ERUPTII VULCANICE

ERUPTII VULCANICE

1. Riscul vulcanic

Sinistrele cauzate de eruptiile vulcanice sunt de amploare foarte variabila, dupa tipul si natura emisiunilor. Numarul victimelor poate sa fie superioor celui de la toate celelalte catastrofe de origine naturala (eruptia muntelui Pelee de Saint-Pierre, Martinica, din 1902, nu a crutat decat 2 persoane din 29.000) sau extrem de redus (un singur deces a fost inregistrat intr-un secol in insula Hawaii, supusa la o activitate vulcanica permanenta).

Numarul de decese imputabile eruptiilor vulcanice majore si efectele lor secundare este, in medie, mult mai scazut decat cel determinat de seisme de magnitudine puternica. Victimele se numara in mii si rareori in zeci de mii, pentru marile catastrofe vulcanice, in schimb in sute de mii pentru cele de origine seismica. Aceasta tine de mai multe motive:

-o proportie notabila de emisiuni vulcanice corespunde la scurgeri de lava, relativ lente si de traiectorii previzibile;

-locul precis de emisiuni in suprafata este in general bine indentificat pentru vulcani, spre deosebire de seisme;

-numarul marilor orase situate in preajma vulcanilor activi (Napoli, Quito, Sapporo) este mult mai scazut fata de numarul oraselor periclitate de cutremure de pamant (Los Angeles, Manilla, Mexico, San Francisco, Santiago, Tokio).

In total, numarul vulcanilor susceptibili de a intra in eruptie este de 1.400 din 10.000 aparate vulcanice recente (in afara domeniului oceanic vulcanologii apreciaza la 720 numarul vulcanilor actualmente in activitate).

In fiecare an, in lume in domeniul continental, se produc intre 50-70 eruptii. Numarul de decese care sunt cauzate de manifestarile vulcanice, in decursul unui secol, este estimat la 60.000, sau cca 600 pe an, in medie. In schimb, pagubele de bunuri pot sa fie considerabile: animale, terenuri agricole, amenajari urbane si rurale.

Vulcanii pot sa intre in eruptie dupa o somnolenta prelungita. Astfel, Popocatepetl (la 60 km V de Mexico) aproape inactiv de 8 secole, s-a trezit pe 18 XII 2000 sub forma unei eruptii intense (cu proiectare de materiale la 2.000 m altitudine, pe o raza de 2-10 km), ceea ce a determinat evacuarea a 10.000 persoane.

a. Raspandire areala

Ridicarea magmei se efectueaza in principal vertical pe zonele faliate ale scoartei terestre. Majoritatea vulcanilor se situeaza in lungul frontierelor/la limita placilor litosferice, unde distributia lor de ansamblu se suprapune cu zonele de intensa activitate seismica.

Vulcanismul este generalizat in axa dorsalelor oceanice (zona de accretie), unde domina fenomenele de extensie si unde se reinnoieste crusta oceanica pe cca. 60.000 km, in toate oceanele globului. Eruptiile submarine se produc acolo la adancimi considerabile (1.500-2.000 m sub nivelul marii) incat ele raman in buna masura neobservate la suprafata. Cel mai mare lant vulcanic din lume prezinta din acest motiv (adancimea in apa) un risc slab, dar si pentru ca produsele lor sunt fluide si de tip exploziv. Cu toate acestea, dorsalele oceanice ies local la suprafata ca insule (Islanda, Azore) ca "puncte calde" - caz cand ele prezinta riscuri serioase pentru populatia insulara.

La nivelul marginilor active in compresiune, vulcanismul este favorizat de fracturarea tectonica ce acompaniaza placile in coliziune, subductie, transpresiune, sau fuziunea/topirea rocilor in zona de tranzitie litosfera/atmosfera. "Centura de foc a Pacificului" este jalonata de un numar foarte important de vulcani, din care face parte si Sf. Helen - despre care vom scrie mai departe; coastele meridionale ale Indoneziei sunt, de asemenea, foarte expuse eruptiilor vulcanice, cauzate de subductia planseului oceanic al Oceanului Indian (eruptiile explozive din Tambora, Krakatau).

In afara zonelor de frontiera a placilor, unele aparate vulcanice se dezvolta deasupra ca "puncte calde" (hotspots), care sunt circumscrise, ridicate din astenosfera. Uneori iesite de la mari profunzimi, din cadrul mantalei, punctele calde strapung in general suprafata din cadrul placilor, de unde si termenul de vulcanism intraplaca. Acest tip de vulcanism, care se caracterizeaza prin durate foarte lungi (pana la mai multe zeci de milioane de ani) si prin edificii de dimensiuni exceptionale, a edificat in mari insule sau aliniamente de insule de 5-10 km inaltime deasupra planseului oceanic: Hawaii, Polinezia Franceza, Reunion.Vulcanismul intraplaca exista, de asemenea, pe continente unde el este adesea contaminat prin fuziunea crustei continentale: provinciile vulcanice din Hoggar in Africa (Algeria), Yellowstone (USA), Cantal-Auvergne (Franta).

In Europa, principalele zone vulcanice active se gasesc in doua regiuni:

-in vest, pe "punctele calde" oceanice, situate fie pe dorsala medio-atlantica (Islanda, Azore), fie mai aproape de continentul african in domeniul intraplaca (Canare. Madeire);

-in est, in lungul frontierelor placilor in coliziune/subductie din Mediterana (Insulele Eoliene, regiunea Napoli, Sicilia, Marea Egee).

In Romania, aparatele vulcanice s-au dezvoltat in pre-Actual. De aceea riscurile vulcanice pot sa fie considerate in prezent ca nule.

b. Mecanismul eruptiei si compozitia magmatica

Produsele minerale emise de vulcani, provenind din cuptorul magmatic, contin 50-75% silice (SiO₂). Abundenta relativa a silicei este asociata cu unele caractere fizico-chimice ale magmei, care conditioneaza in parte natura riscurilor vulcanice:

Cand silicea este de cca. 50% din compozitia chimica, temperatura de topire este ridicata (~1.400^oC), magma este fluida, emisiunile sunt de tip efuziv si cuprind, in principal, lave bazaltice. Bazaltele caracterizeaza indeosebi rocile vulcanice submarine, nascute in axa dorsalelor oceanice si deasupra "punctelor calde". Mari cantitati de bazalte au fost de asemenea produse in domeniul continental: trapp-ul Deccan, Siberia, Karro in Africa de Sud, Columbia River - SUA, Parana-Brazilia. Bazaltele curg urmand depresiunile de relief. Viteza lor (de la 3m/sec 1 m/zi) si distanta parcursa (pana la mai multe zeci de km) depind de vascozitate si de rapiditatea de racire. Formeaza vulcani in forma de scut conic foarte intins, ce se poate exemplifica prin edificiile din arhipeleagul Hawaii (tip hawaiene: Mauna, Loa, Kilauea). Ei reprezinta un risc limitat pentru viata oamenilor, dar pot sa cauzeze pagube importante in bunuri materiale: prin incendii, distrugeri de constructii, terenuri.

Cand silicea reprezinta cca. 70% din roca, magma are caracter mai acid, prezinta o temperatura de topire de cca. 800^oC, este vascoasa si curge foarte lent. Emisiunile sunt de tip exploziv sau piroclastice (ignimbrite). Aici apartin riolitele,care provin din aparate vulcanice intra-continentale. Riscurile sunt importante dar limitate prin raritatea manifestarilor actuale. Extensiunea riolitelor este adesea modesta dar poate sa fie local importanta: ignimbritele din "valea celor 10.000 de fumuri" din Katmai - Alaska, in Taupo - N. Zeelanda, Toba - Sumatra.

Cand silicea are in jur de 60%, eruptiile vulcanice sunt de tip exploziv. Produsele vulcanice au o componenta aproape de andezite si abunda in zonele marginale a zonelor de subductie (ex. "linia andezitica circumpacifica"). Gradul de risc al exploziilor, foarte variabil, depinde de heterogenitatea, gradul de solidificare in momentul eruptiei si de continutul in gaz sau apa al magmei:

Magme cu materiale de toate dimensiunile, relativ saraca in gaze determina: proiectii de blocuri, bombe, lapillii si cenuse vulcanice in preajma aparatului vulcanic (cativa km maxim). Provoaca riscuri locale importante pentru oameni si bunuri. Vulcanii sunt de forme conice cu pante puternice si sunt de tip strombolian (Stromboli).

Magme omogene, relativ vascoase si bogate in gaz cu proiectii la distante relativ importante (mai multe zeci de km) de material fin: pietre ponce, lapillii, cenusa. Provoaca riscuri regionale importante, mai ales pentru bunuri: acopera si contamineaza zone agricole, altereaza calitatea apelor, incidente de avioane, diverse probleme sanitare. Sunt vulcani conici, inconjurati de centuri piroclastice fine: tip vulcanian (Vulcano).

Magme foarte vascoase, ce obtureaza cosul vulcanic, de aceea aparatul este supus unor puternice presiuni interne din partea gazelor supraincalzite. Se petrec explozii brutale cu expulzarea de nori piroclastici foarte calzi (300-800^oC "nori arzatori"), foarte rapizi (zeci-sute de m/sec). Provoaca riscuri majore la scara regionala pentru vietile umane. Aparatul este ca un dom somital (tip pelean, Pelee, Martinica). Stadiul extrem al acestui tip de eruptie duce la distrugerea prin explozia craterului. Au loc explozii foarte puternice. Riscurile sunt majore pentru viata si bunuri: eruptiile St. Helens (din 1980), Vezuviu (din anul 79) apartin aici.

Magme care vin in contact cu importante cantitati de apa: este freato-magmatismul, care acompaniaza exploziile puternice, determinand vaporizari instantanee a apelor venite in contact cu magmele incandescente, uneori cu urmari catastrofale (Krakatau, 1883).

c. Efecte secundare

Valuri de noroi si avalanse de daramaturi

Sunt provocate de instabilitatea gravitationala a materialului piroclastic acumulat dupa eruptie sau prin fluidizarea terenurilor ce acopera flancurile aparatului vulcanic (golurile lacului din crater, expulzarea vaporilor de apa, topirea ghetei, ploi violente). Aceste marse se deplaseaza marindu-si volumul, ca urmare a eroziunii formatiunilor mobile din zonele strabatute. Susceptibile de a parcurge zeci de km, in lungul vailor, ating zeci de km/h si se acumuleaza in grosimi de mai multi metri. Aceste pornituri de teren (valuri de noroi) si avalanse de daramaturi vulcanogene gravitationale reprezinta un risc major. In 1985 o eruptie piroclastica minora a determinat topirea partiala a zapezii ce acopera vulcanul Nevada del Ruiz (Columbia). Topitura a provocat punerea in miscare a unor curgeri gigantice de noroi, responsabile de cca. 25.000 morti in regiunea Armero, situata la 40 km aval de vulcan.

Cutremure de pamant

Seismele pot sa rezulte, de asemenea, in mod frecvent asociate cu eruptiile vulcanice, sub efectul fortelor de magnitudine scazuta, dar pot dura un timp indelungat (saptamani, chiar luni) si sunt responsabile de pagube materiale notabile (prabusiri, fisurari; caz frecvent pe flancul de est al Etnei, Sicilia). Vibratii seismice ritmice de origine vulcanica (volcanic tremors), de joasa frecventa si fara gravitate, acompaniaza uneori miscarile magmei in interiorul vulcanului.

Tsunami si inundatii

Cel mai des declansate de seisme, tsunami sau val seismic pot, de asemenea, rezulta din eruptii explozive violente a vulcanilor de coasta sau submarini. Aceste efecte secundare pot provoca declansarea de valuri gigantice, responsabile de riscuri majore pentru oameni sau bunuri (cazul eruptiei Krakatau din 1883: 33.400 victime pe coastele indoneziene invecinate).

Pe continent eruptiile vulcanice determina uneori indirect inundatii: ruptura unui lac de crater prin explozia coamei vulcanului, obturarea unei arii fluviatile prin curgerile de lava, revarsarea de rauri inundate de piroclastite fine. Pagubele susceptibile de a afecta activitatile umane sunt potential importante, indeosebi in regiuni puternic urbanizate. Posibilitatea unei eruptii majore in cursul viitoarelor decenii in regiunea vulcanica Long Valley (California) a determinat cercetari si simulari aprofundate. In aceasta regiune converg apele din bazine de versanti, care furnizeaza 80% din nevoile orasului Los Angeles. Prin consecinte geomorfologice, sedimentare si geochimice, o eruptie in caldeera Long Valley ar compromite, pentru luni sau chiar ani, cantitatea si calitatea resurselor regionale in ape superficiale si subterane.

Emisii de gaze nocive

Numeroase manifestari vulcanice sunt precedate, acompaniate sau urmate de degajari de gaze dominate de vapori de apa, care sunt responsabili de fumarole si geyzeri si care provoaca riscuri slabe, in absenta eruptiei explozive.

Alte gaze emise in cursul eruptiilor sunt nocive prin abundenta lor, caci modifica compozitia atmosferei, putand sa determine tulburari respiratorii si probleme sanitare grave: HCl, HF, SO₂, H, S, CO, CO₂. riscul cel mai grav rezulta din acumularea CO si CO₂ in sedimentele si in apele de fund a lacurilor de crater cu ape stratificate, ca urmare a difuziunii lente a acestor gaze din cuptorul magmatic subiacent. Formarea unor curenti la suprafata lacului (vant), o eruptie minora, vibratii seismice pot declansa expulzarea instantanee a unor cantitati importante de gaze, care sunt mai dense ca aerul, fiind, deci, dificil de a se elibera. In 21 VIII 1986 o degajare masiva de CO₂ s-a produs in lacul Nyos (din vestul Camerunului), sub forma de bule uriase care s-au succedat 2 h. Gazul nociv, estimat la 100 milioane m³, s-a raspandit in vaile invecinate lacului, cauzand moartea a 1750 persoane si 3.000 vite.

d. Cateva eruptii catastrofale

Diverse catastrofe declansate de eruptii vulcanice majore au marcat epoci istorice trecute sau prezentul nostru apropriat. Cel mai adesea ele au antrenat pierderi umane si pagube majore de bunuri indeosebi prin efectele lor secundare.

Eruptia vulcanului St. Helens (1980) este una dintre cele mai bine monitorizate din epoca moderna.

Muntele St. Helens este situat in Vestul SUA, fiind un vulcan important ce jaloneaza clina muntoasa a Cascadelor, paralel cu marginea in subductie a Pacificului (NV, S.U.A. si SV Canada).

Inactiv de aproape 125 de ani, vulcanul - care se ridica la cca. 3.000 m altitudine - a inceput sa se manifeste din nou in martie 1980, sub forma unor vibratii seismice, cat si prin explozii subterane slabe, datorita contactului dintre apa si rocile calde. S-au succedat mai multe faze: martie-aprilie, inceputul lunii mai, pentru ca pe 18 mai 1980 la ora 8 si 32 min. sa se declanseze brusc si violent eruptia ce a constat din cutremure, aruncarea de jeturi de vapori, bombarea flancului nordic, care avea sa fie aruncat in aer. Eruptia majora s-a prelungit peste 9 ore, care a dus la depunerea unui strat de daramaturi vulcanice ce-au acoperit aproape 600 km². Pierderile umane au fost relativ moderate (65 persoane) pentru ca regiunea este putin populata si s-au luat masuri de evacuare. In schimb, totalitatea faunei domestice si salbatice a fost instantaneu distrusa, padurea a fost distrusa sau serios avariata pana la 30 km de crater (peste 50.000 ha distruse), s-au petrecut schimbari considerabile in morfologia regiunii (prabusiri, creari de reliefuri noi prin compresiunea de mase de pamant alunecate, modificari de cursuri de apa). Multe rauri s-au revarsat (pe fundul fluviului Columbia s-au acumulat 8 m de noroi la 90 km de vulcan), s-au distrus sosele, paduri, case, amenajari diverse. Pagubele in bunuri au fost estimate la 3 mil. $.

Sa urmarim, mai departe, cateva date despre 2 catastrofe majore din Indonesia din sec. XIX:

eruptia vulcanului Tambora (1815), insula Sumbawa, cu 92.000 morti (12.000 rapusi sub depozitele piroclastice si 80.000 ca urmare a foametei);

eruptia din insula Karakatau (1883): 36.400 de morti, din care majoritatea au fost victime ale unui tsunami provocat de prabusirea Calderei. Insula Karakatau a fost literalmente aruncata in aer de explozie, iar zgomotul a fost auzit la mai multe mii de km in Oc. Indian. Valul urias format de 40 m inaltime a maturat litoralul insulei Java. Cca 220 km³ de fragmente vulcanice (piroclaste) au fost aruncate in atmosfera, cele mai fine ajungand la 50 km inaltime. Praful vulcanic a fost transportat de vanturi in stratosfera, formand un nor circumterestru timp de 2 saptamani. El a filtrat razele solare, determinand o ridicare cu cca. 1^oC a mediei termice anuale in 1884. Ultimele resturi de praf vulcanic au cazut pe Terra dupa 5 ani.

Eruptia Vezuviului (SE Golfului Napoli) din anul 79 e.n. Se considera un vulcan stins de la inceputul erei crestine, spre a cunoaste o redesteptare brutala pe 24 VIII 79 e.n. Eruptia a fost precedata de cutremure de pamant si proiectie de piroclastite grosiere. A urmat o coloana gigantica de cenusa incandescenta ce a compensat explozia craterului. Toate s-au abatut asupra oraselor Pompei si Herculanum, situate la cativa km SE si S. Faza majora a eruptiei s-a terminat in dimineata zilei de 25 VIII, dupa care au urmat alte proiectii de blocuri si bombe vulcanice, de lava vascoasa si gaze supraincalzite care au curmat viata din preajma vulcanului. Grosimea cenusii a depasit 2 m pana la 20 km SE de vulcan, spre a ajunge la 20 cm la aproape 100 km. Cca. 20.000 de persoane au cazut victime gazelor nocive si acumularilor instantanee de cenusa. Dar aceeasi cenusa a conservat exceptional constructii, amenajari si obiecte caracteristice societatii romane de acum aproape 2.000 de ani.

Eruptia din insula Santorin (Therra) de acum 3.500 ani BP. Ea a marcat puternic istoria civilizatiei grecesti in bazinul Mediteranei Orientale. Insula Santorin - localizata in S Marii Egee - a cunoscut o eruptie majora de piroclastite in 1450 i. H. Prabusirea in mare a caldeerei a provocat un tsunami care a distrus flota minoica (a lui Minos) ancorata la tarmurile Cretei, la cca. 120 km S, fiind definitiv (distrusa) compromis viitorul civilizatiei regelui Minos*[1]. Cenusa vulcanica antrenata spre SE de vanturile de altitudine s-a dispersat pana in Africa de N, unde constituie un reper cronologic in sedimentele masive. S-au inregistrat valuri-replici pana in Atlantic, iar perturbatiile meteorologice si climatice au afectat diverse regiuni ale planetei. Unii autori cred ca Atlantida ar putea sa fie legata de prabusirea caldeerei Santorin - care a determinat disparitia sub ape a cetatilor pe flancurile vulcanului. Daca impactul regional al acestei catastrofe majore este bine recunoscut pe plan social, economic, militar si cultural, impactul sau pe plan global ramane inca de discutat.

2.Efecte induse

Climat, paleoclimat si mediu global

Eruptiile vulcanice influenteaza climatul terestru prin cenusa si praful vulcanic aruncat in atmosfera, care filtreaza razele solare. O astfel de posibilitate este conditionata de expulzarea unor produse vulcanice pana in stratosfera. Aceasta presupune un regim eruptiv de tip exploziv, o magma foarte bogata in gaze, o expulzare piroclastica de material bogat in particule fine si formarea de mari cantitati de aerosoli (amestecuri de particule si micropicaturi de apa). Aerosolii reactioneaza in mod particular cu radiatiile infrarosii ale razelor solare, provocand reflectarea lor in spatiu. Rezulta o racire a stratosferei si a suprafetei terestre, susceptibil de a provoca o "iarna vulcanica".

Explozia vulcanului Pinatubo (Filipine) din 1991 a antrenat emisia a peste 8 km³ de piroclastite fine + gaze cu S (SO₂, H₂S), ceea ce a determinat formarea de aerosoli pana la 31.000 m altitudine. Aceasta eruptie poate sa stea la originea cresterii caldurii medii termice anuale cu 0,5^oC, care s-a constatat in urmatorii 2 ani (1992, 1993).

Explozia vulcanului Toba (Sumatra) in urma cu 73.500 ani, probabil cel mai violent din tot Cuaternarul, a aruncat in aer cca. 1 miliard tone de cenusa fina si gaze sulfuroase pana la 27-37 km altitudine. A rezultat o diminuare a radiatiei solare timp de mai multi ani, rezultand o scadere a temperaturii cu 3-5^oC. De altfel, trebuie sa precizam ca in timpurile geologice, diverse mari schimbari climatice au fost atribuite, cel putin in parte, intensificarii activitatii vulcanice mondiale.

Gazele sulfuroase (SO₂, H₂S) emise in timpul unor eruptii vulcanice sunt antrenate in atmosfera, unde ele se combina cu vaporii de apa pentru a forma picaturi de acid sulfuric (H₂SO₄). Astfel de produse derivate din activitatea vulcanica poate sa fie la originea ploilor acide comparabile cu cele determinate de emisiile industriale de SO₂.

Alte efecte convergente datorita activitatii vulcanice si umane afecteaza potential mediul regional si global: soluri si ape fluorurate, poluarea chimica a apelor subterane datorita unor elemente toxice iesite din alterarea cenuselor, alterarea stratului de ozon. Partea respectiva de contributii naturale si antropice la aceste perturbatii de mediu trebuie bine cunoscuta pentru a permite o gestiune responsabila a mediului inconjurator.

Pe ansamblu, riscurile induse de activitatea vulcanica se adauga de maniera semnificativa riscurilor directe si secundare, modificand mediul terestru, in particular la scara globala. Mecanismele care stau la originea tuturor acestor tipuri de riscuri, dependenta lor de contextul geochimic si geodinamic, zona lor de extensiune, durata impactului lor necesita de a fi mai bine cunoscute pentru a permite imbunatatirea masurilor de previziune si aparare.

Aspecte benefice

Responsabila de numerosi factori de risc, activitatea vulcanica are, de asemenea, influente pozitive pentru activitatile umane. In afara interesului cultural si social al peisajelor si manifestarilor vulcanice (cratere, eruptii, curgeri, campuri de lave, geysere, fumarole), beneficiile practice ce decurg din manifestarile vulcanice sunt variate.

Revitalizarea solurilor

Produsele piroclastice adesea de talie mica si slab cristalizate se altereaza rapid sub actiunea agentilor meteorici si elibereaza diverse elemente chimice (K, P, Fe.) utile pentru imbogatirea solurilor agricole in nutrienti. Ele stau la originea terenurilor fertile, de umiditate indelungata chiar in climatele secetoase, si care din toate timpurile au determinat reintoarcerea populatiilor in preajma vulcanilor care au erupt. Deficienta a numeroase soluri australiene este atribuita - in mare parte - extremei raritati a fenomenelor vulcanice in decursul istoriei geologice mai recente a acestui continent. Aporturile de Sulf, Seleniu,.de origine piroclastica reechilibreaza compozitia solurilor din Noua Zeelanda si favorizeaza retinerea (retentia) anionica. In Argentina efectul piroclastitelor dispersate pe o distanta de 1.000 km la E de Anzi, in Meseta patagoneza , se evidentiaza statistic mult mai benefic decat negativ, la capatul a cel putin doi ani de zile.

Exploatarea de materiale

Rocile si derivatele vulcanice sunt utilizate de diferite maniere in constructiile civile, in industria chimica etc.: pietre de constructie, puzolane filtrante pentru drenajul apelor, cenuse si ponce in agregate lejere etc.

O activitate efectiv intensa determina aparitia de noi terenuri in unele regiuni, indeosebi insulare (eruptia vulcanului Kilauea in 1960 a adaugat cca. 1 km² la suprafata anterioara a insulei Hawaii). Apele subterane care traverseaza regiunile vulcanice sunt de calitate ridicata bacteriologica si minerala (Masivul Central Francez, Neoeruptivul Calimani-Gurghiu - Harghita, Oregon et Idaho - SUA).

Activitatea vulcanica contribuie la edificarea unor mineralizatii utile - cazul zonei miniere Baia Mare sau a Muntilor Metaliferi din Apusenii nostri.

Productia de energie. Gradientii termici ridicati din subsolul regiunilor vulcanice determina producerea apei calde, folosita local pentru productia energiei geotermale: Islanda, Italia, SUA, Mexic si Noua Zeelanda.

3. Previziunea eruptiilor

a. Indicatori

Seismicitatea

Ridicarea magmei si bombarea morfologica care o urmeaza provoaca o intensificare a fracturarii edificiului vulcanic. Aceasta determina adesea cutremure care preced perioada de eruptie. Frecventa si intensitatea vibratiilor seismice tind sa se mareasca in timp, asa dupa cum arata seismometrele implantate in jurul aparatului vulcanic. Progresia activitatii seismice este adesea neregulata. De altfel, unele eruptii nu sunt anuntate de seisme din preajma edificiului vulcanic si nu sunt urmate de eruptie. In fine, seismicitatea poate ajunge activa in timp foarte variabil dupa eruptie. Aceste imprecizii ii confera seismicitatii un caracter predictiv adesea aleatoriu.

Deformatii morfologice

Eruptiile vulcanice, care implica transferul spre suprafata a milioane de tone de magma de tempertura ridicata si gaze, sunt in mod frecvent precedate de modificari a formei flancurilor/pantelor ca si a craterului edificiului vulcanic. Cel mai adesea au loc bombari si suprainaltari, uneori compensate de prabusiri in regiunile mai reci, periferice ale aparatului vulcanic. Astfel de deformari, masurate cu ajutorul teodolitelor, tiltmetrelor, sistemelor de pozitionare GPS, clisee satelitare succesive (= interferometrie), gravimetrice apreciaza variatiile densitatii, calibre (jouge), tidale ce indica schimbarile nivelului lacurilor din crater sunt printre indicatorii cei mai fiabili pentru prezicerea apropierii unei eruptii. Acesta este mai ales cazul cand cuptorul magmatic este situat in proximitatea relativa a scoartei terestre. Kilauea (Hawaii) tinde sa se ridice 1 m in timpul unei luni de zile, precedand in acest fel eruptia. Flancul nordic al muntelui St. Helens a suferit o bombare de cca. 2 m/zi in timpul primaverii lui 1980, ridicarea totala atingand 200 m inainte de explozia din 18 mai 1980.

Proprietati fizice

Masurarea ridicarii temperaturii apelor in lacurile din crater, puturi, izvoare si fumarole, poate contribui la aprecierea ridicarii magmei si a riscului eruptiei. Incalzirea subsolului vulcanic poate fi masurat cu ajutorul razelor infrarosii, fie la nivelul solului, fie prin imagerie aeropurtata sau satelitara.

Proprietatile mineralelor magnetice sunt de asemenea susceptibile sa aduca ridicarea magmei, in special cand sunt incalzite la temperaturi ce depasesc "punctul Curie" (575^oC pentru magnetit - Fe₃O4). Demagnetizarea mineralelor este facilitata de temperatura ridicata a magmelor, care ating obisnuit 800-1.100^oC.

Alte modificari afecteaza uneori campul electric si sunt masurate prin valori ale rezistivitatii.

Proprietati chimice

Compozitia gazelor expulzate prin fisurile vulcanului este susceptibila de a prezenta inaintea eruptiei schimbari, masurate prin captarea acestor gaze prin senzori plasati pe loc sau aeropurtati. Astfel, ridicarea magmei conduce la ridicarea de cantitati crescande de Cl, F, S. De aici rezulta ca apropierea unei eruptii poate sa se manifeste prin ridicarea relativa in continut de HCl, HF si SO₂ in raport cu vaporii de apa, sau prin schimbari a raportului S/Cl. Odata cu ridicarea magmei s-a mai putut constata si o usoara descrestere a pH-ului solutiilor in care se dizolva gazele. Cu toate acestea, schimbarile observate au adesea un caracter aleator, ceea ce face ca in prezent interesul pentru masuratorile acestor gaze sa fie limitat.

Comportamentul animal

Unele zone vulcanice au fost abandonate de fauna salbatica la apropierea eruptiilor. Acesta a fost cazul muntelui Pelee (Martinica), inaintea emisiei explozive a norilor arzatori care, in 1902, au cauzat moartea a 29.000 oameni. Migratia in afara sezonului a pasarilor, de asemenea se poate datora unor cauze asemanatoare.

Date statistice, modele

Studiul statistic al eruptiilor anterioare la un vulcan, localizarea si frecventa emisiunilor, natura si amplasarea lavelor sau succesiunea piroclastitelor expulzate, tipuri de deformatii morfologice, adancimea hipocentrelor seismelor asociate, conduc la un studiu probabilistic util in predictia pe termen mediu a manifestatiilor vulcanice.

Calculele de probabilitate intreprinse in 1975 de servicii geologice americane au prevazut o eruptie majora a muntelui St. Helens inainte de sfarsitul sec. XX; eruptia s-a produs in 1980.

Studii similare au condus sa se previzioneze intinderea stratului de cenusa, de peste 1 m grosime, in insula Tenerife (Canare), din partea vulcanului Teide.

Studiile de teren, asociate cu simularile de modelizare, au permis sa se prevada care zone vor fi amenintate in cazul unei eruptii majore a vulcanului Pinatubo din Filipine si, apoi, punerea in aplicatie a unei scheme de evacuare a populatiei.

b Combinarea indicatorilor, harti de risc, bilant

Utilizarea combinata a diferitilor indicatori conduce la ameliorarea gradului de precizie a estimarilor care privesc riscurile vulcanice. Un exemplu elocvent este al vulcanului din Muntele St. Helens, a carei eruptie din 1980 a fost previzionata prin evaluarea datelor parametrilor multipli aflati sub observatie. Aceasta a permis sa se prevada, cu o precizie remarcabila, eruptiile survenite in lunile martie-aprilie 1980.

Hartile de risc vulcanic elaborate pe baza studiilor previzionale sunt adesea mai fiabile si cu aplicabilitate mai concreta decat hartile de risc seismic (despre care vom scrie in cap. urmator). Aceasta situatie rezulta din cvasi-certitudinea obtinuta cel mai adesea privind localizarea centrului eruptiei, cat si a unei bune probabilitati, in general obtinuta prin natura materialelor care vor fi emise si asupra traiectoriei pe care o vor urma in cadrul unui control gravimetric dominant (lave, curgeri de noroi, avalanse de faramaturi).

Un grad bun de predictibilitate care poate sa fie atins este ilustrat de comparatia dintre harta riscului stabilit pentru vulcanul Pinatubo (Filipine) inainte de catastrofa din iunie 1991 si harta cu repartitia piroclastitelor cartate efectuate si a curgerilor de noroi depuse ca urmare a eruptiei sus-amintite.

Astfel de harti pot sa fie efectiv folosite in cadrul actiunilor de preventie. Daca hartile de risc intocmite anterior eruptiei vulcanului Piratubo au condus la evacuarea a peste 58.000 persoane, permitand salvarea a sute de vieti omenesti, in schimb hartile stabilite in Columbia pentru regiunea Nevada del Ruiz si Armero nu au fost puse in aplicatie inainte de catastrofa din 1985, cand au pierit peste 25.000 persoane.

Per total, gradul de precizie obtinut prin evaluarea riscului vulcanic este adeseori destul de bun, mai bun decat pentru riscul seismic.

Aproximari importante mai raman totusi:

-rareori este posibil sa previi data eruptiilor;

-intensitatea lor relativa

-natura exacta a materialelor care vor fi emise, deci, importanta pericolului;

-directia de transport si suprafata care va fi acoperita de piroclastitele emise in atmosfera

-importanta unor fenomene secundare sau induse (tsunami, gaze nocive asociate);

Previziunea manifestarii vulcanice propriu-zise este departe de a fi o certitudine. Evacuarea populatiei dintr-o parte a insulei Guadalupa (localitatea Basse-Terre) a fost decisa in 1976, antrenand pierderi economice insemnate, fara insa sa se inregistreze o eruptie semnificativa in acel an din partea vulcanului la Soufriere. Explozia majora din muntele St. Helens din 1980 (SUA) tara de foarte inalta competenta stiintifica si tehnologica, nu a fost cu exactitate prevazuta si nici precedata de evacuari organizate.

Deci, previziunea eruptiilor vulcanice conserva un caracter aleatoriu, in particular pentru emisiunile explozive.

Actiuni de preventie (aparare)

Evacuarea zonelor de risc ridicat vulcanic constituie apriori cea mai buna solutie pentru a minimaliza efectul catastrofelor. Ea pare a fi mai usor de realizat (decat in cazul seismelor) sursa de pericol potential este cel mai adesea bine localizata (crater, cos, lava de evacuare a gazelor, fisuri s.a.), caile posibile de urmat pentru unda gravitationala si curgeri sunt usor previzibile si, in fine, putine orase mari se afla in proximitatea vulcanilor de risc major.

Cu toate acestea, ca si la riscul seismic, populatiile tind sa revina dupa eruptie, spre regiunile unde le-au ramas bunurile, traditiile chiar daca riscul vulcanic subzista. De altfel, solurile regiunilor vulcanice sunt adesea foarte fertile si atrag importante populatii rurale. In fine, eruptiile cele mai devastatoare sunt in general cele mai indepartate in timp: periodicitatea medie de eruptie variaza intre 1 si 10.000 ani, riscul de pierderi umane esalonandu-se intre 1% pentru eruptiile efusive putin periculoase, dar frecvente si 31% pentru eruptiile explozive de inalt risc, dar foarte rare.

Pentru toate cele aratate, masurile de aparare impun amenajarea terenului si/sau cercetarea cu anticipatie a pericolului mai curand de a evacua definitiv zonele de inalt risc. Aceste riscuri vin din partea: curgerilor de lave, piroclastitelor aeriene grosiere, fine, avalanse de daramaturi vulcanice, curgeri de noroi, gaze nocive.

Curgerile de lave urmeaza liniile de cea mai mare panta a flancurilor vulcanului, in particular pe vai si valcele. Asadar, traiectul de curgere, cel mai adesea este previzibil.

Lavele vascoase (zise de tip "aa", expresie de origine hawaiana), progreseaza lent, adeseori in interiorul unor tuneluri de crusta intarita in contact cu aerul si drumul lor este usor.

Lavele fluide ("pahoehoe"), se deplaseaza mai rapid, dar fara sa depaseasca cativa zeci de km/h. Din aceasta cauza adeseori este posibil de a se controla riscul inspre zonele locuite si amenajarile facute.

Diverse lucrari si actiuni pot sa fie intreprinse:

-racirea frontului de curgere prin stropire;

-crearea de obstacole prin bombardarea tunelurilor de lava intarita;

-saparea de canale de derivatie etc.;

Astfel de masuri au fost puse in practica pentru diversi vulcani in activitate, in special Etna (Sicilia).

Pirocalstite aeriene grosiere (tephra)

Caderea blocurilor, bombelor vulcanice si a diferitelor stanci se efectueaza in general in proximitatea imediata a craterelor principale sau adventive si, de obicei, suficient de independent - pentru a evita distrugerile/pagubele. Din pacate, accidentele nu sunt excluse, indeosebi ca urmare a dezvoltarii activitatilor turistice.

Piroclastite aeriene fine

Ca si pentru alte tephra expulzate in aer, caderea cenusii si a prafului este independenta de topografie. Masurile de preventie sunt reduse sau si mai dificile pentru ca distanta de transport poate sa fie mare si pentru ca directia de expulzare este destul de imprevizibila (emisii verticale pana la oblice, regim variabil al vantului.). Alte riscuri vizeaza sectoarele agricole si hidrologice; cantitatea de cenusa cazuta asupra localitatilor poate avea urmari asupra acoperisurilor si zidurilor. Pericolul este dificil de intrevazut si de combatut cand expulzarea de piroclastite se face in cadrul unor nori de gaze calde ("nori arzatori"), situatie cand numai evacuarea populatiei poate sa fie o masura concreta de preventie.

Curgerile de nori, avalansele de daramaturi

Ca si in cazul lavelor, propagarea undelor piroclastice impregnate cu apa este controlata de topografie, ceea ce usureaza actiunile de aparare. Cunoasterea datelor istorice, stabilirea hartilor de risc si metodele de modernizare permit sa se propuna masuri preventive realiste:

-delimitarea de perimetre cu grade de risc;

-constructia de reliefuri (obstacole) artificiale pentru punerea la adapost a populatiei;

-instalarea de sisteme de alerta

Punerea in actiune a serviciilor de alerta si a planurilor de evacuare este, de asemenea, eficace in cazul tsunami, pentru ca timpurile de propagare a acestor valuri uriase (in general de cateva ore) permit cel mai adesea evacuarea populatiilor amenintate.

Gaze nocive

Difuziunea CO₂, vertical in edificiul vulcanic, poate sa fie combatuta eficace cand ea este progresiva si de amploare ridicata: retineri de gaze in subsolurile locuintelor, o ventilatie adecvata, degazarea prin agitarea fundurilor unor lacuri de crater (lacul Mononn, Camerun). Interventia preventiva este aleatorie daca lacurile cu stokaj de CO₂ vulcanic sunt de mari suprafete, adanci si cu ape stratificate. Orice perturbare a mediului poate provoca o expulzare intempestiva a gazului letal (cazul lacului Nyos).

Perspective

Eruptiile vulcanice prezinta o mare diversitate de manifestatiuni datorita unei mari diferente a gradului de risc pentru persoane si bunuri, prin posibilitatile de prevenire si prin masurile de aparare.

Actualmente, riscul, previziunea si apararea sunt, in ansamblu, bine cunoscute si stapanite privind efuziunile de lave si aceasta cu atat mai bine cu cat curgerile sunt mai vascoase si neasociate cu emisiuni explozive. In schimb, riscul este maxim si posibilitatea de previziune si aparare minime, in cazul unui regim exploziv care conduce la distrugerea partiala a vulcanului, acompaniata fiind de seisme, ori tsunami, cu expulzarea in atmosfera a produselor solide si fluide, incarcate cu gaze fierbinti etc.

Pot interveni toate situatiile intermediare, sub forma unor asociatii foarte variate de tipuri de riscuri si cu diferente considerabile a frecventei lor si de intensitati variabile.

Pe scurt, daca riscul vulcanic este mai bine stapanit decat riscul seismic, vibratiile mai bine intelese sunt cele mai putin periculoase; situatiile cele mai periculoase au o desfasurare aleatorie fiind mai putin posibil a fi controlate.

Pentru a ameliora gradul de predictibilitate a eruptiilor si a micsora efectele directe si indirecte, este esential de a progresa in cunoasterea fenomenului vulcanic.

Aceasta implica indeosebi marirea numarului de locatii vulcanice observate in mod regulat (astazi numai 20% din vulcanii activi fac obiectul unor observatii continue), dar si marirea numarului de locatii vulcanice observate cu instrumentele adecvate (astazi mai putin de 15 situri sunt multi-instrumentate). Acesta presupune o investitie financiara importanta, dificil de intreprins in tari cu situatie economica precara si mai ales cand riscul vulcanic este pe termen lung - cazul catastrofelor majore.

Efectul cercetarii trebuie armonizat cu actiuni de comunicare din partea oamenilor de stiinta, in special in directia popularizarii. Conferinte, documentari de la fata locului, filme., care sa sublinieze nu numai frumusetea eruptiilor dar si pericolele si conduita oamenilor in astfel de situatii, sunt de prima importanta. O ilustratie exemplara este cazul sotilor M et K. Krafft, a carei caseta video a reusit sa salveze cca. 250.000 persoane in ultimii 20 de ani din zone vulcanice de risc; ei au disparut in anul 1991 in timpul unei eruptii a vulcanului Unzen - Japonia (difuzarea casetei sus-amintite s-a facut sub auspiciul Asociatiei Internationale de Vulcanologie).

Se poate concluziona:

Riscul vulcanic direct este minim pentru curgerile de lava vascoasa cu inaintare lenta si maxim pentru exploziile de piroclastite (cenusa, blocuri), aruncate in atmosfera amestecate in masa gazoasa densa si fierbinte. Riscuri secundare, adsea mai dezastruoase pentru persoane si bunuri, se refera la cele produse de curgerile de noroi, avalanse de sfaramaturi, tsunami si emisiuni de gaze nocive (indeosebi CO₂).

Unele riscuri induse de activitatea vulcanica intervin pe termen lung dar in mediul global si impactul lor se interfereaza partial cu unele activitati antropice: emisiunea aeriana a gazelor sulfuroase (SO₂, H₂S) care favorizeaza formarea de ploi acide, proiectia in atmosfera inalta a prafului si aerosolului care sunt responsabile de schimbari climatice.