A ilha do Faial tem sido atingida por diversas catástrofes naturais que muito afectaram pessoas e bens. Tendo-se procedido a uma revisão e análise dos dados relativos à sismicidade e vulcanismo históricos de todo o arquipélago dos Açores, concluiu-se que, desde o seu povoamento, esta ilha já foi palco de numerosas crises sísmicas e de duas erupções vulcânicas. Na procura de compreender os mecanismos geradores destes fenómenos e minimizar os seus efeitos, realizou-se um estudo sobre a geoquímica de fluidos conducente ao estabelecimento de uma rede de monitorização.
Situada ao longo do designado Rift da Terceira s.l., a ilha do Faial é marcada por importantes acidentes tectónicos de direcção geral WNW-ESE que associados a falhas de orientação NNW-SSE a NW-SE e NE-SW, poderão ter condicionado a instalação do vulcão central com caldeira que se desenvolve no centro da ilha. Do ponto de vista geomorfológico destacam-se o graben de Pedro Miguel a oriente, o alinhamento de cones de escórias a ocidente, e os sectores aplanados a SE do vulcão central. A rede de drenagem é marcadamente controlada pela tectónica, sendo a sua densidade mais elevada nas vertentes N e S do vulcão central.
A conjugação dos dados existentes com as observações efectuadas no terreno permitiu reavaliar a vulcanoestratigrafia do Faial. O surgimento da ilha data de há cerca de 800.000 anos com a instalação de um vulcão compósito centrado na zona NE da ilha (Complexo da Ribeirinha) e constituído por uma série de escoadas lávicas de natureza basáltica a benmoreítica e piroclastos indiferenciados. Seguiu-se o Complexo dos Cedros (~580.000 anos), a que corresponde o actual vulcão central, caracterizado por escoadas lávicas de composição basáltica a traquítica, piroclastos e dois domos. Há cerca de 50.000 anos iniciou-se a instalação da Formação do Almoxarife relacionada com o vulcanismo fissural de leste e caracterizada por escoadas lávicas basálticas a benmoreíticas, cones de escórias e cones de tufos hialoclastíticos. A Formação da Caldeira (~10.000 anos) engloba produtos benmoreíticos a traquíticos, provenientes do vulcão central, dos quais se destacam os dez membros relativos à sua fase explosiva que são constituídos essencialmente por depósitos pomíticos de queda. O Complexo do Capelo, parcialmente contemporâneo da formação anterior, engloba o vulcanismo fissural do sector W da ilha e as erupções históricas do Cabeço do Fogo e dos Capelinhos.
A caracterização climática, efectuada através da determinação da precipitação e das temperaturas médias, assim como do cálculo da evapotranspiração potencial e real, permitiu concluir que o clima varia entre pouco húmido, nas zonas baixas, a super-húmido, em altitude, mesotérmico e com um índice de aridez que indica uma reduzida ou nula necessidade anual de água.
Relativamente aos parâmetros hidrodinâmicos dos aquíferos, procedeu-se à medição de caudais das nascentes por forma a determinar os coeficientes de esgotamento, cujos valores se situam entre 2x10-3 e 14,2x10-3. As transmissividades obtidas para as captações do aquífero de base e para um corpo lenticular, designado por aquífero dos Flamengos, situam-se entre os 100 e os 21000 m2/dia, sendo mais elevadas para este último. O valor da difusividade, calculado a partir de dados dum ensaio de maré, é de 2634 m2/dia. O estudo da composição físico-química das águas permitiu concluir que, à excepção de duas captações, se tratam de águas frias. Identificaram-se teores elevados de CO2 em quatro águas. As águas das nascentes e as dos furos não contaminadas por intrusão marinha são na sua maioria bicarbonatadas sódicas, enquanto as dos furos contaminados são cloretadas sódicas, cloretadas magnesianas ou bicarbonatadas magnesianas. Da modelação geoquímica verificou-se que os principais processos mineralizadores são a dissolução de silicatos e a contaminação marinha.
O terramoto de 9 de Julho de 1998, além das vítimas que causou, provocou danos muito significativos em edifícios e obras de arte, tendo desencadeado numerosos movimentos de massa, um dos quais afectou seriamente oito nascentes. Na sequência deste evento, elaboraram-se diversos estudos e pareceres no sentido de acautelar a segurança das populações e orientar o processo da reconstrução e recuperação do património. Da integração destes trabalhos, resultou o Plano Municipal de Emergência do Concelho da Horta, Faial.
As medições dos teores de radão no solo, efectuadas durante as crises sísmicas de 1992/93 e 1998/2000, possibilitou a identificação de anomalias, cujas localizações se relacionam com importantes acidentes tectónicos. Verificou-se, igualmente, uma boa correspondência entre estas e as anomalias geoeléctricas e gravimétricas anteriormente estabelecidas. A relação entre os teores de mercúrio e de radão no solo mostrou que os valores mais elevados de ambos se localizam no sector centro-oriental da ilha. Apesar de se terem observado variações significativas nos teores de radão registados, não se obtiveram resultados concludentes no que respeita a uma relação estreita entre a emissão de radão e a sismicidade.