1

EDIFICII VULCANICEPosibilităţi de caracterizare şi cartografiere

cu ajutorul imageriei satelitare

Conf. univ. dr. Vasile Loghin

Introducere

Vulcanismul ca proces geodinamic de importanţă ştiinţifică şi practică deosebităşi edificiile vulcanice ca tipologie morfostructurală au devenit, în ultimii zece ani,subiecte de interes pentru autorul acestui studiu. Excursiile tematice, solitare sau încompania unor specialişti, în mai multe arii cu vulcanism cuaternar activ, se înscriu însfera respectivelor preocupări: Podişul Calatrava din Spania (2006, 2008, 2011),Santorini (2007), Vezuviu/Pompei (2009), Tenerife (2013), Sicilia şi Insulele Lipare(iulie 2015), Chaîne des Puys (Masivul Central Francez, octombrie 2015).

În elaborarea lucrării de faţă am apelat la informaţii obţinute prin studiulliteraturii de specialitate şi prin observaţiile proprii de teren, dar am valorificat şi datelerezultate din analiza materialelor de teledetecţie puse la dispoziţie de misiunile /sateliţii de observare a Pământului. În acest fel, am dorit să demonstrez anumiteposibilităţi ale imageriei optice, termice, radar şi lidar, ale imageriei tridimensionalepentru cartografierea şi caracterizarea diferitelor categorii morfostructurale de edificiivulcanice: vulcani-scut, caldere, stratovulcani, edificii monogenice (conuri, domuri,maare). Exemplificările au avut în vedere vulcani reprezentativi pentru respectivul tipmorfostructural. Ori de câte ori a fost posibil, am apelat şi la informaţia achiziţionatăcu ocazia aplicaţiilor de teren.

1. Vulcanii şi cercetările vulcanologice. Implicarea teledetecţiei satelitare

Vulcanismul, prin ansamblul de structuri, forme, procese şi riscuri, este undomeniu de cercetare deosebit de important, rezultatele obţinute fiind de mare interespentru ştiinţă şi diferitele laturi ale activităţii social-economice.

Vulcanologia s-a dezvoltat extrem de mult în ultimele decenii ca ramurădistinctă a geologiei. În studiul vulcanilor şi al vulcanismului în general sunt implicateinstitute şi observatoare specializate din toată lumea, în care îşi consacră activitateagrupuri de cercetare formate din geologi, geofizicieni, geochimişti, geomorfologi,specialişti în telecomunicaţii şi informatică. Acestea funcţionează în regiunile şi ţărileunde există vulcani, în special activi, cu risc ridicat de erupţii. De exemplu, IstitutoNazionale di Vulcanologia e Geofizica (Italia), Instituto de Volcanologia de España,Instituto Volcanologico de Canarias (IVOLCAN), Centre de RecherchesVolcanologiques de Clermont-Ferrand, Smithsonian Institution (S.U.A.), sub egidacăruia se desfăşoară proiectul „Global Volcanism Program”. În Statele Unite pot ficitate următoarele observatoare vulcanologice: California Volcano Observatory,Cascades Volcano Observatory, Yellowstone Volcano Observatory, Alaska VolcanoObservatory, Hawaii Volcano Observatory.

2

În astfel de institute/observatoare, cercetătorii experimentează şi validează celemai moderne concepte, metode şi tehnici privitoare la vulcani şi vulcanism:

- Determinarea şi definirea tipurilor şi subtipurilor de structuri, respectiv deedificii vulcanice, prin investigarea infrastructurii aparatelor vulcanice (camerămagmatică, conductul/coşul vulcanic principal şi ramificaţiile sale secundare, respectivfiloane şi silluri) şi a suprastructurii acestora (conuri vulcanice: conuri de lavă, conuride piroclastite, stratovulcani alcătuiţi din piroclastite şi curgeri de lave;caldere/caldeire1, structuri vulcanice complexe; cratere principale şi secundare; dyke-uri şi neck-uri; deplasări masive în depozitele vulcanice), prin urmărirea activităţiivulcanice şi în special a erupţiilor, prin analiza chimică şi mineralogică a emisiilorvulcanice, prin evaluarea stadiului de evoluţie (de exemplu, un vulcan monogenic noueste de mici dimensiuni, cu un con şi un crater bine conturate (con alcătuit din cenuşă,scorii şi lave), dar un aparat vulcanic evoluat din categoria stratovulcanilor este alcătuitdintr-o parte fundamentală/primordială - somma (partea bazală, veche, transformatăadesea într-o calderă) şi o parte terminală (partea înaltă, mai nouă);

- Datarea produselor vulcanice şi, prin ele, datarea vulcanismului prin diferitemetode ale geochimiei izotopice: metoda radiocarbonului 14C, metoda potasiu-argon,metoda dezechilibrului radioactiv, metoda urmelor de fiziune (TFS), metodatermoluminiscenţei (TL). De exemplu, metoda termoluminiscenţei feldspaţilor aplicatăîn „La Chaîne des Puys d’Auvergne”;

- Studiul structurilor vulcanice prin metode geofizice: gravimetrie,geomagnetism, geoelectricitate, seismologie;

- Cartografierea regiunilor vulcanice şi a edificiilor vulcanice;- Evaluarea riscurilor vulcanice şi supravegherea vulcanilor prin aplicarea

corelată a mai multor tehnici. În acest scop, se fac observaţii de ordin seismic, seînregistrează deformaţiile edificiilor vulcanice, se efectuează măsurători geomagnetice,geochimice şi microgravimetrice, se fac studii hidrotermale (convecţia hidrotermală),utilizându-se termografia infraroşu. Spre exemplu, pentru măsurarea celor mai micimodificări ale înclinării suprafeţei terestre din ariile vulcanice şi seismice se utilizeazătiltmetrul, un instrument de mare sensibilitate instalat în punctele de observaţie.Deformarea edificiilor vulcanice este monitorizată corelat prin GPS, tiltmetrieelectronică, DEM (Digital Elevation Model) şi InSAR.

Previziunea pericolelor şi evaluarea riscurilor vulcanice, cu realizarea hărţilor derisc (evaluare şi zonare a riscului), presupun cunoaşterea istoriei geologice recente şi adinamismului eruptiv actual. O foarte bună cunoaştere geologică şi geomorfologicăreprezintă o cale eficientă pentru previziunea riscului vulcanic şi pentru lansareaalertelor, în vederea luării măsurilor de protecţie civilă pe teren.

Între metodele cele mai moderne de studiere a regiunilor vulcanice în general şia vulcanilor în mod punctual, în special din punct de vedere al supravegherii vulcaniloractivi cu grad ridicat de risc, este teledetecţia satelitară şi analiza documentelorgenerate direct de diferiţi senzori sau derivate prin tehnici de procesare, respectiv decombinare şi interferare a înregistrărilor obţinute: imagini/hărţi în Vizibil, în InfraroşuApropiat şi Mediu, imagini compozite (în culori naturale şi pseudoculori / culori false,în Infraroşu Termic (termoviziune), imagini radar, interferograme (InSAR), documente

1 Caldera (în spaniolă şi italiană), caldeira (în portugheză)

3

LIDAR (Radar Laser), reprezentări tridimensionale: Modelul Numeric de Teren(MNT), respectiv Modelul Digital de Elevaţie (Digital Elevation Model - DEM).Senzorii de teledetecţie exploatează următorii parametri ai formaţiunilor vulcanice:reflectanţa spectrală (puterea de reflectare), inerţia termică, emisivitatea spectrală(coeficientul de retrodifuziune). Aceste date satelitare se utilizează în mod conjugat.

În acest studiu ne ocupăm numai de acele oportunităţi ale sateliţilor de observarea Pământului prin care pot fi identificate, descrise şi cartografiate edificii vulcanicediferite ca tipologie, din toate regiunile vulcanice ale Globului, în special cele cuvulcanism recent şi actual. Sunt avute în vedere aliniamentele de divergenţă aleplăcilor tectonice (de acreţie şi expansiune, respectiv de rift oceanic şi continental),aliniamentele de convergenţă ale plăcilor tectonice (de compresiune şi subducţie, dearcuri insulare şi lanţuri de orogen alpin), regiunile cunoscute ca puncte fierbinţi mainoi (ca în Insulele Canare, Insulele Capului Verde etc.) sau mai vechi (vulcanismullegat de falierea şi dislocarea unor masive hercinice în terţiar şi cuaternar, ca MasivulCentral Francez, Masivul Şistos Rhenan, Masivul Boemiei, Podişul Castiliei Noi, înperimetrul denumit Podişul Calatrava).

Exemplificările aduc în atenţie edificii (structuri, aparate) vulcanice aflate îndiferite faze de evoluţie şi de vârste variate, formate de-a lungul terţiarului şi acuaternarului, dar şi cu activitate recentă şi actuală. Adică, de la vulcanii apăruţi înmediul marin, la vulcanii insulari de tip scut, la calderă şi de aici la strato-vulcani (ca,de exemplu, Etna, un vulcan de tranziţie, un vulcan compozit), de la vulcanii primitivila vulcanii în activitate maximă şi, de aici, la vulcani în declin, în faza de stingere aactivităţii. Astfel, au fost selectate edificii aparţinând la tipuri morfostructurale diferite:edificii monogenice (conuri, domuri, maare) şi edificii poligenice (strato-vulcaniandezitici, care alcătuiesc mare majoritate a vulcanilor de pe Glob, vulcanii-scutbazaltici, ca Mauna Loa, vulcanii de tip calderă: calderă de prăbuşire, ca Somma-Vezuviu, Las Cañadas – El Teide din Insula Tenerife; calderă de avalanşă, ca în MountSaint Helens.

Frédéric Lécuyer (2011), vulcanolog francez, clasifică vulcanii înurmătoarele „mari familii”, plecând de la două criterii: originea magmelor(familii magmatice) şi trăsăturile morfologice ale edificiilor vulcanice(familii morfologice). În familia magmatică se încadrează vulcaniidorsalelor, vulcanii zonelor de subducţie şi vulcanii punctelor fierbinţi. Înfamilia morfologică sunt diferenţiate două categorii de vulcani: vulcaniimonogenici (vulcani simpli) şi vulcani poligenici (vulcani complecşi). Încategoria vulcanilor monogenici autorul include conurile de scorii, domurileşi maarele, iar în categoria vulcanilor poligenici încadrează stratovulcanii(stratoconurile) andezitici şi vulcanii-scut bazaltici.

Vulcanii de dorsală sunt produsul emisiei magmelor bazaltice oceanicesau tholeiitice, sărace în silice (cca. 50%), dar bogate în potasiu, deci maifluide, care se formează sub scoarţa oceanică. Vulcanismul de dorsală (derift) este cel mai răspândit pe Terra, dorsalele suboceanice alcătuind un lanţvulcanic de 60.000 km, din care 90% sub adâncimea de 2.500 m.

Vulcanii legaţi de liniile magmatice de subducţie sunt rezultatulascensiunii şi erupţiei magmelor bogate în silice (53-62%) şi în gaze, deci

4

vâscoase şi cu potenţial exploziv ridicat. Aceste procese au loc pe fracturilescoarţei generate de compresia plăcilor tectonice. Majoritatea lavelorvulcanilor de pe aliniamentele de subducţie sunt andezitice în proporţie de70%. Seria de roci vulcanice dominantă este, aşadar, seria andezitică, prinreferire la lanţul Anzilor.

Vulcanii din aşa-numitele „puncte fierbinţi” se găsesc în interiorulplăcilor tectonice oceanice (mai rar în cele continentale). Magmele suntalcaline (bazice). Originea lor se află la limita dintre manta şi nucleulPământului, la adâncimea de 2.900 km. Acolo se produc anomalii termice,iar fluxurile de materie („panaches mantelliques”) traversează mantaua,ajung la baza litosferei (120 km), acolo unde, prin procese de fuziune,materia se transformă în magmă. Aceste magme ies sub presiune lasuprafaţă, prin fracturile scoarţei, generând unii din cei mai mari vulcani aiTerrei (cei din Hawaii, din Canare etc.).

Structurile enumerate s-au format prin diferite tipuri de erupţii (manifestărivulcanice), bine determinate prin frecvenţă, viteză şi compoziţia chimică a produselorvulcanice emise: activitate efuzivă şi extruzivă, generatoare de curgeri de lave şidomuri, activitate vulcanică explozivă (erupţii de lave bazaltice, erupţii de magmediferenţiate chimic de la acide la bazice, erupţii hidro-magmatice, care genereazămaare). Erupţiile explozive pulverizează lavele şi generează cenuşă vulcanică,piroclastite (fragmente de lavă incandescentă proiectată în atmosferă, solidificate şicăzute – lapilli, bombe), dar şi fragmente dislocate din conductul de alimentare, uneleajungând la dimensiuni de ordinul tonelor. Acestea se dispun în curgeri radiare (curgeride piroclastite) în raport cu craterul (gura de erupţie), generând strate de piroclastite şiedificând astfel conul vulcanic (suprastructura vulcanului). Aşadar, produsele deemisie vulcanică sunt: gazele (CO2, H2S, CH4, SO2 etc.) şi vaporii de apă, lave, cenuşăşi piroclastite – lapilli (zgură), bombe, blocuri. În diferitele tipuri de erupţie, acestea auproporţii diferite. Unele erupţii pot fi numai gazoase.

În general, activitatea interparoxismală constă din erupţii de vapori de apă şigaze prin craterul principal şi craterele secundare (ca la Vulcano, Etna, El Teide etc.),din ejecţii de cenuşă sau lavă.

În faza paroxismului, manifestările vulcanice iau una din tipurile principale sausubtipurile determinate de vulcanologi, care se pot combina sau pot alterna în timppentru acelaşi aparat: tipul islandez, tipul hawaiian, tipul strombolian, tipul vulcanic,tipul vezuvian, tipul plinian, tipul péléean (Rădulescu D., 1976). La începutul secoluluial XX-lea, Alfred Lacroix, mineralog francez, enumera numai patru tipuri de activitatevulcanică: tipul hawaiian, tipul strombolian, tipul vezuvian, tipul péléean (Derruau M.,2004). Geomorfologul francez Roger Coque (2006) se referă la următoarele tipuri:hawaiian, péléean, vulcanian, strombolian, vezuvian. El observă o corespondenţă întretipul de erupţie şi tipul de edificiu vulcanic, în timp ce Max Derruau (2004) considerăcă nu există o astfel de legătură, fiindcă un vulcan poate fi rezultatul mai multorcombinaţii, în timp, de tipuri de activitate. Se poate remarca, de asemenea, că înprocesul activităţii, vulcanii simpli se asociază şi dau naştere la edificii vulcanicecomplexe (compozite) sau complexe vulcanice (ca, de exemplu, Etna).

5

Redăm caracteristicile a cinci dintre tipurile de activitate vulcanicăamintite:

Activitate de tip hawaiianAcest tip de activitate vulcanică se caracterizează prin alternanţa emisiilor

liniştite cu proiecţiile de lavă în formă de „fântâni de lavă”. Lavele fluide(bazice, bazaltice) sunt eliberate în principal prin fisurile de flanc, dar şi princentre de erupţie. Atunci când sunt emise liniştit, lavele curg sub formă depânze şi torenţi de mari dimensiuni. Se pot forma lacuri de lavă în cratere(pit-cratere).

Acest tip de activitate vulcanică generează edificii (structuri) de tip centralîn formă de con de foarte mare dimensiuni (vulcani-scut bazaltici). Fisurile depe flancurile conului creează asimetrii în structura de tip central. Centrele deemisie situate pe fisurile de flanc creează conuri de scorii sau bombe.

Vulcanii din Insulele Hawaii (în special, Mauna Loa şi Mauna Kea) suntmodelele pentru această formă de activitate.

Activitate de tip strombolianActivitatea vulcanică de tip strombolian este permanentă şi moderată ca

intensitate, dar întreruptă de paroxisme foarte puternice, explozive. Estreactivitatea vulcanică explozivă cea mai răspândită pe glob. Lavele emise suntandezitice (acide) şi bazaltice (bazice). Vâscozitatea şi conţinutul mare degaze fac ca erupţiile să fie explozive. În general, exploziile sunt ritmice.Gazele şi vaporii de apă fragmentează lava în timpul exploziei, transformând-o în blocuri, bombe şi scorii incandescente, care, prin cădere gravitaţională,ajung solidificate la sol. Cenuşă nu se poate forma din cauza erupţiilorexplozive. Lavele şi piroclastitele eliberate printr-un aparat de tip centralgenerează edificii vulcanice numite strato-vulcani, în care predominăpiroclastitele.

Vulcanul Stromboli este prototipul acestui tip de activitate eruptivă.Activitate de tip vulcanianSe caracterizează prin perioade de calm, variabile ca durată, separate

prin paroxisme explozive violente, mai puternice decât la tipul strombolian.Caracterul exploziv este dat de aciditatea, respectiv vâscozitatea lavelorandezitice, dacitice şi trahitice; cele bazaltice sunt foarte rare. De aceea,lavele se solidifică rapid în partea superioară a conductului şi în crater. Caurmare, presiunea gazelor acumulate în camera magmatică şi conductulvulcanic blocat generează erupţii explozive. Norul vulcanic este format dingaze şi cenuşă. Materialul emis este predominant piroclastic (blocuri, bombe,cenuşă în mare măsură), dar lavele sunt nesemnificative.

Structurile formate sunt strato-vulcanii.Tipic pentru acest gen de activitate este Vulcano din insula cu acelaşi

nume din Arhipelagul Lipare (Eoliene).Activitatea de tip vezuvianTipul vezuvian de activitate vulcanică are ca trăsătură principală

alternanţa exploziilor vulcanice cu perioade de calm total, fără semne deactivitate. Se constată o anumită ritmicitate în activitatea vulcanică. Blocarea

6

conductului vulcanic şi presiunea foarte mare a gazelor acumulate înprofunzimea aparatului vulcanic se află la originea erupţiilor explozive.

Lavele emise sunt de natură andezitică, cu vâscozitate mare. Produselepredominante sunt piroclastitele, lavele fiind secundare.

Aparatele formate sunt de tipul strato-vulcanilor (stratoconurile).Activitatea vulcanului Vezuviu este cea care a individualizat acest tip.Activitate de tip plinianCaracterele acestui tip derivă din cel vezuvian. Presiunea enormă a

gazelor din camera magmatică în perioada interparoxismală generează oexplozie puternică şi eliberarea cu violenţă maximă a unui mare volum delave şi gaz într-un timp scurt. Lava este pulverizată în aer şi transformată încenuşă, lapilli şi piatră ponce.

Astfel de explozii violente distrug structura vulcanului preexistent prinprăbuşirea în lungul fisurilor paralele cu conductul, proces care duce laapariţia unor depresiuni circulare sau semicirculare de mari dimensiuninumite caldere. Aşa s-a întâmplat cu vulcanul Somma din Peninsula Italică înanul 79 d. Chr., în caldera acestuia înălţându-se apoi Vezuviul actual. Tot înacest mod s-a format, în urmă cu 198.000 de ani, caldera Las Cañadas dinInsula Tenerife, în care s-a ridicat la 3.718 m vulcanul (strato-vulcanul) ElTeide. O calderă s-a format şi în Insula Krakatau în urma erupţiei din 1883.

2. Aspecte morfologice şi morfostructurale care pot fi identificate şi cartografiateprin interpretarea imaginilor / hărţilor satelitare.

Prin analiza vizuală directă şi prin utilizarea de programe informatice adecvatepentru interpretarea documentelor furnizate de teledetecţie pot fi identificate, descriseşi cartografiate mai multe caracteristici morfologice şi morfostructurale ale edificiilorvulcanice. Astfel, este posibilă întocmirea de schiţe şi de hărţi vulcanologice (de Goërde Herve A., 1994) Apelăm la produsele imageriei satelitare optice (Optical Imagery),ale imageriei satelitare stereo (Stereo Satellite Imagery), oferite, de exemplu, deînregistrările IKONOS cu rezoluţia de 50 cm – 1 m (82 cm), care permit realizareamodelelor tridimensionale (Digital Terrain Models / DTMs, Digital Elevation Models /DEMs), dar şi de achiziţiile sateliţilor SPOT 6 (rezoluţia 1,5 m), ALSO (2,5 m) şiASTER (11 m). De asemenea, apelăm la imageria radar (Radar Imagery) şi LIDAR,care oferă documente şi pentru regiunile unde imageria optică are dificultăţi (deexemplu, o pătură de nori), şi la imageria în infraroşu termic (termoviziune).

Interpretarea documentelor multisenzor vizează stabilirea de legături întrerelieful vulcanic observabil pe aceste materiale şi structura aparatelor, comportamentulmagmelor şi dinamica eruptivă.

Elementele morfologice şi morfostructurale care pot fi observate şi cartate prinanaliza documentelor satelitare sunt următoarele:

- determinarea tipului morfostructural de vulcan; delimitarea părţii bazale(somma) de partea terminală, în cazul stratovulcanilor şi calderelor;

- calcularea dimensiunilor conului principal şi ale conurilor secundare (de fapt,ale trunchiurilor de con); circumferinţa bazei conului vulcanic, diametrul, suprafaţa,înălţimea, volumul suprastructurii (în cazul reprezentărilor tridimensionale);

7

- reprezentarea configuraţiei vulcanului: forma profilului conului (flancurilor),înclinarea pantei (pe reprezentări stereo SPOT, pe Modele Digitale de Teren / DEMs),pe reprezentări radar 3D;

- dimensiunile şi formele craterelor principale şi secundare (de flanc):circumferinţă, diametru, adâncime; formă (circulară, semicirculară, ovală, cratereparţial distruse);

- dimensiunile şi formele calderelor şi ale artriumului (depresiunea dintre pereţiicalderei şi noul con vulcanic);

- identificarea şi cartarea curgerilor lavice (torenţi sau pânze de lave) şipiroclastice, a laharelor pe flancurile conului vulcanic, a deplasărilor masive îndepozitele stratovulcanilor;

- identificarea şi cartarea proceselor şi formelor de modelare (de eroziune,meteorizaţie, gravitaţionale) de pe flancurile conurilor şi de pe abrupturile craterelor /calderelor.

Elementele morfostructurale posibil a fi depistate pe imaginile/hărţile satelitarecu rezoluţie înaltă, detaliate pe zoomuri selective, sunt următoarele:

- încadrarea vulcanului într-un tip morfostructural principal: stratovulcan,vulcan-scut, con monogenic, calderă, maare sau într-o categorie complexă;

- evidenţierea de secţiuni profunde în depozitele ce compun structurile(edificiile) vulcanice, respectiv aflorimente, apărute pe cale tectonică sau prin eroziune(de exemplu, Valle del Bove de pe flancul estic al Etnei). Aflorimentele permitsesizarea de diferenţieri petrografice între materialele din constituţia stratovulcanilorprin interpretarea documentelor satelitare achiziţionate în domeniul Vizibil sauInfraroşu Apropiat, în Infraroşu Termic. Tot astfel, pot fi deosebite lavele negre(bazice, bazaltice) de lavele deschise la culoare (lavele acide andezitice, riolitice),datorită signaturii spectrale diferite a elementelor mineralogice / petrograficeconstitutive, respectiv datorită radianţei / reflectanţei diferite a acestora. De exemplu,cuarţul şi feldspaţii, cu un conţinut ridicat de siliciu, alcătuiesc lavele acide, deschise laculoare. Pe această cale a analizei documentelor satelitare pot fi obţinute uneleinformaţii despre transformările prin care trec magmele în interiorul aparatuluivulcanic, despre evoluţia manifestărilor vulcanice şi a edificiului vulcanic;

- observarea şi cartografierea raportului stratelor/depozitelor care alcătuiescconul cu reţeaua de torenţi care drenează flancurile acestuia; este o reţea radiarădivergentă, care generează barrancosuri (organisme torenţiale care se dezvoltă îndepozitele de piroclastite, în stratele de lave) pe flancurile accentuate, barrancosuri şiplaneze (interfluvii plate) pe pantele slab înclinate:

- evidenţierea de forme sculpturale respectiv de martori de eroziune eruptivi:neck-uri (coşul vulcanic pus în relief prin eroziune şi deplasări în masă), dyke-uri /dykes (ziduri de lavă formate pe fisurile secundare / filoane, puse în evidenţă prineroziune diferenţială pe flancurile vulcanului);

- forme de relief rezidual, erozivo-structural, pe marginile şi în interiorulcalderelor, care corespund dyke-urilor (de exemplu, în caldera Las Cañadas din InsulaTenerife);

- capete de strat şi trepte structurale în abruptul craterelor vechi şi al calderelor(de exemplu, pe marginile calderei Somma – Vezuviu şi Las Cañadas – El Teide).

8

9

10

Unele elemente din cele enumerate le vom expune în continuare. Pentrusistematizare, am ales criteriul tipurilor morfologice şi morfostructurale de edificiivulcanice, aducând în prim plan exemple reprezentative: stratovulcani (stratoconuri),caldere, vulcani-scut, vulcani monogenici bazaltici.

Vulcanologul Frédéric Lécuyer (2011) observă legătura dintre varietateamorfologică a aparatelor vulcanice şi diferenţierea dinamismelor eruptive,diferenţiere impusă de condiţiile fizico-chimice ale magmelor care ies lasuprafaţa scoarţei. Cei mai importanţi parametri invocaţi sunt: compoziţialavei, în special conţinutul în siliciu, conţinutul în gaze şi vapori de apă,temperatura şi presiunea lavei.

Astfel, un vulcan monogenic se formează printr-un singur tip dedinamism eruptiv, într-o singură fază eruptivă, a cărei durată este scurtă,variind de la câteva ore la câţiva ani, până la golirea completă a camereimagmatice. Rezultă un edificiu vulcanic de talie redusă, de formă simplă (uncon de maximum câteva sute de metri).

Pe de altă parte, un vulcan poligenic se formează prin numeroase şivariate episoade eruptive, într-o lungă perioadă de timp (milioane de ani)care generează dispunerea materialelor în strate diferenţiate petrografic, înjurul gurii de erupţie, şi ridicarea unui edificiu în formă de con, de undedenumirea de „stratovulcani” sau „stratoconuri”. Din categoria vulcanilorpoligenici fac parte şi vulcanii-scut bazaltici, formaţi în timp îndelungat prinerupţia lentă sau explozivă a lavelor dominant bazice.

2.1. Stratovulcani (stratoconuri)Stratovulcanii sunt cele mai răspândite tipuri de vulcani la nivelul întregului

Glob, cu cca. 99% din total (Rădulescu D., 1976).Stratovulcanii sunt edificii complexe (vulcani compoziţi) care se formează prin

activitate de lungă durată, prin numeroase faze eruptive şi cu dinamisme variate.Magmele îşi schimbă compoziţia chimică şi mineralogică, ceea ce duce la diversitateapetrografică a lavelor şi piroclastitelor, la alternanţa acestora în timp. Ca urmare, conulvulcanic este alcătuit dintr-o stratificaţie de pânze de lave şi de piroclastite. Acesteasunt dispuse în strate înclinate faţă de conductul de alimentare, de unde şi forma de conşi denumirea de „stratoconuri”. Aceste formaţiuni stratificate radiar, simetrice, suntintersectate de conductul (coşul, hornul) principal şi de ramificaţiile sale, de fisurisecundare pornind chiar din camera magmatică, toate cu lavă solidificată sub formă defiloane şi silluri.

Stratovulcanii sunt aparate de tip central, cu conduct principal şi ramificaţiisecundare de alimentare, cu erupţii central şi de flanc (secundare). Ei rezultă prinactivitate complexă, de diferite tipuri: strombolian, vulcanian, vezuvian, péléean.

Este interesant de reţinut că atunci când conductul şi respectiv craterul rămân înaceeaşi poziţie, edificiul (suprastructura) creat este de forma unui con perfect, cu pantede 10-35o în partea superioară. Însă migrarea (deplasarea) laterală a conductului faceposibilă apariţia de cratere şi conuri parazitare în cadrul aceleaşi structuri, ajungându-se la „vulcani multipli” sau „sisteme vulcanice” (ca în cazul Etnei). Pe lângă activitatea

11

de tip central care are loc prin craterele de vârf, pe fisurile laterale se produce oactivitate vulcanică de flanc, cu apariţia de conuri secundare (adventive) (RădulescuD., 1976). Etna este un astfel de sistem vulcanic care prezintă acest tip de arhitectură şiactivitate.

În cazul structurilor vulcanice complexe se produce o sudare a mai multoraparate. Un aparat poate fi principal, celelalte fiind asociate. Uneori, deplasareacanalului de alimentare şi, respectiv, a punctului central de emisie este provocată defisurile care apar pe flancurile conului sau în regiunea apropiată. Tot cazul Etnei esteedificator.

Stratovulcanii andezitici, aşa cum sunt numiţi în literatura vulcanologică (RobinCl., 1994), se caracterizează prin activitate diferenţiată în timp, cu erupţii exploziveviolente, dificil de prevăzut, după lungi perioade de repaus. Este posibil să se producănumai o singură erupţie violentă în cursul istorici unui aparat. Se consideră că studiulvulcanismului andezitic este complicat.

Pentru aparatele andezitice, cercetările indică o activitate relativ ritmică (ciclică),durata unui ciclu fiind de ordinul a sute de mii de ani. Tocmai cunoaşterea acestorcicluri este esenţială pentru previziunea erupţiilor şi a riscurilor. Frédéric Lécuyerindică următoarele faze în ciclul unui stratovulcan: faza 1 – construcţia stratoconuluide bază; faza 2 – formarea unei caldere; faza 3 – activitatea post-calderă, asemănătoarefazei 1, prin care se formează un nou stratovulcan (stratoconul terminal) şi astfel se reiaun nou ciclu.

Vulcanologul Claude Robin distinge două tipuri de aparate andezitice: 1)Vulcani cu dezvoltare „simplă”; mai întâi aceştia sunt andezitici, dar apoi, urmare aapariţiei magmelor diferenţiate – în general din dacite şi riolite – dinamismul vulcanicdevine exploziv. Aici se poate da exemplul lui Vulcano; 2) Vulcani cu evoluţiecomplexă care, iniţial, trec prin fazele tipului 1, iar apoi, periodic, sunt alimentaţi cumaterial bazic. Aceştia pot avea mai multe variante: calderă (formarea unei caldere deavalanşă), ca în Saint Helens, activitate explozivă, ca în cazul lui El Teide; activitate aconurilor terminale, ca în cazul Etnei.

Exemplele clasice de stratovulcani, cu morfologia lor tipică, sunt: Etna (Etnanouă), Vezuviu, Vulcano, Stromboli, El Teide, Fuji-Yama etc.

În analiza noastră, realizată pe hărţile satelitare Landsat 7 ETM, ne-am oprit laurmătorii stratovulcani: Etna (Etna nouă), Vulcano şi Mount Saint Helens.

Etna (Etna nouă)Vulcanul Etna este situat în estul Insulei Sicilia, pe coasta Mării Ionice, nu

departe de Strâmtoarea Messina.Cu altitudinea de 3.330 m, dar variabilă în funcţie de activitatea eruptivă, Etna

este cel mai înalt vulcan din Europa. Având această înălţime şi o suprafaţă de 1.300km2 (circumferinţa bazei de 150 km), este cel mai voluminos, mai masiv şi maiimpunător vulcan de pe continentul nostru.

Totodată, Etna este cel mai activ vulcan din Europa şi al doilea din lume (dupăKilauea din Insulele Hawaii) prin frecvenţa erupţiilor şi cantitatea de materiale emise.

Este un vulcan poligenic care, sub raport morfostructural, face parte dintr-ocategorie intermediară. Etna este un vulcan de tranziţie sau un vulcan compozit întreun vulcan-scut (partea sa sommatală, bazală, mai veche, numită Etna veche) şi un

12

stratovulcan (partea centrală înaltă, mai nouă, respectiv Etna nouă). Aparatul centralprezintă patru conuri / cratere, ele fiind asociate din cauza deplasării conductuluiprincipal. Voragine este cel mai înalt con şi are cel mai mare crater. Al doilea esteBocca Nuova. Pe fisurile de flanc s-au format peste 200 de conuri secundare(adventive, parazitare). De asemenea, pe flancul estic s-a produs o mare deplasare demateriale piroclastice, rezultând o depresiune profundă – Valle del Bove – prin care secanalizează curgerile de lave. Astfel alcătuită, vulcanul Etna poate fi încadrat încategoria „vulcanilor multipli”, a „sistemelor vulcanice”.

Etna este un vulcan cuaternar, a cărui activitate a început în urmă cu aproximativ800.000 de ani. Se consideră că are o activitate permanentă, dar inegală ca intensitate siintervale de manifestare, perioadele de calm alternând cu cele în care activitateaeruptivă este explozivă. Este, aşadar, un vulcan imprevizibil. Erupţiile sale sunt de tipstrombolian, respectiv de aparat vulcanic central, de vârf de con şi de flanc.

Se ştie că erupţiile Etnei au cea mai lungă perioadă de atestare istorică.Activitatea actuală a vulcanului (sistemului vulcanic) este continuu supravegheată decătre observatoare de specialitate. Astfel, Istituto Nazionale di Geofisica eVulcanologia (INGV), Sezione di Catania (Observatorio Etneo), a dezvoltat aici ceamai vastă reţea de observare şi măsurare instrumentală (instrumente geofizice şiseismologice, instrumente geochimice şi geotermale). Observaţiile se fac şi cu ajutorulaerofotogrammetriei şi teledetecţiei. Cu toate acestea, activitatea Etnei este dificil decunoscut şi evaluat; este, deci, impredictibilă. Vulcanologii opinează că Etna poateerupe oricând, de unde gradul de risc ridicat pentru regiunile atât de populate dinapropierea sa. În plus, în ultima perioadă au avut loc manifestări neobişnuite. Risculconstă din procese asociate erupţiilor violente: cutremure, norul de gaze (CO2 , H2S,CH4 etc.), norul de cenuşă şi zgură, curgeri de lavă şi curgeri de piroclastite, alunecărimasive.

Situat pe Placa Africană, în subducţie faţă de Placa Europeană, în evoluţiavulcanului Etna se pot distinge mai multe perioade şi faze (Kieffer G., 1994)2: 1)perioada „preetneeană”, anterioară edificării masivului Etna propriu-zis, cu o duratăde cca. 150.000 de ani, când activitatea a fost mai puţin intensă, la început în mediulsubmarin şi apoi în cel subaerian; lavele erau tholeiitice sau tranziţionale; 2) perioadaEtna veche, cu două faze, în care s-au format doi vulcani mari din lave bazaltice: unaparat lavic (un vulcan-scut, un aparat primordial), generat de un dinamism efuziv,între 150.000 – 100.000 de ani, cu un sistem de caldere somitale şi cu o mare structurăde alunecare pe versantul oriental secţionat de falii; un aparat înalt creat prin dinamismexploziv şi freatomagmatism puternic, distrus apoi de mai multe ori de erupţii de tip„St. Helens”, între 100.000 – 75.000 de ani; 3) perioada de formare a aparatelorcentrale, cele care compun părţile înalte ale Etnei (Etna nouă). Cercetările indică şaptecentre eruptive care s-au succedat între cca. 75.000 ani şi epoca actuală. Axele eruptives-au deplasat progresiv între părţile centrale ale Calamei (cel mai vechi centru eruptiv)şi părţile centrale ale lui Mongibello (cel mai recent centru eruptiv, unde se situeazăcraterele somitale actuale) pe o distanţă de 7-8 km.

2 Kieffer Guy, Evoluţia structurală şi dinamică a unui mare vulcan monogenic: studii de edificare şi activitatea actuală aEtnei, Sicilia (Teză de stat susţinută la Universitatea Clermont – Ferrand şi publicată în 1985).

13

14

15

În această perioadă s-a produs trecerea de la magmele alcaline la celediferenţiate şi, ca urmare, trecerea la un dinamism exploziv tot mai violent şi lamanifestări freatice şi freatomagmatice tot mai puternice. Aşa a fost erupţia explozivăde acum 14.000 de ani, care a dus la formarea calderei Craterul Eliptic (4 x 3 km) şi ladecapitarea unui edificiu înalt de aproape 4000 m, altitudinea cea mai mare atinsă deEtna. De asemenea, o puternică erupţie freatomagmatică din anul 122 î. Chr. a dus ladeschiderea Craterului Piano (Cratere del Piano), în care s-a construit sistemul cratericterminal actual. Mongibello istoric este posterior acestei erupţii.

Activitatea actuală (în sens geologic) a Etnei, potrivit consemnărilor deaproximativ 2000 de ani, se caracterizează prin emisii de lave slab diferenţiate (numitehawaiite), mai fluide. Acestea indică posibilitatea revenirii vulcanului la un dinamismmai calm (efuziv), după fazele explozive din mileniile anterioare. În luna mai 1925 afost observat pe flancul sudic un câmp de lavă, o acumulare mult mai complexă decât osimplă curgere (Reffay A., 1989).

Pentru caracteristicile sale vulcanologice şi pentru peisaj, Etna a fost declaratparc naţional în 1987. Din anul 2013 a fost propus pentru lista Patrimoniului MondialUNESCO, fapt materializat în 2015.

Evidenţierea trăsăturilor dimensionale şi de formă ale vulcanului Etna,caracterizarea şi cartografierea elementelor morfologice şi morfostructurale pot firealizate şi prin utilizarea înregistrărilor satelitare în Vizibil şi IR apropiat, în IRtermic, în sistemele RADAR şi LIDAR, dar şi prin interpretarea produselor derivatedin combinarea imaginilor obţinute în game spectrale diferite (imagini compozite, înculori naturale şi în culori false / fals-color), prin interpretarea interferogramelorInSAR şi a modelelor tridimensionale (3D) – Digital Elevation Models (DEMs).

Astfel, pe hărţile Landsat 7 ETM, cu rezoluţia de 30 m, se poate observaedificiul vulcanic în ansamblul său şi pe porţiuni, detalierea făcându-se prin zoomuriselectate pe diferite aliniamente de studiu. Sunt cuantificabile: circumferinţa la bazavulcanului şi la orice altitudine, diametrul bazei circulare şi suprafaţa edificiuluivulcanic (suprastructurii); circumferinţa, diametrul şi suprafaţa aparatului central (aconurilor şi craterelor principale), a conurilor şi craterelor secundare de flanc. Deasemenea, pot fi observate şi cartografiate pânzele de material eruptiv (lave şipiroclastite) dispuse în diferite etape evolutive: cele vechi, sommitale, de la periferiavulcanului, se deosebesc prin tonuri de verde şi prin tonuri de gri, întrucât suntacoperite cu vegetaţie, culturi agricole şi aşezări; cele mai noi se prezintă în tonuriînchise de gri (gri închis, negru) şi corespund părţii centrale înaltă, acolo unde se aflăcraterele actuale, din care se revarsă pânze şi torenţi de lave şi piroclaste. Diferenţelede culoare sau de tonuri de gri sunt generate de contrastele de reflectanţă / radianţă alemineralelor ce compun lavele şi piroclastitele, dar şi de vârsta diferită a produselorvulcanice. Cele mai vechi, fixate fiind, sunt acoperite de alge, licheni şi plantesuperioare, dispuse însă discontinuu. Aceste contraste sunt mai clar exprimate pehărţile în IR apropiat, încât delimitările de pânze şi curgeri cu însuşiri diferite sunt maiprecise.

16

17

De exemplu, interpretarea documentelor Landsat 7 TM pentru canalele 5 (1,55 –1,75 nm) şi 7 (2,08 – 2,35 nm) şi a termografiilor multiband permite recunoaştereaspectrală a lavelor şi a rocilor bazice şi acide, diferenţierea curgerilor lavice şipiroclastice de vârste diferite. De asemenea, termografiile permit distingerea curgerilorde lave bazice de tip aa şi de tip pahoehoe. Inerţia lor termică este diferită deoarecedensitatea, porozitatea şi conţinutul în apă sunt diferite. Totodată, înregistrările radarfurnizează date pentru identificarea rocilor vulcanice pornind de la rugozitatea lorspecifică, o constată dielectrică (Vandemeulebrouck J., 1994).

Erupţiile, respectiv fântânile de lavă, norul vulcanic, dispersia în aer aproduselor vulcanice faţă de centrul eruptiv sunt înregistrate şi prin utilizareasenzorilor termici (IR termic, teledetecţie prin termoviziune). Aceste observaţii ajută lamonitorizarea erupţiei, la evaluarea gradului de risc pentru infrastructura de transport(drumuri, teleferice), pentru amenajările turistice, pentru vegetaţie, culturi şi aşezărilesituate în partea inferioară a marelui con vulcanic, pentru reţeaua de observaţiivulcanologice.

Reprezentările 3D şi animarea lor pentru vizualizarea tuturor flancurilor ne dauposibilitatea observării sinoptice a întregului edificiu vulcanic. Devine clară arhitecturavulcanului în întregul său şi în detaliu. Există posibilitatea calculării diferiţilorparametri dimensionali, la scară globală şi punctuală (suprafaţă, înălţime, volum,înclinarea pantei) şi a descrierii aspectelor de formă (forma pantei, a profilelor radiarede flanc, a edificiului în ansamblu; identificarea deformărilor, a asimetriilor, aaccidentelor / abaterilor de la configuraţia geometrică perfectă).

De exemplu, pe o reprezentare 3D şi prin animarea ei, Etna se detaşează şi seimpune în peisajul sicilian, dominant orogenic, prin singularitate şi grandoare. Seobservă contrastul de peisaj dintre flancul estic şi cel vestic, se observă mareadiscontinuitate din flancul oriental, care corespunde unui structuri de alunecare vechi,în care a evoluat o depresiune largă şi profundă – Valle del Bove, considerat de cătrespecialişti un loc ideal pentru studiul acestui vulcan atât de complex (stratigrafie,evoluţia procesului de formare a edificiului vulcanic).

VulcanoVulcano (mai exact complexul vulcanic Vulcano) este situat pe insula cu acelaşi

nume din Arhipelagul Lipari/Lipare (Eoliene) din Marea Tireniană, la nord-est deInsula Sicilia.

Insula Vulcano este un complex vulcanic format din patru vulcani, din care treiau conuri şi cratere bine conturate: Piano (Monte Aria de 500 m, aceasta fiind cotamaximă din insulă), La Fossa (Gran Cratere) de 391 m, Vulcanello de 123 m, Porto, defoarte mici dimensiuni.

Din punct de vedere tectonic, Vulcano se găseşte pe Placa Europeană, pe unaliniament de stress cu Placa Africană, aflată în subducţie. Falierea crustală generată detensiunea tectonică a permis ascensiunea magmei şi formarea mai multor centreeruptive submarine, aflate la originea arcului insular al Liparelor, puternic marcat devulcanismul actual.

18

19

20

21

Manifestările eruptive care au generat acest edificiu vulcanic insular sunt tipice,încât oamenii de ştiinţă au individualizat un tip specific numit tipul vulcanian (cuparoxisme explozive violente, cu perioade de repaus cu durată variabilă). Eliminăexploziv lave vâscoase andezitice, dacitice, trahitice şi riolitice, foarte rar bazaltice(mult mai fluide). Din lava incandescentă pulverizată şi fragmentată în atmosferărezultă, prin răcire, cenuşă (în cantităţi foarte mari), lapilli, bombe şi blocuri. Acestemateriale sunt predominante şi sunt dispuse în strate succesive, care alcătuiesc conulvulcanic. Stratele lavice sunt subţiri întrucât emisiile de lave sunt mult mai reduse. Caurmare, structura este de tip stratovulcan.

Activitatea actuală constă din emisii solfatariene şi fumarolice (CO2, H2S, SO2etc.), ca în craterul principal (Gran Cratere), în perimetrul vulcanului Porto. La ivireaH2S, se observă sulful cristalizat.

Ultima erupţie a lui Vulcano (La Fossa) a avut loc în 1988. O nouă erupţie poateavea loc în orice moment. Amintim şi erupţiile din 1786, 1888 (când au fost eliminatemari cantităţi de lave şi piroclastite), 1906.

Conul şi craterul principal – La Fossa, cu Gran Cratere – are statut de rezervaţienaturală.

Să amintim că pe insulă funcţionează un observator vulcanologic.Pe imaginea satelitară Landsat 7 ETM achiziţionată în Vizibil se pot observa şi

cartografia cu uşurinţă conurile şi craterele care compun sistemul vulcanic de pe InsulaVulcano: La Fossa (Gran Cratere), aparatul central actual, cu craterul cel mai activ (defapt, o suită de patru cratere, imbricate pe acelaşi ax eruptiv, pe acelaşi conduct dealimentare, ceea ce arată că acesta nu şi-a schimbat poziţia; vulcanul Piano, cel maivechi, care are caracter de calderă; vulcanul Porto, cu lacul de crater cu nămoluri calde,cu un con degradat, cu numeroase puncte de apariţie a fumarolelor şi solfatarelor şi deformare a sulfului cristalizat; Vulcanello, cel mai nou edificiu vulcanic, situat înextremitatea nordică a insulei, care este alcătuit din asocierea mai multor conuri demici dimensiuni. Pe harta satelit examinată, este vizibil conul principal având 123 maltitudine.

Mount Saint HelensSaint Helens este unul din cei 15 vulcani activi importanţi din Munţii

Cascadelor, dintre care Rainier este cel mai înalt (4.392 m). Vulcanul Saint Helens arealtitudinea de numai 2.650 m, valoare care se schimbă în raport cu activitatea eruptivă.Astfel, după o perioadă de calm de 125 de ani (1831/1857 – 1980), vulcanul acesta aerupt la 18 mai 1980 (18-25 mai 1980) sub forma unei explozii extraordinare. Aceastăerupţie extrem de violentă a fost precedată de mai multe cutremure, cel mai puternicatingând magnitudinea de 5,1 pe scara Richter. Ca urmare, s-a format o coloană degaze şi cenuşă de peste 20 km înălţime, un nor de gaze şi cenuşă (nor vulcanic) care atraversat continentul nord-american în numai trei zile, au fost aruncate bombe ladistanţă de 10-15 km, iar lavele incandescente au produs curgeri în pânze şi liniare peflancurile conului, dar mai ales prin spărtura enormă creată în rama craterului de cătreo alunecare masivă, pe un plan profund. De asemenea, s-au format lahare (curgerirapide de cenuşă, scorii şi blocuri), generate de topirea bruscă a zăpezii şi gheţarilor.

22

23

24

Această erupţie explozivă a generat schimbări morfologice esenţiale alevulcanului St. Helens: decapitarea vârfului conului, care a pierdut considerabil dinaltitudine, de la 2950 m la 2650 m; apariţia unei structuri de alunecare pe flanculnordic, direcţie pe care au urmat-o preponderent curgerile de lave şi piroclastite,laharele: formarea unei caldere (calderă de avalanşă), care este, de fapt, noul crater, deformă eliptică, deschis spre nord, cu diametrul mare de 3 km şi diametrul mic de 1,5km, cu adâncimea de 400 m (Manta I., 1985).

Vulcanul Saint Helens a fost supus teledetecţiei din aer şi din spaţiu.Înregistrările satelitare în domeniile Vizibil, IR, RADAR şi LIDAR şi

reprezentările tridimensionale ne permit să cunoaştem şi prin aceste mijloace,morfologia (anatomia, configuraţia) vulcanului înainte şi după erupţia di 18 mai 1980.Se observă cu exactitate transformările radicale pe care le-a suferit conul şi craterulvulcanului. Se vede cu claritate spărtura apărută în conturul craterului, pe segmentul decerc nordic, apoi culoarul de alunecare de pe flancul nordic al conului, spre care s-auîndreptat curgerile de lave, piroclaste şi noroi, râul de materiale vulcanice, curgerile înpânză de lave andezitice (acide, mai vâscoase) care acoperă partea superioară aconului, dar şi noul con format în partea centrală a craterului, devenit acum o calderă, o„calderă de avalanşă”, aşa cum o denumesc vulcanologii, spre a o deosebi de„calderele de prăbuşire” / „calderele de afundare”.

Este impresionantă şi sugestivă reprezentarea 3D care ne arată transformărileprin care a trecut vulcanul Saint Helens după mare erupţie din mai 1980. A fost oerupţie cu efecte catastrofale care avea să se impună în ştiinţa vulcanilor ca un nou tipde manifestare – erupţie explozivă tip „St. Helens” (dezintegrarea vârfului conului,formarea unei caldere de avalanşă, declanşarea unei alunecări uriaşe în depozitelestratovulcanului, pe flancul conului).

Toate aceste documente satelitare, în baza rezoluţiei şi a scării, permit şi evaluăricantitative (dimensionale), pe lângă descrierile şi cartările calitative, ce ţin demorfologie, ceea ce fac posibilă determinarea anvergurii fenomenelor.

2.2. CaldereCalderele sunt depresiuni vulcanice de dimensiuni mari, cu diametre kilometrice

(peste 1 km; cele sub 1 km se numesc pit-cratere), sunt nişte hipercratere suprapuse, înmajoritatea cazurilor, unui aparat de tip central, formate prin prăbuşire (afundare). Suntrare calderele care nu sunt legate de un vulcan anterior. În privinţa originii, trebuiemenţionat că există şi caldere de avalanşă, formate prin distrugerea şi golirea vechiuluicrater prin curgeri de lave şi piroclastite, prin lahare, un caz fiind caldera din SaintHelens. Majoritatea calderelor rezultă însă prin prăbuşirea suprastructurii vulcanuluiîntr-o cameră magmatică parţial vidată (Vincent M. Pierre, 1994).

Ca formă, calderele sunt, de regulă, circulare, dar există şi caldere eliptice,acestea rezultând atunci când prăbuşirea se produce atât central, cât şi în puncteeruptive de flanc (laterale).

Calderele sunt structuri vulcanice evoluate şi foarte complicate. Ele sunt formede distrugere, nu de construcţie în cadrul activităţii vulcanice. Se cunoaşte că seformează în stadiile târzii ale evoluţiei vulcanilor, la finalul unui ciclu eruptiv. Apoi sereia un nou ciclu al activităţii vulcanice prin puncte de erupţie din centrul sau periferiacalderei, care constă în apariţia unei noi generaţii de vulcani (Rădulescu D., 1976).

25

Prin astfel de stadii au trecut complexele vulcanice Las Cañadas – El Teide(Insula Tenerife), Somma – Vezuviu şi Etna veche – Etna nouă.

Se pot distinge trei mari clase de caldere:- caldere ale vulcanilor bazaltici (ale vulcanilor-scut, ale scuturilor bazaltice), cu

tipurile hawaiian şi tipul Galapagos;- caldere ale stratovulcanilor;- caldere fără legătură cu un aparat vulcanic anterior (caldere ignimbritice).Calderele vulcanilor-scut bazaltici se formează prin prăbuşiri de mari proporţii

ca urmare a pierderii suportului părţii centrale a structurii prin eliberarea de lave şigaze din camera magmatică în timpul unui proces efuziv îndelungat sau unui proceseruptiv mai intens şi de scurtă durată. Prăbuşirea se produce în lungul fisurilor din jurulconductului principal de alimentare (caldere circulare), dar şi în lungul fisurilor deflanc (caldere eliptice). După scufundare, activitatea vulcanică se reia pe fisurile nouapărute, o activitate centrală sau periferică calderei.

Calderele legate de stratovulcani (vulcani andezitici) reprezintă clasa cea maivastă datorită faptului că acest tip de vulcani sunt cei mai răspândiţi. Aşa se explică şidiversitatea acestora. Tipul Krakatau este cel mai frecvent. Aceste caldere suntrezultatul erupţiilor explozive şi a prăbuşirii structurii vulcanice centrale. Uneleexplozii distrug numai vârful conului, dar cele violente destructurează întregul aparatvulcanic, ca în cazul Santorini şi Krakatau. În condiţiile vulcanismului insular se potforma şi caldere adânci, cu marginile dezintegrate, invadate de apele mării. Astfel, s-aformat caldera marină Santorini din Insulele Ciclade.

De regulă, calderele formate în stratovulcani sunt de foarte mari dimensiuni (2-16 km). În interiorul lor se reia un nou ciclu eruptiv pe liniile de fisuraţie care au dus laprăbuşirea aparatului preexistent, ia naştere o nouă generaţie de vulcani. Noile conuripot depăşi înălţimea ramei calderei, ca în cazul vulcanilor de calderă Vezuviu şi ElTeide. Alteori, conurile nou create rămân sub linia de contur a calderei, cum suntconurile Palea Kameni şi Nea Kameni din caldera Santorini.

În cadrul calderelor se pot deosebi un vulcanism în stadiul precalderă, care esteun stadiu bazic îndelungat, de repaus, şi un stadiu syncalderă, caracterizat prin erupţiiexplozive generate de magme bogate în gaze din camera magmatică superficială.

Exemplele reţinute pentru interpretarea hărţilor satelitare în scopul evidenţieriiunor caracteristici morfologice şi morfostructurale sunt: Somma – Vezuviu, LasCañadas – El Teide şi Santorini.

Somma – VezuviuComplexul vulcanic Somma – Vezuviu (pe scurt, vulcanul Vezuviu) este situat

în partea central-vestică a Peninsulei Italice, pe coasta Golfului Napoli (MareaTireniană). Aceasta este o regiune activă tectonic, o regiune vulcanică şi seismică.

Altitudinea actuală este de 1.280 m, aceasta modificându-se în timp dupăintensitatea erupţiei. De exemplu, în 1879 avea 1.335 m, dar erupţia din 1906 a distrusvârful conului.

Vezuviu este un edificiu vulcanic de tip calderă dezvoltat pe un stratovulcanandezitic vechi. Conul vulcanic actual, care se ridică din centrul calderei deasupramarginilor sale, este tot un stratovulcan (un stratocon). Vechiul edificiu în care s-a

26

format caldera se numeşte Monte Somma (Somma), iar conul actual, cu crater, esteVezuviul propriu-zis, istoric, Vezuviul nou, numit Monte Vesuvio. Acest con nou aînceput să se dezvolte odată cu erupţia violentă din anul 79 d. Chr., o erupţiesyncalderă care a distrus vechiul con (Somma), cunoscută prin efectele ei devastatoareasupra oraşelor romane de la bază – Pompei şi Hercullanum.

Erupţiile din care rezultă cantităţi mari de piroclastite sunt numite de tip plinian.Vezuviu are însă o activitate specifică, de unde tipul vezuvian descris în vulcanologie.Noul Vezuviu are o activitate permanentă, perioadele de calm (interparoxismale)alternând cu episoadele paroxismale.

În afară de anul 79, paroxisme au mai avut loc în anii 472, 1631, 1760, 1858,1879, 1906, 1929, 1944. Acum se află într-o perioadă de calm interparoxismală. Onouă erupţie se poate produce în orice moment. Vulcanologii anunţă o erupţieapropiată, chiar iminentă.

Caldera Somma şi noul Vezuviu au statut de parc naţional – Parco Nazionaledel Vesuvio.

Fiind unul dintre vulcanii cei mai periculoşi, cu mare risc pentru regiuneaînconjurătoare intens populată (Napoli şi toată Campania), Vezuviu este atentmonitorizat printr-o reţea de puncte de observaţii şi măsurători geofizice, seismologiceşi geochimice (INGV, secţiunea Napoli). Acestea pun în evidenţă modificările care auloc în interiorul aparatului vulcanic şi la exteriorul edificiului (schimbări de altitudine,deformări ale suprafeţei topografice, modificări de temperatură în stratele superficiale,modificări ale compoziţiei şi concentraţiei gazelor). Acestea sunt completate cuobservaţiile satelitare bazate pe înregistrări geologice şi geofizice, spectroscopice,termice. Avem în vedere sateliţii de observare a Pământului (Landsat, SPOT, Terraetc.) echipaţi cu senzori în domeniul Vizibil, Infraroşu termic, cu senzori în domeniulmicroundelor (RADAR), cu senzori LIDAR, dar sunt cunoscute şi contribuţiilesateliţilor geodezici şi de poziţionare (GPS, GLONAS, Galilei).

În cazul vulcanului Vezuviu sunt cunoscute cercetările pe baza imaginilorRADAR şi a interferogramelor InSAR, pe baza modelelor numerice de teren (MNT) şia reprezentărilor tridimensionale. Acestea ne conduc la depistarea deformărilor înconfiguraţia de ansamblu şi de detaliu a conului, ca expresie a unor modificări îndistribuţia masei magmatice în interiorul aparatului vulcanic, spre exemplu,expansiunea magmelor spre suprafaţă.

În lucrarea de faţă, ne-am limitat în a cartografia schematic, pornind de la harta /imaginea Landsat 7 ETM, elementele morfologice principale ale edificiului Somma –Vezuviu: caldera Somma, reprezentând vechiul şi marele crater de prăbuşire, conul şicraterul Noului Vezuviu, ridicat în centrul calderei după erupţia din anul 79.

Un zoom focalizat pe crater ne-a permis să identificăm şi să reprezentămanumite elemente morfostructurale: o treaptă structurală de contur, delimitând un cratermai restrâns şi mai recent şi capete de strate care aflorează în pereţii abrupţi aicraterului, organisme torenţiale, curgeri pietre, glacisuri de acumulare (grohotişuri).

27

28

29

Las Cañadas – El TeideComplexul vulcanic format din caldera Las Cañadas şi vulcanul El Teide se află

în partea sud-vestică a Insulei Tenerife, cea mai mare din Insulele Canare.Formarea vulcanilor insulari din aria Canare se leagă de o aşa-numită zonă

fierbinte din crusta bazaltică a Oceanului Atlantic, în proximitatea coastei nord-vesticea Africii.

Caldera Las Cañadas, o depresiune vulcanică asimetrică, amplă, cu diametrul de16 km (cea mai mare de pe Glob), deschisă spre nord, a rezultat prin prăbuşireaedificiului Cañadas (Edificio Cañadas), un vechi stratovulcan (vechiul Teide). Erupţiaexplozivă a vechiului vulcan (mai înalt decât Teide actual), estimată a fi avut loc cuaproximativ 198.000 de ani în urmă, a decapitat vârful acestuia, iar în partea sommitală(suprastructura centrală) s-a prăbuşit, rezultând hipercraterul denumit calderă, respectivcaldera Cañadas del El Teide. Conturul calderei, de cca. 25 km, de formă eliptică, estefragmentat (cañada = strungă, în limba spaniolă), lipsindu-i segmentul nordic.

Se opinează că erupţia explozivă, prăbuşirea aparatului vulcanic din Tenerife şiseismele au generat un uriaş tsunami în Oceanul Atlantic, care s-a resimţit puternic şipe coasta Americii de Nord.

Morfologia calderei este extrem de complexă. În ansamblu, este o depresiuneendoreică dispusă în trepte, cu adâncimea maximă faţă de creste de 600 m în punctulGuajara. Aceasta are o componentă acumulativă, fiindcă această depresiunefuncţionează ca un bazin de acumulare a lavelor şi piroclastelor, a materialelorvulcanice transportate de organismele torenţiale, dar şi o componentă denudaţională,formată din martori erozivă-structurali şi litologici (dyke-uri / dykes), impresionanţiprin dimensiuni şi forme. Los Roques, cum se numeşte acest grup de forme reziduale,reprezintă rădăcinile vechiului vulcan, respectiv hornul şi ramificaţiile acestuia carealimentau erupţiile din trecut.

După formarea calderei, conductul de alimentare şi centrul eruptiv s-au deplasatspre periferia vestică a acesteia. În această poziţie s-a format, prin erupţiile ulterioare,vulcanul El Teide nou, tot un stratovulcan andezitic, care a ajuns la altitudinea actualăde 3.718 m. Pe fundul calderei, situat la 1.800 – 2000 m, dar şi pe marginea ei, s-auformat vulcani monogenici bazaltici. De asemenea, în partea sudică a conului mareluivulcan El Teide au apărut vulcani secundari: Pico Viejo (ultima erupţie în 1798) şiChinyero (ultima erupţie în 1990). Materialele emise de aceşti vulcani se revarsă peflancurile conurilor sub formă de curgeri liniare şi în pânză (curgeri lavice şipiroclastice).

Vulcanul El Teide, cu vârful său Piton del Teide / Pico del Teide, este cel maiînalt dintre toţi vulcanii insulari din Atlantic. Măsurat de la baza sa submarină, edificiulEl Teide are aproximativ 7.000 m, fiind cel de-al treilea mare vulcan de pe Glob caînălţime şi ca volum, după vulcanii hawaiieni Mauna Loa şi Mauna Kea.

El Teide este unicul stratovulcan activ din Insulele Canare. Partea terminală aacestui vulcan (Piton del Teide) este în activitate fumarolică continuă, fiind singurulloc de acest fel din Insulele Canare.

Fiind un sistem vulcanic dinamic, El Teide este sub supraveghere şi evaluarepermanentă. Pe baza datelor de observaţie (serii temporale de date geofizice,geodezice, geochimice) a fost evaluat ca un vulcan de foarte înalt risc.

30

31

32

33

34

Semnele precursoare ale unei reactivări a sistemului Teide sunt importante:deformarea edificiului vulcanic (a profilului său) evidenţiată prin observaţii alesateliţilor din sistemul GPS, anomalii magnetice; anomalii gravimetrice (măsurătorilearată o posibilă instabilitate gravimetrică a edificiului), care indică schimbări generatede migrarea fluidelor profunde; intensificarea activităţii seismice (criza seismo-vulcanică declanşată în anul 2004), variaţii semnificative în compoziţia gazelorfumarolice (CO2, H2S, CH4 etc.), determinarea unei puternice componentehidrotermale (sistemul magmato-hidrotermal). Se află în funcţiune sistemul TISS(Teide Information Seismic Server).

Implementarea recentă a sistemului de supraveghere şi evaluare va permitestabilirea automată a nivelului de activitate a vulcanului şi gestionarea sistemelor deprealertă şi alertă, atât de necesară pentru instituţiile responsabile cu vigilenţavulcanică (Vigilencia Volcanica en España).

În anul 2007, El Teide a fost inclus în Patrimoniul Umanităţii (Teide NationalPark – UNESCO World Heritage Centre), iar caldera Las Cañadas are statutul de parcnational (Parque Nacional de las Cañadas del Teide).

Harta satelitară Landsat 7 ETM (Vizibil, rezoluţii 30 m), încadrând partea desud-vest a Insulei Tenerife, acolo unde se află complexul vulcanic Las Cañadas – ElTeide, ne permite, prin zoom-uri succesive, observarea şi cartografice următoareleelemente morfologice: edificiul Cañadas (vechiul stratovulcan); marea calderă, cuconturul eliptic neregulat şi crestat, cu deschidere spre nord, cu pereţii abrupţi, disecaţide torenţi şi curgeri de grohotiş; reţeaua divergentă a barrancosurilor; vulcanul ElTeide (con, crater, piton); curgerile lavice şi piroclastice; vulcanii din vecinătateasudică: Pico Vieja şi Chinyero.

Zoomul efectuat pentru vulcanul El Teide ne relevă şi ne dă posibilitatea săcartăm următoarele elemente şi procese: conul stratovulcanului dominant andezitic(culoarea albă este un indiciu al alcătuirii din materiale preponderent acide), craterulvulcanului, cu acumulări bazaltice, din care s-au revărsat pânze şi torente lavice şipiroclastice pe pantele marelui con (culoare închisă), conul cel mai nou, cu micul craterterminal (El Piton), alcătuit din materiale andezitice şi curgerile bazaltice (culoareaînchisă), liniare şi în suprafaţă (în pânză).

SantoriniSantorini, cu denumirea oficială Thera, constituie un grup de insule mici în

partea sudică a arhipelagului Ciclade din Marea Egee, la nord de Insula Creta. Dintrecele cinci insule, trei conturează caldera marină, adică vechiul şi marele vulcansubmers (Thera sau Thira, cea mai mare, Thirasia şi Aspronisi), iar două corespundvulcanului actual activ (Palea Kameni, Nea Kameni) din partea centrală a calderei. NeaKameni este componenta cea mai nouă a edificiului vulcanic (conuri şi cratere), ultimaerupţie producându-se în anul 1950. Emisii fumarolice (CO2, H2S, CH4) şi izvoaretermale se întâlnesc în ambele insule.

Santorini este un complex insular vulcanic de tip calderă marină, derivată dintr-un stratovulcan. Caracter de crater submarin şi apoi de calderă (cu fundul la adâncimimai mari de 300 m) a luat în urma unor erupţii explozive deosebit de puternice cuaproximativ 80.000 de ani şi din anul 1450 î. Chr.

35

36

37

Altitudinea maximă este de 567 m şi se înregistrează în Muntele Prophitis Iliasdin Insula Thira. Conul vulcanului activ de astăzi din Nea Kameni se ridică la numai127 m, nu mult sub altitudinea liniei de creastă a calderei.

Edificiul vulcanic Santorini s-a format pe o insulă aparţinând orogenului alpin,alcătuită din şisturi cristaline şi roci sedimentare. Peste aceste formaţiuni repauzeazădepozitele care compun stratovulcanul. Acestea constituie rezultatul erupţiilorvulcanice din pliocen şi cuaternar, cu manifestări inegale în timp: lungi perioade decalm şi scurte episoade paroxismale, unele extrem de violente. Acest vulcan a ajuns laaltitudinea de cca. 2000 m.

Se consideră că în urmă cu aproximativ 80.000 de ani, pe o linie de falie dincentrul insulei a avut loc o explozie puternică, care a distrus conul, a creat cu cratersubmarin şi a dezintegrat această insulă unitară. Din crater s-a înălţat progresiv un convulcanic care a depăşit nivelul mării.

Mult mai târziu, în urma exploziei din anul 1450 î. Chr., s-a format un crater deprăbuşire enorm, respectiv caldera, cu dimensiuni actuale de 11 x 17 km, cu fundul subnivelul mării. Astfel, vechea insulă s-a fragmentat, iar resturile sale (insulele thira,Thirasia şi Aspronisi) configurează caldera Santorini. Peste fundamentul cutat s-audepus serii groase de materiale vulcanice (cenuşă, lapilli, bombe), aşezate în strateînclinate spre exteriorul edificiului vulcanic, diferite mineralogic şi cromatic. Caurmare, structura căpătată de acest aparat vulcanic este de stratovulcan.

Explozia vulcanică şi cutremurele din acel timp au generat un tsunami uriaş şidevastator prin înălţime şi viteza de propagare (deduse a fi de 250 m înălţime şi 350mile/h). Este fenomenul natural care a distrus civilizaţia minoică (epoca bronzului),este evenimentul care a generat mitul Atlantidei la grecii antici şi ideea Potopului dinVechiul Testament.

Vulcanul şi-a continuat activitatea până astăzi. Din anul 198 î. Chr. până în 1950(ultima erupţie) au avut loc 14 erupţii paroxismale, aşa cum consemnează diferite surseistorice şi datele de observaţie din perioada modernă. În acest timp s-au ridicatproeminenţele edificiului vulcanic submarin, adică actualele insule Palea Kameni şiNea Kameni, care constituie vulcanul actual activ. Este o asociere de conuri şi craterecentrale şi secundare, conul principal şi cel mai activ fiind Nea Kameni. Aiciimpresionează piroclastitele provenite îndeosebi din erupţia explozivă din 1925-1926,care s-au acumulat la baza conului. În craterele centrale se produc emisii de gaze foartecalde, cu temperaturi de 75-95oC, conţinând H2S, CO2 şi CH4. În punctele de ivire afumarolelor se depun cristale de sulf şi de gips.

După ultima erupţie, cea din anul 1950, vulcanul Santorini este într-o stare delatenţă. Singurele indicii ale magmelor din profunzime (camera magmatică este lacâţiva kilometri sub insulă) fiind emisiile calde de gaze vulcanice şi de vapori de apădin craterele centrale ale insulei Nea Kameni.

Să reţinem că insula (vulcanul) Nea Kameni este declarată Parc GeologicNaţional. Observatorul vulcanologic de aici funcţionează sub egida Institutului deStudii şi de Monitorizare a Vulcanului Santorini (Institut for the Study and Monitoringof the Santorini Volcano). În cadrul său se efectuează măsurători seismice, geofizice şigeochimice, măsurători asupra deformării edificiului vulcanic. Datele actuale deobservaţie, aflate la valori normale, indică o fază de calm pentru vulcanul Santorini.

38

Reprezentarea cartografică a complexului insular vulcanic Santorini (Thira) pebaza hărţii-satelit Landsat 7ETM este sugestivă pentru alcătuirea sa de ansamblu: celetrei insule care conturează caldera, cu caracter morfostructural de cuestă (Thera/Thira,Thirasia, Aspronisi), cele două insule care constituie vulcanul actual (proeminenţelesubaeriene ale edificiului vulcanic submarin) conurile şi craterele lor, curgerile de lave.De asemenea, zoomurile de detaliu ne arată amplitudinea pe care o au abrupturilecalderei (300-400 m), aflorimentele cu formaţiunile cristaline din fundament şi seriilede strate vulcanice (lave, piroclastite), treptele structurale apărute ca urmare avariaţiilor petrografice ale stratelor de lave şi piroclastite.

2.3. Vulcani-scut (bazaltici)Vulcanii-scut sunt vulcani bazaltici de mari dimensiuni, sunt cele mai

voluminoase edificii vulcanice de pe Glob. Ei sunt rezultatul unui dinamism eruptiv detip efuziv, islandez sau hawaiian.

Vulcanii-scut au în alcătuirea lor aproape exclusiv pânze de lave bazaltice,alcaline şi/sau tholeiitice. Acestea sunt intersectate de formaţiuni intruzive sub formăde dyke-uri (dykes), silluri (sills) sau lacolite provenite din acelaşi tip de lave fluide.

Din cauza fluidităţii lavelor, pantele edificiului vulcanic sunt reduse, tipicepentru vulcanii-scut, de numai 7-8o (Rădulescu D., 1976), de unde baza foarte amplă aacestuia. Conurile prezintă o simetrie perfectă datorită caracterului punctual al emisieide lave, datorită formei cilindrice perfecte a conductului de alimentare. De regulă,conul prezintă fisuri laterale profunde, care generează o activitate eruptivă de tip fisural(de flanc).

Morfologia de ansamblu a acestui tip de vulcani este asemănătoare unui scut,ceea ce explică denumirea consacrată. Partea sommitală, de forma unui platou (scut),are o calderă formată din prăbuşirea în blocuri multiple (unităţi de prăbuşire/afundare).Astfel se formează mai multe cratere mici, numite pit-cratere (pit-craters).Vulcanologii disting caldere de tip hawaiian şi de tip Galapagos. Curgerile de lave şipiroclastite, sub formă de pânze şi râuri/torenţi sunt caracteristice. Râurile de lavă sepot prelungi în mare pe zeci de kilometri. De asemenea, sunt foarte răspânditealunecările de flanc (flancuri „libere”).

Vulcanii-scut bazaltici sunt mai puţin numeroşi decât stratovulcanii şi suntrăspândiţi în majoritatea lor, în domeniul oceanic, fiind legaţi de aliniamentele de rift,de expansiune tectonică şi acreţie. Acesta este vulcanismul insular, cel care genereazăinsulele vulcanice. Aceşti vulcani insulari au, ca urmare, o parte submarină şi o partesubaeriană. Vulcanii-scut se formează şi în lungul rifturilor continentale ca, deexemplu, în Rift Valley din Africa de Est. Există şi vulcani care au evoluat de la tipulvulcan-scut la tipul strato-vulcan. Aceştia sunt vulcani intermediari, vulcani de tipcompozit, cum este Etna.

Conurile de lavă de tip hawaiian le ilustrăm cu vulcanul Mauna Loa, care este unprototip al vulcanilor-scut bazaltici.

Mauna LoaAcest vulcan se găseşte în insula cea mai mare a arhipelagului Hawaii, respectiv

în Big Island, fiind unul din cei cinci vulcani de pe această insulă. Aici sunt şi MaunaKea şi Kilauea.

39

40

41

Insulele Hawaii ocupă un spaţiu geografic vast în partea centrală a OceanuluiPacific. Din punct de vedere tectonic se află în cuprinsul Plăcii Pacificului, într-o ariefierbinte (în ariile fierbinţi ale globului terestru sunt inventariaţi cca. 5% din vulcaniiactivi).

Mauna Loa, aflat în stadiul de maturitate al evoluţiei sale, este cel mai marevulcan de pe Terra. Are altitudinea de 4.170 m, dar adăugând şi cei 5.000 m subnivelul mării (baza sa se situează pe platoul oceanic bazaltic), întregul edificiu vulcanicmăsoară 9.170 m. Diametrul bazei este de aproximativ 400 km.

Mauna Loa este unul dintre cei mai activi vulcani. Activitatea sa specifică – tiphawaiian – constă dominant din emisii de lave bazice fluide, emisii de cenuşă (încantităţi mai reduse) şi emisii de gaze. Acestea se produc în larga sa calderă şi pefisurile de flanc (flancurile de NE şi de SV). Torenţii / râurile de lavă, de zeci şi chiarsute de kilometri, trec mult în apele oceanice. În jur de 90% din suprafaţa lui MaunaLoa este acoperită cu lave având mai puţin de 4.000 de ani, din care 50% până la 1.500ani, iar 25% din acestea sub 750 de ani (www.volcanodiscovery.com/maunaloa.html).

Vulcanologii îl încadrează în studiul matur al istoriei sale. Vârsta sa esteapreciată între 600.000 – 1.000.000 de ani (Kilauea, vulcanul din apropiere este maitânăr şi cel mai activ din lume). Erupţiile sale sunt dominant efuzive. Cele mai recentesunt cele din anii 1950, 1975 şi 1984.

Observaţiile permanente îl consideră în repaus. Dar cutremurele cumagnitudinea de 2,4-3 pe scara Richter înregistrate în ultimii ani indică o posibilăreactivare graduală a acestuia. Totuşi, apreciază vulcanologii de la Hawaii VolcanoObservatory, aceasta este o activitate seismică curentă şi reprezintă un semn că MaunaLoa nu va erupe curând pentru a fi lansate alerte.

Grupul de vulcani din Big Island (Hawaii) sunt incluşi într-un spaţiu protenjat –Hawaii Volcanoes National Park.

Imaginile satelit postate pe Earthobservatory.nasa.gov (NASA Satellite images)sau pe Google Earth Satellite şi Google Map ne permit observarea Insulelor Hawaii înansamblu şi a celei mai mari insule din arhipelag – Big Island (Hawaii propriu-zis),acolo unde se află vulcanii Mauna Loa, Mauna Kea şi Kilauea. Pe un zoom care a vizatnumai Big Island, pornind de la imaginea Landsat 7 ETM (www.hlgp.hawaii.edu), amcartografiat conurile şi craterele marilor vulcani, precum şi curgerile de lave de pepantele lui Mauna Loa.

GalapagosSunt interesanţi şi vulcanii-scut de tip Galapagos. Arhipelagul Galapagos

(Archipielago de Colon / Islas Galápagos) este situat în Oceanul Pacific, la 100 kmdepărtare de ţărmul ecuadorian al Americii de Sud. Aici sunt şapte vulcani activi, maicunoscut fiind Fernandina. Arhipelagul Galapagos este compus din 19 insule mai mari,dar şi din numeroase insule mici şi stânci. Dintre acestea enumerăm: Isabela, cea maimare (cca. 132 km lungime), Santa Cruz, San Cristobal, Fernandina, Bartolomé(Santiago)3. Altitudinea maximă este pe vulcanul Wolf, de 1.707 m.

3 Arhipelagul Galapagos („al ţestoaselor uriaşe”) are o biodiversitate unică, fiind considerat cel mai mare laborator naturalpentru studiul evoluţiei speciilor. Observaţiile asupra faunei l-au condus pe Charles Darwin la elaborarea teorieievoluţioniste în lucrarea „Originea speciilor”.

42

43

44

Conform teoriei globale a plăcilor tectonice, insulele Galapagos sunt situate pePlaca Nazca, care se îndepărtează de Placa Cocos. În acest proces grupul de insuletrece peste un „loc fierbinte”. Căldura provenită din aceste puncte devine periodicfoarte mare încât crusta terestră se topeşte, se transformă în magmă şi generează erupţiivulcanice şi insule noi. Înălţarea insulelor de pe platoul oceanic (de la nivelul scoarţeioceanice bazaltice) a început cu 4-5 milioane de ani în urmă. Insulele vestice sunt celemai vechi, iar cele estice, ca Fernandino, cele mai noi. Erupţiile au fost din lave bazice,încât aceste insule sunt alcătuite de materiale bazaltice. Lavele bazice au generat conuricu pante mici, uşor convexe.

Activitatea vulcanică este continuă. Cea mai recentă erupţie, de exemplu, a avutloc pe Insula Fernandino în anul 2009.

Harta topografică (Topografische und batymetrische Karte der Galápagos –Inseln, Ecuador) ne-a permis o bună reprezentare a conurilor şi craterelor din InsulaIsabela (Wolf – 1.707 m, Darwin – 1.330 m, Alcedo – 1.130 m, Sierra Negra – 1.124m, Cerro Azul – 1.640 m) şi din Insula Fernandina (La Cumbre – 1.476 m). Pentrudetalierea observaţiilor am ales insula Fernandina, unde a avut loc cea mai recentăerupţie (2009), focalizând zoomurile succesive pe conul şi craterul vulcanului LaCumbre. Am apelat la imagini Landsat 7 ETM şi SPOT 4, disponibile pe site-urileGoogle Map şi SPOT Image (googlemap.com, http://gallery.spotimage.com). Acesteane-au permis să observăm clar şi să cartăm conul şi craterul, să urmărim şi săreprezentăm elemente morfologice şi morfostructurale (reţeaua de barrancosuri de peflancurile conului, treptele structurale în interiorul craterului), curgerile de lave de peflancurile conului şi cele provenite din unele centre de emisie aflate în crater, uneleprocese denudaţionale (ravenare, curgeri de pietre) pe abrupturile care contureazăcraterul.

2.4. Vulcani monogenici bazaltici / Aparate vulcanice monogeniceAparate vulcanice monogenice sunt rezultatul unui singur episod eruptiv şi a

unui singur tip de dinamism vulcanic, de scurtă durată, de unde şi termenul pentrudesemnarea lor.

Există trei tipuri principale de aparate monogenice (Camus G., 1994):- conuri de scorii, care decurg din erupţii stromboliene sau hawaiiene;- domuri şi ace, rezultând din erupţii ale lavelor acide, vâscoase;- maare, ca forme generate de activitatea hidromagmatică.Aceste tipuri de aparate pot să apară în condiţii variate: pe vârful sau pe

flancurile unui vulcan-scut sau strato-vulcan; într-o calderă; distinct, în cadrul unuigrup de aparate monogenice (ca în La Chaîne des Puys din Masivul Central Francez).De asemenea, le găsim atât în ariile vulcanismului terţiar şi cuaternar, cât şi ariilevulcanismului actual, activ.

Cele mai frecvente sunt grupurile monogenice constituite din vulcani bazaltici(conuri de scorii), asociate sau nu maarelor. Rar, aceste grupuri cuprind domuri şi ace,legate de erupţii ale lavelor diferenţiate, mai vâscoase. În ceea ce priveşte maarele,acestea sunt depresiuni circulare minore, conturate de un val inelar de materialenevulcanice, legate de activitatea freatică şi freatomagmatică (hidromagmatică), demanifestarea explozivă a gazelor şi a vaporilor de apă, fără aport de lave dinprofunzime, ci numai material dislocat din fundamentul regiunii. Adesea sunt ocupate

45

de lacuri (lacuri de maare). Conductul freatomagmatic terminat la suprafaţa terestră cuun crater evazat se numeşte diatremă. Termenul de maare provine din regiunea Eifel(Masivul Şistos Rhenan).

Astfel de grupuri de aparate monogenice se găsesc în Masivul Central Francez,Masivul Rhenan, Masivul Boemiei, Podişul Calatrava din Castilia Nouă (Spania) etc.

Prin varietatea edificiilor, grupul Chaîne des Puys din Masivul Central (MassifCentral), arătând ca un arhipelag vulcanic, este cel mai interesant şi cel mai studiat.Este un incomparabil muzeu şi laborator în aer liber al vulcanismului, aşa cum afirmăspecialiştii francezi citaţi.

Chaîne des PuysChaîne des Puys4 este un ansamblu de 71 de vulcani monogenici de vârstă

pleistocenă şi holocenă, răspândiţi pe o linie N-S de 37 km: 48 de conuri de scorii şicenuşă, 8 domuri de lavă şi 15 maare. Activitatea magmatică şi hidromagmatică s-amanifestat în perioada 250.000 – 50.000 de ani ai cuaternarului, pe falia Limagne(segmentată şi cu orientarea generală NE-SV) şi în vecinătatea sa (Camus Guy, 1994)

Ansamblul Chaîne des Puys se situează pe un horst cristalin, hercinic, numit„platoul dômurilor” („le plateau des domes”), care depăşeşte 1000 m. Altitudineamaximă se găseşte în vulcanul Puy de Dôme (1.465 m), un dom în de lavă de tippéléean, un cumulo-dom cu o ultimă erupţie în urmă cu 8.330 de ani, care a generatacul de lavă vâscoasă (cel pe care se află turnul de televiziune). La vest şi la est, acesthorst (bloc înalt) este limitat de grabene. De exemplu, la est se află grabenul Limagnede Clermont-Ferrand, mărginit de o falie de bordură – „faille de Limagne”.Transformarea masivului hercinic într-un sistem de horsturi şi grabene a avut loc întimpul distensiei oligocene, care a afectat masivele hercinice din Europa Vestică şiEuropa Centrală.

Gruparea Chaîne des Puys este compusă din aparate diferite ca geneză, depozite,forme, structuri. Majoritatea edificiilor sunt monogenice; ele par a fi ridicate în cursulunei singure erupţii. Cele construite prin mai multe erupţii sunt rare.

Vulcanii monogenici bazaltici au dimensiuni reduse, cu forme simple de conurişi cratere, de o geometrie perfectă, ceea ce atestă edificarea printr-o singură fazăeruptivă (foarte rar mai multe), o compoziţie omogenă a lavelor bazice şi a materialelorpiroclastice (scorii, cenuşă, lapilli5), caracterul mai liniştit al erupţiei, forma cilindrică aconductului.

Edificarea acestor aparate s-a realizat în pleistocen, mai exact în Würm, înintervalul de la 75.000 la 10.000 de ani. De exemplu, ultima erupţie de vârf în vulcanulPuy de Dôme, unul dintre cei mai tineri, s-a produs în urmă cu aproximativ 10.700 deani. Dar cea din urmă ploaie de cenuşă a avut loc cu aproximativ 7.000 de ani în urmă,probabil cu sursa în craterul Puy de Côme. Datarea lor s-a făcut prin metoda Carbon14, prin termoluminiscenţă, prin metoda „dezechilibrul radioactiv” şi Potasiu-Argon,prin metoda palinologică.

4 Puy – termen francez pentru munţii vulcanici de formă rotunjită. Termenul de puy se utilizează în Auvergne şi esteadoptat de geografi pentru a desemna edificiile vulcanice. Cuvântul este de origine latină şi înseamnă „podium”. El arefilieră provensală (puech).5 Materialele piroclastice sunt cunoscute în Auvergne sub numele de pouzzolanes.

46

47

La nivelul anului 1994, aproximativ 50% din aparatele vulcanice erau datate cudiferite grade de precizie (Camus G., 1994). Combinarea acestor metode cutefrotrostratigrafia permite reconstituirea într-un mod satisfăcător a istoriei geologice alui Chaîne des Puys.

Ansamblul Chaîne des Puys este încadrat în aria protejată „Parc NaturelRégional des Volcans d’Auvergne”, înfiinţat în 1977. Menţionăm, de asemenea, că Puyde Dôme deţine titlul de „Grand Site de France”, iar „la Chaîne des Puys”, împreună cu„la faille de Limagne” sunt propuse pentru înscrierea pe Lista patrimoniului mondialUNESCO. Aliniamentul Chaîne des Puys este inclus în „Global Volcanism Program”sub egida lui Smithsonian Institution.

48

49

50

Am reţinut pentru aplicaţi exemplele vulcanilor monogenici bazaltici dinMasivul Central şi din Insula Tenerife. Pe o hartă satelitară Landsat 7 ETM ne-amîndreptat atenţia asupra unui segment din grupul Chaîne des Puys, la vest, nord-vest şisud-vest de oraşul Clermont-Ferrand. Aici au fost observate conuri stromboliene,simple sau imbricate (Puy de Côme), cratere circulare, închise şi deschise (Puy de laVache), dar şi maare (maarul Puy Pariou).

Vulcanii monogenici bazaltici sunt foarte numeroşi în Insula Tenerife (InsulaCanare). Vulcanologul Javier Doniz Páez (2010) a inventariat 297 de astfel de aparate.Aceştia sunt în zona de coastă, în perimetrul deplasării de teren Güimar/Malpais deGüimar (Montaña Grande I, II, III în estul insulei), pe flancurile insulei, în interiorulcalderei Las Cañadas, pe marginea şi în exteriorul ei (Arafo şi Fasnia). Zoomul conţineimaginea vulcanului monogenic bazaltic Montaña Grande I

ReferinţeAubert M. et al. (1989), Apport des méthodes géophysiques à l’etude des

structures volcaniques, în „Le volcanisme”, Édition BRGM, Orléans;Boivin P. et al. (2004), Volcanologie de la Chaîne des Puys, Massiff Central

Français, Clermont-Ferrand;Bourdier J.-L., sous la direction, (1994), Le volcanisme, Manuel & Méthodes,

Éditions BRGM, Orléans;Camus G. (1994), Les appareils mangénique et leurs groupements: exemple de

la Chaîne des Puys (Massif Central Francais), în „Le volcanisme”, Éditions BRGM,Orléans;

Cantarel J.M. (1994), La datation du volcanisme par des méthodes de lagéochimie isotopique, în „Le volcanisme”, Éditions BRGM, Orléans;

Coque R. (2006), Géomorphologie, Armand Colin, Paris;Debaisieux L, & F., Graveline N. (2012), Chaîne des Puys, Éditions Debaisieux;Derruau M. (2004), Les formes du relief terrestre, Armand Colin, Paris;Dóniz Páez J.-F. (2010), Geomorfologia de los volcanos basalticos monogénicos

de la Isla Tenerife, Canarias, Aportaciones recientes en volcanológia (2005-2008),Centro de Estudios Calatravos, Ciudad Real;

Dorel et al. (1994), La surveillance de l’activité volcanique, în „Le volcanisme”,Éditions BRGM, Orléans;

Kieffer G. (1994), Les volcans-bouclieurs basaltiques, Exemple de l’Etna, în„Le volcanisme”, Éditions BRGM, Orléans;

Lécuyer F. (2011), Volcans de France, De Borée;Manta I. (1985), Vulcanii Terrei, Edit. Albatros, Bucureşti;Posea Gr. (2001), Vulcanismul şi relieful vulcanic, Edit. Fundaţiei

România de Mâine, Bucureşti;Rădulescu D. (1976), Vulcanii astăzi şi în trecutul geologic, Edit. Tehnică,

Bucureşti;Reffay A. (1989), Volcanisme et géomorphologie / Geomorphology of

volcanoes, în „La recherche française récente en géomorphologie / Recentadvances french in geomorphology”, CNRS, 1989;

51

Regrain R. (1989), La télédétection en géomorphologie / Remote sensing inGeomorphology, în „La recherche française récente en géomorphologie / Recentadvances french in geomorphology”, CNRS, 1989;

Robin C. (1994), Les strato-volcans andesitiques, în „Le volcanisme”,Éditions BRGM, Orléans;

Vicent P.M. (1994), L‘activité effusive et extrusive: aspects physiques, în„Le volcanisme”, Éditions BRGM, Orléans;

*** Sicilia (Italia) (2009), Istituto Geografico De Agostini, Mandadori,Milano;

*** La recherche française récente en géomorphologie / Recent advancesfrench in geomorphology”, CNRS, 1989;

http://enWikipedia.orgwww.usgs.gov/maps, imagery, publicationshttp://landsat.usgs.gov/GalleryMapwww.volcanodiscovery.com/maunaloa.htmlwww.hlgp.hawaii.eduhttp://gallery.spotimage.com