A Rota dos Fósseis | Formação dos Cabrestantes EarthCache

Para registar esta EarthCache, será necessário ler as informações fornecidas nesta página, visitar a Formação dos Cabrestantes e responder às seguintes questões:

1.3. Os cristais são euédricos (com faces bem formadas), subédricos (com faces incompletas) ou anédricos (sem faces)?

2. Qual é o diâmetro máximo dos líticos de basalto presentes no tufo surtseiano?

3. Quais são os dois principais agentes erosivos a actuar sobre o afloramento?

Por favor, envie as suas respostas através do nosso perfil de geocaching antes de submeter o seu registo. Não será contactado, a menos que haja algo de errado com as suas respostas. Por favor, não inclua no seu registo as respostas e/ou publique fotografias que possam facultar as respostas. Serão apagados os registos que não cumpram com estes requisitos.

Arquipélago dos Açores

O Arquipélago dos Açores localiza-se no Atlântico Nordeste, a cerca de 1400 km a oeste do continente Europeu. É constituído por nove ilhas vulcânicas e alguns ilhéus dispostos ao longo de uma direcção NO-SE, definindo três grupos geográficos: o Ocidental (Flores e Corvo); o Central (Graciosa, Terceira, São Jorge, Pico e Faial); e o Oriental (São Miguel e Santa Maria). As ilhas são as fracções emersas de edifícios vulcânicos submarinos que se elevaram da Placa dos Açores, uma área triangular definida aproximadamente pela curva batimétrica dos 2000 m e ocupando uma área de cerca de 5.8 milhões de km². O contexto geodinâmico dos Açores é dominado pela presença das placas litosféricas Norte-Americana, Eurasiática e Africana e pela Junção Tripla dos Açores associada, em uma região onde uma pluma mantélica poderá ser responsável pela produção magmática anómala observada.

Ilha de Santa Maria

Santa Maria é a ilha mais antiga e a sudoeste do Arquipélago dos Açores. É uma ilha relativamente pequena, com 97 km² e um comprimento máximo de 16.8 km. A ilha pode ser dividida em duas regiões distintas: a parte ocidental é relativamente plana, enquanto a oriental é mais irregular. Estas regiões estão separadas por uma cadeia montanhosa central que se estende NNO-SSE, onde se encontra o ponto mais alto da ilha, o Pico Alto (587 m). O litoral de Santa Maria é caracterizado por falésias íngremes, desde 30 m (Ponta do Marvão) a 342 m (Rocha Alta), e por pequenas baías com praias de areia (Praia, Maia, São Lourenço e Anjos).

Sem dúvida, Santa Maria é uma das melhores ilhas oceânicas no Atlântico Norte para estudar o registo fóssil marinho do início do Pliocénico e do final do Plistocénico. Esta ilha vulcânica é extraordinariamente rica em sedimentos fossilíferos marinhos e em sequências vulcânicas submarinas devido à combinação de uma história geológica peculiar com uma tendência clara de soerguimento durante o Plistocénico. É devido a esta recente tendência de soerguimento, em conjunto com a erosão, que hoje em dia é possível observar sequências vulcânicas e sedimentares submarinas tão diversificadas e ricas.

Evolução geológica de Santa Maria

A ilha surgiu inicialmente por actividade surtseiana (Formação dos Cabrestantes) há aproximadamente 6 milhões de anos (Ma). Esta fase foi seguida por uma transição para o ambiente subaéreo, inicialmente através de vulcanismo monogenético (Formação do Porto) e, depois, através de vulcanismo efusivo, que levou à formação do Complexo Vulcânico dos Anjos há 5.8–5.3 Ma. Em seguida, a ilha passou por um período de quiescência vulcânica com erosão marinha intensa e subsidência pronunciada, durante o qual foi parcial ou completamente erodida até se tornar um guyot. Um grande volume de sedimentos marinhos muito fossilíferos (incluídos no Complexo do Touril) depositou-se no topo do monte submarino durante esse período. À medida que a gradual destruição do edifício dos Anjos progrediu e a deposição do Complexo Touril continuou, Santa Maria começou a assemelhar-se a um enorme banco de areia de baixa profundidade, pontuado por ilhéus residuais ou cones surtseianos ocasionais; a actividade vulcânica esporádica foi inteiramente de natureza submarina e estava principalmente concentrada na parte oriental do edifício.

A etapa seguinte na evolução de Santa Maria corresponde à construção do edifício vulcânico do Pico Alto, centrado no lado oriental da ilha. Esta etapa provavelmente começou há ~4.1 Ma e durou até 3.7–3.5 Ma atrás. Este novo edifício vulcânico começou como submarino e, à medida que gradualmente cresceu e suplantou a subsidência, ultrapassou o nível do mar e formou uma nova ilha. O novo edifício continuou a crescer para leste e para norte até à diminuição da actividade vulcânica.

A subsequente fase evolutiva de Santa Maria é caracterizada por vulcanismo diminuto, erosão e reversão da subsidência para uma tendência de soerguimento há 3.5–3.2 Ma. Durante este período, o vulcanismo sofreu uma mudança gradual de enormes erupções fissurais para menores erupções monogenéticas, pontuando a ilha com pequenos cones magmáticos e hidromagmáticos e produtos efusivos associados.

O último período de vulcanismo ocorreu há aproximadamente 3.2-2.8 Ma, produzindo um conjunto de cones de escória monogenéticos (Formação das Feteiras). Depois disto, o contínuo soerguimento e a erosão foram os principais factores que afectaram a ilha até o presente, e em conjunto com a subida e descida do nível do mar durante os períodos interglaciares e glaciares, respectivamente, foram responsáveis pela criação de uma série bem preservada de plataformas costeiras em escada no lado oeste da ilha, que se estende até ~230 m de altitude.

Uma erupção surtseiana é um tipo de erupção hidromagmática, onde a lava interage explosivamente com água a baixa profundidade; denominada assim após o seu exemplo mais famoso, a erupção e a formação da ilha de Surtsey, ao largo da costa da Islândia, em 1963.

Na maioria dos casos, as erupções surtseianas ocorrem quando um vulcão submarino cresce o suficiente para ultrapassar a superfície da água. Como a água se expande quando se transforma em vapor, a água que entra em contacto lava quente explode, criando nuvens de cinza, vapor e escória. As lavas criadas por uma erupção surtseiana tendem a ser basálticas.

Uma característica típica das erupções surtseianas é a geração de base surges — dispersão de gás e partículas de rocha a grande velocidade. Os base surges formam-se pelo colapso da coluna eruptiva e aprisionamento e pressurização do gás atmosférico.

Os produtos típicos de erupções surtseianas são cinzas e lapilli basálticos. A fragmentação e arrefecimento brusco da lava produzem brechas e tufos de brecha, consistindo em clastos vítreos conhecidos como hialoclastitos. Os materiais vítreos produzidos pela actividade surtseiana são geralmente alterados para palagonite. Lapilli com camadas concêntricas, conhecidos como lapilli acrecionários, são comuns e formam-se pela acreção de pó em partículas sólidas sob condições de água saturada. Os base surges possuem densidades baixas de partículas e produzem depósitos em camada de cinzas e lapilli, muitas vezes apresentando estruturas como laminação cruzada e formas em duna, que indiciam uma deposição em corrente.

A Formação dos Cabrestantes é a unidade geológica com menor exposição (apenas localizada na Baía dos Cabrestantes) e a mais antiga da ilha de Santa Maria e do Arquipélago dos Açores.

Esta unidade está representada actualmente por piroclastos submarinos, segundo um depósito bem estratificado, muito compacto, com coloração amarelada, cristais de augite e líticos de natureza basáltica. Os níveis mais superiores destes tufos surtseianos apresentam uma coloração avermelhada, devido ao metamorfismo termal causado pelas escoadas lávicas do Complexo dos Anjos que recobrem os piroclastos submarinos.

In order to log this EarthCache, you will need to read through the information provided on this page, visit the Cabrestantes Formation and then answer the following questions:

1.3. Are the crystals euhedral (with well-formed faces), subhedral (with incomplete faces) or anhedral (without faces)?

2. What is the maximum diameter of the basalt lithics present in the surtseyan tuff?

3. What are the two main erosive agents acting on the outcrop?

Please send your answers through our geocaching profile before submitting your log. You will not be contacted unless there is anything wrong with your answers. Please do not include answers and/or upload photographs that might give away the answers in your log. Logs that do not fulfill these requirements will be deleted.

Archipelago of the Azores

The Archipelago of the Azores is located in the Northeast Atlantic Ocean, about 1400 km west of continental Europe. It consists of nine volcanic islands and some islets along a general NW–SE direction, defining three geographical groups: the Western (Flores and Corvo); the Central (Graciosa, Terceira, São Jorge, Faial and Pico); and the Eastern (São Miguel and Santa Maria). The islands are the emerged fractions of submarine volcanic edifices rise from the Azores Plateau, a triangular area roughly defined by the 2000 m bathymetric curve and occupying an area of about 5.8 million km². The Azores geodynamic setting is dominated by the presence of the North-American, Eurasian and African lithospheric plates and the associated Azores Triple Junction, in a region where a mantle plume may be responsible for the observed anomalous magmatic production.

Santa Maria Island

Santa Maria is the oldest and the most south-eastern island of the Archipelago of the Azores. It is a relatively small island, with 97 km² and a maximum length of 16.8 km. The island can be divided in two distinct regions: a western part relatively flat and a more irregular eastern part. These regions are separated by a central mountain chain extending NNW-SSE, where is the highest point of the island at Pico Alto (587 m). The coastline of Santa Maria is characterized by steep cliffs, from 30 m (Ponta do Marvão) to 342 m (Rocha Alta), and by small bays with sandy beaches (Praia, Maia, São Lourenço and Anjos).

Undoubtedly, Santa Maria is one of the best oceanic islands in the North Atlantic to study the early Pliocene and late Pleistocene marine fossil record. This volcanic island is unusually rich in marine fossiliferous sediments and submarine volcanic sequences due to a combination of a peculiar geological history with a noticeable uplift trend during the Pleistocene. It is due to this recent uplift trend, together with erosion, that such diverse and rich submarine volcanic and sedimentary sequences are nowadays observable.

Geological evolution of Santa Maria

The island first emerged by surtseyan activity (Cabrestantes Formation) around 6 million years (Ma) ago. This stage was followed by a transition to the subaerial environment, initially through additional monogenetic volcanism (Porto Formation), then through subaerial shield volcanism, which led to the formation of the Anjos Volcanic Complex 5.8–5.3 Ma ago. The island then experienced a period of volcanic quiescence with intense marine erosion and pronounced subsidence, during which it was partially or completely eroded to a guyot. A large volume of very fossiliferous marine sediments (included in the Touril Complex) was deposited on top of the seamount during this period. As the gradual destruction of the Anjos edifice progressed and the deposition of Touril complex continued, Santa Maria’s edifice started to resemble a wide, shallow-water sandy shoal punctuated by occasional residual islets or surtseyan cones; sporadic volcanic activity was entirely submarine in nature and was mostly concentrated in the eastern part of the edifice.

The next stage in the evolution of Santa Maria corresponds to the construction of the Pico Alto volcanic edifice, centered on the eastern side of the island. This stage probably started at ~4.1 Ma and lasted up to 3.7–3.5 Ma. This new volcanic edifice started as submarine and then, as it gradually grew upwards and outpaced subsidence, breached sea level and formed a new island. The new edifice kept growing eastwards and northwards until volcanic activity waned.

The subsequent evolutionary stage in Santa Maria is characterized by waning volcanism, erosion, and reversal of subsidence to an uplift trend at 3.7-3.5 Ma ago. During this period, volcanism experienced a gradual shift from larger fissure-fed eruptions to smaller monogenetic eruptions, punctuating the island edifice with low-volume magmatic and hydromagmatic cones and associated effusive products.

The last period of volcanism occurred at about 3.2-2.8 Ma ago, producing a set of monogenetic cinder cones (Feteiras Formation). After that, continuing uplift and erosion were the main factors affecting the island to the present, and along with the rise and fall of sea level during interglacial and glacial periods, respectively, were responsible for the generation of a series of well-preserved staircase shore platforms in the west side of the island, which extends up to ~230 m in elevation.

A surtseyan eruption is a type of hydromagmatic eruption, where lava interacts explosively with water at shallow depth; named so after its most famous example, the eruption and formation of the island of Surtsey off the coast of Iceland in 1963.

In most cases, surtseyan eruptions occur when a submarine volcano has finally grown large enough to break the water's surface. As water expands when it turns to steam, water that comes into contact with hot lava explodes and creates plumes of ash, steam and scoria. Lavas created by a surtseyan eruption tend to be basalt.

A defining feature of surtseyan eruptions is the generation of base surges — high velocity, outwards moving dispersions of gas and rock particles. Base surges form by the collapse of the eruption column and trapping and pressurisation of atmospheric gas.

Typical products of surtseyan eruptions are basaltic ash and lapilli. Fragmentation and quenching of lava lead to breccias and tuff breccias consisting of glassy juvenile clasts known as hyaloclastite breccias. Glassy materials produced by surtseyan activity are usually intensely altered to palagonite. Lapilli with concentric layering, known as accretionary lapilli, are common and form to accretion of dust to solid particles under water-saturated conditions. Base surges have low particle densities and produced layered deposits of ash and lapilli often with structures such as cross-lamination and dune-forms indicating deposition in a current.

The Cabrestantes Formation is the smaller geological unit (only located at Cabrestantes Bay) and the oldest from Santa Maria Island and Archipelago of the Azores.

This unit is currently represented by submarine pyroclasts, according to a well-stratified deposit, very compact, with yellowish colour, augite crystals and basaltic lithics. The top layers of these surtseyan tuffs have a reddish colour due to thermal metamorphism caused by lava flows from the Anjos Complex that overlies the submarine pyroclasts.