T31. Volcanoes by Haidi Fiedler, INCT-Catalysis, Depto. de Química, UFSC

C.Cell is in love with what one can learn from a 21 cm diameter Earth Globe. Studying the Globe identified major volcanoes in Iceland, Japan, mainland USA (and Hawaii), Italy, Mexico, the Caribbean, India and Chile. C.Cell wanted to know how a volcano is formed, and what goes on at the center of the Earth?

He soon discovered that the chains of volcanic islands in Hawaii were formed in "hot spots" where magma (usually silica-enriched melt with active gases: CO, CO2, methane, ammonia, hydrogen, HCl, HF, H2S or atmospheric gases: water, nitrogen, oxygen and argon). Carbonate-enriched melts are also known, which comes from an inner layer of the Earth (mantle), reach the surface of the Earth across the Pacific Plate. As this plate is constantly (if very slowly) moving, a volcano moves with it, but the hot spot remains, and new active volcanoes are formed in the same position.

The magma deposits are located in giant chambers beneath the earth's crust and are pushed up through cracks in the rocks, which become the chimney of the volcano. Explosive volcanic eruptions are caused by the accumulation of water vapor and gases at high pressure. Water can come directly from the magma, from underground water or from the sea (for eruptions on the bottom of the ocean), and is vaporized by the high temperature of the magma. The most common gases are CO2, CO, NO2, SO2, H2, H2S, Cl2, etc., and these – along with water vapor that ex-solve from the silicate melt lead to high pressures, causing explosive volcanic eruptions.1 Magma that reaches the earth's surface is called lava. Alkaline lavas are relatively fluid and release gases smoothly and easily, while acid or neutral ones are much more viscous and the gases can be released violently forming the so-called pyroclastic material.

Chile: Puyehue volcano, quiet and in eruption

The products of volcanic eruptions are: solids that are propelled into the air, which are made from lava and which give off most of the gases, ash and volcanic dust. In effusive volcanic eruptions, hot, low viscosity lava is released slowly, with much less volatile components and largely without explosions.

In explosive eruptions, large amounts of gases are released, as well as light and ashes, that can paralyze airplanes, entire cities and cause disorders of all kinds.

N.B.! These materials are similar to fly ash, and the gases liberated in the chimneys of thermoelectric plants which use charcoal as fuel: and to the ashes of industrial boilers. Human beings produce their own mini-volcanoes.2-3

Reference:

1. Fiedler, H.D. Audiobook "Mankind, Earth and Water: the Relationship that Involves Eternal Instincts". ISBN: 978-85-909070-0-8 (9 788590 907008). Pg. 22; 2008.

http://www.qmc.ufsc.br/lacfi.

2. Aldersey-Williams, H. "Periodic Tales.The Curious Lives of the Elements". In Among the Carbonari. 2011. ISNB: 978-0-670-91811-9.

3. a) Pires M., Fiedler, H.D., Teixeira, E.C. 2002. Distribuição Geoquímica de Elementos-traço no Carvão. 237-252. Meio Ambiente e Carvão. Impactos da Exploração e Utilização. CDU: 552.574. b) Solari J.A., Fiedler H.D., Schneider C.L. 1989. Modelling of the distribution of trace elements in coal. Fuel 68:536-539. c) Personnal information from Professor Alcides Nobrega Sial (UFPE).

VULCÕES
Haidi Fiedler, INCT-Catálise, Depto. de Química, UFSC

C.Cell está apaixonado com o que consegue obter de um Globo Terrestre de 21 cm de diâmetro. Estudando o Globo identificou vulcões importantes na Islândia, Japão, parte continental dos USA (e também Havaí), Itália, Índia, México, Caribe e Chile. CCell queria saber como se formava um vulcão e o que existe no centro da Terra?

Logo ele descobriu que as cadeias de ilhas vulcânicas no Havaí formaram-se nos pontos quentes ("hot spots") onde o magma (geralmente formado por materiais fundidos enriquecidos em sílica, com gases ativos CO, CO2, metano, amonia, hidrogênio, HCl, HF, H2S, ou gases atmosféricos:H2O, nitrogênio, oxigênio e argônio). Materiais fundidos enriquecidos em carbonatos são também conhecidos, provenientes de uma camada interna da Terra (manto) que alcança a superfície da mesma através da Placa do Pacífico. Como esta placa se move constantemente (bem lentamente), o vulcão se move com a placa, mas o ponto quente permanece fixo e novos vulcões ativos são formados na mesma posição.

Os depósitos de magma estão localizados em câmaras gigantes abaixo da crosta terrestre e são empurrados para cima através de fendas na rocha, que se tornam a chaminé do vulcão. As explosivas erupções vulcânicas são provocadas pela acumulação de vapor de água e de gases com uma alta pressão. A água pode ter origem diretamente do magma, ou de águas doces ou subterrâneas ou do mar (ou por erupções no fundo do mar), vaporizadas pela alta temperatura do magma. Os gases mais comuns são CO2, CO, NO2, SO2, H2, H2S, Cl2, etc., e os mesmos – que junto com o vapor de água se desprendem da camada fundida de silicatos o que resulta em elevadas pressões, as quais provocam as erupções vulcânicas explosivas.1 O magma que chega até a superfície da terra é chamado lava. As lavas de tipo básico são fluidas e deixam escapar facilmente os gases, e, as de tipo ácidas, ou intermediárias são muito mais viscosas e os gases podem ser liberados violentamente formando os materiais chamados piroclásticos.

Chile: Vulcão Puyehue, calmo e em erupção

Como produtos da erupção vulcânica têm-se: sólidos que são arrojados ao ar, que são provenientes de lavas e das quais se desprendem a maior parte dos gases, cinzas volantes e poeiras vulcânicas. Nas erupções efusivas, quentes, ocorre liberação de lava de menor viscosidade lentamente, com menos componentes voláteis e basicamente sem explosões.

Nas erupções explosivas ocorre liberação de grandes quantidades de gases, bem como luz e cinzas, que podem paralisar aviões, cidades inteiras e provocam todos os tipos de transtornos.

N.B.! Esses materiais se assemelham aos gases e cinzas volantes exaladas por chaminés de termoelétricas que queimam carvão mineral como combustível: e com as cinzas de caldeiras industriais. Os seres humanos produzem seus próprios mini-vulcões.2-3

Referência:
1. Fiedler, H.D. Audiolivro "Homens, Terra e Água: a Relação que Envolve Instintos Eternos". ISBN 978-85-909070-0-8 (9 788590 907008). Pg. 22; 2008.
http://www.qmc.ufsc.br/lacfi.
2. Aldersey-Williams, H. "Periodic Tales.The Curious Lives of the Elements". In Among the Carbonari. 2011. ISNB: 978-0-670-91811-9.
3. a) Pires M., Fiedler, H.D., Teixeira, E.C. 2002. Distribuição Geoquímica de Elementos-traço no Carvão. 237-252. Meio Ambiente e Carvão. Impactos da Exploração e Utilização. CDU: 552.574. b) Solari J.A., Fiedler H.D., Schneider C.L. 1989. Modelling of the distribution of trace elements in coal. Fuel 68:536-539. c) Informações pessoais do Professor Alcides Nobrega Sial (UFPE).