Plumas Eruptivas

Erupções explosivas são impulsionadas na direção da posição onde as rochas circundantes são mais fracas. Na maior parte dos casos essa posição é localizada acima dos reservatórios magmáticos, resultando em explosões verticalmente dirigidas e formação de plumas (colunas) eruptivas. Entretanto, em alguns casos, esse ponto de fraqueza pode estar posicionado lateralmente aos reservatórios de magma, em vez de acima, podendo ocorrer então uma explosão lateral, que geram correntes de densidade controladas pela gravidade (fluxos piroclásticos e surges piroclásticas).

Plumas eruptivas são misturas de partículas vulcânicas, fragmentos líticos, gases e ar produzidas principalmente por erupções explosivas quando o magma é fragmentado e emitido em elevadas velocidades normalmente através de um conduto. A rápida aceleração desse material na atmosfera é controlada pela expansão de gases devido ao decréscimo na pressão quando o material é erupcionado para a superfície. Plumas energéticas podem se elevar até altitudes tão grandes quanto 50 km acima da superfície terrestre. Muitos tipos de erupções diferentes podem produzir plumas e seu comportamento é controlado por fatores como a composição do magma erupcionado, a quantidade e a natureza dos componentes voláteis, a razão de emissão do magma e a geometria do conduto. Algumas plumas eruptivas são mantidas por relativamente longos períodos de tempo por emissão contínua de material desde o conduto.

Colunas eruptivas subaéreas dirigidas verticalmente podem ter três regiões baseadas na importância relativa do “impulso” e da “flutuabilidade”. Imediatamente acima do conduto está uma região de “empuxo gasoso” no qual as partículas são impulsionadas para cima em velocidades muitas vezes supersônicas (100-600 m/s) pelo “impulso” derivado da descompressão e concomitante expansão dos gases magmáticos exsolvidos e/ou água vaporizada. Essa região da coluna é caracterizada por fluxo altamente turbulento. A altura dessa região de “empuxo gasoso” depende grandemente da velocidade de saída inicial do conduto e varia desde algumas centenas de metros até 4-9 km para colunas do tipo Plinianas.

Após a saída do conduto, a densidade da coluna eruptiva é progressivamente reduzida pela queda de grandes clastos e pela mistura e aquecimento do ar circundante. Se a mistura resultante torna-se menos densa que a atmosfera, ocorre convecção ascendente da coluna. As forças que controlam o movimento da pluma nesses instante tornam-se dominadas pela flutuabilidade e a coluna continua a se elevar como um balão de ar quente. Velocidades verticais são da ordem de 10 até 100 m/s. A largura da pluma aumenta progressivamente com a altura, porque o ar circundante é adicionado continuamente a coluna eruptiva.

A altura da região convectiva é determinada pela razão na qual o calor é transferido das partículas para o ar circundante e pode se estender por dezenas de quilômetros na atmosfera. Quanto menor o tamanho dos fragmentos, mais rápida a troca de calor e mais elevada é a coluna convectiva. Assim, a região convectiva compreende 90% da altura de colunas eruptivas do tipo Pliniana, mas podem ser ausentes em erupções dos tipos Havaíanas e Estrombolianas. Em erupções freatomagmáticas, a maior parte da energia termal é utilizada na conversão da água em vapor, assim que as colunas eruptivas são geralmente pequenas.

Dentro da fase convectiva a velocidade vertical é mais elevada ao longo do eixo central e decai exponencialmente na direção da margem da pluma. Para erupções do tipo Pliniana estas velocidades são suficientes para suportar partículas centimétricas até dezenas de quilômetros na atmosfera. Entretanto, algumas são extraídas da pluma quando elas migram na direção da margem da pluma e encontra velocidades verticais menores. Além das partículas perdidas, a temperatura da parte convectiva da pluma diminui com a altura e sua diferença de densidade com a atmosfera circundante decresce quando o ar circundante mais frio é adicionado para dentro da pluma.

Uma coluna eruptiva ascende convectivamente até alcançar um nível onde sua densidade seja a mesma da atmosfera circundante. Quando não influenciada pelos ventos, ela espalha-se lateralmente em todas as direções, em resposta a estratificação atmosférica, com o impulso vertical levando para cima os materiais no centro da coluna até atingir uma altura máxima. Esta região é conhecida como “guarda-sol” e produz a forma característica de “cogumelo” das colunas eruptivas. Partículas de granulometria muito fina, normalmente menores do 250 µm, possuem um longo tempo de residência na atmosfera, e em colunas eruptivas que penetram a tropopausa essas partículas podem circular pela Terra muitas vezes antes de assentar.

O estilo da atividade explosiva é também importante no controle das características da coluna eruptiva. Discretas explosões instantâneas produzem plumas transitórias, enquanto liberação prolongada de magma fragmentado em uma erupção contínua forma plumas de longa duração. Se explosões discretas ocorrem em sucessões rápidas (dentro de segundos até alguns minutos) uma pluma estável pode também ocorrer.

 

Plumas eruptivas também podem se originar acima de fluxos piroclásticos e surges piroclásticas quando partículas e gases ascendem por flutuabilidade devido a diferença de densidade entre a mistura e o ar circundante. Este tipo de pluma é conhecida como co-ignimbrítica. Outra maneira de geração de pluma eruptivas é através de erupções basálticas de grande escala que ocorrem em fissuras eruptivas que podem se estender por dezenas de quilômetros em comprimento se a fragmentação do magma produzir suficiente pequenas partículas e gases.

 

Referências bibliográficas utilizadas na confecção do texto acima:

 

Cas, R.A.F. & Wright, J.V. 1988. Volcanic Successions: modern and ancient: a geological approach to processes, products and sucessions. Unwyn Hyman Inc. 525 p.
Carey, S. & Bursik, M. 2000. Volcanic Plumes. In: Encyclopedia of Volcanoes, Sigurdsson, H. (Ed.), p. 527 – 544.
Orton, G.J. 1996. Volcanic Environments. In:  Sedimentary Environments: Process, Facies and Stratigraphy, Reading, H.G. (Ed.), Blackwell Science, Cap. 12, p. 485 – 567.
 

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