O magmatismo e as rochas magmáticas

Define magma e explica os três fatores suscetíveis de provocar a fusão de uma rocha do interior do planeta: aumento de temperatura, descida de pressão e adição de água.

Nas dorsais o magma origina-se por fusão por descompressão e nas zonas de subducção por adição de água. Explica em que consiste cada mecanismo e justifica por que razão a água libertada pela placa subductada provoca a fusão do manto sobrejacente, mesmo sem subida da temperatura.

Explica por que razão a maioria dos vulcões ativos do planeta se alinha com os limites das placas litosféricas, e refere uma região vulcânica associada a um limite divergente e outra a um limite convergente.

Associa cada contexto magmático ao tipo de rochas ígneas que origina — dorsal oceânica, zona de subducção e ponto quente —, escolhendo entre rochas básicas (basalto, gabro) e intermédias ou félsicas (andesito, granito), e refere um arquipélago famoso originado por um ponto quente.

O corte do esquema ilustra três contextos de génese magmática (1 a 3). a) Identifica cada um. b) Explica o mecanismo de fusão que atua em cada contexto: descompressão, adição de água ou anomalia térmica do manto. c) Indica que tipo de rocha ígnea resulta em cada caso.

Os pontos quentes geram cadeias de ilhas vulcânicas alinhadas por idade, como o arquipélago do Havai. Explica como se forma essa cadeia à medida que a placa se desloca sobre o ponto quente e por que razão a idade das ilhas funciona como um registo do movimento da placa.

Observa a seguinte cronologia sobre o início do vulcanismo em superfície nas Canárias: Fuerteventura (há cerca de 20 Ma), Tenerife (há cerca de 12 Ma), La Palma (há cerca de 2 Ma) e El Hierro (há 1,1 Ma). No entanto, Fuerteventura e Tenerife registaram atividade vulcânica no Holocénico, e o Teide é um estratovulcão ativo. a) Se o arquipélago respondesse com fidelidade a uma pluma mantélica fixa e térmica do tipo Havai sobre uma placa litosférica em movimento, que atividade eruptiva esperarias encontrar hoje em Fuerteventura e Lanzarote? Justifica a discrepância com os dados reais. b) Para resolver esta anomalia foram propostos dois modelos: a tectónica de fraturas propagantes a partir do Atlas e uma pluma mantélica pulsátil sob uma placa quase estacionária. Delineia que observações geofísicas (como tomografia sísmica profunda) ou geoquímicas permitiriam confirmar ou descartar a existência de uma pluma térmica profunda sob as ilhas.

Distingue magma de lava, e rocha plutónica (intrusiva) de vulcânica (extrusiva), apresentando um exemplo de cada uma e explicando em que locais se dá o respetivo arrefecimento.

Um magma com a mesma composição pode dar origem a uma rocha plutónica ou vulcânica. Explica, com base na respetiva história de arrefecimento, a diferença entre um granito e um riólito, e que característica textural permite distingui-los à vista desarmada.

A «disjunção prismática» divide algumas escoadas de basalto em prismas hexagonais regulares (por exemplo, a Calçada dos Gigantes). Explica que fenómeno físico a origina durante o arrefecimento da lava (contração térmica e fraturação) e por que razão a geometria hexagonal é a mais eficiente.

Durante a ascensão, um magma sofre variações composicionais por cristalização fracionada. Explica em que consiste este processo (que minerais cristalizam primeiro, o que sucede ao magma residual) e por que razão os magmas diferenciados acabam por se enriquecer em sílica.

Uma equipa de vulcanologia analisa amostras de duas erupções submarinas recentes: o vulcão A emite lavas fluidas com 49 % de $\text{SiO}_2$ e menos de 0,5 % de $\text{H}_2\text{O}$; o vulcão B, situado atrás de uma fossa oceânica, expele lavas viscosas e piroclastos com 68 % de $\text{SiO}_2$ e 4,2 % de voláteis. a) Justifica a origem térmica e composicional do magma no vulcão A, deduzindo por que razão a fusão por descompressão adiabática em dorsais quase não gera diferenciação. b) Justifica os dois processos geoquímicos que transformaram o fundido inicial no vulcão B até o converter num magma félsico explosivo, detalhando o papel do manto litosférico sobrejacente e dos fluidos libertados pela placa subductada.

Nas dorsais médio-oceânicas, 99 % das rochas magmáticas são basaltos toleíticos de composição notavelmente constante. Em contraste, no Vale do Rift da África Oriental coexistem basaltos alcalinos com abundantes traquitos, fonólitos e riólitos hiperalcalinos. a) Justifica petrologicamente este bimodalismo no rife continental: deduz como influenciam a espessura da litosfera continental, os tempos de residência em câmaras magmáticas intermédias e a cristalização fracionada com assimilação crustal na diversificação destes magmas face à dorsal oceânica. b) Prevê como evoluirá a longo prazo a composição e variedade petrológica do magmatismo no Corno de África se a separação crustal culminar na oceanização completa da bacia.

Explica o que é a viscosidade de um magma, de que três fatores depende (teor de sílica, temperatura e gases dissolvidos) e como a viscosidade condiciona o facto de uma erupção ser efusiva ou explosiva.

Distingue um estratovulcão de um vulcão-escudo: morfologia do cone vulcânico, composição e viscosidade das suas lavas, tipo de erupção predominante e um exemplo de cada um (o Pico ou o Vesúvio em comparação com o Havai).

Um relatório de divulgação afirma o seguinte: «O arco insular das Aleutas apresenta um vulcanismo calmo e efusivo porque a água marinha circundante arrefece o magma tornando-o estável; pelo contrário, a Islândia sofre contínuas erupções plinianas devastadoras por estar situada sobre uma dorsal oceânica aberta». a) Rebate de forma fundamentada ambas as afirmações: classifica o contexto tectónico real de cada zona e justifica que tipo de erupção predomina em cada uma de acordo com a viscosidade, o teor de sílica e a desgaseificação do magma. b) Prevê e compara os dois principais perigos vulcânicos diretos (lahars, escoadas lávicas, fluxos piroclásticos, cinzas) que ameaçam a população em cada um destes dois cenários.

Refere os três grandes grupos de produtos emitidos por um vulcão (escoadas de lava, piroclastos e gases) e associa a cada um um risco concreto para as populações vizinhas.

O que é uma caldeira vulcânica e como se forma? Distingue-a de uma cratera e refere um exemplo em Portugal ou no mundo (Sete Cidades, Santorini, Yellowstone).

Explica o que avalia o índice de explosividade vulcânica (IEV), com que parâmetros é calculado (volume de piroclastos emitidos, altura da coluna eruptiva) e por que razão é uma escala aberta semelhante à escala de magnitude dos sismos.

O Índice de Explosividade Vulcânica (VEI) é uma escala logarítmica relativa ao volume de tefra emitido (a partir do VEI 2, cada incremento de um grau multiplica por 10 o volume emitido). A erupção do Tambora (1815) atingiu um VEI 7 e expeliu cerca de $100\ \text{km}^3$ de piroclastos, provocando o «ano sem verão» de 1816. a) Se um vulcão atual entrar em erupção com um VEI 5, calcula o volume aproximado de tefra emitida e justifica por que razão duas erupções com idêntico VEI podem produzir impactos climáticos globais completamente díspares, tendo em conta a composição química original do magma e a latitude do vulcão. b) Reconstitui a cascata de impactos que o sistema socioeconómico global interligado contemporâneo sofreria se uma erupção de VEI 7 ocorresse hoje numa zona intertropical, analisando o efeito sobre a produção agrícola primária mundial e as cadeias de abastecimento.

Após uma grande erupção vulcânica, são libertadas para a atmosfera 15 milhões de toneladas de $\text{SO}_2$. Se a coluna eruptiva não superar os 9 km de altitude (troposfera média), o arrefecimento superficial resultante é quase nulo e dissipa-se em semanas; por outro lado, se a coluna atingir os 24 km (estratosfera), a temperatura média planetária desce 0,5 °C durante três anos. a) Justifica, do ponto de vista físico-químico, que transformação sofre o $\text{SO}_2$ na atmosfera, como modifica o balanço radiativo terrestre (albedo versus efeito de estufa) e por que razão a altitude alcançada determina de forma tão crítica a duração do impacto climático. b) Certos planos de geoengenharia climática propõem injetar aerossóis de sulfato na estratosfera para travar o aquecimento global. Avalia criticamente esta proposta, prevendo dois efeitos secundários desfavoráveis sobre a dinâmica climática ou química da atmosfera terrestre.

Em 2021, a lava do vulcão Tajogaite entrou no mar e formou uma nova fajã lávica. Descreve os fenómenos que ocorrem quando a lava contacta com a água do oceano (arrefecimento brusco, nuvens de vapor ácido, fragmentação) e os perigos acrescidos para a população e para a pesca.

Em 2021, a erupção do Tajogaite (La Palma, contexto intraplaca) emitiu lavas basálticas que avançaram encosta abaixo sepultando construções, mas permitindo evacuações ordenadas. Por outro lado, em 2008 o vulcão Chaitén (Chile, zona de subdução) despertou de forma súbita com uma coluna pliniana de mais de 20 km de altura de cinza riolítica e o colapso de domos piroclásticos. a) A partir das condições de fusão do manto e da evolução magmática em cada contexto geodinâmico, justifica por que razão a reologia (viscosidade e gases) de ambos os magmas foi tão díspar. b) Como assessor de Proteção Civil, justifica por que razão as medidas de evacuação e delimitação de zonas de exclusão aplicadas em La Palma teriam sido inúteis e letais perante um evento como o do Chaitén.

Uma estação de vigilância regista durante quatro semanas as seguintes alterações num estratovulcão andesítico: 1) Os inclinómetros mostram um abaulamento acelerado do edifício vulcânico; 2) Os sismos vulcano-tectónicos diminuem ao mesmo tempo que se regista um tremor harmónico superficial contínuo; 3) O fluxo de $\text{SO}_2$ multiplica-se por dez, mas a razão molar $\text{CO}_2/\text{SO}_2$ desce bruscamente; 4) De forma repentina, a emissão de gases cai para níveis basais numa questão de horas, sem que cesse a deformação do terreno. a) Interpreta que processos físicos e de desgaseificação do magma revelam os sinais 1, 2 e 3 (tendo em conta a diferente solubilidade do $\text{CO}_2$ e do $\text{SO}_2$ ao variar a pressão confinante). b) Prevê que fenómeno mecânico provocou a alteração brusca do sinal 4 e justifica que risco iminente de erupção catastrófica o observatório deve alertar à Proteção Civil.