Vulcanismul si relieful dezvoltat

Vulcanismul si relieful dezvoltat

1. Vulcanismul este un ansamblu de procese care implica scoaterea materiei topite si a gazelor insotitoare din locurile de formare (astenosfera sau vetre din litosfera) la suprafata scoartei (pe uscat sau in bazine marine si oceanice) unde va da nastere pe de o parte la consolidari de lave si acumulari de diverse produse solide iar pe de alta parte la emisii de gaze si vapori de apa. Daca transferul topiturii si gazelor din adanc spre suprafata se realizeaza in lungul unor fracturi profunde, iesirea lor se concretizeaza punctiform iar uneori pe aliniamente.
Vulcanismul este legat dominant de zonele de rift unde sunt efuziuni de materie bazaltica (lave bazice) si de zonele de subductie unde sunt lave acide precumpanitor andezitice. Se adauga vulcanismul asociat 'zonelor fierbinti' dezvoltate in diferite sectoare din interiorul placilor continentale sau oceanice. Aici ca urmare a concentrarii la partea superioara a mantalei a unui volum insemnat de materie cu temperaturi foarte mari se produce craparea scoartei si ascensiunea ei (D.Radulescu 1976). De toate acestea sunt legate eruptii care au generat in diferite etape ale evolutiei Pamantului munti si platouri vulcanice a caror urme se regasesc atat in interiorul continentelor cat si in bazinele oceanice. Desigur ca formele cele mai bine dezvoltate sunt cele impuse de eruptiile care s-au produs in pliocen si mai ales in cuaternar. Ele sunt raspandite pe mai multe aliniamente care reflecta cele trei situatii genetice. Se afla in lungul rifturilor din oceanele Atlantic si Pacific, in cele din estul Africei, Marea Rosie, Oc. Indian sau in unele care au avut functionalitate in ere geologice vechi (ex. in Europa de vest). Vulcanism activ se produce in ariile de convergenta a placilor (Cercul de foc Pacific, Marea Caraibilor, Indonezia, bazinul Mediteranei iar in trecut centrul si estul Europei). Pentru cel impus de 'zonele fierbinti' exemplele de manifestari actuale si recente (vezi D.Radulescu 1976) sunt legate de Oc. Pacific (mai multe aliniamente de insule vulcanice si munti vulcanici submersi-Hawai-Midway-Kamciatka; Arh. Marshall � Gilbert Samoa; Touamotou � ins. Pastelui), placa africana (din golful Guineea-Camerun-bazinul Ciad-Tibesti cu vulcani vechi si recenti), Europa centrala (Eifel-valea Rinului-Boemia-Silezia cu activitati in neozoic) etc. (fig. 48)
2. Manifestarile eruptive. Desi au forme diverse exprimate atat prin intensitate, durata si rezultate, totusi pot fi reduse la cateva tipuri ce au ca modele unii vulcani analizati in detaliu in ultimile secole. Prin sinteza manifestarile pot fi in spatiul continental dar si in cel oceanic, apoi lente (indeosebi cand eruptiile se produc cu lave bazice) si violente explozive (cand acestea sunt legate de lave acide). Prin combinarea in timp a unor elemente (manifestarea, lavele emise, forma rezultata etc.) rezulta cateva tipuri.
- Manifestarile vulcanice cu lave dominant bazice. Ele au (D.Radulescu, 1976) o fluiditate mai mare ce determina viteze de curgere ridicata (6-7 km/ora) o raspandire spatiala insemnata si crearea unor forme de relief de tipul platourilor si depresiunilor de explozii sau de implozie. Se disting doua tipuri importante
- Tipul hawaian � separat prin analiza vulcanilor din arhipelagul Hawai (Kilauea, Mauna Loa, Mauna Kea etc.). Se caracterizeaza prin eruptii de lave bazaltice fluide dar uneori explozive (dau asa numitele fantani, jerbe de lava), acumulari bogate de lava (lacuri) in unele depresiuni cu durata variabila, rezulta aparate vulcanice extinse in care se impun platouri (rezultate prin consolidarea panzelor de lava cu pante mici, conuri scunde de produse vulcanice rezultate prin explozii (zgura) si cratere largi din care curg suvoaie de lava si se elimina gaze, vapori de apa etc. (fig. 47)
- Tipul islandez specific unor vulcani din insule aflate in zonele de rift intre care si cei din Islanda. Lava bazaltica foarte fluida iese prin mai multe locuri insirate in lungul unor fracturi profunde ale scoartei si se imprastie pe distante mari creand platouri. Se pot forma si conuri cu dimensiuni reduse care sunt acoperite de noi panze de lava. in multe lucrari acest tip de eruptie este asociat si cu procesul de consolidare a lavei sub calota de gheata de pe insula. in aceasta situatie o parte din gheata se topeste iar solidificarea lavei se face intr-un mediu cu apa si vapori. Rezulta monticoli cu partea superioara plan convexa si versanti relativ abrupti alcatuiti din pilow-lava.
- Manifestari vulcanice cu lave dominant acide, frecvent andezite, dacite, riolite. Deplasarea acesteia pe cosul vulcanic se realizeaza incet ceea ce conduce la consolidarea partiala sau totala a lavei relativ rapid pe aceasta sau la exterior. Acumularea de gaze sub presiunea la baza materialului solidificat determina sfaramarea lui si expulzarea de materie fierbinte formata din produse solide, lichide si mai ales gazoase cu temperaturi care uneori depasesc mai multe sute de grade. Rezulta corpuri vulcanice cu forma, altitudine si structura variata. Se pot separa cateva tipuri
- Tipul vulcanian � caracterizat pe baza analizei aparatului Vulcano din arhipelagul Lipari din nordul Siciliei. Procesele specifice sunt � eruptii repetate de lave andezitice, formarea de cruste subtiri de materie solidificata ce este expulzata prin explozii provocate de gazele aflate sub presiune in cosul aparatului. in urma acestora rezulta blocuri, cenusa si lave care se acumuleaza pe flancurile aparatului rezultand conuri in care exista o structura cu alternante de strate din aceste produse (fig. 47).
- Tipul vezuvian stabilit prin evolutia aparatului complex al vulcanului de la sud de Napoli. Exista o activitate in care alterneaza la intervale mari de timp eruptii puternice, violente cu perioade si calm relativ. in prima situatie din vulcan sunt eliberate cantitati importante de produse solide (cenuse, bucati de roca etc.) ceea ce conduce la distrugerea unei parti din el. Se adauga efuziuni de lava vascoasa (andezite) care se revarsa pe marginile conului si in acest mod realizarea unei structuri stratificate (lave, cenuse, bombe etc.). Totodata solidificarea lavei in craterul si cosul acestuia conduce la astuparea si incetarea actiunii eruptive. Din acest moment incepe o faza noua caracterizata prin acumularea in cos si in adanc a unei mari cantitati de gaze care vor exercita o puternica presiune asupra materialelor care le astupa iesirea. Cand limita de rezistenta este depasita se produce o noua explozie care in situatiile cele mai violente poate distruge cea mai mare parte din constructia vulcanica anterioara (ex. in 1883 a fost desfiintata cea mai mare parte din ins. Krakatoua sau in 79 i.e.n. o buna parte din anticul Vezuviu) sau poate crea depresiuni circulare largi.
- Tipul peleean este bazat pe manifestarile de la inceputul sec. XX ale vulcanului Mont Pelee din insula Martinica. Specificul este dat de cateva elemente. Mai intai prin solidificarea lavei, frecvent andezitice, la partea superioara a cosului vulcanului rezulta un corp cu forma cilindrica pe care gazele sub presiune din adanc il imping lent in exterior determinand cresterea in inaltime a vulcanului. Al doilea element important il reprezinta asa numitele avalanse fierbinti formate din gaze, lava pulverizata blocuri si cenusa care ies si se revarsa pe flancurile conului pe distante mari cand rezistenta 'dopului' este eliminata si se produce explozia.
- Manifestari vulcanice mixte in care fazele cu eruptii de lava acida vascoasa (andezite) alterneaza cu cele cu lave bazice fluide (bazalte). Sunt caracteristice vulcanului Stromboli de unde si numele acordat acestui tip (strombolian). in timpul eruptiilor se elimina cantitati mari de gaze, vapori de apa si fragmente solidificate de lava (bombe). Aparatul vulcanic are un crater in care lava clocoteste continuu.
- Manifestari vulcanice care produc numai eruptii de gaze sunt legate de degazificarea rapida a lavei in fazele explozive la tipurile prezentate anterior (odata cu acestea sunt expulzate si produse solide rezultate din distrugerea aparatului vulcanic) sau prin eliminarea violenta a vaporilor de apa rezultati la contactul unei mase de magma din interior cu apa care s-a infiltrat din exterior. Se produc geisere (Islanda, Kamciatka, Yellowstone, Noua Zeelanda etc.) sau formarea unor depresiuni circulare (cratere de explozie) fara conuri. Sunt numite in Germania (in bazinul Rinului) maare.
- Manifestarile vulcanice submerse se inregistreaza in bazinele oceanice si mari si sunt in mai mica masura cunoscute in detaliu. Se pot separa (D.Radulescu, 1976) doua tipuri care sunt conditionate de adancimea la care se produce emisia de materie vulcanica. Cele care au loc in lungul rifturilor si fracturilor din zonele de subductie datorita presiunii mari pe care o exercita masa de apa de deasupra au caracter linistit, iar lava se acumuleaza si prin consolidare creeaza aparate vulcanice submerse care cresc deopotriva in inaltime dar si in suprafata (ex. in lungul riftului atlantic). Cand craterele ajung la inaltimi mici datorita presiunii reduse se realizeaza o forma de manifestare violenta cu expulzare de gaze, vapori de apa, cenuse, zgura, lava etc. ce poate conduce la construirea de insule vulcanice. Din acest moment se trece la unul din tipurile caracteristice regiunilor de uscat.
3. Produsele activitatii vulcanice. Prin eruptiile vulcanice sunt expulzate in exteriorul scoartei trei categorii de produse.
- Gazele si vaporii de apa rezulta mai ales prin degazeificarea lavei sau din contactul acesteia cu apa, au pondere variata atat in timpul eruptiei cat si de la un tip la altul. Ele se constituie in amestecuri cu compozitie si temperaturi variate ce poarta diferite denumiri. Frecvente sunt fumarolele (sunt amestecuri de gaze cu temperaturi mari de la 3000 la 1 0000 si continut cu N, H, CO, NH4, H2S, etc. in proportie variata), solfatarele (continut bogat in SO2, SO3, CO2, vapori de apa cu temperaturi diferite) ce insotesc eruptiile. Se adauga mofetele (amestec de gaze in care precumpaneste CO2 si care au temperaturi sub 1000) specifice manifestarilor postvulcanice in asa zisele 'aureole mofetice' ce inconjoara edificiile vulcanice) unde se produc ca gaze libere sau incorporate in apa carbogazoasa.
- Lavele care dupa continutul chimic sunt bazice (temperaturi mari si fluiditate accentuata) si acide (temperaturi mai mici si vascozitate ridicata) participa in masura mare la realizarea edificiilor vulcanice. Ele se revarsa pe suprafetele limitrofe centrelor de eruptie cu viteze diferite situatie care se transmite in procesul de solidificare si se reflecta in tipul de acumulare rezultat (pahoehoe � cruste frecvent bazaltice; netede, lucioase si pe intindere mare; lave cordate � cruste valurite rezultate prin acumularea lavei bazice in spatele unor obstacole; aa � masa de lava fluida care prin racire se fragmenteaza in blocuri cu dimensiuni diferite si intre care raman goluri; block-lava � lava vascoasa care in procesul consolidarii prin racire se rupe in blocuri paralelipipedice cu fete netede; coloane prismatice rezultate prin dezvoltarea de fisuri de contractie in procesul de racire a lavei � D.Radulescu 1976, N.Atanasiu si colab. 1998).
- Produsele solide rezulta fie din particule de lava care se solidifica brusc in aer in fazele de eruptie fie din elemente de natura vulcanica ce provin din fragmentarea edificiului vulcanic in timpul exploziilor. Cele mai importante sunt: - cenusa (particule cu diametre sub 4 mm rezultate din distrugerea conului sau expulzarea violenta a produselor solide ce infunda cosul vulcanului), lapili (bucati de lava consolidata cu diametre sub 30 mm; rezulta in timpul exploziilor puternice), bombe vulcanice (bucati de lava consolidata in aer la eruptiile violente; diametre de peste 10 cm si infatisare fusiforma), piatra ponce (fragmente de lava vascoasa solidificate in aer care datorita pierderii rapide a gazelor devine poroasa), scorii sau zgura (fragmente de crusta bazica fragmentata printr-o degazeificare rapida a lavei); tufuri (cenuse vulcanica slab cimentata; pot fi in functie de natura elementelor constitutive � t. andezitice, riolitice, dacitice, trahitice etc.), aglomerat vulcanic (amestec cimentat de cenuse si bombe, lapili etc.); lahar (depozit la poalele conurilor vulcanice care a provenit din acumularea materialelor transportate de curgeri de apa cu cenuse, lapili, scorii etc.). (D.Radulescu 1976, N.Atanasiu si colab. 1998).
4. Relieful vulcanic. Au rezultat fie prin activitati vulcanice (acumulare de produse dar si explozii) fie prin actiunea agentilor externi. De aici, pe ansamblu caracteristica dubla de relief structural construit de factorul intern si de relieful petrografic prin ceea ce au realizat factorii externi de unde posibilitatea separarii a doua grupari de tipuri de forme.
Relieful vulcanic de constructie si explozie. Sunt doua categorii de forme care rezulta numai prin manifestarile vulcanice. Configuratia si dimensiunile lor sunt dependente de durata activitatii vulcanului si de tipul de produse rezultate. Cu cat durata si intensitatea fenomenelor sunt mai mari cu atat constructiile sunt mai groase si extinse. Totusi separarea principalelor forme este dictata de materialele care se acumuleaza. Se disting cateva tipuri principale la care in functie de specificul manifestarii se individualizeaza alte subtipuri.
- Conurile vulcanice sunt formele de relief principale rezultate din acumulari de lave si piroclastite produse in conditiile unei succesiuni de eruptii. Componentele acestora sunt:
- Conul propriu- zis constituie forma majora care se impune prin dimensiuni (de la cativa zeci, sute de metri inaltime la mai multe mii; diametru bazal ce poate ajunge la cativa kilometri), infatisare (de la con tipic la trunchi de con) si structura determinate de modul in care s-au realizat manifestarile vulcanice. La exterior conul este alcatuit din: versanti (flancuri) cu dispozitie circulara, inclinare pe ansamblu de la accentuata (la cele alcatuite din produse acide) la mica (la cele formate din lave bazice) si forma in detaliu neregulata (in concordanta cu tipul de acumulari succesive);
- Crater principal cu forma circulara, ovala si care pe de-o parte sub muchie se continua prin versanti cu panta mare, uneori abrupta iar pe de alta parte prezinta o baza cu lava care erupe (la cei activi) sau cu produse consolidate (la cei inactivi); uneori cratere secundare provenite din acumulari derivate sau prin explozii.
- in interiorul conului se separa cosul vulcanic pe directia canalului prin care se realizeaza evacuarea lavei. Este circular in sectiune si profund pana la bazinul magmatic. Din el se dezvolta canale secundare prin care lava patrunde in edificiul vulcanic unde se consolideaza dand nastere la corpuri de tipul dyckurilor, sillurilor etc. La vulcanii stinsi lava sau diverse produse piroclastice infunda cosul creand neckuri.
Constructia conurilor in functie de specificul manifestarii si de tipul de lava determina diferentierea de tipuri si subtipuri de aparate vulcanice realizate.
- Vulcani formati din piroclastite si lave acide au o frecventa deosebita in spatiul continental. Se separa ca subtipuri.
- Stratovulcanii cu cea mai complexa alcatuire, structura (lave, piroclastite in dispozitie stratificata, lahare) si configuratie (versanti cu pante mari si neuniformi in desfasurare; cratere principale si advective, inaltimi mari etc.); ex. Fuji, Etna.
- Vulcani din piroclastite au dimensiuni mici, o alcatuire dominant din cenuse, piatra ponce si unele panze subtiri de lave bazice (ex. Monte Nuovo, Paricutin, Stromboli, Vulcano).
- Vulcani formati din lave bazice (vulcaniscut) sunt legati de efuziunile de lave bazice cu fluiditate mare. Specificul este dat pe de o parte de existenta platourilor extinse formate prin acumulari groase de panze de lava iar pe de alta de prezenta unor conuri ce au versanti (flancuri) cu pante foarte mici si cratere cu dimensiuni variabile (ex. vulcanii din Islanda, Hawai, Faeroe, Etiopia).
- Vulcani rezultati prin acumulari de materiale si explozii sunt cei cu morfologia cea mai complexa. Eliminarea in timpul eruptiilor a unor cantitati mari de materie ce participa la realizarea unor constructii intinse in exterior determina o 'golire' a bazinului magmatic din interior. De aici se ajunge la dezechilibrari care sunt insotite de prabusiri in sectorul craterelor unde rezulta depresiuni cu dimensiuni mari (diametre de peste 1 km) numite caldere. Acestea sunt incadrate de versanti abrupti, iar in interior au lacuri de lava, cratere mici prin care se elimina lava, gaze, iar uneori sunt si constructii secundare de tipul conurilor. La unii vulcani aflati intr-o faza de relativ repaus (Vezuviu) in caldeira exista lacuri in jurul unor conuri secundare (atrio). in functie de dimensiuni si forma, determinate de numarul explozii-prabusiri, se separa mai multe subtipuri � caldere monogene (dimensiuni reduse si aproape circulara, rezulta dintr-o singura prabusire), caldere poligene (dimensiuni foarte mari, conul vulcanic este in mare masura afectat; rezulta din mai multe faze de prabusire) ce are ca subtipuri caldere inelare (atrio-depresiune in interiorul careia in urma unor eruptii secundare au rezultat conuri mici; in sectoarele joase sunt lacuri � ex. Vezuviu, Fancel-Lapusana in M.Gurghiu) si caldere in trepte circumscrise (Mauna Loa-Hawai). Exploziile puternice pot duce la eliminarea partiala a edificiului construit anterior incat aici nu mai pot fi reconstruite decat parti ale vechilor aparate (Krakatau).
- Lanturi si grupari de vulcani se realizeaza in sectoare in care scoarta este fragmentata de mai multe linii de fractura profunde. Sunt construite aparate vulcanice cu dimensiuni foarte mari care se ingemaneaza se dezvolta platouri si numeroase conuri. Cele mai multe sunt formate in neogen (ex. in vestul Carpatilor Orientali).
Relieful pseudovulcanic de explozie. Sunt legate de doua tipuri de procese care in final creeaza depresiuni rotunde inconjurate mai mult sau mai putin de valuri de materiale. Primul este impus de exploziile de gaze si vapori de apa aflate in scoarta si determinate de evaporarea rapida a apei in vecinatatea unei mase fierbinti aflate la adancime. Tipice sunt in vestul Germaniei (regiunea vulcanica Eifel) unde au desfasurare circulara si sunt umplute de lacuri; sunt numite maare. Al doilea tip a rezultat prin impactul unor corpuri extraterestre (meteoriti) cu scoarta. Prin explozia acestora au rezultat cratere cu dimensiuni mai mari inconjurate de valuri de materialul inlaturat (ex. in SUA, Canada, Australia).
Relieful de eroziune. Reprezinta rezultatul atacului agentilor externi asupra constructiilor vulcanice prin diverse procese intre care eroziunea este cel mai insemnat. Exista diferente intre formele individualizate pe acestea.
- Modelarea conurilor vulcanice se impune din momentul in care activitatile eruptive inceteaza. Pe con se dezvolta o retea hidrografica care inregistreaza o desfasurare diferita � divergenta la exterior, pe flancuri care se include in bazinele unor colectori cu dezvoltare inelara si alta convergenta pe flancurile ce marginesc craterele in interior (scurta, semipermanenta si cu debuseu in lacuri de crater). Adancirea tuturor acestor rauri conduce la dezvoltarea de vai (barancosuri) si la fragmentarea treptata a partii superioare a vulcanului. Spatiile dintre barancosuri vor forma interfluvii largi (planeze) care pe masura largirii vailor se vor ingusta. Raurile exterioare avand un nivel de baza coborat si forta de atac mai mare in raport cu cele din crater isi vor mari treptat bazinul. Prin eroziune regresiva vor strapunge muchia craterului patrunzand in spatiul acestuia unde vor capta treptat reteaua interna. Printr-o evolutie de durata mare conul va fi puternic fragmentat iar inaltimea sa va fi micsorata. Modelarea selectiva capata un rol insemnat intrucat materialele din care sunt alcatuite conurile opun rezistenta la atacul proceselor exogene (prin alterare, dezagregare, pluviodenudare, torentialitate etc.). Sunt inlaturate componentele necimentate sau slab coezive paralel cu punerea in evidenta a corpurilor interne rezultate din solidificarea lavei pe diverse fisuri, crapaturi. Rezulta un ansamblu de forme de relief pozitive noi � coloane, turnuri, ziduri de lava consolidate care domina glacisuri si pedimente sau depresiuni. in timp si acestea, in functie de conditiile climatice si gradul de fisurare sunt transformate intr-o masa de blocuri rotunjite (climat cald si umed) sau angulare (climate care favorizeaza dezagregarea). Ceea se pastreaza (sufera mici modificari) este desfasurarea pe ansamblu a retelei hidrografice, aceasta constituind un reper important in reconstituirile paleoevolutive.
- Modelarea platourilor vulcanice. Platourile sunt legate de regiunile in care se produc efuziuni de lave bazice (dominant bazalte) care prin fluiditatea lor se intind pe areale extinse dand suprafete slab inclinate. Repetarea eruptiilor asigura atat grosimea acumularii cat si caracterul structural (usor monoclinal sau tabular) al dispunerii panzelor de lava. in procesul de racire diferentiata si de eliminare a gazelor iau nastere fisuri verticale care se adauga planurilor dintre panzele de lava si corpurile de strapungere de tipul dyckurilor. Toate acestea conduc spre o structura relativ omogena chimic (impune rezistenta) dar neomogena fizic (faciliteaza unele procese mecanice dar si alterarea in climat umed si cald). Se adauga predominarea suprafetelor cvasiorizontale nefavorabile fragmentarii. Ca urmare, platourile vulcanice isi pastreaza mult timp fizionomia. Totusi circulatia apei pe suprafata platourilor dar si pe planurile de fisurare conduce la producerea de eroziune si alterare sau dezagregari (in functie de climat). Rezulta generatii de vai (barancosuri) desfasurate pe aliniamentele mai coborate sau pe cele cu frecventa mare a fisurarii. Ele au adancimi diferite dar versanti cu pante accentuate. intre ele sunt interfluvii plate numite mesasuri.
Vaile cele mai mari sunt adanci, au versanti in trepte si infatisare de canioane. in timp raurile principale intersecteaza structurile de sub acumularile de lava. Daca acestea sunt alcatuite din roci cu rezistenta redusa procesele de retragere a versantilor se intensifica ceea ce conduce la dezvoltarea unor vai largi, depresiuni dar si a unor abrupturi pe capetele platoului de lava. Finalul unei evolutii de durata este marcat de reducerea platourilor la martori de eroziune plati, izolati ce domina structura din baza. Tot martori raman corpurile magmatice mai dure ce-au patruns panzele de lava si care au fost pusi in evidenta de catre eroziune.