O que causa uma erupção? Por que alguns vulcões entram em erupção regularmente, enquanto outros permanecem dormentes por milhares de anos? Uma equipe de geólogos e geofísicos, liderado pela Universidade de Genebra (UNIGE), Suíça, revisou a literatura sobre os mecanismos internos e externos que levam a uma erupção vulcânica. Analisando a termo-mecânica de processos vulcânicos profundos e propagação de magma para a superfície, junto com a química do magma, os geólogos determinaram que a maior parte do magma que surge das profundezas na verdade não causa uma erupção vulcânica. Eles também mostram que vulcões mais antigos tendem a produzir menos mas erupções maiores e mais perigosas. Suas descobertas, publicado em Nature Reviews Earth and Environment , ajudará a refinar modelos de processos vulcânicos para reduzir o impacto das erupções vulcânicas em mais de 800 milhões de pessoas que vivem perto de vulcões ativos.

A atividade vulcânica continua difícil de prever, mesmo quando é monitorada de perto. Por que o Monte Fuji não explodiu após o forte terremoto em Tohoku, Japão? Por que a erupção do Eyjafjallajökul gerou uma quantidade tão grande de cinzas vulcânicas? A fim de determinar as causas das erupções vulcânicas, geólogos e geofísicos liderados por Luca Caricchi, professor do Departamento de Ciências da Terra da Faculdade de Ciências da UNIGE, pegaram a literatura existente e analisaram todos os estágios que precedem uma erupção.

O caminho do magma das profundezas da Terra

Magma é rocha derretida que vem de dezenas de quilômetros de profundidade e sobe até a superfície da Terra. "Durante sua jornada, magma pode ficar preso em reservatórios dentro da crosta terrestre, onde pode estagnar por milhares de anos e potencialmente nunca entrar em erupção, "explica Meredith Townsend, pesquisador do Departamento de Ciências da Terra da Universidade de Oregon (EUA). Especializada em modelagem termomecânica, o pesquisador americano concentrou-se em calcular a pressão necessária para que o magma rompa as rochas que cercam o reservatório e suba à superfície.

Eleonora Rivalta, pesquisador do Centro de Pesquisa de Geociências de Potsdam (Alemanha) e da Universidade de Bolonha (Itália), estudou a propagação do magma à medida que sobe para a superfície:"Se estiver escorrendo o suficiente, isto é, se não contiver muitos cristais, o magma pode subir muito rapidamente por uma espécie de fraturamento autopropelido, "ela continua. Se o magma cristalizar mais de 50%, torna-se muito viscoso e sua marcha em direção à superfície cessa. O magma também pode seguir caminhos diferentes, vertical, horizontal ou inclinado. Luca Caricchi é especialista em química do magma, que fornece informações vitais sobre o estado do magma antes da ocorrência de uma erupção vulcânica. "A química do magma e dos cristais que ele contém fornecem informações vitais sobre a sequência de eventos que levam a uma erupção vulcânica, o que é valioso para interpretar melhor os sinais de monitoramento de vulcões ativos e antecipar se uma erupção pode ocorrer, "explica o pesquisador baseado em Genebra. Finalmente, Atsuko Namiki, pesquisador da Escola de Graduação em Estudos Ambientais da Universidade de Nagoya (Japão), analisou os gatilhos externos de uma erupção, como terremotos, marés ou chuva:"Só isso não pode causar uma erupção, o magma tem que estar pronto e aguardando um gatilho. "

"Para que uma erupção ocorra, várias condições devem ser atendidas simultaneamente. Magma com menos de 50% de cristais deve ser armazenado em um reservatório, "começa Luca Caricchi. Em seguida, este reservatório deve ser superpressurizado. A sobrepressão pode ser o resultado de fenômenos internos, como uma nova injeção de magma ou a exsolução de gases magmáticos, ou pode atingir valores críticos devido a eventos externos, como terremotos. Finalmente , uma vez que a pressão é suficiente para o magma começar a subir, ainda existem muitos obstáculos que podem impedir a erupção do magma.

A idade do vulcão como critério principal

Esta análise abrangente lança uma luz sobre o comportamento dos vulcões que pode mudar ao longo de sua vida. "Quando um vulcão está apenas começando a ficar ativo, seu reservatório é bastante pequeno (alguns km ³ ) e a crosta circundante é relativamente fria, o que leva a muitos mas erupções pequenas e bastante previsíveis, "explica Luca Caricchi. É uma história diferente com vulcões antigos." Seu reservatório é maior e as rochas ao redor deles são mais quentes. Quando novo magma é injetado, não gera muita sobrepressão porque as rochas ao redor do reservatório se deformam e o crescimento continua, "diz o geólogo. Por exemplo, o Monte Santa Helena (EUA) começou a entrar em erupção há 40.000 anos (um lapso de tempo para os padrões geológicos) e sua última erupção em 2008 foi pequena e não perigosa. Pelo contrário, Toba (Indonésia) começou a entrar em erupção explosivamente cerca de 1,2 milhão de anos atrás e sua última erupção, 74.000 anos atrás, foi cataclísmica. Destruiu totalmente os arredores e teve impacto no clima global.

Eventualmente, o acúmulo de grandes quantidades de magma levará a grandes erupções. "Além disso, os sinais de alerta são muito difíceis de detectar porque as altas temperaturas diminuem a atividade sísmica e a interação entre gases e magma modifica sua composição, tornando mais difícil entender o que está acontecendo por baixo, "diz ele. Quanto maior a taxa de entrada de magma, mais rápido o vulcão "envelhece".

Conhecendo a idade do vulcão, que pode ser datado analisando o zircão nas rochas, permite que os geólogos entendam o estágio de vida dos vulcões. "Existem atualmente 1, 500 vulcões ativos, e cerca de 50 deles surgem a cada ano. Saber se evacuar ou não a população é fundamental e esperamos que nosso estudo contribua para diminuir o impacto da atividade vulcânica em nossa sociedade, "continua Luca Caricchi." Esperamos que nossas descobertas sejam testadas em vulcões que foram estudados extensivamente, como aqueles na Itália, EUA e Japão, e transferidos para outros vulcões para os quais há menos dados, como na Indonésia ou na América do Sul. "