Aplicação de uma metodologia termométrica expedita na ...

Versão online: http://www.lneg.pt/iedt/unidades/16/paginas/26/30/185 Comunicações Geológicas (2014) 101, 1, 15-27 ISSN: 0873-948X; e-ISSN: 1647-581X

Aplicação de uma metodologia termométrica expedita na identificação de zonas com anomalia geotérmica na Ribeira Grande, ilha de S. Miguel, Açores Application of a simple thermometric methodology for the identification of geothermal anomalies zones at Ribeira Grande, São Miguel Island, Azores A. Trota1*, S. Rocha2, J. Simão3, J. Almeida4, A. Oliveira5, L.M. Ferreira Gomes6 Recebido em 19/02/2013 / Aceite em 30/09/2014

Disponível online em Dezembro de 2014 / Publicado em Dezembro de 2014

© 2014 LNEG – Laboratório Nacional de Geologia e Energia IP

Resumo: A medição sistemática de temperaturas em malha apertada de furos pouco profundos, com cerca de 0,6 m, nas imediações da cidade da Ribeira Grande, ilha de S. Miguel, permitiu a identificação de anomalias geotérmicas. Parte das anomalias identificadas correspondem provavelmente a zonas com elevados fluxos de calor convectivo, já conhecidas, enquanto outras correspondem a zonas identificadas pela primeira vez. Mostrou-se que esta técnica de prospeção, expedita e de baixo custo, pode contribuir positivamente para a identificação de locais prioritários para trabalhos posteriores de prospeção como, por exemplo, os furos termométricos profundos e de avaliação, reduzindo o risco de insucesso no desenvolvimento dos projetos geotérmicos.

Palavras-chave: Prospeção geotérmica; temperatura; tectónica; solo; anomalia geotérmica. Abstract: The systematic temperature measurements on a dense grid of shallow slim holes in the surroundings of Ribeira Grande town, S. Miguel Island, lead to the identification of thermal positive anomalies. Part of the thermal anomalies corresponds probably to convective heat flow zones, some of them already know and some are new discoveries. It has been shown that this cheap and rudimentary technique can be an important tool for the selection of target sites in the exploration stages as the drilling of thermal gradient and exploration of deep holes, thus turning possible the risk reduction on the management of geothermal projects.

Keywords: geothermal exploration; temperature; tectonics; soil; geothermal anomaly. 1Departamento de Geociências, Universidade dos Açores, Portugal; Departamento de Geociências, Edifício do Complexo, Rua da Mãe de Deus, Apartado 1422, 9501-801 Ponta Delgada, Portugal. 2Simbiente Açores – Engenharia e Gestão Ambiental, Lda., Portugal; Rua Azores Parque, n.º 102, Edifício 2.1 – Ninho de Empresas Azores Parque, 9500-794 Ponta Delgada, São Miguel – Açores. 3Departamento de Ciências da Terra, CICEGe (FCT, Universidade Nova de Lisboa), 2829-516 Caparica, Portugal. 4Departamento de Ciências da Terra, CICEGe (FCT, Universidade Nova de Lisboa), 2829-516 Caparica, Portugal. 5Departamento de Geologia, Escola de Ciências da Vida e do Ambiente, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Portugal; Centro de Geofísica da Universidade de Coimbra, Coimbra, Portugal. 6Departamento de Engenharia Civil e Arquitetura, Universidade da Beira Interior, Calçada Fonte do Lameiro, 6201-001 Covilhã, Portugal. Autor correspondente/Corresponding author: [email protected]

1. Introdução

O sucesso dos projetos geotérmicos está intimamente relacionado com o conhecimento que temos do modo de funcionamento do reservatório geotérmico, natural ou aumentado, isto é o modelo conceptual dos reservatórios geotérmicos (Trota, 2011). Este conceito é válido para a avaliação dos reservatórios nos seus estados natural ou em fase de exploração industrial. A prospeção geológica, ou no caso específico a prospeção geotérmica, permite, nas suas diferentes vertentes e fases de implementação, a identificação dos parâmetros necessários à caracterização dos sistemas geotérmicos, com vista a uma exploração comercial viável. Normalmente, na fase de prospeção, o aumento de investimento conduz a uma redução do risco de insucesso. No entanto, por vezes, técnicas menos onerosas como a avaliação da variação da temperatura superficial dos solos conduzem a resultados satisfatórios relativamente a outras técnicas mais onerosas, como por exemplo as técnicas de deteção remota.

A competitividade da exploração da energia geotérmica relativamente ao mix das energias renováveis, e mesmo das energias convencionais, passa pela redução da taxa de insucesso na fase de prospeção, nomeadamente na fase de execução de furos profundos, e não necessariamente por uma redução de custos na fase de prospeção preliminar. Atualmente, a taxa de utilização da energia geotérmica no cômputo da utilização da energia primária a nível mundial é cerca de 0,1% (IPCC, 2011). Para aumentar esta taxa de penetração é necessário alterar procedimentos em todas as fases do projeto geotérmico, nomeadamente na fase de prospeção geotérmica. O aproveitamento dos recursos geotérmicos envolve, fundamentalmente, a tecnologia do reservatório e a tecnologia de superfície. Esta última está relacionada com o processo de transformação e o uso direto do calor transportado pelo fluido geotérmico (direto, na maior parte dos sistemas, ou secundário, pela circulação de um fluido binário nas rochas) do reservatório para a superfície através de furos. A tecnologia do reservatório (caso dos sistemas hidrotermais naturais) engloba todos os aspetos que permitem a descoberta e a caracterização dos reservatórios geotérmicos, assim como a captação e o transporte do calor dos reservatórios para a superfície (Trota, 2011). É esta

Artigo original Original article

16 A. Trota et al. / Comunicações Geológicas (2014) 101, 1, 15-27

tecnologia que condiciona o sucesso económico dos projetos geotérmicos, nomeadamente os de alta entalpia.

No âmbito da prospeção geotérmica, nas fases iniciais de reconhecimento aplicam-se metodologias similares a outros trabalhos de prospeção geológica, nomeadamente, a recolha bibliográfica, a cartografia geológica, a recolha de informação geoquímica de emanações gasosas e nascentes com ou sem aporte térmico, os trabalhos de prospeção geofísica e, finalmente, a prospeção mecânica, normalmente a mais onerosa (Tester et al., 2006). O objetivo da prospeção mecânica, concretizada na execução de furos termométricos e de avaliação consiste, entre outros aspetos, na caracterização do reservatório no que diz respeito à geometria, determinação de pressões e temperaturas, quimismo do fluido e permeabilidade e porosidade das formações rochosas. Em última análise, estes parâmetros permitem conhecer o potencial geotérmico do reservatório e o seu eventual aproveitamento económico (Líndal, 1973; White e Wiliams, 1975; Sanyal, 2005; Williams et al., 2008).

A execução de furos na fase final da prospeção geotérmica, os designados furos termométricos e os furos de avaliação, concretizam uma fase crucial do desenvolvimento da prospeção geotérmica. Trata-se de uma etapa de elevado investimento. A insuficiente caracterização da geologia e da dinâmica dos fluidos do reservatório conduz, por vezes, à inadequada localização dos furos, resultando frequentemente na má avaliação do reservatório geotérmico, determinando o insucesso da fase seguinte.

A elaboração de um programa de prospeção para a fase de furos de avaliação/produção, intimamente associada às fases preliminares de prospeção geotérmica (com a integração da geologia, da geoquímica e da geofísica), consiste, simplificadamente, na definição da localização, da profundidade e no desenho técnico desses furos, tendo por base o modelo conceptual idealizado para o sistema geotérmico. No entanto, nem sempre as técnicas mais dispendiosas e complexas conduzem a melhores resultados, nomeadamente a prospeção mecânica por furos termométricos. Por vezes, a aproximação a metodologias simples e, naturalmente, menos onerosas, conduzem a resultados mais interessantes, servindo como guia fundamental para a localização adequada dos furos.

A medição sistemática de temperaturas no solo a baixa profundidade permite a avaliação da distribuição do calor em profundidade e inferir as anomalias térmicas com elevada probabilidade de corresponderem a zonas preferenciais de circulação de fluidos, isto é a zonas de elevado gradiente geotérmico e com elevada permeabilidade, normalmente associadas a zonas de condução de calor convectivo. Para sistemas naturais, são estes os parâmetros mais importantes para a localização de zonas de futura captação de fluidos geotérmicos.

Assumindo um processo de transmissão de calor condutivo, os parâmetros que condicionam a distribuição de temperatura no subsolo são a condutividade térmica das rochas e o gradiente geotérmico. No entanto, para muitos reservatórios geotérmicos, o processo de condução do calor mais eficaz é o processo convectivo, normalmente associado a zonas de elevada permeabilidade hidráulica.

O objetivo primordial deste trabalho é apresentar um caso em que uma metodologia experimental para a identificação expedita de anomalias geotérmicas que possam constituir zonas potenciais para prospeção posterior mais detalhada e até para eventual exploração de energia geotérmica em sistemas de baixa a alta entalpia. A metodologia aplicada consistiu na medição de temperaturas no subsolo numa malha de localizações mediante a introdução de uma sonda termométrica num furo efetuado no solo, com recurso a uma sonda, e no tratamento da informação.

O aproveitamento dos recursos geotérmicos obriga a que os utilizadores se situem próximo da zona de captação. A cidade da Ribeira Grande constitui-se como um dos grandes aglomerados populacionais dos Açores, onde existem potenciais utilizadores do calor superficial (baixa entalpia) da crosta terrestre. Nesse sentido optou-se por desenvolver o estudo nas imediações desta cidade, tendo o local alvo de investigação abrangido as freguesias da Ribeira Seca, Santa Bárbara, Conceição, Matriz e Ribeirinha do concelho da Ribeira Grande.

2. Enquadramento da área de estudo

O local de investigação situa-se no flanco norte do vulcão central do Fogo ou de Água de Pau (Fig. 1). Trata-se de um aparelho vulcânico poligenético com idade superior a 181000±15000 anos BP (Wallenstein, 1999). A última grande fase de desenvolvimento da caldeira remonta à erupção associada aos depósitos da Ribeira Chã, ocorrida entre 8000 e 10000 anos BP (Wallenstein, 1999). Este sistema vulcânico é muito ativo, com registo de uma erupção histórica intracaldeira (1563) e episódios de recente instabilidade vulcano-tectónica (Trota, 2009). As intrusões de magma na câmara subjacente ao sistema vulcânico, originando ou não erupções vulcânicas, têm alimentado um sistema hidrotermal, com fortes manifestações superficiais de hidrotermalismo, nomeadamente no flanco norte. Neste flanco, desenvolve-se uma estrutura do tipo graben, com orientação global NW-SE (Fig. 1).

Parte da área em estudo foi alvo de trabalhos anteriores de prospeção geotérmica, avaliação e produção, com início nos finais da década de 1970 (Muecke et al., 1974; Aires de Barros, 1978; Mendes-Victor e Ribeiro, 1981; Dawson et al., 1985; Silva et al., 1985; Forjaz, 1995; Trota 1998a, b; Carvalho et al., 2006), conduzindo à exploração comercial do denominado Campo Geotérmico da Ribeira Grande a partir do início da década de 1980.

A diferença de densidades entre o fluido frio descendente da água da recarga e os fluidos ascendentes aquecidos pelos corpos magmáticos intrusivos, constitui a força motriz das correntes de convecção presentes nos sistemas hidrotermais (Trota, 2009). Admite-se que o sistema hidrotermal associado às captações do Campo Geotérmico da Ribeira Grande tem como principal zona de fluxo ascendente as Lombadas (Silva et al., 1985; Carvalho et al., 2006; Trota, 2009), com migração lateral de fluidos. A água de recarga do sistema hidrotermal em exploração é maioritariamente de origem meteórica. Após percolação profunda, esta água é aquecida pelos corpos magmáticos, constituindo-se assim a génese do sistema geotérmico. Na zona de interesse do presente trabalho identificam-se várias manifestações superficiais de hidrotermalismo (Tab. 1 e Fig. 2) e alguns furos profundos (furos geotérmicos e de captação de água) (Tab. 2 e Fig. 2), onde também se associam características hidrotermais.

3. Aquisição, processamento de dados e resultados

A aquisição de dados desenvolveu-se em três etapas principais (Rocha, 2011): a) programação dos trabalhos, incluindo a delimitação da área de estudo, densidade de amostragem e tipo de furos; b) execução dos furos; c) medição das temperaturas. Foi delimitada a área de estudo e definiu-se uma malha de furos de amostragem de baixa profundidade compatível com os meios disponíveis (Fig. 3). O resultado foi uma malha teórica de 250 m por 250 m, a que corresponde a densidade aproximada de 20 furos por km2. Nesta etapa preparatória foram colocadas de parte as áreas urbanas e as zonas de difícil acesso, tais como linhas de água muito encaixadas.

Identificação de anomalias geotérmicas 17

Fig.1. Localização da área de estudo com identificação da geologia, da tectónica e dos limites do graben da Ribeira Grande. Na figura são também apresentados a localização dos aparelhos monogenéticos, cones de escórias/spatter e domos (Moore, 1991; USGS, 2014; Trota, 1998c; Freire, 2006; IGM, 1999; CAOP, 2011).

Fig.1. Identification of the study area, including the geology, the tectonics and the graben boundaries of Ribeira Grande town. This figure also shows the locations of the monogenetic cones, scoria/spatter cones, and domes (Moore, 1991; USGS, 2014; Trota, 1998c; Freire, 2006; IGM, 1999; CAOP, 2011).

Fig.2. Localização de manifestações superficiais de hidrotermalismo (nascentes e fumarolas), furos profundos de captação de água doce e geotérmicos. O mapa apresenta os dois locais mais conhecidos com evidências de manifestações de hidrotermalismo superficial na área: Caldeira Velha (nascente termal e fumarola, onde funciona uma piscina ao ar livre); Caldeiras da Ribeira Grande (fumarolas e emergências termais,onde existe uma estância termal) (Moore, 1991; USGS, 2014; Trota, 1998c; Freire, 2006; IGM, 1999; CAOP, 2011).

Fig.2. Location of hydrothermal surface features (water springs and fumaroles) and deep groundwater and geothermal wells. The map shows the two most popular hydrothermal sites in the area with evidence of surface hydrothermal manifestations: Caldeira Velha (hot spring and fumarole; the hot spring supplies an outdoor pool); Caldeira da Ribeira Grande (fumaroles and hot springs, spa thermal facilities exists in the surroundings) (Moore, 1991; USGS, 2014; Trota, 1998c; Freire, 2006; IGM, 1999; CAOP, 2011).


Fig.3. Localização dos furos de amostragem de temperatura (pontos de amostragem), os aparelhos monogenéticos, cones de escórias/spatter e domos, e a tectónica local (Rocha, 2011; Trota, 1998c; Freire, 2006; IGM, 1999; CAOP, 2011).

Fig.3. Sampling boreholes temperature locations (sampling points), the monogenetic volcanic edifices, scoria/spatter cones and domes, and local tectonics (Rocha, 2011; Trota, 1998c; Freire, 2006; IGM, 1999; CAOP, 2011).

Tabela 1. Manifestações superficiais de hidrotermalismo.

Table 1. Hydrothermal surface features.


Tabela 2. Localização e temperaturas máximas registadas em furos profundos de captação de água doce e furos geotérmicos na área de estudo.

Table 2. Location and maximum temperatures measurements recorded in deep groundwater and geothermal wells at the study area.

n.d. – não disponível

Numa fase inicial, os furos de 0,60 m de profundidade foram executados à percussão com uma ponteira de ferro com 0,03 m de diâmetro e 0,70 m de comprimento (Figs. 4a, b). Posteriormente, para aumentar a produtividade, recorreu-se a um trado mecânico acoplado a uma broca helicoidal com cerca de 0,60 m de comprimento e 0,08 m de diâmetro (Fig. 4d). Os furos foram maioritariamente executados em solo arável, com ocupação agrícola, considerando-se como solo todo o material da crosta terrestre que não oferece resistência intransponível à escavação mecânica e que perde a totalidade da resistência quando em contacto prolongado com a água. Executaram-se 200 furos em 72 dias.

Em cada furo, registaram-se as suas coordenadas, atribuiu-se uma numeração (Fig. 4c), assinalou-se a sua posição no campo (para futuras leituras) e mediu-se a temperatura no fundo (Fig. 4f). Simultaneamente, registou-se a temperatura do ar. Após a remoção da sonda do termómetro, introduziu-se no furo um tubo de PVC (Figs. 4a, e) com 0,60 m de comprimento e 0,025 m de diâmetro. Este tubo foi preenchido com água e tapado com duas rolhas nas extremidades. Depois de se colocar o tubo no furo reajustou-se o solo de encontro ao tubo, de modo a que a

temperatura da água, após estabilização (para que o calor fosse transmitido por condução), fosse representativa da temperatura no exterior do furo.

Foram efetuadas cinco campanhas de medições, incluindo a primeira imediatamente subsequente à abertura do furo, registando-se 1000 temperaturas no solo (Tab. 5) entre julho e setembro de 2010, com uma periodicidade semanal. Os termómetros utilizados ao longo da campanha foram o FLUKE 179 TRUE RMS MULTIMER (Fig. 4f) e o Mini-K Thermometer NiCr-Ni Typ K, ambos com uma resolução de 0,1 ºC.

Para o período das cinco campanhas de medição (TS0, a temperatura a seco, e TS1, TS2, TS3 e TS4, as temperaturas registadas para as quatro campanhas sucessivas), a temperatura do ar ambiente variou entre 18,6 ºC e 31,0 ºC. Os valores de temperatura no solo à profundidade de 0,60 m variaram de 16,4 ºC a 96,7 ºC, valores estes obtidos na medição da temperatura a seco (TS0). A temperatura a seco foi obtida imediatamente a seguir à abertura mecânica dos furos superficiais.

Para melhor reconhecer as zonas de temperatura do solo anómalas calculou-se, para todas as medições das cinco campanhas, a diferença (DT) entre a temperatura do solo (TS) e


a temperatura ambiente (TA), DT=TS-TA (Tab. 5). Obteve-se para DT o valor máximo positivo de 71,9 ºC para o furo P141, e o valor máximo negativo de -12,2 ºC para o furo R033. Por furo, e numa avaliação temporal, as variações observadas para DT, em média, não excederam os 2 ºC. No entanto, alguns furos com temperaturas mais elevadas tornaram-se menos quentes (P141 e P142), enquanto outros evidenciaram aumento; neste caso, ganha particular relevo o furo C090 (Fig. 3) onde se registou um elevado incremento de temperatura entre as campanhas T3 e T4, que se cifrou num aumento de 21,9 ºC.

Os coeficientes de correlação entre os valores de temperatura do ar e do solo, para as cinco séries de dados, variam entre R2=0,0031 e R2=0,0555, isto é, a correlação não tem significado estatístico, logo as variáveis não são correlacionáveis.

Fig.4. As imagens apresentam os equipamentos e materiais utilizados no desenvolvimento do trabalho de campo. a) ponteira de ferro, marreta e tubo de PVC; b) execução de furo com recurso a ponteira de ferro; c) registo das coordenadas do furo superficial; d) execução de furo com recurso a trado mecânico; e) medição da temperatura no furo; f) pormenor da medição da temperatura no furo, com imagem de tampa na boca do furo.

Fig.4. The pictures shows the equipments and the materials used in the fieldwork tasks. a) iron bar, sledgehammer and PVC pipe; b) hole execution using the iron bar; c) recording the borehole coordinates; d) drilling the borehole by means of a mechanical auger; e) measuring the borehole temperature; f) detail of borehole temperature measurement showing the borehole top cap.

A figura 5 apresenta as isotérmicas relativas aos valores de DT para as cinco medições. As isotérmicas estão representadas pelas seguintes classes: -11,0 a -2,0; -1,9 a 0,0; 0,01 a 2,0; 2,1 a 5,0; 5,1 a 25,0; e 26,0 a 65,0, onde os valores foram estimados localmente com o algoritmo geoestatístico de krigagem. Pese embora as diferenças entre os mapas, na globalidade, identificam-se quatro anomalias positivas (Fig. 5): i) anomalia da Matriz da Ribeira Grande (MRG), com orientação global NE-SW; ii) a forte anomalia Pico Vermelho-Pico-que-arde (APV-PQA), com orientação global NW-SE, uma orientação próxima do graben da Ribeira Grande; iii) a anomalia Pedreira da Rochinha Preta (APR), sem orientação definida; iv) a anomalia Pico do Cordeiro (APC), com orientação global N-S

(Fig. 5). Através da figura 5a pode verificar-se que existe uma tendência generalizada de um padrão de anomalias positivas, segundo as direções NW-SE e NE-SW. Destas anomalias, a única que era desconhecida e que foi posta a descoberto neste trabalho é a APC.

De modo a avaliar possíveis influências dos centros emissores monogenéticos (domos e cones de escória, Fig. 3) nas temperaturas registadas, nomeadamente a influência dessas estruturas na condução do calor, foram testadas correlações do seguinte modo: a) em SIG, foi construída uma tabela com as distâncias cartográficas (UTM, Datum S. Brás) entre cada local de medição das temperaturas e cada cone vulcânico monogenético; b) para cada cone vulcânico, foram determinados os coeficientes de correlação entre as distâncias e as temperaturas do solo e variação da temperatura (DT) (Tab. 3). Os coeficientes de correlação foram calculados por cone para três situações: 1) para todos os locais de medição de temperatura; 2) exclusão das quatro localizações com medição superior a 30 °C; 3) só para distâncias cone-local de medição inferior a 1000 m e no mínimo para 10 locais. Da tabela 3 infere-se que apenas a correlação “distância versus a variação temperatura (DT)” para o Pico do Esqueleto (Fig. 3) pode ser considerada média-alta (-0,675), que é precisamente o cone com idade atribuída mais recente, 1790 +/- 150 anos BP (Moore, 1991).

Tabela 3. Coeficientes de correlação entre a posição dos cones e a temperatura dos furos.

Table 3. Correlation coefficients between the cones position and the boreholes

temperature.

D - Distância; D - Distance DT - Variação da temperatura; DT - Temperature change DT0 - Variação da temperatura a seco; DT0 - Dry temperature change s/anm - Sem valor anómalos; s/anm - Without anomalous value

Finalmente, para avaliar a influência das estruturas tectónicas (falhas observadas e alinhamentos tectónicos inferidos) relativamente às temperaturas registadas foram testadas correlações tendo-se procedido de forma muito semelhante ao apresentado anteriormente: a) em SIG, foi construída uma tabela com as distâncias cartográficas (UTM, Datum S. Brás) de cada local de medição das temperaturas relativamente a cada estrutura tectónica; b) para cada estrutura tectónica foram determinados os coeficientes de correlação


entre as distâncias e as temperaturas do solo e variação da temperatura (DT) (Tab. 4). Aqui não se verificou nenhuma correlação significativa entre as falhas e as temperaturas

obtidas; contudo existe, visualmente, afinidade entre o padrão estrutural (fraturas) da região com a orientação global das anomalias isotérmicas positivas (Fig. 6).

Fig.5. A figura apresenta 5 imagens contendo mapas de anomalias térmicas tendo por base a diferença entre a temperatura no solo e a temperatura no ar para as cinco campanhas, a) DT0; b) DT1; c) DT2; d) DT3; e) DT4.

Fig.5. The picture outlines 5 thermal anomalies maps obtained by making difference between soil and air temperature for the five campaigns, a) DT0; b) DT1; c) DT2; d) DT3; e) DT4.

Fig.6. A imagem apresenta um mapa de anomalias térmicas para a situação DT0. Notar a anomalia térmica em redor do furo C090 que se desenvolveu na parte final do trabalho de campo. Fig.6. The picture shows a thermal anomaly map for DT0 case. Note that the thermal anomaly around the hole C090 has developed at the end of the fieldwork.


Tabela 4. Coeficientes de correlação entre a posição dos cones e a temperatura dos

furos.

Table 4. Correlation coefficients between the cones position and the boreholes temperature.

TS0 - Temperatura do solo a seco; TS0 - Dry soil temperature TA - Temperatura do ar; TA - Air temperature DT - Variação da temperatura; DT - Temperature change

4. Discussão

Os registos de temperatura do solo a cerca de 0,6 m de profundidade revelam, para algumas zonas da área de estudo, a existência de um aporte térmico de profundidade anómalo evidenciando provavelmente zonas preferenciais de ascensão de calor à superfície a partir de um reservatório geotérmico conhecido desde a década de 1970 (Muecke et al., 1974). Pese embora a baixa profundidade de investigação, as temperaturas registadas no solo a 0,6 m de profundidade não apresentam correlação evidente com a temperatura do ar. É conhecida a influência da temperatura do ar no solo até cerca de 10 m de profundidade; no entanto, essa influência atenua-se rapidamente com o aumento da profundidade. A ausência de correlação entre a temperatura do solo e a do ar (medidas simultaneamente) pode ser justificada pelo tempo necessário à estabilização da temperatura em profundidade derivada das variações de temperatura à superfície (processo condutivo de transmissão calor do ar relativamente ao solo).

A variação da temperatura do solo relativamente à temperatura atmosférica ao longo do tempo, por furo, apresenta em valor absoluto, em média, um valor mais elevado entre a primeira medição (a seco; DT0, 2,0 ºC) relativamente às seguintes (DT1, 1,8 ºC; DT2, 1,3 ºC; DT3, 1,7 ºC; DT4, 1,7 ºC); este fato poderá estar relacionado com a estabilização da temperatura no furo, ao longo de todo o perfil do furo, após a perfuração (Tab. 5). Nesse sentido, a temperatura a seco, medida logo após a execução do furo, poderá dar uma melhor indicação da temperatura em profundidade do que as medições posteriores (T1 a T4). As medições T1 a T4 deverão apresentar uma maior influência da temperatura ambiente relativamente às T0, tal como é evidenciado nos furos P141 e P142. Em sentido contrário, com um aumento de temperatura de 21,9 ºC entre as medições T3 e T4, situa-se o furo C090. Esta situação deriva da expansão de uma anomalia térmica, com centro localizado a sul das Caldeiras da Ribeira Grande (Fig. 6), com origem num fluxo térmico de profundidade de um furo

geotérmico (RG4), não completado, que experimentou problemas vários em fase de perfuração.

No reservatório geotérmico, as altas permeabilidades evidenciam-se por gradientes geotérmicos verticais muito baixos. À superfície, imediatamente acima dos reservatórios, os processos convectivos são evidenciados por manifestações superficiais de hidrotermalismo, nomeadamente fumarolas. A transmissão dos fluidos da profundidade para a superfície, frequentemente em regime de BPD (Boiling Point with Depth), faz-se ao longo de zonas de forte permeabilidade vertical como sejam as falhas e as condutas vulcânicas (chaminés dos edifícios monogenéticos), originando à superfície áreas de hidrotermalismo e de emissões gasosas anómalas. Para a área de estudo em apreço identificam-se 4 grandes anomalias (Figs. 5 e 6), as quais devem indicar locais de ascensão preferencial de fluidos geotérmicos, com células convectivas associadas. As anomalias positivas detetadas na área de estudo correspondem a zonas preferenciais de ascensão de fluidos geotérmicos do reservatório localizado em profundidade, provavelmente cativo ou semicativo, a maioria das quais já referidas na bibliografia. Adicionalmente, este estudo revelou uma nova zona de anomalias positivas no Pico Cordeiro (Fig. 5), que cobre uma área apreciável.

As litologias superficiais e os aquíferos de água doce do sistema base da ilha condicionam a distribuição espacial das temperaturas e a tipologia dos fluidos (vapor, água e gás). A correlação positiva, entre a localização do centro emissor Pico do Esqueleto e a distribuição de temperatura no solo, realça a importância da idade dos centros emissores relativamente ao aporte térmico de profundidade. Tal aporte pode derivar da elevada permeabilidade hidráulica da conduta que permite transportar os fluidos geotérmicos de profundidade para a superfície e/ou o aporte térmico estará associado ao arrefecimento das rochas formadas durante o processo vulcânico, sendo que este último deverá ser diminuto tendo em atenção a dimensão das condutas vulcânicas de cones monogenéticos, por vezes de diâmetro submétrico.

Embora não se tenha verificado correlação significativa entre as temperaturas registadas e a presença de falhas e alinhamentos, duas das anomalias térmicas positivas identificadas apresentam orientações que estão de acordo com o quadro tectónico admitido para esta zona, isto é, NW-SE e NE-SW (Trota, 2009).

5. Conclusões

Através da medição sistemática da temperatura em furos de baixa profundidade, executados por métodos expeditos no flanco Norte do Vulcão do Fogo, ilha de S. Miguel, foi possível identificar quatro anomalias térmicas à superfície, uma das quais ainda não tinha sido reconhecida em estudos anteriores. Estas anomalias devem corresponder ao topo de zonas preferenciais de circulação de fluidos geotérmicos, fundamentalmente por processos convectivos. Para um dos cones vulcânicos monogenéticos existentes na área de estudo verificou-se uma correlação com significado estatístico entre a posição do cone e as temperaturas registadas nos furos, sendo que este é o cone mais recente. Não foram identificadas outras correlações com significado estatístico entre a posição dos alinhamentos tectónicos e as temperaturas registadas nos furos. No entanto, as anomalias térmicas, APV-PQA e APR, apresentam orientações coincidentes com estruturas tectónicas locais, a orientação do graben da Ribeira Grande, indicativas do provável controlo estrutural na circulação dos fluidos geotérmicos do reservatório para a superfície.

Esta técnica de prospeção geotérmica, de baixo custo e fácil execução, permitiu a identificação de locais de eventual


aproveitamento geotérmico (fluidos e ou apenas temperatura), nas proximidades de um centro urbano, com potenciais consumidores domésticos e industriais, para um variado leque de temperaturas.

Prevê-se para o ano 2015 a execução de novas campanhas de medição de temperaturas para a mesma área e extensão para zonas próximas para comparação com os registos obtidos em 2010.

Tabela 5. Registos de temperaturas do solo e do ar para as 5 campanhas (T0, T1, T2, T3 e T4) e diferença entre as temperaturas do solo e do ar para as cinco campanhas.

Table 5. Soil and air temperatures records for the 5 campaigns (T0, T1, T2, T3 e T4) and difference between the soil and air temperatures for the five campaigns.


TS0 - Temperatura do solo a seco; TS0 - Dry soil temperature TA0 - Temperatura do ar aquando da medição da temperatura do solo a seco; TA0 - Air temperature during the measurement of dry soil temperature DT0 - Variação da temperatura a seco; DT0 - Dry temperature change TS1 - Temperatura do solo na primeira medição; TS1 - First measurement of soil temperature TA1 - Temperatura do ar aquando da primeira medição do solo; TA1 - First measurement of air temperature DT1 - Variação da temperatura na primeira medição; DT1 - Temperature change at the first measurement TS2 - Temperatura do solo na segunda medição; TS2 - Second measurement of soil temperature TA2 - Temperatura do ar aquando da segunda medição do solo; TA2 - Second measurement of air temperature DT2 - Variação da temperatura na segunda medição; DT2 - Temperature change at the second measurement TS3 - Temperatura do solo na terceira medição; TS3 - Third measurement of soil temperature TA3 - Temperatura do ar aquando da terceira medição do solo; TA3 - Third measurement of air temperature DT3 - Variação da temperatura na terceira medição; DT3 - Temperature change at the third measurement TS4 - Temperatura do solo na quarta medição; TS4 - Fourth measurement of soil temperature TA4 - Temperatura do ar aquando da quarta medição do solo; TA4 - Fourth measurement of air temperature DT4 - Variação da temperatura na quarta medição; DT4 - Temperature change at the fourth measurement

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Aplicação de uma metodologia termométrica expedita na ...

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