Versão online: https://www.lneg.pt/wp-content/uploads/2020/05/Volume_107_CIG.pdf Comunicações Geológicas (2020) 107, Especial II, 105-109 ISSN: 0873-948X; e-ISSN: 1647-581X Emissão de CO2 na Lagoa das Sete Cidades (São Miguel, Açores) CO2 emission from Sete Cidades Lake (São Miguel, Azores) C. Andrade1,2*, J. V. Cruz1,3, F. Viveiros1,3, R. Coutinho1,3 Recebido em 03/11/2019 / Aceite em 28/12/2019 Artigo original Publicado online em julho de 2020 Original article © 2020 LNEG – Laboratório Nacional de Energia e Geologia IP Resumo: A Lagoa das Sete Cidades na ilha de São Miguel é o maior lago Estudos sobre processos de desgaseificação difusa em lagos vulcânico dos Açores com uma área total de 4,41 km2. Nos lagos vulcânicos têm vindo a ser realizados em regiões vulcânicas de selecionados foram efetuados perfis hidrogeoquímicos em diferentes todo o mundo, nomeadamente trabalhos que visam a locais de amostragem. As águas são frias (temperatura média = 14,0 ºC), quantificação dos gases libertados à superfície destas massas de pouco mineralizadas (condutividade elétrica média = 116 µS/cm) e com água (Bernard e Mazot 2004; Kusakabe et al., 2008; Padrón et pH neutro (pH médio = 7,7). No que concerne ao fluxo de CO2 foi realizada uma campanha de medição, com valores a variar entre 0,3 e al., 2008; Mazot e Taran, 2009; Hernández et al., 2011; Mazot et 17,2 g m-2 d-1 (Lagoa Azul) e 2,1 e 17,9 g m-2 d-1 (Lagoa Verde). As áreas al., 2011; Pérez et al., 2011; Caudron et al., 2012; Chiodini et al., de desgaseificação mais significativas estão associadas às zonas onde 2012; Arpa et al., 2013; Mazot e Bernard, 2015; Andrade et al., existe a presença massiva de florescências algais e macrófitas. Os valores 2016, 2019a, b; Melián et al., 2016; Sun et al., 2017). medidos parecem estar relacionados com uma única fonte de CO2, a qual A natureza vulcânica dos Açores converte as ilhas do deverá representar uma origem biogénica. O valor estimado total de -1 arquipélago num laboratório natural para o estudo de fenómenos emissão de CO2 dos lagos estudados variou entre 5,8 t d (Lagoa Verde) vulcânicos, e em particular dos processos geoquímicos que e 25,0 t d-1 (Lagoa Azul). ocorrem nos lagos. Com efeito, nos Açores existem 88 lagos Palavras-chave: Lagoa das Sete Cidades, Ilha de São Miguel, inventariados, dispersos pelas ilhas de São Miguel, Terceira, desgaseificação difusa, lago monomíctico, CO biogénico. 2 Pico, Graciosa, Flores e Corvo, os quais ocupam uma área de 9,5 km2 (0,4% da área total do Arquipélago) (DROTRH-INAG, Abstract: Sete Cidades Lake in São Miguel island is the largest volcanic 2001). No que diz respeito aos processos de desgaseificação lake of the Azores, with a total area of 4.41 km2. Hydrogeochemical difusa que ocorrem em lagos nos Açores, os primeiros estudos profiles were carried out in both lakes in different sampling sites. Waters foram realizados na ilha de São Miguel por Andrade (2014). are cold (mean temperature = 14.0 ºC), weakly mineralized (mean Mais recentemente, outros trabalhos mostraram a relevância do electrical conductivity = 116 µS/cm) and with neutral pH (mean pH = estudo nestas massas de água, principalmente no que diz respeito 7.7). In what concerns the CO2 fluxes at the surface of the lakes a survey was carried out and values are in the range of 0.3 to 17.2 g m-2 d-1 (Lagoa às emissões de CO2 e à dinâmica do fluxo de gás (Andrade et al., Azul) and 2.1 to 17.9 g m-2 d-1 (Lagoa Verde). The most significant 2016, 2019a, b, c, d; Melián et al., 2016;). Estes trabalhos degassing areas are found out associated to the massive presence of permitiram não só quantificar as emissões, e o respetivo macrophytes and algal blooms. The measured values seem to be comportamento sazonal, como determinar as possíveis origens do correlated with one single CO2 source, which is probably biogenic. The CO2. Em alguns casos, como na Lagoa das Furnas (ilha de São -1 estimated total CO2 emission varied between 5.8 t d (Lagoa Verde) and -1 Miguel) e na Lagoa da Furna do Enxofre (ilha Graciosa), o CO2 25.0 t d (Lagoa Azul). resulta quer de processos biogénicos, quer de processos de Keywords: Sete Cidades Lake, São Miguel Island, diffuse degassing, profundidade (hidrotermal) (Andrade et al., 2016, 2019b), monomictic lake, biogenic CO2. embora na maioria dos lagos dos Açores a origem do CO2 seja apenas biogénica (Andrade et al., 2019a, b, c, d). 1 Instituto de Investigação em Vulcanologia e Avaliação de Riscos, O presente estudo visa caracterizar e estimar as emanações de Universidade dos Açores, Rua da Mãe de Deus, 9500-801 Ponta Delgada, Portugal. CO2 na lagoa das Sete Cidades, assim como identificar a 2 Centro de Informação e Vigilância Sismovulcânica dos Açores, Universidade existência de possíveis zonas de desgaseificação anómala nesta dos Açores, Rua da Mãe de Deus, 9500-801, Ponta Delgada, Portugal. massa de água. 3 Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade dos Açores, Rua da Mãe de Deus, 9500-801, Ponta Delgada, Portugal. *Autor correspondente/Corresponding author: [email protected] 2. Área de estudo 2.1. Enquadramento geográfico e geológico 1. Introdução O arquipélago dos Açores localiza-se no Oceano Atlântico Norte Após os incidentes fatais ocorridos nos lagos Monoun (1984) e entre as latitudes 37º e 40º N e as longitudes 25º e 31º W, a uma Nyos (1986), nos Camarões, o estudo de emissões gasosas em distância de cerca de 1400 km do continente europeu e 1900 km lagos vulcânicos ganhou relevância internacional (Barberi et al., do continente Americano. O arquipélago abrange uma superfície 1989; Oskarsson, 1990). 106 Andrade et al. / Comunicações Geológicas (2020) 107, Especial II, 105-109 geográfica de 310 km de longitude por 560 km em latitude, e é 2.2. Vulcão das Sete Cidades constituído por nove ilhas e diversos ilhéus de natureza vulcânica, dispostas de acordo com uma direção WNW-ESE e O Vulcão das Sete Cidades abrange uma área com cerca de 12 ocupando uma área emersa aproximada de 2332 km2. Em função km de diâmetro basal e apresenta um volume emerso aproximado 3 do seu posicionamento relativo, as ilhas dispõem-se em três de 45 km . Limitado pelo mar na sua maior extensão, coalesce a grupos distintos: as ilhas das Flores e do Corvo são as que se SE com o Sistema Fissural dos Picos (Queiroz, 1997). Este situam mais a W, constituindo o Grupo Ocidental, enquanto as vulcão central apresenta no topo uma caldeira com forma ilhas de Faial, Pico, São Jorge, Graciosa e Terceira constituem o grosseiramente circular, com escarpas abruptas, sub-verticais e Grupo Central; o Grupo Oriental é formado pelas ilhas de São alturas que variam desde os 30 m a cerca de 400 m, na zona do Miguel e Santa Maria (Fig. 1A). vértice geodésico dos Remédios. Esta estrutura apresenta um O presente estudo decorreu na ilha de São Miguel, situada entre diâmetro de 5 km na bordadura, uma profundidade média da 2 as latitudes 37º42´ e 37º54´ N e as longitudes 25º51´ e 25º08´ W. ordem dos 350 m e cerca 15 km de área interior, correspondendo 3 Esta ilha, a maior do arquipélago dos Açores, apresenta um a um volume próximo de 5,2 km (Queiroz, 1997). comprimento máximo de cerca de 65 km e uma largura máxima A formação da caldeira ocorreu em três fases distintas, a de cerca de 16 km, uma área aproximada de 742 km2, e atinge primeira das quais datada de há cerca de 36000 anos, e os outros uma cota máxima de 1103 m, no designado Pico da Vara (Fig. dois eventos, mais recentes, respetivamente há 29000 e 16000 1A). A geologia da ilha é dominada por três vulcões centrais anos (Queiroz et al., 2008). A base da caldeira encontra-se ativos (Sete Cidades, Fogo e Furnas), ligados por sistemas ocupada por duas lagoas interligadas (Lagoa Azul e Lagoa vulcânicos fissurais (sistemas fissurais dos Picos e do Congro); a Verde), alvo de estudo no presente trabalho, e por vários centros parte mais oriental da ilha é formada pelo Vulcão da Povoação e eruptivos secundários, tais como maars (s.l.) (e.g. Lagoa de pelo Complexo Vulcânico do Nordeste, que é o mais antigo de Santiago, Lagoa Rasa), cones de pedra pomes (e.g. Caldeira do São Miguel (Gaspar et al., 2015). O lago estudado encontra-se no Alferes e Caldeira Seca) e domos. Vulcão das Sete Cidades. 2.3. Lagoa das Sete Cidades A Lagoa das Sete Cidades, situada a 260 m de altitude, é constituída por dois troços, o primeiro dos quais corresponde à Lagoa Azul, com uma área de 3,6 km2, um comprimento de 2600 m e uma largura máxima de 2100 m, e um volume de água aproximado de 45,9x106 m3. Por seu turno, o segundo troço, designado por Lagoa Verde, possui uma área de espelho de água de 0,86 km2, 1540 m de comprimento e 770 m de largura máxima, e um volume armazenado de 10,3x106 m3 (Tab. 1) (Pacheco et al., 2010). A Lagoa das Sete Cidades apresenta carácter monomítico, com estratificação da coluna de água no período de Verão (Cruz et al., 2015). Durante o presente trabalho, efetuaram-se medições a uma profundidade máxima de 25 m na Lagoa Azul e de 21,5 m na Lagoa Verde. 3. Metodologia de amostragem e de análise 3.1. Perfis hidrogeoquímicos No decurso do mês de janeiro de 2017 foi realizada uma campanha de amostragem na Lagoa das Sete Cidades, com recolha de amostras de água ao longo de quatro perfis verticais.