1

       Originea vulcanilor

Vulcanii au existat dintotdeauna pe planeta noastră. Ei constituie supape prin care se elimină căldura produsă continuu în centrul Pămîntului.

            Planeta noastră se aseamănă cu un adevărat furnal. Datorită căldurii degajate prin descompunerea elementelor radioactive din rocile sale, temperatura în centrul Pămîntului depăşeşte 5 000 de grade Celsius. În adîncime, sub picioarele noastre, temperatura solului creşte in medie cu un grad Celsius la fiecare 30 m. La nivelul stratului superior, la circa 100 km adîncime, rocile se topesc pe alocuri, formînd magma; în general, vulcanii se alimentează din această zonă, ei putînd totuşi să-şi aibă sursa la adîncime şi mai mare, la mai multe mii de kilometri de suprafaţă.

            Magma, mai uşoară şi mai fierbinte decît rocile învecinate, are tendinţă să urce către suprafaţă, profitînd de zonele fragile ale scoarţei terestre. Ea se acumulează în rezervoare gigantice, numite camere magmatice. Cînd presiunea gazelor dizolvate în magmă devine prea puternică, scoarţa se fisurează şi expulzează un amestec de gaze cu roci topite şi solidificate.Aceasta este erupţia.

            Vulcanii apar îndeosebi la marginea plăcilor. Stratul exterior şi rigid al globului, litosfera, este de fapt împărţit în plăci care se deplasează extrem de lent, datorită mişcărilor de convecţie care afectează mantaua. Cînd plăcile se îndreaptă una către alta, una dintre ele trece pe sub cealaltă, ridicînd-o: placa de dedesubt se înfierbîntă în profunzime şi se fluidifică; în acest caz vorbim despre zona de subducţie. Litosfera care dispare în aceaste zone se creează din nou în altă parte, în zonele de acumulare, acolo unde două plăci se îndepărtează una de alta. Valea (numită „rift”) care apare în acest fel conţine roci bazaltice solidificate după răcire. Două plăci pot astfel pur şi simplu să alunece una pe lîngă cealaltă, mişcare ce nu cauzează nici un fenomen vulcanic.

            Circa 5% dinte vulcani apar chiar în mijlocul unei plăci litosferice. Aceşti vulcani, numiţi „din punctele fierbinţi”, au rămas mult timp un mister.

            La ora actuală se cunoaşte că sursa lor se află la circa 3 000 de kilometri adîncime, la limita dintre nucleu şi manta. În acel punct, materia supraîncălzitoare traversează mantaua, descompresîndu-se, ceea ce duce la lichefierea ei. Asemenea uni arzător, jetul de materie astfel format atacă litosfera, reuşind s-o perforeze; în acel moment vulcanul devine activ. Cum litosfera continuă să se deplaseze, în acelaşi timp ce jetul de materie rămîne imobil, vulcanul nu se va mai găsi pe verticală deasupra acestuia şi în cele din urmă se va stinge, în vreme ce un alt vulcan va apărea deasupra punctului fierbinte.

            În prezent se estimează că planeta noastră numără peste 1 500 de vulcani activi, adică susceptibili de a intra in erupţie in orice moment. În decursul secolului 20 peste  400 de vulcani diferiţi au avut cel puţin o erupţie. Totuşi, aceste cifre sunt relative, întrucît limitele fiecărei formaţiuni vulcanice sunt adesea dificil de trasat, aceeaşi formaţiune putînd avea mai multe conuri de erupţie. Pe de alta parte, nu sunt luaţi în evidenţă zecile de mii de vulcani aflaţi de-a lungul rifturilor submarine, aceştea rămînînd necunoscuţi.

Diversitatea vulcanilor

Vulcanii seamănă uneori cu nişte munţi avînd cratere în loc de creste. Totuşi, ei pot avea şi forme derutante, de căldări, falii sau domuri.

Fiecare vulcan îşi are propria lui istorie, reprezentată prin una sau mai multe erupţii, explozii sau scurgeri vîscoase. Şi fiecare istorie a dat naştere unui profil diferit. Conul constituie sistemul vulcanic cel mai răspîndit. Este vorba de munţi cu înălţime extrem de variabilă (cei mai mici pot măsura cîţiva metri), ale căror povîrnişe sunt puţin abrupte (circa 30 de grade). Dintre aceştia, Mayon (2 462 m) din Insulele Filipine este cunoscut ca avînd profilul cel mai simetric din lume. Cînd ating o anumită altitudine, nu rar se întîmplă ca vîrful lor să fie acoperit de zăpadă, cum este cazul vulcanului Fuji-Yama (3 776 m), cel mai înalt punct al Japoniei. Numeroşi vulcani sunt constituiţi din mai multe conuri, numite „cratere adventive”, care reprezintă mini-vulcani, martori ai unor multiple erupţii din trecut.

Alţi vulcani prezintă forme mult mai accidentate. Este vorba de vulcanii-scut, ale căror înclinaţii se situează între 2 şi 10 grade. Forma lor aminteşte de o minge de rugby pe jumătate îngropată în pămînt. Această formă convexă caracteristică se datorează presiunii exercitate de lava fluidă din interiorul formaţiunii vulcanice,presiunea care umflă flancurile vulcanului înainte ca magma să se ridice încet spre suprafaţă. Vulcanii-scut pot atinge altitudini semnificative datorită acumulării unei cantităţi fenomenale de materie magmatică. Astfel, Mauna Lao (Hawai), cel mai cunoscut vulcan-scut, este cel mai voluminos vulcan de pe glob, măsurînd 4 170 m altitudine şi 250 km la bază!

O insulă efemeră

La 18 iulie 1831 o nouă insulă apare în strîmtoarea Siciliei; este vorba de un vulcan submarin cu o altitudine suficient de mare pentru a ajunge la suprafaţa marii. O lună mai tîrziu vulcanul măsoară 1 500 m diametru şi 70 m înălţime. Acest nou uscat începe să fie rîvnit; Regatul celor Două Sicilii şi-l adjudecă şi-l botează Ferdinandea, Britanicii îl revendică sub numele de Graham, iar francezii sub numele de Julia. Erodată de curenţii maritimi, insuliţa va dispărea către sfîrşitul acestui an...După o scurtă reapariţie in 1863, insuliţa se va scufunda defenitiv.

De-a lungul sistemelor de creste oceanice, dar şi în Islanda sau de-a lungul marelui rift african, se produc fenomene vulcanice. Magma care se scurge acoperă faliile create prin depărtarea plăcilor litosferice, fapt care dă naştere unor siluete vulcanice specifice. Pe continent, aceasta îndepărtare crează mai întîi o falie numită „şanţ sau canal de detensionare” – cum ar fi , de exemplu, marele rift african, ca apoi să formeze un început de ocean – de pildă, Marea Roşie. De-a lungul sistemelor de creste oceanice, pe fundul apei, numeroase cratere aruncă în afară apă sărată cu săruri de metale: acestea sunt izvoarele fierbinţi submarine.

Vulcanii se deosebesc şi prin forma vîrfului. Vulcanii clasici au un crater, respectiv orificiul coşului este deschis. Mişcările care se agită scoarţa terestră şi magma de sub vulcan duc adesea la false erupţii: craterul se deschide şi se brăzdează de şanţuri. Dacă în acelaşi loc se produce un alt fenomen eruptiv,se poate observa fuziunea craterelor. În funcţie de gradul de activitate al unui vulcan, fundul poate fi plin de lavă solidificată sau de lavă în fierbere. Uneori, cînd magma în plină erupţie întîlneşte o pînză freată sau un lac, şocul dintre aceste două temperaturi extreme declanşează o puternică explozie de vapori. Atunci se formează o depresiune în care va putea lua fiinţă un nou lac. Acest tip de crater se numeşte „maar” . Totuşi, există numeroşi vulcani lipsiţi de crater. Dacă în finalul erupţiei craterul vulcanului se umple de lavă vîscoasă, prea vîscoasă ca să se poată scurge, această lavă astupă craterul, formînd un dom. Este cazul muntelui Saint Helenes din Statele Unite sau al munţilor Dore din Franţa.

Căldările reprezintă gigantice prăbuşiri în centrul unor formaţiuni vulcnice. Ele apar în cursul unei erupţii explozive intense, cînd rezervoarele de magmă situate sub vulcan se golesc brusc. Atunci în centrul vulcanului se formează un platou cu diametrul de cîţiva kilometri, înconjurat de faleze înalte, care îl izolează de tot ce se află în jur. Căldările dau naştere unei diversităţi de peisaje. La Santorini în nordul Greciei, către anul 1500 î.Hr.,prăbuşirea centrului insulei în cursul unei erupţii extrem de violente n-a lăsat neacoperită de apă decît o faleză abruptă în formă de semilună. Căldarea vulcanului Ngorongoro (Republica Unită Tanzania) a păstrat pe un platou cu diametrul de 20 km, înconjurat de înălţimi, un eşantion extrem de divers din fauna africană (din 1979 această zonă geografică este înscrisă în patrimoniul omenirii). În Indonezia se află cea mai mare căldare din lume (30 km pe 100 km), în care se găseşte Lacul Toba.

Diferite tipuri de erupţie

Panaşele de fum ale vulcanilor cenuşii şi torentele de lavă ale vulcanilor roşii ilustrează două tipuri de erupţii. Aceste diferenţe depinde în primul rînd de compoziţia magmei venite din adîncuri.

O erupţie poate fi comparată cu explozia dopului unei sticle de şampanie agitate îndelung. Scoarţa terestră cedează în cele din urmă sub presiunea gazelor dizolvate în magma acumulată în rezervorul magmatic de sub vulcan. Atunci magma se disociază brusc în două faze, o fază gazoasă (vapori de apă, bioxid de carbon, clor...) şi alte lichide. Pe măsura ce acest amestec urcă pe coşul vulcanului, presiunea scade. Bulele de gaz suferă atunci o dilatare bruscă, fenomenul care provoacă explozia şi proiectarea în afară a lichidului în curs de solidificare.

Scenariul erupţiei depinde de doi parametri: cantitatea de gaze şi cea de siliciu. Cu cît magma este mai bogată în gaze,cu atît mai violentă este explozia. Cu cît roca este mai bogată în siliciu (peste 70%), cu atît ea va fi mai vîscoasa şi se va scurge mai greu, uneori formînd dopuri care în cele din urma vor exploda, proiectînd în aer bombe vulcanice şi bucăţi de rocă, extrem de periculoase. Dimpotrivă, o roca săracă în siliciu (sub 50%) se va scurge ca un lichid, formînd rîuri de lava bazaltică.

Clasificarea

În general se disting 4 tipuri de erupţie.

Erupţiile hawaiene, cu explozii rare, se caracterizează prin emiterea de lavă bazaltică foarte fluidă şi foarte fierbinte: ele duc la formarea vulcanului-scut. Datorită        magmei vîscoase şi bogate în gaze, erupţiile stromboliene alternează emisiile explozive de pirolastite cu torentele de lavă (conul este astfel alcătuit dintr-o succesiune de straturi de piroclastite şi lavă rece): aceşti vulcani se numesc strato-vulcani. În erupţiile vulcaniene, care se numără printre cele mai redutabile, magma foarte vîscoasă nu reuşeşte să iasă prin coşul vulcanului şi formează un dop. Cînd presiunea acumulată în coş este suficient de mare, dopul explodează, proiectînd în jur o ploaie de piroclastite. Atsfel de erupţii se recunosc după norul de cenuşă în formă de ciupercă pe care îl degajă. Erupţiile peleene, erupţii explozive datorate şi ele unei magme extrem de vîscoase, se caracterizează prin formarea unui dom de magma răcită în partea superioara a coşului.

Cînd acest dom cedează, nori incadescenţi formaţi din lava fluidă şi gaze fierbinţi se revarsă pe pantele vulcanului cu o viteză de cîteva sute de kilometri pe oră.

Întilnirea cu apa provoacă şi alte tipuri de erupţii:erupţii submarine,cînd presiunea apei la mare adîncime împiedică orice eliberare a gazelor, fapt care dă naştere unor revărsări paşnice de lavă; erupţii freato-magmatice, care se produc la mică adîncime şi în care  contactul dintre lavă şi apă declanşează explozii puternice; în sfirşit,erupţii freatice, unde proximitatea unui rezervor magmatic poate provoca evaporarea bruscă a apelor subterane, proiectînd spre suprafaţă vapori de apă şi vechi roci solide.

Vulcanii sunt dificil de clasificat. Adeseori se întîmplă că acelaşi vulcan să prezinte diverse tipuri de erupţie pe durata existenţei sale ( ba chiar în decursul uneia şi aceleiaşi erupţii). Vulcanul Piton de la Fournaise, de pe insula  Reunion, a fost locul unor erupţii de tip strombolian,după care a evoluat către erupţia de tip  hawaian.

Alte pericole ale vulcanilor

Vulcanii prezintă un pericol permanent pentru mii de locuitori ai planetei. Un pericol cu multiple înfăţişări, cum ar fi gazele toxice sau revărsări de lava.

Tragedia care s-a abătut asupra oraşului columbian Armero la 13 noiembrie 1985 a reamintit întregii lumi că focul nu era singurul element letal într-o erupţie. Ca mulţi alţi vulcani, Nevado del Ruiz, care se ridica pîna la 5 389 m, este acoperit de gheţari. Căldura erupţiei a transformat această gheaţă în torenete de apă, apoi noroi, care a acoperit oraşul şi pe locuitorii săi. Bilanţul a fost de 22 000 de morţi şi dispăruţi. Există şi alte tipuri de vulcani care pot genera torente de noroi: de pilda, cei al căror crater adăposteşte un lac. Aşa a fost distrusă vechea capitală a Guatemalei, Antigua, în Secolul al 17-lea. De asemenea, în regiunile calde şi umede, în anotimpul ploilor, se constată apariţia unor torente de noroi în anii următori unei erupţii care a dus la crearea unor depozite importante de lavă. În Japonia, una dintre ţările cele mai avansate din puncte de vedere al prevenirii catastrofelor vulcanice, după erupţiile din 1977-1978 povîrnişurile vulcanului Usu au fost prevăzute cu diverse baraje şi sisteme de filtarare, destinate să oprească torentele de noroi care s-ar putea revărsa pe pantele acoperite de cenuşa.

În sfirşit, erupţiile deosebit de violente pot provoca  valuri devastatoare. În 1883 erupţia care a distrus insula Krakatau a proiectat în apă o asemenea cantitate de materie vulcanică încît coastele Javei şi Sumatrei au fost acoperite de un val enorm, care a decimat 165 de sate, cauzînd moartea a 36 000 de persoane.

Craterul vulcanilor se umple uneori cu apă de ploaie, formînd lacuri, care dizolvă în permanenţă emanaţiile de sulf, bioxid de carbon şi clor provine din magma din interior. Kawah Idjen din Indonezia adăposteşte un lac de acid sulfuric şi clorhidric. În afara pericolului intrisec pe care îl prezintă o asemenea cantitate de acid, aceste lacuri vulcanice pot elibera brusc cantităţi mari de gaze toxice. Într-adevăr, cînd gazele atîng limita de solubilitate, cea mai neînsemnată înstabilitate declanşează o degajare masivă. În 1976, o enormă bulă de gaz sulfuros a crăpat suprafaţa vulcanului Kawah Idjen, omorînd 11 muncitori care recoltau sulf. La 21 august 1986 o pînza de gaz carbonic s-a degajat din lacul Nyos, în nord-vestul Camerunului, provocînd moartea prin asfixiere a 1 746 persoane şi 3 000 vite.

Eliberarea în aer a unor cantităţi de praf vulcanic poate avea consecinţe asupra climei de pe întregul glob. În 1982,erupţia vulcanului El Chichon din Mexic a propulsat în stratosferă 20 milioane tone praf şi enorme cantitaţi de gaze sulfuroase. Se pare că norul vulcanic a interceptat 2-3% din radiaţiile solare timp de 3 ani, antrenînd o scădere globala de temperatura de 1 grad Celsius. Acelaşi nor vulcanic este cauza recordurilor de temperaturi scăzute în Statele Unite în iarna 1984-1984, apoi în Europa în anul următor.

       Marele erupţii ale istoriei

Numeroase erupţii au marcat istoria omenirii prin forţa lor, prin efectele lor deosebite de devastatoare.

            Unele chiar au întrat în legendă…

            În 1450 î.Hr. una dintre erupţiile cele mai destructive din istorie cutremură insula Thira (astăzi Santorini), în nordul Cretei. Vulacanologii estimeaza că 60 km3 de materie vulcanică au fost proiectaţi în atmosferă. Unda de şoc, întinsă pe mii de kilometri, a dărîmat clădiri din Grecia, în vreme ce un val uriaş a inundat ţărmurile din jur. Cea mai mare parte a insulii s-a scufundat. Conform ipotezei unui seismeolog grec, aceasta ar putea fi faimoasa Atlantida. Într-adevăr, o legendă egipteană povesteşte că o civilizaţie extrem de avansată, stabilită pe insula, ar fi dispărut subit în cursul unui cutremur de pămînt urmat de un val uriaş.

            Pompei, în Italia, constituie mărturia cea mai zguduitoare a ravagiilor cauzate de vulcani. În anul 79 d.Hr., Vezuviul devine activ, acoperind zonele din jurul sub straturi de cenuşa, piatră ponce şi noroi înalte de ciţiva metri. În bogatul oraş Pompei cenuşa a conservat forma unor corpuri cuprinse în agonie. Erupţia a fost descrisă cu precizie de Pliniu cel Tînăr, viitor scriitor şi consul, care a dat numele său piroclastitelor proiectate în aer în cursul erupţiilor explozive: coloanele pliene.

            Se pare că “Krakatau” desemnează zgomotul emis de acest vulcan indonez atunci cînd se înfurie. La 27-28 august 1883 furia lui s-a extins peste mai mult de 4 500 km! Undele de şoc ale exploziilor au spart geamuri pe o rază de 500 km. Norul vulcanic, care a atins 40 km înălţime, a înconjurat Pămîntul de cel puţin trei ori. Valuri enorme generate de căderea în mare a unei însemnate cantităţi de piatră ponce au fost devastatoare: ele au reprezentat principala cauză a morţii celor 36 000 de victime înregistrate cu acea ocazie. Erupţia muntelui Peleu din Martinica a marcat o cotitură în istorie vulcanologiei. Vulcanul adormit de multă vreme se înalţă la  1 397 de metri, adapostind un lac în care se scăldau locuitorii din Saint-Pierre, oraşul cel mai populat al insulei, situat la poalele vulcanului. La 8 mai 1902 muntele a erupt. Un nor de gaze şi cenuşa incandescentă s-a năpustit asupra oraşului cu circa160 km/h, distrugîndul în cîteva minute. Dintre cei 30 000 de locuitori au supraveţuit numai doi, dintre care un pensioner întemniţat într-o celula cu ziduri groase. Surpinşi de fenomen, cercetătorii au venit în număr mare la locul catastrofei, fapt care a dat naştere primului studiu stiinţific important.

            Catastrofa de la Pinatudo (Filipine) din 1991, a confirmat teoria că erupţiile majore se produc adesea la vulcani adormiţi de multă vreme. Din fericire, erupţia a atins punctul culminant abia după doua luni, ceea ce a permis evacuarea celor 200 000 persoane din zona. La 15 iunie un nor înalt de 40 km a revărsat cenuşa şi piatra ponce asupra întregii regiuni. A urmat un ciclon (Yunya ), care a declanşat devastatoare torente de noroi provenite din cenuşa. În pofida precauţiilor, erupţia vulcanului Pinatudo a ucis peste 400 de persoane.

            Cel mai înalt vulcan stins: Nevado Ojos del Salvado (Chile),6 863: cel mai înalt vulcan activ : Antoffala (Argentina),6 450 m: cel mai voluminos vulcan activ: Manua Loa (Hawai), 40 000 km3; erupţia cea mai devastatoare: Tambora (Indonezia),92 000 de morţi în 1815; cea mai puternică explozie cunoscuta: Toba (Sumatra) în urmă cu 75 000 ani, echivalînd cu 40 milioane bombe tip Hiroshima.

          Vulcanii si oamenii

            Atitudinea oamenilor faţă de vulcani oscilează între teamă şi fascinaţie. În zilele noastre încearcă să pună stapînire pe energia lor, continuuînd însă să plătească un scump tribut.

            În pofida riscurilor, sute şi milioane de oameni continuă să trăiască la poalele unor vulcani. Într-adevăr, în aceste zone pămîntul este incomparabil mai fertil, datorită cenuşii bogate în potasiu, fosfor şi calciu. Java, insula vulcanica din arhipelagul indonizian, adaposteşte astfel 35 de cratere şi concentrează 880 locuitori pe kilometrul patrăţi! În ani buni este posibil să se realizeze trei recolte de orez. În Italia, pămîntul din jurul Etnei se numără printre cele mai fertile din bazinul metideranian. Iarna el produce din abundenţă lamîia şi portocala. Densitatea populaţiei atinge aici cifra record de 500 000 persoane locuînd în proximitatea unui vulcan.

            Vulcanii produc o mare cantitate de materie primă utilă sau extrem de căutate. De exemplu, piatra ponce, care reprezintă spuma de lavă, este o rocă poroasa cu proprietăţi abrazive. Zeolitul, piatra poroasa de origine vulcanică, interesează din ce în ce mai mult chimiştii prin capacitatea ei de a accelera reacţiile chimice. Ea este utilizată îndeosebi în dispozitivele depoluante (de exemplu, în amotizoare de zgomot), pentru a sparge moleculele toxice.

            Sulful vulcanic figurează şi el printre materiile prime utilizabile în industria chimică. El este recoltat mai ales din jurul vulcanului Kawah Idjen din Indonezia şi cea mai înaltă mină de sulf din lume, în jurul vulcanului Purico din Chile. Formaţiunile vulcanice sunt uneori sediul reacţiilor care concentrează metalele prezente în manta sub formă de filoane (aramă, argint sau mercur). Vulcanii erodaţi din lanţul Cascadelor, în vestul Statelor Unite, se află la originea celebrei „Goana după aur”.

            Presiunea puternică din această zonă permite şi cristalizarea pietrelor pretioase, cum ar fi topazul, amesticul sau piatra lunii. Mişcările vulcanice permit, de asemenea, aducerea la suprafaţă a diamantelor formate la presiune ridicată şi la o adîncime de aproape 3 000 km.

            În regiunile vulcanice, proximitatea rezervoarelor de magmă înfierbintată anumite surse de apă, uneori la peste 300  grade Celsius. Cînd temperatura depăşeşte 100 de grade Celsius, vaporii de apă sunt utilizaţi pentru a pune în mişcare turbinele centralelor electrice şi a produce electricitate. Statele Unite sunt unul dintre cei mai mari producători de electiricitate de origine geotermică din lume, urmaţi de Filipine şi de Italia. La temperaturi mai scăzute apa este utilizată direct ca mijloc de încălzire,astfel, 80 % din populaţia Islandei se încălzeşte cu mijloace geotermice. Această ţară produce chiar şi fructe tropicale de seră datorită acestei energi ieftine.

            Cercetările urmăresc în prezent să pună la punct mecanisme care să permită captarea directă a energiei vulcanilor, fără a mai fi nevoie de surse de apă calda intermediare.

Geotermia duce la formarea surselor calde aproape pretutindeni în lume. De exemplu, la Budapesta s-au construit încă din secolul 1 d.Hr. băi pentru tratarea legiunilor romane din Panonia. Oraşul deţine şi acum numeroase terme, dintre care una se numără cele mai mari din Europa.