Mais de 5.000 quilómetros cúbicos de magma ocultos sob a Toscana

Cientistas identificaram mais de 5.000 quilómetros cúbicos de magma e rocha parcialmente fundida escondidos sob a Toscana - um enorme reservatório sem qualquer expressão vulcânica visível à superfície.

A descoberta sugere que sistemas magmáticos de grande escala podem permanecer invisíveis durante longos períodos, alterando a forma como os investigadores interpretam o calor e a actividade subterrânea sob paisagens aparentemente tranquilas.

Sinais de magma sob a Toscana

Em diferentes pontos do sul da Toscana, os registos sísmicos apontam para uma vasta zona magmática em profundidade, onde a rocha amoleceu e passou a material fundido e parcialmente fundido.

Ao cartografar esses sinais, Matteo Lupi, da Universidade de Genebra, e a sua equipa delimitaram uma área extensa em que as ondas sísmicas abrandam de forma marcada - um indicador directo da presença de magma.

Essa região de velocidades reduzidas estende-se desde cerca de 14,5 km de profundidade até aproximadamente 8 km abaixo da superfície, expandindo-se lateralmente em vez de formar um conduto estreito.

Uma geometria deste tipo ajuda a explicar a ausência de perturbações à superfície e coloca a questão de como uma quantidade tão grande de magma pode manter-se confinada sem entrar em erupção.

Província Magmática da Toscana

O corpo oculto situa-se sob a Província Magmática da Toscana, uma faixa geológica que atravessa o sul da região.

A essas profundidades, o magma transfere calor para níveis superiores à medida que se formam fracturas e os fluidos transportam energia para zonas mais superficiais.

Sob o sistema geotérmico de Larderello-Travale - um importante distrito de vapor - o núcleo mais quente parece ser sobretudo líquido, enquanto uma envolvente externa apresenta cristais em suspensão no material fundido.

Uma organização interna como esta permite armazenar calor durante muito tempo sem romper a crosta e chegar ao exterior.

Porque é que a superfície se mantém tranquila

À superfície, não há sinais inequívocos que denunciem um sistema magmático enterrado com uma dimensão comparável à de bacias vulcânicas famosas.

Grandes exemplos reconhecidos, como Yellowstone, costumam deixar crateras, depósitos de erupções, deformação do terreno ou emissões gasosas intensas, o que orienta os geólogos sobre onde procurar.

Na Toscana, os indícios vulcânicos recentes são escassos, e as últimas erupções conhecidas do Monte Amiata - um vulcão extinto a sul de Siena - terão ocorrido há cerca de 200.000 a 300.000 anos.

Este contraste entre um calor profundo significativo e uma aparência calma à superfície ajuda a perceber por que razão o reservatório passou despercebido até agora.

Ouvir o magma

Em vez de injectarem sinais no subsolo, os investigadores recorreram à tomografia de ruído ambiente, uma técnica de imagem sísmica que transforma vibrações comuns num mapa do que está em profundidade.

Ondulação do oceano, vento, tráfego e outros movimentos mantêm a crosta em vibração contínua; essas ondas abrandam quando atravessam rocha quente, enfraquecida ou parcialmente fundida.

Combinando registos de cerca de 60 instrumentos, a equipa construiu uma visão tridimensional dos primeiros 14,5 km da crosta.

Como a abordagem aproveita ruído natural, permite cobrir áreas extensas com rapidez e com pouca interferência no terreno.

Calor perto da superfície

Perfurações anteriores já sugeriam que existiria algo extremo por baixo de Larderello, uma localidade geotérmica no centro de Itália.

Um furo profundo atingiu cerca de 2,7 km e encontrou temperaturas próximas de 512 °C, além de pressões suficientemente elevadas para gerar fluidos supercríticos - substâncias que se comportam em parte como líquidos e em parte como gases.

Esses fluidos transportam calor com grande eficiência, porque conseguem deslocar energia através de fracturas de forma mais eficaz do que água quente ou vapor comuns.

Uma zona tão quente a pouca profundidade é compatível com a existência de corpos magmáticos mais profundos ainda suficientemente quentes para manter o sistema.

Porque pode não entrar em erupção

A dimensão, por si só, não implica uma erupção. Os autores defendem que o magma da Toscana é invulgarmente viscoso, por se ter formado a partir de rochas crustais ricas em sílica, o que dificulta a ascensão.

À medida que esse magma espesso se acumula, pode formar uma barreira que aprisiona material fundido mais recente em profundidade, em vez de abrir um percurso directo até à superfície.

"A razão pela qual esta grande quantidade de material fundido nunca deu origem a erupções é enigmática e discutida", escreveram Lupi e colegas.

O que mostram os números

Na área de Larderello, a equipa estimou 3.000 quilómetros cúbicos de rocha parcialmente fundida no interior de uma zona maior rica em cristais.

As velocidades mais baixas cartografadas desceram para cerca de 1,29 km por segundo a aproximadamente 9,7 km de profundidade - muito abaixo do esperado para a crosta normal.

Em geral, as rochas permitem que as ondas sísmicas acelerem com a profundidade, porque a pressão as torna mais rígidas; por isso, uma desaceleração acentuada aponta para calor, fusão, ou ambos.

Valores tão extremos tornam difícil atribuir o fenómeno apenas a uma crosta muito fracturada.

Utilidade para além da vulcanologia

A mesma estratégia poderá ajudar a identificar 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 sustentam baterias e ímanes que dependem de materiais concentrados por fluidos quentes e pelo magma. Esta vertente aplicada dá ao resultado na Toscana um interesse que vai além da explicação da geologia local.

O que ainda é incerto

Uma parte do volume de rocha de interesse encontra-se perto do limite do modelo, onde o detalhe diminui.

Os investigadores suspeitam que o Monte Amiata possa conter ainda mais material fundido do que Larderello, mas serão necessários novos levantamentos sísmicos para o quantificar com segurança.

O modelo baseou-se sobretudo num tipo principal de onda, pelo que trabalho futuro poderá refinar a imagem com medições sísmicas adicionais.

Para já, o estudo aponta para uma grande fonte de calor, e não para um aviso de erupção iminente.

Sistema magmático maduro da Toscana

A Toscana 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 pode melhorar a exploração geotérmica e o modo de pensar o vulcanismo, ao mesmo tempo que recorda que alguns motores escondidos deixam quase nenhum vestígio à superfície.