Ciências da Terra

Como nasce uma caldeira: o teto da câmara de magma desce quando a queda de pressão vence o atrito das falhas

Publicado em 13/10/2026 · Última alteração em 13/10/2026

Uma caldeira se forma quando o teto de uma câmara de magma desce. Isso ocorre se a força que puxa o bloco de rocha para baixo, a diferença entre a pressão do magma e o peso da rocha acima, supera o atrito das falhas ao redor. No modelo de um estudo japonês, a queda de pressão exigida cresce com o quadrado da profundidade: cerca de 61 MPa em Aira (câmara a ~5 km) e 18 MPa em Kikai (~3 km).

Uma caldeira é uma depressão vulcânica em forma de bacia, muito mais larga que as aberturas do vulcão: o USGS dá de 2 a 50 km. A câmara de magma é o reservatório de rocha parcialmente fundida sob o vulcão. Quando uma erupção esvazia a câmara depressa, a pressão interna cai abaixo da pressão litostática, a do peso da rocha acima. O teto passa a ser empurrado para baixo, mas as falhas em anel que o cercam o seguram por atrito. Se a puxada vence o atrito, o bloco afunda, o que ajuda a expulsar mais magma. Foi assim, por exemplo, no Tambora (Indonésia), onde o colapso de 1815 abriu uma caldeira de 6 × 7 km e mais de 1 km de profundidade.

Uma caldeira também afunda em silêncio

Em Ambrym (Vanuatu), a caldeira de 12 km de largura subsidiu 2,5 m em dezembro de 2018, depois de mais de 0,4 km³ de magma migrar de lado para uma zona de rifte. Satélites e sismos registraram o afundamento.

O modelo do pistão: quando a puxada vence o atrito

O estudo trata o teto como um êmbolo: um bloco cilíndrico de rocha, cercado por uma falha vertical. A erupção retira magma, a pressão da câmara cai abaixo da litostática, e essa diferença, a subpressão, puxa o bloco para baixo, enquanto o atrito da falha o segura. O colapso começa quando a puxada passa o atrito. Pela equação, a subpressão crítica cresce com o quadrado da profundidade e com a razão perímetro/área do bloco, que vale 2/raio num círculo. Logo, calderas rasas e largas desabam com menos subpressão do que fundas e estreitas.

Aira e Kikai: tamanhos parecidos, limiares diferentes

As calderas de Aira e Kikai, no sul do Japão, têm bloco de cerca de 200 km² nos cálculos do estudo. O teto de Aira ficava a cerca de 5 km; o de Kikai, a cerca de 3 km. O modelo dá cerca de 61 MPa de subpressão para Aira e cerca de 18 MPa para Kikai. As medições combinam: em Aira, a pressão caiu bastante antes do colapso; em Kikai, quase não mudou. O estudo também propõe que uma falha preexistente, com menos atrito, ajudou Kikai, hipótese ainda não testada à parte.

Como sabemos: a água presa no vidro dos cristais

Ninguém mediu a pressão dessas câmaras há 30 mil e 7.300 anos; ela é inferida. O magma guarda água dissolvida em proporção que depende da pressão, e gotas de vidro presas em cristais (inclusões e reentrâncias) preservam esse teor. O estudo mediu a água por espectrometria de raios X em microscópio eletrônico, só em pontos a mais de 100 µm da borda, e converteu o teor em pressão. Limites: supõe magma saturado em água, densidade de rocha de 2.700 kg/m³ e uma única falha vertical.

Colapso sem grande explosão: Kīlauea e Ambrym

O mesmo princípio vale quando o magma sai para o lado. Em 2018, a erupção de Kīlauea a cerca de 40 km do cume esvaziou o reservatório do topo, e o piso da caldeira desabou em falhas tipo pistão, de M5,2–5,4 a cada 20–50 horas. Os autores acham provável que cada desabamento tenha renovado a pressão e ajudado a sustentar a erupção, mas isso ainda precisa de estudo. Em Ambrym, a caldeira de 12 km subsidiu 2,5 m quando mais de 0,4 km³ de magma migraram para uma zona de rifte.

Como sabemos

A ideia central (magma sai, a pressão cai e o teto desce quando vence o atrito) é aceita; os limiares em MPa vêm de um modelo simplificado aplicado a dois casos japoneses.

Em debate: Uma interpretação antiga atribui a caldeira ao colapso de um cone de tufo após erupções explosivas; a evidência de ignimbritos volumosos na época do afundamento é contestada, e o estudo de 2019 mostra um afundamento recente por retirada lateral de magma.

Em debate: O limiar de subpressão vem de um bloco cilíndrico com falha vertical única. O estudo lembra que as falhas reais são múltiplas e inclinadas e pede modelos mais realistas.

• Consenso científico: Erupções formadoras de caldeira se caracterizam pelo colapso gravitacional do teto de uma câmara de magma, provocado pela retirada rápida de magma da câmara. [1] Introduction, §1
  Contexto: Caldeiras de colapso ocorrem em vários ambientes tectônicos: zonas de subducção, pontos quentes e zonas de rifte. · Limitações: A caracterização vale para as erupções explosivas de grande volume tratadas no estudo; outros caminhos de colapso aparecem nas afirmações a12 e a13. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Teoria científica: No modelo do estudo, o colapso ocorre quando a força que puxa o bloco do teto para baixo, a diferença entre a pressão da câmara e a pressão litostática, supera o atrito da falha da caldeira; o afundamento do bloco, por sua vez, favorece a saída de mais magma. [1] Figure 1, legenda
  Contexto: Pressão litostática é a pressão do peso da rocha acima. O modelo trata o teto como um bloco único (pistão) cercado por falha. · Limitações: É um modelo físico simplificado; o próprio estudo lembra que as falhas reais são múltiplas e inclinadas. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Teoria científica: Pelo modelo de atrito, a subpressão necessária para o colapso é proporcional ao quadrado da profundidade da câmara em calderas do mesmo tamanho horizontal, e cresce com a razão entre o perímetro e a área do bloco, que vale 2/raio numa caldeira circular. [1] Methods, Underpressure in magma chamber
  Contexto: Equação do estudo: subpressão crítica = 1/2 x coeficiente de atrito x densidade da rocha x gravidade x (perímetro/área do bloco) x profundidade ao quadrado. O estudo adota atrito 0,6 e densidade de 2.700 kg/m³. · Limitações: Supõe uma única falha vertical, bloco cilíndrico e atrito estático constante. Que calderas rasas e largas desabam com menos subpressão do que fundas e estreitas é consequência direta da razão 2/raio (leitura nossa da equação). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Estimativa: Segundo o estudo, com bloco de base de cerca de 200 km² nos dois casos, o modelo dá cerca de 61 MPa de subpressão para o colapso de Aira (perímetro de 50 km, câmara a 5,3 km) e cerca de 18 MPa para Kikai (perímetro de 55 km, câmara a 3 km). [1] Discussion, Magma chamber depth and underpressure
  Contexto: Duas erupções do sul do Japão, na baía de Kagoshima: a de Aira (Ito) e a de Kikai (Akahoya). · Limitações: Cálculo nosso com a equação do estudo e os parâmetros dele (atrito 0,6; 2.700 kg/m³; 9,8 m/s²) dá cerca de 56 MPa para Aira e 20 MPa para Kikai, diferença de cerca de 10% que o texto não explica; no post valem os números publicados, como estimativas de ordem de grandeza. · Valor sensível às suposições do modelo. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Estimativa: A profundidade do teto da câmara foi estimada em cerca de 5 km para Aira e 3 km para Kikai, a partir da água dissolvida no vidro dentro dos cristais, convertida em pressão de saturação; a água foi medida por espectrometria de raios X em microscópio eletrônico, só em pontos a mais de 100 µm da entrada da reentrância, para evitar hidratação posterior à erupção. [1] Methods, Chemical composition and water content
  Contexto: Inclusões são gotas de vidro (magma resfriado) presas dentro de cristais; reentrâncias (embayments) são canais de vidro que penetram no cristal. · Limitações: A conversão assume que o magma estava saturado de água e que a água diz a pressão no topo da câmara; a profundidade depende também da densidade de rocha suposta. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Estimativa: Em Aira, o teor de água do vidro caiu ao longo da erupção, o que o estudo converte em queda de pressão de 136–192 MPa para 27–90 MPa antes do colapso; em Kikai, o teor de água não mudou de forma clara, indicando descompressão pequena. [1] Results, Magma chamber decompression
  Contexto: Aira: erupção Ito. Kikai: erupção Akahoya. · Limitações: Depende da suposição de saturação em água; é inferência indireta sobre a pressão, não medida direta. · Estimativa baseada em conversão de teor de água em pressão. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Estimativa: A erupção Ito, de Aira, ocorreu há cerca de 30 mil anos e ejetou cerca de 400 km³ de magma em equivalente de rocha densa; a Akahoya, de Kikai, ocorreu há cerca de 7.300 anos e ejetou mais de 100 km³. [1] Results, Caldera-forming eruptions of Aira and Kikai
  Contexto: Equivalente de rocha densa (DRE) é o volume do magma sem os poros da pedra-pomes e das cinzas. · Limitações: Idades e volumes citados pelo estudo a partir de trabalhos anteriores. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Hipótese: O estudo propõe que a reativação de uma falha de caldeira já existente permite o colapso com subpressão menor do que numa caldeira sem estrutura prévia; Kikai, cuja erupção Akahoya foi pelo menos a segunda a formar caldeira ali, seria um exemplo possível. [1] Discussion, Magma chamber depth and underpressure
  Contexto: Deslizamentos repetidos e alteração hidrotermal podem reduzir o atrito na falha, segundo o estudo. · Limitações: O estudo diz que a Akahoya foi, até onde se sabe, o segundo evento formador de caldeira ali, e que a estrutura prévia "pode ter contribuído". · Hipótese do estudo; não testada de forma independente nele. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Hipótese: O estudo associa limiar baixo de subpressão (como em Kikai) a colapso que pode travar e recomeçar, gerando fluxos piroclásticos em vários pulsos, e limiar alto (como em Aira) a afundamento contínuo e erupção sem pausas; calderas menores, com razão perímetro/área maior, exigiriam subpressão maior. [1] Discussion, En-mass and multiple collapse
  Contexto: O estudo compara com outros casos da literatura (Taupō, Aso, Campi Flegrei, Long Valley, Crater Lake e Krakatau em 1883), usando profundidades de câmara de outros trabalhos. · Limitações: Interpretação construída sobre dois casos medidos e outros tomados da literatura; o próprio estudo pede análises integradas com modelos mais realistas. · Hipótese do estudo, coerente com os dois casos analisados. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: O USGS define caldeira como uma depressão vulcânica ampla em forma de bacia, de diâmetro muito maior que o das aberturas vulcânicas, que pode ter de 2 a 50 km de largura. [5] Glossário, verbete Caldera
  Contexto: Definição geral de caldeira, não só de caldeiras de colapso. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Fato estabelecido: A fase culminante da erupção do Tambora, na Indonésia, em 10 e 11 de abril de 1815, fez o cume colapsar e formou uma caldeira de 6 × 7 km de largura e mais de 1 km de profundidade. [4] Seção sobre o Tambora, Figura 2
  Contexto: Tambora, ilha de Sumbawa. A fonte é uma revisão sobre efeitos climáticos da erupção que descreve a caldeira. · Limitações: Segundo Raible et al., que citam trabalhos anteriores sobre a geologia da erupção; a revisão não é um estudo vulcanológico da caldeira. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: Em 2018, a erupção de Kīlauea (Havaí) na zona de rifte inferior, a cerca de 40 km do cume, esvaziou o reservatório de magma do cume e o piso da caldeira desabou em falhas episódicas tipo pistão, que liberaram energia equivalente a terremotos de M5,2–5,4 a intervalos de 20–50 horas. [2] Eruption summary
  Contexto: Colapso de uma caldeira de vulcão basáltico, de lava fluida, causado por magma que saiu pelo flanco, e não por grande erupção explosiva no cume. · Limitações: O encadeamento de causas é a reconstrução dos autores a partir da rede de monitoramento do Observatório Vulcanológico do Havaí. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: Em Ambrym (Vanuatu), a caldeira de 12 km de largura subsidiu 2,5 m em dezembro de 2018, em um processo causado pela migração lateral de mais de 0,4 km³ de magma para uma zona de rifte, e o estudo observa que caldeiras podem afundar de forma silenciosa, por retirada de magma em profundidade. [3] Introduction
  Contexto: Medido por sensoriamento remoto de deformação, emissões de gás e anomalias térmicas, mais sismicidade e observações de campo. · Limitações: Evento de 2018 num vulcão basáltico; não prova que todas as grandes calderas afundem assim. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Incerto: O papel do colapso da caldeira na evolução da erupção de Kīlauea em 2018 ainda precisa de estudo: os autores indicam que o desabamento provavelmente ajudou a sustentar a erupção ao renovar a pressão do reservatório a cada falha. [2] Discussion
  Contexto: Realimentação entre colapso e erupção em um vulcão basáltico. · Limitações: Os autores escrevem "probably played a role", ou seja, é inferência provável, não demonstrada. · Questão aberta, segundo os próprios autores. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Em debate: A origem da grande caldeira de Ambrym já foi atribuída ao colapso de um cone de tufo de erupções explosivas, mas a evidência geológica de ignimbritos volumosos coincidindo com a idade de início do afundamento é contestada. [3] Introduction
  Contexto: Idade do início do afundamento: cerca de 2.000 anos antes do presente, datada por carbono-14 em carvão de fluxos de detritos. · Limitações: O estudo apresenta o afundamento recente por rifteamento como processo alternativo; não resolve a origem da caldeira inteira. · Divergência publicada entre interpretações geológicas. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada

Fontes

1. Scientific Reports (Geological Survey of Japan, AIST) — Caldera collapse thresholds correlate with magma chamber dimensions
   Geshi, N.; Miyagi, I.; Saito, G.; Conway, C. E. · 2023 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1038/s41598-023-34411-5
2. Nature Communications (USGS Hawaiian Volcano Observatory e outras instituições) — The cascading origin of the 2018 Kīlauea eruption and implications for future forecasting
   Patrick, M. R. et al. · 2020 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1038/s41467-020-19190-1
3. Scientific Reports (Institut de physique du globe de Paris e outras instituições) — From prodigious volcanic degassing to caldera subsidence and quiescence at Ambrym (Vanuatu): the influence of regional tectonics
   Shreve, T. et al. · 2019 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1038/s41598-019-55141-7
4. WIREs Climate Change (Universidade de Berna e outras instituições) — Tambora 1815 as a test case for high impact volcanic eruptions: Earth system effects
   Raible, C. C. et al. · 2016 · Revisão ou síntese científica · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1002/wcc.407
5. U.S. Geological Survey (Volcano Hazards Program) — Volcano Hazards Program Glossary
   U.S. Geological Survey · s.d. · Documento institucional · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026

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