A forma dos vulcões e suas crateras fornecem informações críticas sobre sua formação e história eruptiva. Técnicas aplicadas a fotografias - fotogrametria - mostram promessa e utilidade em correlacionar a mudança de forma ao fundo vulcânico e à atividade de erupção.

Mudanças na forma do vulcão - morfologia - que ocorrem com grandes erupções são quantificáveis, mas a atividade vulcânica de fundo, manifestando-se como explosões de pequeno volume e colapso da parede da cratera, também podem causar alterações na morfologia e não são bem quantificados.

Uma equipe de pesquisadores da Penn State estudou o Vulcão Telica, um vulcão persistentemente ativo no oeste da Nicarágua, para observar e quantificar a mudança intra-cratera em pequena escala associada com a atividade de fundo e eruptiva. Os geólogos consideram a Telica "persistentemente" ativa por causa de seus altos níveis de sismicidade e desgaseificação vulcânica, e entra em erupção em períodos de menos de 10 anos.

A equipe usou observações diretas da cratera, observações fotográficas de 1994 a 2017 e técnicas fotogramétricas em fotos coletadas entre 2011 e 2017 para analisar as mudanças em Telica no contexto da formação de crateras no cume e processos eruptivos. Eles usaram estrutura de movimento (SfM), uma técnica fotogramétrica, para construir modelos 3-D a partir de imagens 2-D. Eles também usaram a diferenciação de nuvem de pontos, um método usado para medir a mudança entre os períodos de amostragem de fotos, para comparar os modelos 3-D, fornecendo uma medida quantitativa de mudança na morfologia da cratera. Eles relataram seus resultados em Geoquímica, Geofísica, Geossistemas .

"Fotos da cratera foram tiradas como parte de um estudo multidisciplinar para investigar a atividade persistente da Telica, "disse Cassie Hanagan, autor principal do estudo. "Imagens foram coletadas de nossos colaboradores para fazer observações das características da cratera, como a localização e o número de fumarolas ou regiões de desgaseificação vulcânica na cratera. Por períodos de tempo com fotos suficientes, SfM foi usado para criar modelos 3-D da cratera. Poderíamos então comparar os modelos 3-D entre os períodos de tempo para quantificar a mudança. "

O uso de modelos 3-D derivados de SfM e diferenciação de nuvem de pontos permitiu que a equipe quantificasse como a cratera mudou ao longo do tempo.

"Pudemos ver as mudanças olhando as fotos visualmente, mas, ao empregar SfM, poderíamos quantificar quanta mudança ocorreu na Telica, "disse Peter La Femina, professor associado de geociências no Departamento de Geociências da Penn State. "Este é um dos primeiros estudos a olhar para as mudanças na morfologia da cratera associadas ao fundo e à atividade eruptiva ao longo de um período de tempo relativamente longo, quase um período de 10 anos. "

As mudanças morfológicas da Telica foram então comparadas ao momento da atividade eruptiva para investigar os processos que levam à formação e erupção da cratera.

Vulcões entram em erupção quando a pressão aumenta além de um ponto de ruptura. Na Telica, dois mecanismos para desencadear erupções foram hipotetizados. Trata-se de mineralização generalizada dentro do sistema hidrotérmico subterrâneo que sela o sistema e o bloqueio superficial da abertura por deslizamentos de terra e queda de rochas das paredes da cratera. Ambos os mecanismos podem levar a aumentos na pressão e, em seguida, erupção, de acordo com os pesquisadores.

"Uma questão era se cobrir ou não as aberturas no chão da cratera poderia causar aumento de pressão, e se isso causasse uma liberação explosiva desta pressão se o respiradouro fosse suficientemente vedado, "disse Hanagan.

A comparação dos resultados de diferenciação de nuvem de pontos e as observações fotográficas indicou que o preenchimento da ventilação por perda de massa das paredes da cratera provavelmente não era um mecanismo primário para a vedação do sistema vulcânico antes da erupção.

"Descobrimos que o material das paredes da cratera cai no chão da cratera, enchendo o respiradouro eruptivo, "disse La Femina." Mas, ao mesmo tempo, ainda vemos fumarolas ativas, que são aberturas nas paredes da cratera, onde gases e vapores de alta temperatura são emitidos. As fumarolas permaneceram ativas, embora o talude das paredes da cratera cobrisse as aberturas. Isso sugere que pelo menos o sistema magma-hidrotérmico mais profundo não é selado diretamente por deslizamentos de terra. "

Os pesquisadores observam ainda que o colapso do material da parede da cratera está espacialmente correlacionado a onde a desgaseificação está concentrada, e que pequenas erupções expelem este material caído do chão da cratera. Eles sugerem que essas mudanças sustentam uma forma de cratera semelhante a outras crateras do cume que se formaram pelo colapso em uma câmara de magma evacuada.

"O que descobrimos é que durante as explosões, Telica está jogando fora muito do material que veio das paredes da cratera, "disse La Femina." Na ausência de erupções magmáticas, a cratera está se formando através deste processo de colapso da parede da cratera, e as regiões de atividade das fumarolas colapsam preferencialmente. "