Cientistas identificaram mais de 5.000 quilómetros cúbicos de magma e rocha parcialmente fundida escondidos sob a Toscânia - um reservatório enorme que não tem uma expressão vulcânica visível à superfície.
A descoberta mostra que sistemas magmáticos muito grandes podem permanecer ocultos durante longos períodos, obrigando a repensar a forma como se interpreta o calor e a actividade no subsolo de paisagens aparentemente tranquilas.
Sinais de magma sob a Toscânia
No sul da Toscânia, padrões sísmicos apontam para uma vasta zona magmática em profundidade, onde a rocha amoleceu até passar a material fundido e parcialmente fundido.
Ao cartografar esses sinais, Matteo Lupi, da Universidade de Genebra, e a sua equipa registaram uma área extensa em que as ondas sísmicas abrandam de forma acentuada, um indicador directo da presença de magma.
Essa região de baixas velocidades eleva-se desde cerca de 14,5 km de profundidade (9 milhas) até aproximadamente 8 km abaixo da superfície (5 milhas), expandindo-se lateralmente em vez de se concentrar num conduto estreito.
Uma geometria deste tipo ajuda a perceber porque não há perturbações evidentes à superfície e levanta a questão de como é que tanto magma pode manter-se confinado sem dar origem a erupções.
Província Magmática Toscana
O corpo oculto situa-se sob a Província Magmática Toscana, uma faixa geológica que se estende por baixo do sul da Toscânia.
A estas profundidades, o magma transfere calor para cima à medida que se formam fracturas e os fluidos transportam energia para níveis mais superficiais.
Sob o sistema geotérmico de Larderello-Travale - um importante distrito de vapor - o núcleo mais quente parece ser maioritariamente líquido, enquanto uma “casca” externa contém cristais suspensos no material fundido.
Uma arquitectura assim permite armazenar calor durante muito tempo sem necessariamente romper até à superfície.
Porque é que a superfície se mantém calma
À superfície, não há sinais claros que denunciem um sistema magmático enterrado com uma escala semelhante à associada a bacias vulcânicas célebres.
Gigantes bem conhecidos, como Yellowstone, costumam deixar crateras, depósitos de erupção, deformação do terreno ou uma forte libertação de gases - pistas que orientam os geólogos.
Na Toscânia, os vestígios vulcânicos recentes são escassos, e as últimas erupções conhecidas do Monte Amiata - um vulcão extinto a sul de Siena - ocorreram há cerca de 200.000 a 300.000 anos.
Este desfasamento entre um calor profundo intenso e uma superfície serena ajuda a explicar por que motivo o reservatório passou despercebido até agora.
Ouvir o magma
Em vez de injectar sinais no subsolo, a equipa recorreu à tomografia por ruído ambiente, um método de imagem sísmica que transforma vibrações comuns num mapa do interior da crosta.
Ondas oceânicas, vento, tráfego e outros movimentos mantêm a crosta em vibração constante, e essas ondas propagam-se mais lentamente em rocha quente, enfraquecida ou parcialmente fundida.
Combinando registos de cerca de 60 instrumentos, os investigadores construíram uma visão tridimensional dos primeiros 14,5 km de crosta (9 milhas).
Por se basear em ruído natural, a técnica consegue cobrir grandes áreas com rapidez e com pouca perturbação no terreno.
Calor perto da superfície
Perfurações já tinham sugerido que existia algo extremo sob Larderello, uma localidade geotérmica no centro de Itália.
Um furo profundo atingiu cerca de 2,7 km (1,7 milhas) e encontrou temperaturas próximas de 512 °C (954 °F), além de pressões suficientemente elevadas para gerar fluidos supercríticos - substâncias com comportamento parcialmente líquido e parcialmente gasoso.
Estes fluidos transportam calor de forma eficiente, porque conseguem levar energia através de fracturas melhor do que água muito quente ou vapor comuns.
Uma zona superficial tão quente sugere fortemente que os corpos magmáticos em profundidade continuam suficientemente quentes para alimentar o sistema.
Porque pode não entrar em erupção
O tamanho, por si só, não garante uma erupção. Os autores defendem que o magma da Toscânia é invulgarmente viscoso, por ter origem em rochas da crosta ricas em sílica, o que dificulta a ascensão.
À medida que esse magma espesso se acumula, poderá formar uma barreira que aprisiona material fundido mais recente por baixo, em vez de abrir um trajecto directo até à superfície.
"A razão pela qual esta grande quantidade de material fundido nunca deu origem a erupções é enigmática e debatida", escreveram Lupi e colegas.
O que mostram os números
Na zona de Larderello, a equipa estimou 3.000 quilómetros cúbicos de rocha parcialmente fundida no interior de uma região maior rica em cristais.
As velocidades mais baixas mapeadas desceram para cerca de 1,3 km por segundo (0,8 milhas por segundo) a cerca de 9,7 km de profundidade (6 milhas), muito abaixo do esperado para a crosta normal.
Em condições habituais, a rocha permite que as ondas sísmicas acelerem com a profundidade, porque a pressão a torna mais rígida; por isso, um abrandamento tão marcado aponta para calor, fusão, ou ambos.
Resultados tão extremos dificultam que este reservatório enterrado seja interpretado apenas como crosta fracturada.
Aplicações para além da vulcanologia
A mesma abordagem poderá ajudar a localizar recursos geotérmicos e depósitos ricos em metais associados a sistemas magmáticos profundos.
"Estes resultados são importantes tanto para a investigação fundamental como para aplicações práticas, como localizar reservatórios geotérmicos ou depósitos ricos em lítio e elementos de terras raras, que são usados, por exemplo, em baterias de veículos eléctricos", afirmou Lupi.
Esses metais são essenciais para baterias e ímanes que dependem de materiais concentrados por fluidos quentes e pelo magma. Esta vertente prática dá ao resultado na Toscânia valor para lá da explicação da geologia local.
O que continua incerto
Parte do volume de rocha mais interessante surge perto do limite do modelo, onde o detalhe diminui.
Os investigadores consideram que o Monte Amiata poderá conter ainda mais material fundido do que Larderello, mas serão necessários novos levantamentos sísmicos para o quantificar com confiança.
O modelo também se baseou sobretudo num tipo principal de onda, pelo que trabalhos futuros poderão refinar a imagem com medições sísmicas adicionais.
Por agora, o estudo aponta para uma grande fonte de calor, e não para um aviso de erupção iminente.
O sistema magmático maduro da Toscânia
A Toscânia passa a parecer menos um enigma geotérmico e mais um sistema magmático maduro, cujo calor tem escapado para cima ao longo de muito tempo.
Esta perspectiva poderá melhorar a prospecção geotérmica e a forma de pensar o vulcanismo, ao mesmo tempo que recorda que alguns “motores” ocultos quase não deixam marcas à superfície.
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