses eventosespetaculares. Os depósitos de cinza da Grande Ba- cia,19 em Nevada e outros estados adjacentes, nos Estados Uni- dos, que se formaram desse modo, cobrem uma área de 200.000km2 e sua espessura chega a 2.500 m em alguns locais. O Parque Nacional de Yellowstone, no Estado de Wyoming, foi cobertopor alguns derrames de cinza, que soterraram uma su- cessãode florestas. Outros fenômenos vulcânicos Lahar Um dos mais perigosos fenômenos vulcânicos é o flu- xotorrencial de lama e detritos chamado de lahar.ê? Esses flu- xospodem ocorrer quando um derrame piroclástico encontra umrio ou um banco de neve; ou quando a parede de um lago de craterase quebra, liberando a água de repente; ou quando um derramede lava derrete o gelo glacial; ou, ainda, quando fortes chuvastransformam depósitos de cinza recentes em lama. Uma camadaextensa de detritos vulcânicos na Serra Nevada da Ca- Iifórnia(EUA) contém 8.000 krn' de material depositado por lahar,o que seria suficiente para cobrir o Estado de Delaware?! comum depósito com mais de J km de espessura. Verificou-se que os lahares são capazes de carregar grandes matacões por dezenas de quilômetros. Quando houve a erupção do Nevado deiRuiz, nos Andes colombianos, em 1985, os lahares desen- CAPíTULO 6. Vulcanismo 1153 vulcânicos na fissura de Laki (Islândia), que se abriu em 1783, tendo despejado o maior derrame terrestre de lava registrado na História. [Tony Waltham] cadeados pelo derretimento do gelo glacial perto do cimo pro- jetaram-se encosta abaixo e soterraram a cidade de Armero, a 50 km de distância, matando mais de 25 mil pessoas. Colapso de flancos Um vulcão é construído de milhares de depósitos de lava, de cinza ou de ambos, formando estruturas Figura 6.14 Tufo soldado de um depósito de derrame de cinza na Grande Bacia do norte de Nevada, EUA. [John Grotzinger]

1541 Para Entender a Terra pouco estáveis. Suas laterais podem tornar-se inclinadas de- mais e, então, quebrar-se ou deslizar. Nos últimos anos, os vul- canólogos descobriram muitos exemplos pré-históricos de fa- lhas estruturais catastróficas nas quais grandes pedaços de vul- cões se romperam, talvez por efeito de um terremoto, e desce- ram encosta abaixo como um deslizamento de terra maciço e destrutivo. Em escala mundial, tais colapsos de flancos ocor- rem numa média de cerca de quatro vezes em cada século. Os maiores prejuízos na erupção de 1980 do Monte Santa Helena (EUA) foram causados pelo colapso de um flanco (ver fotogra- fia na Reportagem 6.1 do Plano de Ação para a Terra). Levantamentos realizados no assoalho oceânico do Havaí revelaram muitos deslizamentos de terra gigantes nos flancos submarinos da cordilheira havaiana. É provável que, ao ocorre- rem, esses gigantescos movimentos tenham provocado enor- mes tsunâmis'? (ondas marinhas). Na verdade, sedimentos ma- rinhos coralígenos foram encontrados numa das ilhas havaia- nas, a cerca de 300 m acima do nível do mar. Esses sedimentos foram provavelmente depositados por tsunâmis gigantes provo- cados pelo colapso de um flanco, em tempos pré-históricos. O flanco sul do vulcão Kilauea está avançando em direção ao mar a uma velocidade de 250 mm/ano, o que é muito rápido, em termos geológicos. Esse avanço tornou-se mais preocupan- te, entretanto, quando foi repentinamente acelerado por um fa- tor da ordem de várias centenas em 8 de novembro de 2000, provavelmente desencadeado por fortes chuvas alguns dias an- tes. Uma rede de sensores de movimentação detectou um au- mento sinistro da velocidade, que alcançou cerca de 50 rnm/dia, durante 36 horas, tendo, posteriormente, voltado ao normal. Algum dia, talvez daqui a milhões de anos, ou mesmo antes, o flanco provavelmente vá se quebrar e deslizar para o oceano. Esse evento catastrófico provocaria um tsunâmi que poderia se tornar desastroso para o Havaí, para a Califórnia e para outras áreas litorâneas da orla do Oceano Pacífico. Gases vulcânicos A natureza e a origem dos gases vulcânicos são de considerável interesse e importância. Pensa-se que, no decorrer do tempo geológico, esses gases tenham formado os oceanos e a atmosfera e que possam afetar até mesmo o clima atual. Os gases dos vulcões têm sido coletados por corajosos vulcanólogos e analisados para que a sua composição seja de- terminada (Figura 6.15). O vapor d' água é o principal consti- tuinte do gás vulcânico (70-95%), seguido pelo dióxido de car- bono, pelo dióxido de enxofre e por traços de nitrogênio, hidro- gênio, monóxido de carbono, enxofre e cloro. As erupções po- dem liberar enormes quantidades desses gases. Uma parte dos gases vulcânicos pode ser proveniente de grandes profundida- des da Terra, chegando à superfície pela primeira vez. Outra parte pode ser água subterrânea e água do mar, gases atmosfé- ricos reciclados ou gases que tenham sido aprisionados em ro- chas geradas em épocas passadas. Interações entre os geossistemas: vulcanismo e mudanças climáticas As relações entre as erupções vulcânicas e as mu- danças do tempo e do clima fornecem bons exemplos de intera- ções do sistema Terra. Por exemplo, a erupção de 1982 do El Chichón, no Sul do México, e a do Monte Pinatubo injetaram gases sulfurosos na atmosfera até 10 km acima da superfície. Por meio de várias reações químicas, os gases formaram um ae- Figura 6.15 A vulcanóloga Katia Krafft com um traje à provade calor, examinando um derrame de lava do vulcão Kilauea, no Havaí. [Maurice Krafft/Photo Researchers] rossol (uma fina névoa em suspensão no ar) que representava dezenas de milhares de toneladas de ácido sulfúrico. Esseae· rossol bloqueou a radiação solar, impedindo que uma partede· Ia chegasse à superfície, e, dessa forma, rebaixou as temperatu· ras globais durante um ou dois anos. A erupção do Monte Pina tubo, uma das maiores erupções explosivas do último século, causou um esfriamento global de pelo menos 0,5°C em 1992. As emissões de cloro do Pinatubo também apressaram a perda de ozônio na atmosfera, o escudo que protege a biosfera dara diação ultravioleta do Sol. Os detritos jogados na atmosfera du· rante a erupção de 1815 do Monte Tambora, na lndonésia, cau- saram resfriamento ainda maior. No ano seguinte, em 1816, ° Hemisfério Norte passou por um verão muito frio, inclusive com nevadas. A queda na temperatura e a precipitação de cinza causaram ampla quebra nas safras. Como resultado, mais de90 mil pessoas pereceram naquele "ano sem verão". Esse terrível ano inspirou o triste poema "Escuridão", de Byron: Eu tive um sonho, que não foi apenas um sonho. O sol brilhante se extinguiu e as estrelas Perambulavam escurecidas no espaço eterno, Sem raios e sem rumo; e a Terra gelada Orbitava cega e obscurecida no ar sem Lua; As manhãs chegaram e se foram - e chegaram sem trazer o dia. E os homens esqueceram suas paixões no pavor dessa desolação que se Ihes abateu; e todos os corações Gelaram numa prece egoísta por luz.23 Um exemplo surpreendente da interação dos geossistemas é o do inter-relacionamento entre o clima e o vulcanismo. Como acabamos de ver, os vulcões podem afetar o clima, mas parece

Figura6.16 A fumarola do vulcão Merapi, na Indonésia, forma depósitos de incrustação sulfurosos. [Roger Ressmeyer/Corbis] queo clima também pode afetar os vulcões. Recentemente, fo- ramencontradas evidências estatísticas de que fortes chuvas podemprovocar o colapso de domos vulcânicos, que é um dos maisperigosos tipos de erupções vulcânicas, pois pode provo- carderrames piroclásticos (ver Figura 6.8). Foi relatado que vá- riaserupções vulcânicas na ilha de Montserrat ocorreram após forteschuvas. Essa amostragem é pouco significativa para sus- tentaruma hipótese. Entretanto, outros cientistas encontraram conexõesestatísticas entre as estações do ano com fortes chu- vase as erupções dos montes Etna e Santa Helena. Um especia- listado U.S. Geological Survey acredita que, se a chuva fosse levadaem consideração, a previsão de algumas erupções pode- riaser aperfeiçoada. Entretanto, o mecanismo que conecta a . chuvaàs erupções ainda não é claro. Especula-se que a infiltra- çãode chuva nas profundezas, até o magma quente, poderia formarvapor superaquecido e causar uma explosão, seguida de umcolapso. Ou, talvez, o peso da precipitação sazonal acumu- ladapossa causar um colapso. Atividades hidrotermais A atividade vulcânica não pára quandoa lava ou os materiais piroclásticos deixam de fluir. Du- rantedécadas ou, às vezes, por centenas de anos após as gran- deserupções, os vulcões continuam a emitir fumaça e vapor pormeio de pequenos condutos, chamados defumaralas. Essas emanaçõescontêm materiais dissolvidos que se precipitam nas superfíciesadjacentes à medida que o vapor se condensa e eva- poranovamente, formando vários tipos de depósitos de incrus- tação(tais como os travertinos), inclusive alguns com minerais valiosos(Figura 6.16). As fumarolas são manifestações superficiais da atividade hidrotermal, que é a circulação de água através de magmas e rochasvulcânicas quentes. A interação da hidrosfera e da litos- feraterrestre é um processo importante em muitos geossiste- masvulcânicos. A água subterrânea circulante, ao alcançar os magmasprofundos, que retêm o calor por centenas ou milhares CAPíTULO 6 • Vulcanismo 11 55 de anos, aquece-se e retoma para a superfície sob a forma de fontes quentes ou de gêiseres. Um gêiser é uma fonte de água quente que jorra de forma intermitente com grande força, fre- qüentemente acompanhada por um rugido trovejante (Figura 6.17). O gêiser mais conhecido dos Estados Unidos, o Old Faithful, no Parque Nacional de Yellowstone, irrompe em inter- valos de aproximadamente 65 minutos, formando um jato de água quente que se eleva até 60 m de altura acima da superfície. O vapor e a água quente formados pela atividade hidroter- mal podem ser canalizados para gerar energia geotérmica. As atividades hidrotermais são também responsáveis pela deposi- ção de minerais incomuns, particularmente de metais, forman- do corpos de minérios com grande valor econômico (ver Capí- tulo 22). Como veremos, as interações hidrotermais são espe- cialmente intensas nos centros de expansão das dorsais rneso- ceânicas, onde enormes volumes de água e de magma entram em contato. o SISTEMA TERRA Figura 6.17 O gêiser Old Faithful, no Parque Nacional de Yellowstone (EUA), que irrompe até uma altura de 60 rn, a intervalos de 65 minutos. [Simon Fraser/SPL/Photo Researchers]

1 561 Para Entender a Terra 6.1 Monitorando vulcões Kilauea: seguindo o caminho do magma Qimenso vulcão-escudo Mauna l.oa, que tem um vulcão menor, o Kilauea, localizado na sua vertente oriental, constitui a metade sul da ilha do Havaí. Como a U. S. Geolo- gical Survey opera um observatório de vulcanologia na borda da caldeira do Kilauea, esse vulcão ativo talvez seja, atualmen- te, o mais bem estudado do mundo. Uma moderna rede de instrumentos e instalações de la- boratórios é utilizada para seguir os movimentos do magma no interior do vulcão e as mudanças químicas das erupções de lavas e gases. Os sismógrafos, que medem vibrações den- tro da Terra, detectam e localizam os pequenos terremotos que geralmente estão relacionados com os movimentos do magma. Os sismógrafos podem localizar terremotos em pro- fundidades de até 55 km abaixo do Kilauea. Tais terremotos geralmente marcam a entrada de magma em canais que vêm da astenosfera, passam pela litosfera e chegam até a superfí- cie terrestre. A migração ascendente do magma pode ser se- guida durante meses, pois as perturbações sísmicas ocorrem progressivamente mais próximas da superfície à medida que o magma ascende. Os clinômetros, que medem a inclinação do terreno, indicam o momento em que o vulcão começa a inchar, à medida que o magma preenche uma cãmara magmá- tica não muito abaixo do cume. O primeiro sinal de que uma emissão de lava está iminen- te é uma série de milhares de pequenos terremotos, que in- dicam que o magma está afastando as rochas, para forçar a sua ascensão até a superfície. Freqüentemente, os geólogos sabem onde vai ocorrer a erupção a partir da localização dos terremotos e das mudanças no seu padrão. Em janeiro de 1960, por exemplo, os cientistas da U. S. Geological Survey detectaram uma série de terremotos nas proximidades da vi· Ia de Kapoho, no flanco do Kilauea. Como esperado, uma erupção começou, mas sem causar vítimas, pois a vila tinha sido evacuada. Uma nova paisagem foi criada pela lava que escorreu para o mar. Muralhas com seis metros de altura fo- ram construídas, em uma vã tentativa de desviar a lava e sal· var uma comunidade litorânea. Quando tudo terminou, os clinômetros mostraram que o vulcão havia desinflado, signi- ficando que a câmara magmática abaixo dele havia sido dre- nada durante a erupção de Kapoho. O ciclo repete-se em períodos de alguns anos. Monte Santa Helena: perigoso, mas previsível Na parte contígua dos Estados Unidos, o Monte Santa Helena é o vulcão mais ativo e explosivo. Ele tem uma história bem do- cumentada de 4.500 anos de eventos destrutivos como der- rames de lavas e rochas piroclásticas quentes, lahares e preci- pitação de cinza. Após 123 anos de inatividade, a partir de 20 de março de 1980 passou a ocorrer uma série de terremotos pequenos e moderados sob o vulcão, assinalando o começo de uma nova fase eruptiva. Esses terremotos fizeram com que a U. S. Geological Survey emitisse formalmente um alerta de desastre. Após uma semana, a primeira emissão de cinza e de vapor irrompeu numa cratera recém-aberta bem no cume. Em abril, os tremores sísmicos aumentaram, indicando que havia magma movendo-se abaixo do cume, e foi verificado o apare- cimento de uma sinistra inchação da encosta nordeste. A U.S. Geological Survey emitiu um alerta mais vigoroso e ordenou a Destruição de uma propriedade engolfada por um derrame de lava na erupção de 1990 do vulcão Kilauea, Havaí, Estados Unidos. [James Cachero/Corbis]

CAPíTULO 6 • Vulcanismo 11 57 evacuação das redondezas. Em 18 de maio, o clímax da erup- ção começou subitamente. Um forte terremoto desencadeou, aparentemente, o colapso do lado norte da montanha, liberan- do um enorme deslizamento de terra, o maior já registrado no mundo. À medida que o gigantesco fluxo de detritos despen- cava montanha abaixo, gás e vapor sob alta pressão eram libe- rados em uma grande explosão lateral que acabou com a en- costa norte da montanha. O geólogo David A. Johnston, da U. S. Geological Survey, estava monitorando o vulcão a partir de seu posto de observação, localizado 8 km ao norte. Ele deve ter visto a onda explosiva avançando, antes de enviar por rádio sua última mensagem: "Vancouver; Vancouver; é isso aíl". Um ja- to direcionado para o norte, composto de cinza superaqueci- da (500°C), gás, cinza e vapor, saiu como um estrondo para fora da brecha aberta com a força de um furacão, devastando uma zona de 30 km de largura que se estendeu até 20 km de distância do vulcão. Uma erupção vertical jogou uma pluma de cinza para o céu até a altitude de 25 krn, o dobro da altitude de vôo dos jatos comerciais. A nuvem de cinza moveu-se para leste e nordeste, seguindo os ventos predominantes, causan- do escuridão em pleno meio-dia, numa área distante 250 km para leste, e depositou uma camada de cinzas de 10 em de es- pessura em grande parte do Estado de Washington, na região norte de ldaho, e no oeste de Montana. A energia liberada na explosão foi equivalente a cerca de 25 milhôes de toneladas de TNT. O topo do vulcão foi destruido, a sua altura foi redu- zida em 400 m e sua vertente norte desapareceu. De fato, a montanha foi "cavoucada". A devastação local foi espetacular. Numa zona interna da explosão, com raio de 10 km a partir do vulcão, a floresta densa foi retirada e soterrada por vários metros de detritos piroclásticos. Para além dessa zona até 20 km de distância, as árvores tiveram seus galhos arrancados e foram movidas e quebradas pela ação do vento como se fossem palitos de fósforo, alinhando-se deitadas sobre o solo radialmente a partir do vulcão. A uma distância de 26 krn, a explosão quente foi tão intensa que capotou um caminhão e derreteu suas partes plásticas. Alguns pescadores sofreram queima- duras graves e só sobreviveram por terem se jogado num rio. Mais de 60 pessoas morreram por causa da explosão ou de seus efeitos. Um lahar formou-se quando o deslizamento de terra e de detritos piroclásticos, fluidizados pela água sub- terrânea, pela neve derretida e pelo gelo glacial, fluiu por 28 km pelo vale do Rio Toutle. O vale foi preenchido por uma camada de detritos com 60 m de espessura. Além dessa pi- lha de detritos, a água carregada de lama fluiu para o Rio Columbia, onde os sedimentos obstruíram o canal de nave- gação e encalharam vários navios em Portland. Esse episó- dio de erupção do Monte Santa Helena poderá continuar, devendo prolongar-se por 20 anos ou mais antes de chegar a um fim. Embora grande parte da área devastada ainda es- teja desolada, após uma década, quase 20% da superfície O Monte Santa Helena antes e depois da erupção cataclísmica de maio de 1980. [Antes: Emil Muench/Photo Researchers. Em erupção: U. S. Geological Survey. Depois: David Weintraub/Photo Researches 1 mostraram evidência de recolonização dos vegetais: espé- cies nativas de gramíneas, leguminosas e pequenas árvores começaram a se instalar.

1 581 Para Entender a Terra i'f"rjrr;}Xm'adrãoglobal do vulcanismo Antes do advento da teoria da tectônica de placas, os geólogos constataram a existência de uma concentração de vulcões ao longo da orla do Oceano Pacífico e apelidaram-na de Cinturão de Fogo. A explicação do Cinturão de Fogo em termos da sub- ducção de placas foi um dos grandes sucessos da nova teoria. Já examinamos como as composições das lavas variam de acordo com o ambiente tectônico (ver Figura 5.11). Nesta seção, mos- traremos como a tectônica de placas pode explicar todas as principais características do padrão global do vulcanismo. A Figura 6.18 mostra a localização dos vulcões ativos no mundo, sejam eles terrestres ou marinhos, que se encontram acima do nível do mar. Cerca de 80% estão em limites conver- gentes de placas, 15% em limites divergentes e os poucos res- tantes, no interior das placas. Entretanto, existem muito mais vulcões ativos que aqueles representados na figura. A maior parte da lava que irrompe na superfície terrestre é proveniente de erupções submarinas, localizadas nos centros de expansão das dorsais mesoceânicas. Produção de basalto nos centros de expansão A cada ano, cerca de 3 km" de lava basáltica irrompem nas dor- sais mesoceânicas, no processo de expansão do assoalho oceâ- nico, o que é um enorme volume. Para fins de comparação, to- dos os vulcões ativos (cerca de 400) nos limites convergentes de placas geram anualmente um volume de rochas vulcânicas que não chega a 1 km'. Durante os últimos 200 milhões de Figura 6.18 Os vulcões ativos cujas chaminés localizam-se em terra ou acima do nível do mar (pontos vermelhos). Cerca de 80'10 encontram-se em limites de placas convergentes, 15% em locais anos, a erupção de magmas nos centros de expansão foisufi· ciente para criar todo o atual fundo oceânico, que cobrecerCô de dois terços da superfície terrestre. Essa "fábrica", onder crosta oceânica é criada, tem dimensões da ordem de pOUCO quilômetros de largura e de profundidade, estendendo-sedf forma intermitente ao longo de milhares de quilômetros dador· sal mesoceânica (Figura 6.19). Os magmas e as rochas vulcâ- nicas são formados por meio da fusão do manto peridotítico causada por descompressão, conforme discutido no Capítuloi (ver Figura 5.13). Atividade hidrotermal nos centros de expansão As fissuras distensionais na crista da dorsal mesoceânica permi· tem que a água do mar circule pela crosta oceânica recém-fc mada. O calor das rochas vulcânicas quentes e dos magmasque estão nas profundezas propulsiona um vigoroso processo con· vectivo. Ele puxa a água fria do mar para o interior da crosta,on· de ela se aquece em contato com o magma, e, depois, expelei água quente para o oceano sobrejacente (ver Figura 5.l5). Considerando que são comuns as ocorrências de foms quentes e gêiseres em geossistemas vulcânicos terrestres,ai evidências de atividade hidrotermal intensa em centros deex· pansão (que geralmente estão submersos pela água) não deve· ria causar surpresa. Entretanto, os geólogos ficaram impressio nados quando descobriram a intensidade da convecção e ai conseqüências químicas e biológicas que ocorrem na Terrapor sua causa. As manifestações mais espetaculares desse processo Placa ,AntárJ;ica onde as placas se afastam uma da outra e o restante, em pontos quentes intraplacas. Neste mapa não estão representados os inúmeros vulcões axiais da dorsal mesoceânica.

Emlimites convergentes do tipo oceano-oceano, os magmas originados de fusões parciais do manto formam arcos de ilhas vulcânicos com erupçâo de lavaspredominantemente basálticas. Vulcão ativo acima de ponto quente -.•..•.-~D I ., "~ orsa mesoceamca ,'o(' A Aseparação das placas na dorsal mesoceânica e a retirada de magmas de uma ampla região da astenosfera geram vulcanismo basáltico e uma nova crosta e litosfera oceânicas. A movimentação das placas sobre os pontos quentes origina as cadeias de ilhas vulcânicas basálticas intraplacas. CAPíTULO 6. Vulcanismo 1159 Os magmas formados em limite convergente do tipo oceano- continente são misturas de basaltos do manto, da crosta continental félsica refundida e dos materiais do topo da placa em subducção que foram fundidos. Esses magmas formam vulcões que emitem lavas andesíticas. Cinturão vulcãnico continental ___----'A~--~ Vulcão extinto Pluma do manto Crosta continental Manto litosférico continental Figura 6.19 O padrão global do vulcanisrno pode ser explicado pela tectânica de placas. (A) A separação entre as placasem uma dorsal mesoceânica e a retirada de magmas de amplas regiões da astenosfera geram vulcanismo basáltico e novas crosta e litosfera oceânicas. (B) Em limites do tipo convergentes oceano-oceano, os magmas originados da fusão parcial do manto formam arcos de ilhas vulcânicos com erupção de lavas predominantemente basálticas. (C) Os magmas formados em convergência do tipo oceano-continente são misturas de basaltos do manto,da crosta continental félsica refundida e de materiais do topo da placa em subducçâo que foram fundidos. Essesmagmas formam vulcões que extravasam lavas andesíticas. (D) A movimentação das placas sobre os pontos quentes gera cadeias de ilhas vulcânicas basálticas intraplacas. A Islândia (não representada na figura) está sobre um ponto quente localizado numa dorsal mesoceânica. foramprimeiramente encontradas no Oceano Pacífico Oriental em 1977. Lá, observaram-se plumas de água quente, saturada deelementos químicos, com temperaturas chegando a 350°C, jorrandocomo "chaminés pretas'?" por condutos hidrotermais nacrista da cadeia mesoceânica, onde o volume de fluido cir- culanteé muito alto. Os geólogos marinhos estimaram que um volumede fluido equivalente a toda a água dos oceanos circule pelasfraturas e condutos dos centros de expansão a cada 10 mi- lhõesde anos. Os cientistas também perceberam que as interações hidros- fera-litosfera,em centros de expansão, afetam profundamente a geologia,a química e a biologia dos oceanos. • Acriação de nova litosfera responde por quase 60% da energia quefluido interior da Terra. A água do mar em circulação resfria anovalitosfera com muita eficiência e, dessa forma, desempenha umpapel importante no processo pelo qual o calor interno da Terraé transferido para fora. • A atividade hidrotermal lixivia metais e outros elementos da nova crosta, introduzindo-os nos oceanos. A quantidade desses elementos é tão alta que influencia tanto as características quími- cas da água do mar quanto os componentes minerais levados por todos os rios do mundo para os oceanos. • Os minerais metálicos precipitam-se a partir da água do mar circulante, formando minérios de zinco, cobre e ferro nas partes mais rasas da crosta oceânica. O minério forma-se quando a água do mar infiltra-se nas rochas vulcânicas porosas, aquece-se e li- xivia esses elementos das lavas, dos diques, dos gabros e, talvez, mesmo do magma parcialmente cristalizado que está mais abai- xo. Quando essa água quente, enriquecida em minerais dissolvi- dos, ascende e entra de novo no oceano frio, precipitam-se os mi- nerais que vão formar os minérios (ver Figura 17.7). A energia hidrotermal e os nutrientes da água do mar circu- lante alimentam colônias incomuns de estranhos organismos cuja energia vem do interior da Terra e não da luz do Sol. Os

160 IPara Entender a Terra complexos ecossistemas dos centros de expansão têm micror- ganismos que fornecem o alimento para as conchas gigantes e para os poliquetas com vários metros de comprimento. Esses ti- pos particulares de microrganismos também povoam fontes ter- mais com temperaturas acima do ponto de ebulição da água. A ocorrência de microrganismos tão primitivos, que não reque- rem luz do Sol e que podem sobreviver nesses ambientes de al- ta energia e de grande variedade química, levou alguns cientis- tas a acreditar que as raízes da "árvore da vida" na Terra tenham começado nos centros de expansão. Vulcanismo em zonas de subducção Uma das feições mais impressionantes das zonas de subducção é a cadeia de vulcões paralela ao limite convergente. Essa ca- deia de vulcões posiciona-se sempre na placa que está acima da porção mergulhante da litosfera oceânica, independentemente da sua constituição, que pode ser tanto oceânica como continen- tal (ver Figura 6.19). Os arcos das ilhas Aleutas e Marianas são típicas cadeias vulcânicas que se formam por convergência oceano-oceano. Os vulcões da Cordilheira dos Andes marcam o limite convergente onde a Placa de Nazca desliza sob a porção continental da Placa Sul-Americana. Mais ao norte, a subduc- ção da pequena Placa de Juan de Fuca no lado oeste da Placa Norte-Americana origina vulcões como o Rainier e o Santa He- lena, situados na Cordilheira Cascade, que se estende desde o norte da Califórnia (EUA) até a Colúmbia Britânica (Canadá). Os magmas que alimentam os vulcões de zonas de subduc- ção formam-se por meio de fusão induzida por fluidos (ver Ca- pítulo 5) e mostram maior variedade composicional que os ba- saltos formados nas dorsais rnesoceânicas. A composição des- sas lavas varia de máfica a félsica - isto é, de basaltos a andesi- tos e a riolitos. Os vulcões localizam-se acima das partes mais profundas da porção mergulhante da placa oceânica, onde a fu- são acontece, e ejetam lavas e material piroclástico de compo- sição basáltica, andesítica e riolítica, formando uma grande va- riedade de rochas vulcânicas. Esses vulcões e as rochas vulcâ- nicas que eles expelem formam, também, as ilhas dos arcos vulcânicos oceânicos, como as Aleutas, no Alasca. Quando a subducção ocorre num continente, a grande quan- tidade de vulcões e rochas vulcânicas existentes se coalesce para formar um arco de montanhas continental. A subducção de uma placa oceânica gerou um arco desse tipo - a Cordilheira Cascade, no Norte da Califórnia, e nos estados de Oregon e Washington, nos Estados Unidos, onde podem se

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