L U C R A R E D E L I C E N Ț Ă RECONSTITUIREA ACTIVITĂȚII PROCESELOR GEOMORFOLOGICE DIN AREALUL MINIER AL MUNȚILOR CĂLIMANI UTILIZÂND METODELE… [304310]

[anonimizat], CLUJ-NAPOCA

FACULTATEA DE GEOGRAFIE

SPECIALIZAREA: GEOGRAFIE

L U C R A R E D E L I C E N Ț Ă

[anonimizat]: [anonimizat]. dr. [anonimizat], 2020

INTRODUCERE

Argumentarea alegerii tematicii de studiu

Totalitatea metodelor dendrocronologice servește la datarea precisă a evenimentelor produse în trecut. [anonimizat]. Dendrocronologia se poate aplica în domenii diferite de exemplu: geomorfologia, hidrologia, glaciologia, vulcanologia, climatologia etc.

Metodele clasice prin care se încearcă o datare în geomorfologie nu pot permite o datare absolută a evenimentelor, apelând la datări relative efectuate prin analize comparative cu evenimente similare care s-au manifestat în areale vecine sau același areal datările fiind aproximative. Dendrogeomorfologia, care este o ramură a [anonimizat] a evenimentelor studiate.

[anonimizat]-un areal minier pentru ca este unul din procese geomorfologice care poate duce la crearea unui risc mult mai mare cu efect de lungă durată. Un al doilea motiv pentru care am decis să studiez curgerile de debris este faptul ca rezultatele metodei dendrogeomorfologice au o [anonimizat]. [anonimizat].

Arealul de studiu pe care l-[anonimizat]. Celelalte procese care pot afecta cadrul natural precum avalanșele nu sunt atât des întâlnite în zona respectivă. [anonimizat] a [anonimizat] a acestuia în urma evenimentelor majore.

Aș dori să mulțumesc coordonatorului științific domnul lector doctor Olimpiu Pop pentru oportunitatea pe care mi-a oferit-o prin propunerea de a studia curgerile de debris utilizând metoda respectivă. De asemenea mi-a [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat] a curgerilor de debris care s-au produs în culoarul studiat precum și să obțin rezultate noi în legătură cu evenimentele de natură geomorfologică care au loc în arealul respectiv. Acest obiectiv a avut la bază alte obiective secundare precum documentarea istoricului locului pentru a afla care sunt cauzele în urma cărora s-a ajuns la situația respectivă și factorii care au favorizat de-a lungul timpului declanșarea curgerilor de debris în Călimani.

1.3.Localizarea arealului de studiu

Munții Călimani sunt mulți vulcanici care aparțin Carpaților Orientali și ocupă partea nord- vestică a acestora (Fig.1). Limita nordică începe cu Depresiunea Dornelor, apoi coboară către sud-vest spre Munții Bârgăului și se continuă cu Depresiunea Bistrița Bârgăului. Limita vestică este în totalitate reprezentată de Dealurile Bistriței. Limita sudică este reprezentată de Dealurile Mureșului și Defileul Mureșului, Muntele Fâncel, Depresiunea Gheorgheni și Munții Corbului. La est limita Munților Călimani este reprezentată de Depresiunile Bilbor, Drăgoiasa, Șarul Dornei, Secu, Păltiniș și Munții Bistriței. Se învecinează cu formațiuni muntoase precum Munții Gurghiu în sud, Munții Bistriței în est și Munții Bârgăului în nord (Fig. 2).

Culoarul de studiu pentru lucrarea respectivă este situat în partea centrală a Munților Călimani, la nord-est de vârful Negoiul Românesc în cadrul bazinului hidrografic Pinul (Fig. 2)

PROCESELE GEOMORFOLOGICE DIN AREALELE MINIERE

Se consideră că abia după deceniul 1950-1960 specialiștii în domeniul landșaftului au luat în considerație în mod serios efectele activității umane asupra mediului înconjurător. Omul este printre cei mai activi agenți în morfogeneza contemporană. Acțiunile sale duc la modificarea peisajului geografic generând astfel peisaje antropice printre care: peisaje industriale (miniere), peisaje agrare, peisaje urbane și peisaje rurale. Pentru continuitatea inovării este necesară exploatarea resurselor, depozitarea și prelucrarea lor, în consecință omul construiește un habitat nou potrivit resurselor pe care le oferă mediul înconjurător. În ultimii 10 000 de ani cele mai mari transformări la nivelul suprafeței topografice au fost realizate prin activități antropice precum: generarea de micro-depresiuni sau cuvete în urma exploatărilor de suprafață a mineralelor, lacuri artificiale, canale fluviale și maritime de transport sau canale pentru irigații; lucrări de foraj, baraje pentru reținerea apelor; construcții în vatra orașelor moderne.

“Exploatarea de suprafață a minereului are un impact asupra tuturor componentelor ecosistemului: substratul, topografia, cursuri de apă, ape freatice, solul, vegetația, fauna, atmosfera și peisajul” (Martín Duque et al., 2015). Eroziunea solului este printre cele mai importante aspecte având în vedere că din această cauză practicile de restaurare nu pot avea loc până la stabilizarea solului afectând creșterea vegetației în urma lipsei nutrienților din stratul superior necesari creșterii acesteia sau eliminarea plantelor și pierderea resurselor de apă prin scurgere. Mineritul poate avea efecte negative asupra mediului și ex situ. Printre acestea poate fi impactul asupra calității apelor râurilor prin transportul de sedimente din halde de steril care poluează o mare parte a sistemului fluvial, iar în cazul în care mina conține elemente acide impactul este și mai grav.

Ravenele reprezintă o alta formă de degradare a reliefului în foste areale miniere care pot apărea în cazul în care nu se realizează o reabilitare a haldelor de steril prin lucrări pentru facilitarea drenării de suprafață, proiectarea unor construcții de susținere a taluzului (ziduri de sprijin, chesoane de adâncime, piloți din beton, etc (Fig. 3.). “Ravena este o albie sau o vale miniaturală secționată de scurgerea concentrată, dar prin care curge, de obicei, în timpul și imediat după precipitații sau topirea zăpezii; poate fi dendritică sau rămuroasă sau poate fi liniară, mai mult lungă, îngustă și de lățime uniformă. Distincția între ravenă și rigolă se face pe baza adâncimii. O ravenă este suficient de adâncă încât să nu fie astupată de lucrările agricole obișnuite, în timp ce rigola este mai puțin adâncă și poate fi astupată de lucrările agricole obișnuite” (Rădoane, 1999, p. 19).

”Deplasările gravitaționale sunt mișcările […] de la partea superioară a versantului spre partea inferioară sub influența forței gravitaționale fără influența apei, aerului sau a gheții” (Rădoane, 2001, p. 34). În arealele miniere acest proces geomorfologic are loc atunci când sfărâmăturile de rocă ajung la o valoare critică, iar odată depășită această valoare materialele sunt pune în mișcare din locul de meteorizare, roca rămânând astfel neprotejată creându-se noi forme de relief procesul fiind unul de denundație. Acest proces se poate observa în interiorul carierei (în cazul în care avem o exploatare de suprafață) sau în exteriorul acesteia pe halda de steril (în cazul în care aceasta nu a trecut printr-un proces de reabilitare care să stabilizeze versantul). Deplasarea materialelor are loc în urma impulsului gravitațional și se poate realiza în două moduri: prin transport (efectuată în mod obișnuit de către un agent transportator și anume un râu sau ghețar), deplasarea în masă (autodeplasare); înclinarea terenului sau a pantei are un rol foarte important în autodeplasare cu cât panta este mai mare cu atât manifestarea gravitației este mai puternică. Primele clasificări a deplasărilor de teren în România au fost făcute de Mihăilescu (1938, 1946) pe care le-a denumit pornituri acestea fiind de 2 tipuri: pornituri seci (uscate sau semiuscate) și pornituri umede. Porniturile uscate reprezintă rostogolirile, surpările și tasările; iar cele umede înglobează curgerile de noroi, curgere de debris, alunecările și solifluxiunile. Clasificarea respectiva se bazează pe conținutul de apă a materialelor transportate gravitațional. În arealele miniere evoluția tehnicilor de exploatare au dus la formarea sedimentelor de material steril formându-se astfel halde de steril. Explozibilul care este folosit în exploatări a dus la formarea unei cantități uriașe de material steril modificarea landșaftului care au afectat întreaga zonă.

Aceste acumulări de material ajung să acopere dealuri și să îngroape văi. Tehnicile respective de extracție produc depozite care nu conțin doar bolovani, pietre și roci de dimensiuni diferite, dar și o cantitate ridicată de nămol care facilitează formarea unui eventual eveniment de curgere de debris (Fig. 4). ”Cel puțin 3 condiții sunt esențiale în declanșarea curgerilor de debris: prezența materialului friabil, prezența apei în cantități suficiente pentru a fluidiza materialele (pentru creșterea presiunii interstițiale) și existența unei pante a versantului de peste 25°” (Innes, 1983; Bonnet-Staub, 2001).

Reabilitarea exploatării miniere se realizează pentru a preveni impactul atât in situ cât și și ex situ. Totuși unele lucrări de reabilitare au avut un rezultat deplorabil în pofida dezvoltării tehnicilor de reabilitare din ultimele decenii. Una dintre cauze este că practicile de reabilitare precum canale de scurgere a apei nu garantează o stabilitate a terenului pe termen lung. Pentru a controla eroziunea și sedimentarea în areale miniere este necesar un plan de management care să includă haldele de steril, apa, topografia, acoperirea solului cu vegetație. Reconstituirea topografica nu este atât de mult luată în considerare întrucât factorii de sol și cei vegetativi sunt considerați mai importanți (Fig. 5).

TIPURI DE PERTURBĂRI FORESTIERE CAUZATE DE PROCESE GEOMORFOLOGICE

Procese din arealele naturale

Perturbările forestiere pot fi clasificate în mai multe categorii care sunt cauzate de: viituri, avalanșe, curgeri de debris, căderi sau rostogoliri de pietre, etc.

Viitura este o creștere bruscă a debitului unei ape curgătoare, după o ploaie torențială sau după topirea unor zăpezi abundente și sunt generate de ploi, de topirea zăpezilor sau/și de suprapunerea celor două fenomene în perioada existenței stratului de zăpadă. Prin extensie, termenul desemnează o creștere bruscă a nivelului apei dintr-un râu, care poate duce la revărsarea lui și poate provoca o inundație, provocând astfel daune arborilor prin posibilitatea de a transporta aluviuni care pot acoperi sau descoperi rădăcinile și tulpina arborilor odată cu retragerea apei.

”Avalanșele de zăpadă (Fig.6) sunt fenomene ce se manifestă pe scară largă în zonele montane unde condițiile topo-climatice favorizează producerea acestora” (Schweizer et al. 2003) definind avalanșele ca fiind mase de zăpadă care coboară o pantă înclinată cu viteze mari. ”Atunci când forța gravitațională depășește forțele de frecare din interiorul stratului de zăpadă, masele de zăpadă devin instabile, declanșarea avalanșelor devenind iminentă” (McClung, Shaerer, 2006). Există un număr foarte mare de criterii de clasificare pentru avalanșe însă voi aminti doar trei dintre tipuri de avalanșe: avalanșele în plăci, avalanșe uscate și avalanșe umede. În deplasarea sa către zona inferioară a culoarului avalanșa lovește toți arborii pe care îi întâlnește în cale și îi doboară pe cei aflați în mijlocul culoarului și îi afectează pe cei aflați la extremitățile acestuia. Arborii puțin afectați prezintă unele particularități precum vârfuri rupte, cicatrici, iar cei din epicentrul culoarului deseori sunt doborâți și transportați în aval.

Căderile și rostogolirile de pietre sunt printre cele mai răspândite procese de versant bruște, manifestându-se atât în regiuni muntoase cât și în zone cu altitudini mai reduse. Definirea procesului este „căderea mai mult sau mai puțin liberă a particulelor de rocă de orice dimensiune de pe versanți foarte înclinați sau pereți verticali” (Rapp, 1960). Alături de căderea liberă a fragmentelor de rocă, acestui proces îi sunt asociate și alte forme de mișcare ce pot apărea ocazional, precum săltarea și rostogolirea. Declanșarea procesului este precedată de o pregătire a ariei sursă numită de Rapp (1960) „coacere”, care depinde de duritatea rocii, prezența fisurilor și valorile parametrilor climatici. În urma meteorizației fizice și/sau chimice, procesul va fi inițiat în momentul intervenției factorilor declanșatori. Între acești factori, literatura de specialitate identifică precipitațiile intense, topirea de la sfârșitul sezonului rece și reînghețarea apei infiltrate în crăpături, ciclurile gelive diurne, sau o combinație a acestor factori. În fine, cantități mari de material alterat și instabil pot ceda în timpul unui seism. Astfel căderea și/sau rostogolirea pietrelor afectează și arborii din zona acestor evenimente, iar cu cât sunt mai mari pietrele cu atât impactul asupra regiunilor forestiere este mai mare.

”Curgerile de debris (Fig. 7) sunt definite ca fiind deplasări în masă gravitaționale rapide, care conțin material solid și prezintă caracteristicile dinamice ale unei curgeri vâscoase” (Varnes, 1978). Unii autori consideră curgerile de debris ca procese intermediare între alunecările de teren și viituri, sau faze specifice ale alunecărilor de teren în care materialul se deplasează prin curgere. ”Declanșarea unei curgeri de debris este direct dependentă de gradul de saturație al depozitelor neconsolidate din aria sursă. Atingerea pragului de saturație poate avea loc prin ploi intense pe o perioadă îndelungată” (Iverson, 2000), prin topirea bruscă a zăpezii, topirea permafrostului sau o combinație a acestora, determinând creșterea presiunii din pori și declanșarea curgerii. Există, de asemenea, situații în care curgeri de debris au fost provocate de vibrațiile induse de seisme, erupții vulcanice sau supraîncărcarea generată de avalanșe de zăpadă sau alte procese de versant.

Colonizarea forestieră

Colonizarea arborilor este diferită în funcție de unele activități geomorfologice favorabile și non-favorabile. În urma destabilizării haldei Pinul, pădurea situată în aval de aceasta a fost distrusă total pe mai mulți km². Corpurile de materiale alunecate par să fie stabilizate de aproximativ 20 ani, în schimb suprafețele afectate de curgeri de debris continuă să se extindă în cadrul acestor suprafețe nou-create. Suprafețele corpurilor de alunecare au fost parțial colonizate cu molid, mesteacăn, plop și salcie. Unele curgeri de debris formate în cadrul haldelor de steril urmează albiile afluenților râului Neagra, producând daune mai ales asupra drumului de acces spre carieră. Odată ajunse în albiile acestor râuri, materialele provenite din cadrul haldelor de steril sunt remaniate împreună cu aluviunile și contribuie la colmatarea albiilor respective.

Baza pentru instalarea vegetației naturale pe halde, privind fitotoxicitatea substratelor prezintă următoarele aspecte:

Efectul fitotoxic al haldelor apare în testele de germinație la o durată mai mare de 11 zile. Procentul de germinație se stabilizează după 13 zile.

Procentul de germinație este redus semnificativ numai pe substratele cu un conținut ridicat de sulf;

Relația dintre procentul de germinație și valorile pH-ului, conținutul de azot și humus, este distinct semnificativă, confirmând influența maximă a acidității, indirect a conținutului de sulf;

Efectul fitotoxic al radicelelor apare evident la trecerea unei perioade de peste 10 zile;

Influența pH-ului asupra lungimii radicelelor a fost dovedită la un nivel foarte semnificativ;

Diferențierea substratelor cu ajutorul lungimii medii a radicelelor este mai eficientă decât în cazul procentului de germinație;

Durata medie de atingere a unor praguri dimensionale a lungimii radicelelor poate contribui la stabilirea nivelelor de toxicitate;

Efectele letale asupra plantulelor au fost surprinse numai la substratul bogat în sulf , celelalte substrate nu prezintă diferențe semnificative;

Indicele de germinație prezintă valori diferite în raport cu tipul de substrat, de la 15.16 (varianta Sulf), la 159.04 (varianta humus). Acest indice a condus la elaborarea unei corespondențe cu nivelele relative de fitotoxicitate;

Au fost determinate trei domenii de fitotoxicitate: A –toxic, care nu permite dezvoltarea vieții cu nivelul de toxicitate mai mare de 6.7 (IG sub 85%); B- neutru, în care se pot manifesta fenomene de inhibare a proceselor fiziologice, cu nivelul toxicității cuprins între 5.6 și 6.7 și C- favorabil, în care plantele se dezvoltă normal, cu nivelul toxicității sub 5.6;

Aceste domenii au permis cartarea spațială a fitotoxicității și explicarea strategiilor de colonizare a haldelor.

Cu toate acestea, nu există un model general de evoluție a vegetației care
poate fi aplicat pe orice zonă minieră. Ca urmare a particularității fiecărei zone miniere, este necesară o proliferare de studii în timp util.

ZONA DE STUDIU, AREALUL MINIER CĂLIMANI

Importanța zonei de studiu

Munții Călimani ocupă partea nord-vestică a grupei centrale a Carpaților Orientali și reprezintă cel mai extins masiv vulcanic din România. Se desfășoară pe direcția nord-vest – sud-est. În nord sunt delimitați de depresiunea Vatra Dornei și Munții Bârgăului. La est sunt delimitați de depresiunile Păltiniș, Drăgoiasa, Bilbor, Secu și Munții Bistriței, iar la sud defileul Mureșului (Toplița-Deda) îi desparte de Munții Gurghiului. În vest se continuă cu Depresiunea Transilvaniei.

Munții Călimani au constituit de-a lungul timpului granița statală dintre Moldova și Transilvania și mai apoi, dintre Transilvania, Bucovina și Moldova și aparțin lanțului vulcanic din Carpații Orientali și cuprind cel mai întins stratovulcan de andezit cu cel mai înalt vârf vulcanic din Carpații Orientali (Vârful Pietrosul, 2100m). Erupțiile vulcanice au influențat topografia masivului formând astfel caldeira cu un diametru de aproximativ 11 km. Activitățile solfatariene si fumeroliene au dus la formarea minereului de sulf in partea centrală a masivului. Morfodina-mica Munților Călimani prin multe procese de pantă au afectat pădurile alpine, și subalpine, printre aceste sunt și avalanșele de zăpadă, curgerile de debris care au contribuit la fluxul de sedimente și fragmentarea pădurii ramânând astfel numeroase cicatrici superficiale pe curelele alpine paralele cu panta.

Aria naturala din cadrul Munților Călimani a fost propus spre a deveni Parc Național încă din 1975 de către Centrul de Cercetări Biologice Cluj-Napoca, însă în perioada comunistă (a doua parte a sec. XX) peisajul din partea centrala a Munților Călimani a fost modificat foarte mult prin lucrări miniere care au avut obiectivul de a extrage sulf. Au fost formate câteva lacuri de decantare printre care: Pinul, Dumitrelul și Gura Haitii în anii 1980 pentru a reține sedimentele de minereu steril transportate în perioadele hidro-geomorfologice. Zona nu a fost foarte bogată în Minereu de sulf pe cât sa presupus, exploatarea având pierderi foarte mari, totuși daunele provocate reliefului, solului, apelor sunt aproape iremediabile, acestea având un impact vizual foarte mare pentru vizitatori. În anul 2000 s-a constituit Parcul Național Călimani prin Legea 5, iar în anul 2004 se constituie pentru prima dată Administrația Parcului Național Călimani (APNC), perimetrul parcului include astfel cariera de sulf și haldele de steril.

Sulful se găsește în structura conului vulcanic, Negoiul Romanesc și Pietricelul, în partea de sud a caldeirei, care se decolorează în formă autohtonă sau se impregnează în depozite piroclastice profund modificate. Aceste depuneri sunt acoperite de lavă andezitică și dacitică în partea superioară a celor două conuri. Deși prezența sulfului este cunoscută în aceste zone încă din secolul al XVII-lea, exploatarea sa a început o scară industrială încă din anii 1960. La început, s-au desfășurat acțiuni de prospectare geologică pentru localizarea zonelor cu cele mai mari concentrații de sulf. Regimul comunist din acea perioadă de timp a insistat să deschidă o exploatare de sulf în acest masiv, deoarece acesta a fost singura regiune din țară bogată în sulf. În plus, au vrut să reducă sau chiar să elimine importurile de sulf din alte țări.

Exploatarea sulfului din Călimani a fost una dintre cele mai mari exploatări de suprafață din țară fiind situată în interiorul caldeirei vulcanice a masivului, prelucrarea in situ și exploatarea zăcământului de sulf a afectat habitatele alpine, pajiștile, jnepenișurile, pădurile de molid, pădurile mixte (molid și zâmbru), acvatice (cursuri de apă, ape pluviale, pânză de apă freatică). În mod paradoxal, acest perimetru minier se învecinează cu Rezervația „Jnepeniș cu Pinus cembra”, o arie deosebit de valoroasă din punct de vedere ecologic inclusă în zona de protecție strictă a Parcului Național Călimani. Atât exploatarea la zi a zăcământului de sulf, cât și prelucrarea acestuia in situ, a avut consecințe devastatoare, încă dificil de cuantificat asupra ecosistemelor existente.

Surse ale dezechilibrelor au fost în toate etapele tehnologice ale activității miniere: decopertare și haldare, exploatare și transport, prelucrarea zăcământului, ca urmare, restaurarea ecologică trebuie să includă toate măsurile de combatere a efectelor acestor dezechilibre, cu accent deosebit pe ecosistemele cu rol de protecție hidrologică și antierozională, cum sunt jnepenișurile și pădurile, astfel încât să poată fi stopată eroziunea eoliană, pluvială, transportul de aluviuni și să se îmbunătățească funcționalitatea ecosistemelor acvatice.

”Există puține studii științifice privind dinamica proceselor geomorfologice. Studiile de până acum s-au limitat la enumerarea proceselor și a indicațiilor cu privire la anii în care au avut loc, fără a oferi detalii legate de amploarea lor” (Bojoi și Brânduș, 1984, 1985). Structura și compoziția depozitului minereu steril reflectă fazele de lucru din galeriile miniere, carierele și fabrica de preparare a sulfului. La început, materialul extras din galerii a fost depus, care a fost însă în cantități mici. În afara evacuării în zona carierei, au fost depuse cantități mari de sol și rocă sterilă, acestea fiind baza depozitului de material steril. Granulometria materialelor care formează depozitele de steril este variabilă, pornind de la argile la blocuri de dimensiuni metrice. Blocurile au rezultat din explozii de carieră, procese de transport, separarea măcinării deșeurilor și extragerea de sulf în uzina de sulf.

Cea mai afectată zonă de sedimente se află in aval pe pârâul Pinul la nord de cariera de sulf (Fig. 9. A) și haldele de steril(Fig. 9. B). Alunecările de teren și curgerile de debris au ajuns sa treacă peste barajul de pe Pinul, sedimentele ajungând astfel și în râul Neagra.

Unități de relief

Partea central-axială caracterizează sectorul vulcanic, alcătuit din mai multe elemente morfologice. În acest fel, se individualizează relieful cupolei sau conul localizat în partea centrală, constituind scheletul Călimanului, cu altitudinile cele mai mari situate pe un aliniament de interfluvii cu orientare în funcție de forma de relief de detaliu cărora le aparține. Elementul morfologic principal din cadrul conului este caldeira, formată ca rezultat al prăbușirii depozitelor craterului în urma erupțiilor violente și a diminuării presiunii din rezervorul magmatic. Acest crater are forma de potcoavă, cu deschiderea nord-nord-est. Această formațiune a suferit de-a lungul timpului o serie de procese, de la magmatism-eroziune fluviatilă, la cele glaciare-crionivale evidențiate prin circuri glaciare, circuri de nivație, trepte de altiplanație, valuri și terase de solifluxiune, trene de grohotiș, saltele de pietre sau culoare de avalanșe, în deosebi sub Rețitiș, Pietricelul, Pietrosul, Negoiul Românesc. Pe latura estică a calderei există un crater secundar derivat dintr-un con adventiv drenat de Pârâul Calului. Tot părții centrale îi corespunde și relieful dorsalei mediane de unde pleacă nodul orografic al Vârfului Pietrosul și se sfârșește în extremitatea vestică a vârfurilor Zurzugău și Strunior, o structură masivă, maiestoasă grefată pe un soclu andezitic dur, cu urme de modelare nivală. La această dorsală mediană se adaugă o ramură care unește vârfurile Strunior, Dălbidan, Buba și Priporul Roșu. ”În legătură cu aceste formațiuni, s-au evidențiat două ipoteze. Prima bazată peconstituirea unui con secundar deschis de Dorna și afluenții săi, dispus ca latură vestică de ultima ramură (Strunior-Priporul Roșu), iar cea estică, comună cu cea a craterului drenat de râul Neagra” (Naum eț al., 1989). ”A doua ipoteză, avansează existența unui con cu dimensiuni mult mai mari decât cel al actualei caldere” (Dincă, 2004), respectiv latura estică pe aliniamentul actual al estului calderei, iar latura vestică, desemnată de ramura Strunior-Priporul Roșu. Explicația ar consta în existența unui facies unitar andezitic pe toată marginea craterului uriaș, neacceptarea ca margine a unui pachet de piroclastite pe aproape întreaga latură vestică a actualului crater provenite din activitatea mai domoală a vulcanului imens, deschiderea dominantă spre nord-est a caldeirei de către Neagra Șarului datorându-se situării la un nivel mai coborât în detrimentul Văii Dornei.

Sectorul marginal este situat sub cupola vulcanică, având aspect de podiș articulat pe produsele de expulzare din con. O caracteristică a acestui platou o reprezintă delimitarea de poduri întinse, mai dezvoltate în vest, sud și est, la nord unindu-se cu Depresiunea Dornelor printr-o suită de glacisuri piemontane.

Formele de relief

În ceea ce privește fizionomia formelor de relief , acestea pot fi descrise pe etaje altitudinale, astfel:

Etajul vârfurilor-pe treapta superioară a caldeirei și pe platouri. La nivelul caldeirei se pot observa martori de eroziune de două feluri: structurali și de crioplanație. Cei structurali se localizează pe ramura sudică și estică a caldeirei (1700-2100m), cei de crioplanație aparțin la două generații diferite prin litologie și origine. În partea sud-vestică a caldeirei se individualizează vârfurile: Pietrosu, Negoiul Unguresc, la peste 1800m, de formă piramidală, apăruți ca urmare a retragerii unor abrupturi. Pe latura occidentală și nordică, Complexul „12 Apostoli”, Lucaciu, Pietrele Roșii, perimetrul Tamău-Măieriș își datorează forma atât fenomenelor criergice cât și descompunerii chimice, fasonării eoliene, apelor de meteorizație. Ca urmare, stâncile ciudate iau variante morfologice diferite: piramide, piloni, sfincși, ciuperci, porți, turnuri, etc

Etajul crestelor (interfluviilor)-primul nivel superior din punct de vedere structural-petrografic cât și platoul structural situat sub nivelul vârfurilor, formează al doilea mare etaj al masivului. În partea înaltă a caldeirei și a dorsalei mediane s-a format o creastă ascuțită și zimțată ca urmare a proceselor crionivale, în rest apar culmi rotunjite care se continuă cu treapta inferioară prin planuri înclinate cu declivității de peste 20-40°. Există și forme domoale de tip plaiuri întinse care coboară spre est, la 10-25°, și brusc (peste 40°), spre interiorul caldeirei.

Ariile depresionare și culoarele de vale sunt cele care fac legătura cu zonele învecinate. La 700-800m altitudine se individualizează sectorul depresionar al Topliței în sud-est, și Colibița în vest, iar la 900-1000m, sectorul aferent al Negrei Șarului. Culoarele de vale sunt mai puțin relevante, însă se încadrează în bazine cu rate avansate de penetrare in centrul Călimanului.

”Ca urmare a numeroaselor fracturi existente între strate cu duritate diferită (diorite, piroclastite consolidate sau slab consolidate, cenușă și tufuri), s-au format o serie de goluri de adâncime interpretate ca o formă nouă de relief, vulcanocarst” (Naum, 1984). Termenul a fost discutat atât de către specialiștii din țară cât și de forumurile internaționale de specialitate, și cu toate că nu a fost unanim acceptat, formele descoperite de către Naum și Butnaru în 1962, prin particularitățile genetice semnalate, ar constitui „un fenomen unic”, necunoscut în literatura de

specialitate de până atunci.

4.4.Istoricul exploatărilor miniere

Aici trebuie amintit și relieful de origine antropică, care, deși este slab reprezentat la nivelul întregului masiv, versantul nordic stă mărturia unei activități miniere cu impact covârșitor asupra peisajului cu toate elementele sale. ”Dintre acestea, pot fi amintite rambleele și debleele, canalele de aducțiuni și haiturile, digurile și haldele de steril” (Stoica, 2007). Canalele sunt mai frecvente, construite sub barajul de la Dumitrelul, halda Ilva, Pinul etc., în vederea evacuării surplusului de apă. Există canale de aducțiune pentru hidrocentrale, cum este canalul de la Gura Haitii (2 km lungime). Haiturile au fost construite pentru transportul buștenilor și utilizate până în deceniul al 6-lea, secolul al XX-lea. Zăgazurile, ca parte integrantă a haitului, au favorizat procesul de colmatare permițând apariția unor sectoare cu aluvionar abundent, mai ales aportului consistent de material friabil din haldele de steril. Digurile sunt destul de numeroase, mai ales în zona Dumitrelul, locul unde au fost construite trei bazine de decantare pentru prelucrarea sulfului din minereu. Haldele de steril ocupă suprafața cea mai mare ca formă de relief antropică, fiind rezultatul dislocării și strămutării a unei cantități impresionante de rocă din Negoiul Românesc. ”Utilizând tehnicile G.I.S., s-a constatat că haldele de steril ocupă 365 de ha” (Stoica, 2007), și cu toate că ele reprezintă un procent nesemnificativ ca formă de relief, sunt totuși principala sursă a aportului de aluviuni din zonă ceea ce duce la modificări semnificative în peisaj.

”Descoperirea sulfului în partea centrală a masivului a dus la demararea unei activități miniere care a avut un impact morfologic important. În timpul și după oprirea definitivă a exploatării acestei resurse (în anul 1997), cariera și haldele de steril create prin activitățile miniere au devenit instabile din punct de vedere morfologic, acestea constituind o amenințare permanentă pentru elementele de infrastructură (șosea de acces, bazine de decantare și de retenție a sedimentelor etc.)”(Pop, 2012a). Zăcământul de sulf din nordul Munților Călimani este, din punct de vedere administrativ, situat pe teritoriul comunei Șarul Dornei. Primele încercări de descoperire și punere în valoare a sulfului nativ datează din sec. XVI- XVII. În perioada 1951-1953, Departamentul Industriei locale din M.A.I. a redeschis o parte din lucrările vechi din versantul nordic și sudic la Rețitișului, dar fără a obține rezultate. De asemenea Întreprinderile de Gospodărire Orășenească Toplița și Câmpulung au executat lucrări ce nu au dat rezultate. În 1953 I.G.E.X. începe cercetarea oxizilor de fier din zonă dar lucrările sunt întrerupte pană la construirea unui drum de acces (Fig. 12). Abia în anul 1960 apar primele indicii de suprafață legate de existența unui zăcământ de sulf. Forajele executate ulterior au ajutat la identificarea piroclastitelor impregnate cu sulf. În anul 1970 s-au început activitățile de exploatare, deoarece era perioada în care chimia reprezenta motorul economiei naționale fapt de neînchipuit fără acid sulfuric și celelalte preparate ale sulfului. Cererea pe piață era mare, sulful era extrem de căutat, astfel pagubele ce erau provocate mediului au fost neglijate primând interesele economice. Între timp

demersul se dovedește nerentabil și lucrările de opresc.

Metoda de extracție s-a realizat cu ajutorul utilajelor grele, prin metoda secțiunilor orizontale, reprezentate prin fișe de treaptă la echidistanța de 10 m (Fig. 11). În teren începând cu 1560 m, cariera a fost săpată în trepte de înălțimi de 20 m, astfel fiind la intervalul 1560-1820 m, treptele de exploatare au înălțimi de 20 m iar în intervalul 1560-1420 treptele aveau înălțimi de 10 m. În sensul de avansare de la est la vest înălțimile treptelor erau de 10 m, (cazul treptei 1560) care a ajuns la 1570, pe centrul carierei. Urcarea treptelor către vest se datora pragurilor de rocă mai dură.

Practic treptele realizate reprezintă suprafețe ondulate, în urcare de la est spre vest cu până la 10 m, ceea ce a făcut ca rezervele găsite în trepte să aparțină la două trepte proiectate astfel: în cazul când o treaptă cu înălțimea de 10 m a urcat cu 5 m, rezerva găsită în jumătatea inferioară a treptei aparținea jumătății superioare a treptei proiectate, iar rezerva deschisă în jumătatea superioară a treptei săpate, aparținea treptei superioare proiectate. Acest fapt avea importanță în programarea și realizarea producției de rocă de sulf. Exploatarea corpurilor și ramificațiilor cu grosimi sub 10 m și intercalațiilor mici și mijlocii, punea probleme dificile, în sensul creșterii diluției și a pierderilor. Diluția medie realizată la începutul exploatărilor era de 32% iar pierderile se ridicau la 25%. Aceasta situație se datora imposibilității exploatării selective în numeroase cazuri datorită mai multor factori:

proprietățile fizico – mecanice slabe ale rocilor din cursul și acoperișul corpurilor de minereu, de pe flancul sudic al carierei, roci caracterizate prin proprietăți hidrofobe, afectate de dezagregare rapidă, instabilitate taluzelor ce nu permiteau săparea brațelor scurte pentru exploatarea selectivă;

numărul insuficient al excavatoarelor termice cu cupa de 2.5 mc., necesare pentru exploatarea selectivă.

Astfel, exploatarea selectivă nu putea fi realizată deseori, recurgându-se doar la secționarea cu cupele excavatorului, folosindu-se unghiurile de curgere diferite ale sterilului și ale rocilor de sulf. Dificultățile tehnice întâlnite le exploatarea selectivă dar și morfologia corpurilor de rocă de sulf arata că exploatarea în carieră a acestui zăcământ nu era adecvată, lucru observat și în urma constatării consumului mare de carburanți, clima nefavorabilă carierei, uzura permanentă a parcului auto, a excavatoarelor și mai ales în urma constatării volumului mare de decopertări, poluarea și degradarea mediului. Mașinile de foraj erau de asemenea sensibile iar mediul propus de Munții Călimani nu era tocmai favorabil. Exploatarea sulfului prin săpare, asemănător minelor, nu era posibilă din cauza gazelor toxice ce se degajau (hidrogen sulfurat) și care puteau provoca moartea multor mineri. Dar, germanul Hermann Frash (1852 – 1914), a descoperit în anul 1891, un nou procedeu ce consta în trimiterea aburului sub presiune în zăcământ, cu ajutorul sondelor. Acest abur topea sulful și îl arunca la suprafață unde se solidifica aproape în stare pură. În urma folosirii acestui procedeu, însemnate arii limitrofe erau puternic afectate de prezența sulfului. Pe lângă poluarea intensă a solului și a apei, era afectată și calitatea aerului. Pentru zăcământul de la Negoiul Românesc, această tehnică reprezenta o perspectivă de viitor, în condițiile în care valoarea gradului de asigurare cu rezerve era pe o perioadă îndelungată, 99 de ani în 1993 și 56 de ani în 2001.

Pe versanții din jurul carierei și în apropiere de uzina de preparare a sulfului s-au creat mai multe halde de steril. Amplasarea și construcția lor n-au respectat normele de siguranță a stabilității. Astfel, halda Pinul (Fig. 13), construită în valea cu același nume a acoperit numeroase sectoare de versant cu turbării sau cu exces de umiditate. Exploziile utilizate în carieră, amplasarea defectuoasă a materialului steril, umiditatea ridicată de la baza haldei au dus la destabilizări majore sub formă de alunecări de teren. ”Cel mai important eveniment de acest fel s-a produs în 1979 când alunecările devastatoare continuate cu curgeri torențiale au afectat albia râurilor Pinul și în aval pe cea a râului Neagra” (Bojoi și Brânduș, 1984). Acest eveniment major de destabilizare a haldelor a fost urmat de altele de o amploare mai redusă. Ulterior, curgerile de debris s-au instalat pe suprafețele nou create, modelând corpurile de alunecare și transportând cantități mari de materiale care au fost depuse în bazinul de retenție a sedimentelor Pinul sau în albia râului Neagra (Fig.14).

METODA DENDROGEOMORFOLOGICĂ APLICATĂ ÎN STUDIU

Dendrocronologia este ”știința care se ocupă cu datarea inelelor de creștere ale arborilor cu scopul de a răspunde la întrebări legate de istoria naturală” (Wenk, 1999). După Shroder (1980, p. 161) „dendrocronologia este știința generală care se ocupă cu datarea inelelor anuale de creștere ale plantelor lemnoase și cu exploatarea informațiilor de mediu asociate acestei creșteri”. Termenul de dendrocronologie provine din combinarea cuvintelor grecești dendron = arbore, chronos = timp și logos = știință, desemnând știința care folosește datarea inelelor de creștere (anul lor exact de formare). Cu alte cuvinte, dendrocronologiei îi revine sarcina de a elabora și dezvolta tehnicile de prelevare și prelucrare a probelor, de numărare, măsurare, datare, interdatare și standardizare a inelelor anuale de arbori. Aceste tehnici pot fi utilizate în numeroase științe specializate, precum:

dendroclimatologia se ocupă cu reconstituirea variației factorilor climatici de exemplu: cantitatea de precipitații, temperatura, vântul, adâncimea zăpezii etc;

dendroarheologia datează pe bază de resturi de lemn momentul în care arborii au fost doborâți și folosiți pentru construcții din lemn;

dendroecologia folosește inelele de creștere ale arborilor pentru a studia factorii care afectează ecosistemele;

dendroglaciologia studiază dinamica maselor de gheață folosindu-se de inelele de creștere ale arborilor dintr-o morenă pentru a se stabili momentul retragerii ghețarului respectiv;

dendrohidrologia studiază inundațiile, modificările albiei râurilor, oscilațiile nivelului lacurilor prin datarea perioadelor în care arborii au fost inundați;

dendropirocronologia se referă la reconstituirea apariției și periodicității incendiilor;

dendroentocronologia este ramură a dendrocronologiei care vizează analiza focarelor de insecte care afectează copacii.

dendrogeomorfologia studiază inelele arborilor pentru a data procese geomorgologice.

Fiecare dintre științele menționate folosesc inelele arborilor pentru a data și studia anumite procese specifice fiecărei științe. Schimbările apărute în forma inelelor de creștere permite datarea și explicarea acestor procese.

Metoda dendrogeomorfologică, pe care am folosit-o în studiu, este știința care folosește inelele arborilor și răspunsurile de creștere ale acestora pentru a data procesele geomorfologice, răspunzătoare de geneza și evoluția formelor de relief. De exemplu, analizarea schimbărilor apărute în forma inelelor de creștere permite datarea unor procese geomorfologice cum sunt alunecările de teren, avalanșele de zăpadă, creep-ul solului și al zăpezii, curgeri de debris etc.

Principiile generale ale dendrogeomorfologiei

Mulți autori au încercat să se ocupe cu documentarea enunțarea și demonstrarea principiilor de bază ale dendrocronologiei, care trebuie respectate pentru un studiu dendrogeomorfologic de succes. Există opt principii dendrocronologice de bază:

Principiul uniformității are la bază ideea că procesele fizice și biologice de mediu sunt reflectate în modul de creștere a arborilor, iar acest lucru trebuie sa fi fost operațional și în trecut. Ceea ce înseamnă că ”prezentul este cheia trecutului” (Hutton, 1785, apud Grissino-Mayer, 2005b). Totuși dendrocronologia a oferit un nou aspect acestui principiu și anume ”trecutul este cheia viitorului” adică dacă știm condițiile de mediu din trecut după ce analizăm inelele de creștere ale arborilor putem presupune mai bine și/sau gestiona condițiile similare de mediu în viitor. ”Folosind principiul uniformității Grissino-Mayer (1995) a obținut o perioadă de reconstituire a precipitațiilor pentru nordul statului New Mexico din S.U.A. care se baza pe inelele de creștere ale arborilor vii și pe cele ale resturilor de trunchiuri descoperite în monumentul ”El Malpais”. Reconstituirea a fost posibilă datorită calibrării lățimii inelelor de creștere din secolul XX-lea la cantitățile de precipitații din această perioadă, deoarece s-a presupus că relația dintre inelele de creștere și condițiile de mediu trebuie să fi existat și în trecut, autorul a reconstituit cantitățile anuale de precipitații din această regiune pentru ultimii 2129 de ani” (Vuia, 2006).

Principiul factorilor limitativi cuprinde rata de dezvoltare a arborilor și este influențată de cele mai multe ori de un mediu cu caracter limitativ dintr-o anumită regiune, de exemplu precipitațiile sunt un factor limitativ în cazul în care arborele se află într-un mediu cu climat arid sau semiarid. În cadrul mediilor respective creștere arborilor este în funcție de cantitatea de precipitații care permite acest lucru. Daca sezonul este mai ploios atunci inelele de creștere vor fi mai groase, în concluzie grosimea inelelor de creștere este influențată de cantitatea de precipitații (Fig. 15). În alte zone nu precipitațiile sunt cel mai

limitativ factor în creșterea arborilor. La altitudini mari de obicei temperatura este cel mai limitativ factor. În alte situații factorul limitativ poate să nu aibă un aspect climatic. Procese geomorfologice accelerate cum sunt avalanșele, alunecările de teren, rostogolirile, ravenarea, eroziunea fluviatilă, creep-ul etc.; pot reprezenta factorul cel mai limitativ dintr-o regiune forestieră. Aceste cauze sunt motivul pentru care selectarea arborilor pentru analiză trebuie făcută cu o atenție sporită în relație cu procesul sau procesele care afectează arborii respectivi, în caz contrar munca depusă în prelevarea, prelucrarea și examinarea probelor poate fi în zadar datele obținute fiind incorecte.

Principiul sistemului de creștere al arborilor se referă la seria de inele de creștere dintr-un arbore care poate fi descompusă într-un sistem de factori de mediu, antropici și naturali.

Unde:

R – inelul de creștere din anul t;

A – vârsta arborelui ( cu cât arborele este mai în vârstă cu atât creșterea este mai lentă);

D1 – factorii perturbatori intrinseci (ex. căderile de arbori);

D2 – factorii perturbatori extrinseci (ex. o invazie de insecte care cauzează reducerea ratei

de creștere a arborilor, influențe antropice, procese geomorfologice);

E – procese întâmplătoare care pot genera erori (nu pot fi prezise).

Literele grecești pot avea valoarea ”0” sau ”1” în cazul în care există factori perturbatori sau nu. Dacă dorim să scoatem în evidență procesele geomorfologice pe care le studiem unii factori trebuie minimizați. Acest lucru se poate face prin compararea cu o serie de inele de la arbori de aceeași specie, aflați în vecinătate însă în condițiile în care stresul geomorfologic este absent. Factorii perturbatori intrinseci și extrinseci se pot elimina după o selectare a arborilor și o documentare a condițiilor de mediu din trecut în situl ales pentru analiza dendrogeomorfologică. Pentru a elimina procesele întâmplătoare numite zgomot care sunt principala sursă de erori în datările dendrogeomorfologice este necesară o replicație a tendinței arborilor, acest lucru fiind obținut prin prelevarea, prelucrarea și analiza unui număr cât mai mare de probe și reacții de creștere.

Principiul amplitudinii ecologice se referă la speciile de arbori care sunt sensibile la schimbările factorilor de mediu și se află la limita latitudinală sau altitudinală a arealului lor de vegetare. În România speciile de conifere cu o mare amplitudine ecologica sunt pinul (Pinus sylvestris) și molidul (Picea abies), în timp ce zâmbrul (Pinus cembra), laricele (Larix decidua), pinul negru de banat (Pinus nigra v. banatica), sau tisa (Taxuss baccata) ocupă areale restrânse, cu o amplitudine ecologică mult mai mică, astfel analizarea inelelor de creștere a acestor arbori oferă informații importante.

Principiul selectării sitului de prelevare a probelor dendrocronologice se folosește pentru a selecta situl de prelevare a eșantioanelor în drendrocronologie și se bazează pe criteriul prin care putem afla că seriile de inele de creștere produse trebuie să fie senzitive la factorii de mediu studiați. Prin urmare în cazul în care arborii răspund bine la condițiile de secetă atunci ei sunt întâlniți acolo unde aportul de apă este limitat. Siturile pentru prelevarea eșantioanelor trebuie selectate în așa fel încât semnele de mediu care se dorește a fi investigate sa aibă un caracter cât mai evidențiat. În figura 16 se pot observa doua tipuri de inele de creștere (complacente și senzitive) din două medii diferite de creștere pentru arborii respectivi, prin urmare criteriul selectării sitului de prelevare a eșantioanelor se poate alege în funcție de unele particularități pe care le prezintă arborii: arbori rupți, cicatrizați, dezrădăcinați etc.

Principiul interdatării este un principiu de bază al dendrocronologiei, fiind fundamentat de către Andrew Ellicott Douglass, care se consideră părintele științei respective, care a demonstrat că unele caracteristici pe care le au inelele de creștere permit corelarea între inele ce provin de la arbori diferiți (de aceeași specie) și se pot suprapune numai pe un anumit interval. Acest lucru este posibil, deoarece se poate stabili cu exactitate anii în care inelele au fost formate, de exemplu: o secvență de inele foarte subțiri este urmată de o secvență de inele foarte groase. Dacă această variație se poate descoperi în doua sau mai multe probe diferite din punct de vedere temporal atunci, prin interdatare, va lua naștere o serie rezultantă mult mai lungă (Fig. 17).

Principiul repetabilității. Schimbările de mediu se pot evidenția mai bine, iar datele eronate pot fi înlăturate prin prelevarea mai multor probe din același arbore, dar și prin prelevarea mai multor probe din același areal. Studiul mai multor eșantioane din același arbore reduce erorile variabilițății creșterii inelelor, pe când erorile sunt semne de mediu nedorite care apar la un număr mic de arbori din același sit. A fost stabilit că în dendrocronologie numărul minim de probe per sit este de 10 (minim 2 probe per arbore), iar un număr de 20 de probe sau mai mult este optim.

Principiul standardizării. Creșterea arborilor reprezentată de lățimea inelelor variază în funcție de factorii de mediu care determină condițiile de viață, vârsta arborelui (cu cât are o vârstă mai înaintată cu atât creșterea va fi mai lentă, respectiv inelele de creștere vor fi mai înguste) care determină p scădere a potențialului de creștere în sezonul de vegetație. Din această cauză datele care sunt obținute din analiza probelor (lățime inel, raport lemn timpuriu – lemn târziu, densitate lemn timpuriu, densitate lemn târziu etc.) trebuie prelucrate și matematic pentru a elimina tendințele fiziologice de creștere respective. Prin urmare valorile numerice care sunt exprimate în milimetri (mm) sunt transformate în valori index care exprimă dimensiunea creșterii într-un an dat, raportată la creșterea estimată (tendința liniară de creștere trebuie standardizată înainte).

Principiile generale ale dendrocronologiei se pot aplica în procesul de alegere a siturilor cu arbori afectați de acțiunea agenților geomorfologici, în prelucrarea statistică și în interpretarea datărilor. Pe lângă acestea însă, există și alte principii speciale, care sunt în măsură să permită datarea cu acuratețe a unor răspunsuri de creștere diferită, anormală, ce apar ca efect al proceselor geomorfologice care au afectat arborii la un moment anume. De asemenea, spre deosebire de dendrocronologiile care indică o variație continuă în timp a creșterii arborilor, sub impulsul diverșilor factori de mediu, cele dendrogeomorfologice nu se caracterizează prin continuitate, deoarece procesele geomorfologice nu afectează arborii dintr-un sit în fiecare an, ci doar ocazional, prin concursul unui complex de factori care le-a generat. Astfel, în dendrogeomorfologie vor fi evidențiați doar anii în care diversele forme de creștere anormală a arborilor indică o magnitudine ridicată a proceselor geomorfologice.

Conceptul de proces-eveniment-răspuns a fost utilizat pentru prima dată în dendrogeomorfologie de către J. F. Shroder Jr. în anul 1978 și apoi în 1980 (p. 165). El se bazează pe faptul că diversele procese geomorfologice pot produce evenimentele menționate, iar acestea afectează creșterea arborilor din arealul respectiv. Răspunsurile de creștere se pot materializa prin:

apariția lemnului de reacție;

creșterea excentrică a inelelor anuale sau schimbarea bruscă a direcției excentricității acestora;

creșterea de noi lăstari verticali din tulpinile înclinate sau din tulpinile și ramurile rupte, precum și din rădăcinile adventive ale arborilor cu baza tulpinii îngropată în sedimente;

creșterea marginilor întărite și îngroșate în procesul de vindecare a cicatricilor mecanice și de incendiu;

traumatizarea celulelor din inele și a canalelor rezinifere;

inhibarea creșterii prin apariția de inele foarte înguste sau prin apariția benzilor false intra-anuale sau chiar prin suprimarea totală a creșterii într-un an (inele absente);

relaxarea sau sporirea creșterii prin formarea de inele exagerat de groase;

apariția rădăcinilor adventive și epicormice;

moartea arborilor;

succesiunea unei noi generații de arbori.

În zonele temperate, ca urmare a diferențelor de temperatură dintre anotimpul de iarnă și cel de vară, procesul de creșterea arborilor se realizează de-a lungul unei scurte perioadă din an, denumită ”sezon de vegetație” (Vuia, 2006), acest sezon de vegetație începe din luna aprilie și se termină în luna august, în dependență de temperatură poate dura mai mult. În același timp pentru arborii din cadrul zonelor tropicale și intertropicale creștea are loc pe parcursul întregului an calendaristic. Astfel în zonele temperate se poate observa diferența dintre sezonul de vegetație și restul anului prin inelele de creștere bine diferențiate între ele.

”Pentru vegetația sempervirescentă (conifere), procesul de creștere a arborilor se realizează prin intermediul unui țesut situat imediat sub scoarță numit cambium. Lemnul timpuriu are o culoare deschisă și se formează în prima parte a sezonului de vegetație, fiind alcătuit din celule cu diametru mai mare și pereți subțiri. În a doua parte a sezonului de vegetație, când temperatura începe să scadă, se formează celule cu pereți mai groși și diametru mai mic, acestea

având un rol important în asigurarea rezistenței arborelui. Celulele generate în perioada secundă de vegetație au culoare mai închisă și formează lemnul târziu”(Fig. 18) (Meseșan, 2013). În orice secțiune transversală se pot observa secvențe de lemn timpuriu care alternează cu secvențe de lemn târziu la arborii din zona temperată. ”O secvență de lemn timpuriu împreună cu secvența de lemn târziu consecutivă formează un inel anual de creștere. În fiecare an calendaristic se formează un nou inel de creștere, acesta fiind situat în exteriorul inelului din anul anterior. Într-o vedere tridimensională, inelele anuale de creștere din trunchiul unui arbore au aspectul unor conuri de lemn suprapuse” (Vuia, 2006), așa cum se poate observa în Fig. 19.

Manifestarea unuia dintre procesele enumerate mai sus are ca rezultat declanșarea unui eveniment care de obicei poate influența creșterea normală a arborilor din arealul afectat. Răspunsul arborilor este rezultatul încercării acestora de a se adapta la perturbarea suferită, manifestându-se prin crearea lemnului de reacție, a cicatricilor, a canalelor rezinifere traumatice, reducerea creșterii, creștere exagerată, formarea țesutului calus, formarea pungilor de rășină. Toate aceste răspunsuri sunt înregistrate de arbore în inelele de creștere formate după producerea evenimentului (Stoffel, Bollschweiler, 2009).

Lemnul de reacție se mai poate numi lemn de tensiune pentru arbori din categoria foioaselor sau lemn de compresiune pentru categoria coniferelor. Acesta apare în urma presiunii exercitate asupra trunchiului arborelui ca urmare a proceselor de deplasare în masă. Acest proces se poate observa în aspectul pe care îl are arborele, adică arborele este înclinat, iar pentru a reveni la poziția verticală, coniferele produc un hormon numit auxină care determină dezvoltarea unui țesut special care forțează trunchiul să revină la poziția normală, verticală. Țesutul respectiv apare în partea inferioară a zonei înclinate a trunchiului.

” Trăsătura specifică a lemnului de compresiune este forma rotundă a celulelor, rezultând spații bine definite între acesta. Pereții celulelor în cadrul lemnului de compresiune sunt mai groși decât în lemnul normal, având un conținut mai mare în lignină și mai mic în celuloză. Compoziția pereților celulari este diferită față de cea a celulelor din lemnul normal , ca urmare a modificarii stratelor cu microfibre de celuloză. Aceste modificări fac ca în timpul creșterii celulele din lemnul de compresiune să se poată extinde longitudinal, determinând „împingerea” în sus a trunchiul pentru a reveni la poziția verticală” (Du și Yamamoto, 2007).

În cazul în care tensiunea exercitată asupra trunchiului este foarte mare atunci lemnul de compresiune se extinde pe o perioadă mai îndelungată (Fig. 20) mai mulți ani la rând, respectiv mai multe inele de creștere). Anul în care începe secvența de compresiune este un indicator al producerii evenimentului care a afectat arborele, arborii, indicator care se poate lua în considerare doar daca arborele respectiv a avut mai mult de 10 ani, deoarece în primii ani de viață arborele este mult mai sensibil decât de obicei și pot interveni alți factori care pot determina apariția lemnului de compresiune ( de exemplu: vântul) fapt ce determină erori în datarea evenimentelor.

”Canalele rezinifere traumatice sunt specifice coniferelor și se formează în urma impactului mecanic exercitat asupra trunchiului unui arbore, din diferite cauze precum: invazia unor insecte, atacul unor ciuperci, manifestarea incendiilor, manifestarea condițiilor climatice care determină distrugerea parțială a cambiului” (Bollschweiler et al. 2008, Pop et al., 2012 b). Aceste canale sunt formate din celule epiteliale care înconjoară arborele și produc rășină care circulă prin arbore. Apariția acestor celule epiteliale se datorează reacției de apărare a arborelui prin mărirea fluxului de rășină care circulă prin arbore, pentru a asigura izolarea, împiedicarea și răspândirea agenților patogeni din interiorul lemnului. Canalele rezinifere traumatice apar ocazional în lemnul coniferelor și sunt destul de dispersate, dar dacă arborele suferă anumite leziuni atunci canelele rezinifere traumatice formează șiruri tangențiale în jurul leziunii (Fig. 21). Seriile de canale rezinifere traumatice se pot dezvolta până la 5 cm deasupra leziunii și pana la 10 cm sub aceasta unde se dezvoltă și în inelele crescute în următorii 2-3 ani de producerea evenimentului. ”Dacă leziunea apare în timpul sezonului de creștere, canalele rezinifere traumatice se individualizează în perioada imediat următoare. Dacă leziunea apare imediat după terminarea sezonului de creștere, uneori are loc o reluare a creșterii pentru o scurtă perioadă și formarea canalelor rezinifere traumatice însă, în cele mai multe cazuri, canalele rezinifere traumatice apar doar anul următor, după reluare creșterii” (Bollschweiler et al. 2008).

Clasificarea canalelor rezinifere traumatice se stabilește în funcție de repartiția acestora în cadrul inelului de creștere anual. Canalele individuale oarecum aliniate se încadrează în clasa C. Canalele aliniate, dar care au spații între ele, se încadrează în clasa B, iar în clasa A într-un inel sunt canale rezinifere dese, foarte apropiate între ele (fără spațiu gol) și aliniate.

Reducerea creșterii este un fenomen care are ca rezultat scăderea bruscă a lățimii inelelor anuale cu cel puțin 40% față de inelele anterioare, dar se poate ajunge și la lipsa totală a unuia sau a mai multor inele. În funcție de intensitatea impactului, poate apărea un inel mai îngust sau mai multe. Uneori, în urma impactului foarte puternic, arborele nu mai reușește să revină la creșterea normală. De obicei, reducerea creșterii se asociază cu apariția cicatricilor, a lemnului de compresiune datorat înclinării trunchiului; cu îngroparea trunchiului arborelui sau cu ruperea unor ramuri. Fenomenul respectiv este tipic în special în cazul ruperii vârfului arborelui, având ca rezultat formarea în anii următori a unor inele mai înguste pe toată circumferința trunchiului. Reducerea creșterii poate avea uneori și cauze climatice, în acest caz inelele înguste putând fi identificate în mai mulți arbori din aceeași perioadă și același areal (Stoffel et al, 2010). Intensitatea răspunsului de tip reducerea creșterii se stabilește în funcție de intervalul de timp în care aceasta apare fără întrerupere și se clasifică la fel ca și în cazul lemnului de compresiune.

Dacă reducerea creșterii are ca rezultat scăderea lățimii inelelor cu minim 50% atunci creșterea exagerată reprezintă fenomenul în urma căruia lățimea inelelor anuale crește de la un minim de 30% și poate ajunge la diferențe de peste 200% între inele consecutive. Fenomenul de creștere exagerată se datorează în primul rând unor evenimente care au distrus arborii din apropierea celui în cauză. În cazul în care, arborele studiat, nemaiavând concurența vecinilor, va beneficia de mult mai multă lumină, apă și nutrienți, astfel înregistrând o creștere, spre deosebire de anii anteriori, mai puternică observându-se un inel mai lat. Câteodată creșterea exagerată poate să apară mai târziu, inițial arborele afectat astfel formează de la unul până la mai multe inele mai înguste decât anterioarele, iar inelele late apar doar după refacerea arborelui. Creșterea exagerată poate avea uneori cauze climatice, prin urmare în așa situație inelele mai late se pot fi identificata în mai mulți arbori din aceeași perioadă și același areal. Intensitatea răspunsului de tip creștere exagerată se stabilește în funcție de intervalul de timp în care acest fenomen apare fără întrerupere, împărțirea pe clase de intensitate fiind similară cu cea din lemnului de compresiune.

Cicatricile permit datarea procesului prin care a fost distrusă scoarța și cambiumul (țesutul vegetal tânăr) pe suprafața a trunchiului În cazul în care leziunea are loc în timpul sezonului de vegetație, anul în care s-a produs evenimentul se poate stabili cu o precizie sporită.

Vindecarea cicatricilor (Fig. 22) implică creșterea inelelor care se dezvoltă în urma traumei peste zona trunchiului care are cambiumul distrus și are aspectul unei margini îngroșate și întărite. Inelele de creștere noi nu mai pot acoperi zona cu cicatrice, ci doar sub un anumit unghi, devenind tot mai subțiri în interiorul marginii care înconjoară cicatricea. În dependență de amploarea traumei, cicatricea se poate vindeca complet după mai mulți ani, dar se poate stabili cu exactitate anul în care trauma a fost indusă, datorită culorii închise a inelelor din zona respectivă în comparație cu celelalte inele din secțiune (Fig. 23). Prin simpla numărare a inelelor care au crescut de la momentul cicatrizării se poate stabili o vârstă exactă a cicatricii. În unele cazuri inelele înguste formate după cicatrizare îngreunează procesul de stabilire a vârstei cicatricii. Dacă se extrag doar carote pentru datare este nevoie de cel puțin două, una pe o rază care străbate cicatricea până la mijlocul arborelui (măduva trunchiului), iar cealaltă la aceeași înălțime tot până în centrul trunchiului doar că pe o rază care să cuprindă inele sănătoase. Diferența dintre numărul inelelor celor două carote reprezintă anii scurși de la evenimentul care a creat cicatricea.

5.2. Etapele cercetării

Pentru început este nevoie de a se identifica arealul de studiu, respectiv un areal minier cu arbori afectați de un proces geomorfologic, curgeri de debris în acest caz. Etapa respectivă se poate efectua într-un laborator cu ajutorul documentelor cartografice precum: ortofotoplanuri, imagini aeriene sau satelitare, planuri topografice sau alte hărți etc. În acest mod se pot individualiza culoare de curgeri de debris, bazine de retenție a sedimentelor etc.

Pasul următor constă în studiul de teren, prin prelevarea eșantioanelor din arborii afectați de curgeri de debris. Arborii care sunt eșantionați trebuie să aibă urme vizibile ale impactului precum: cicatrici, trunchi îngropat de sedimente etc; iar arborii care din afara sitului care pot fi eșantionați oferă posibilitatea de a observa o creștere normală neafectată de curgerile de debris. ”Comparând creșterea arborilor (afectați și neafectați de avalanșe) devin evidente răspunsurile arborilor afectați și, mai important, această analiză permite înlăturarea erorile induse de influența climatului” (Wilford et al, 2005).

Eșantionarea arborilor se face prin prelevarea discurilor (Fig. 20, 23, 25) sau a carotelor. Discurile sunt obținute prin tăierea arborilor afectați de curgerile de debris obținându-se astfel o secțiune transversală. Probele respective conțin mult mai multe informații decât carotele. Procedura de prelevare a probelor impune notarea orientării atât pe carote cât și pe discuri: C – amonte, D – aval, A – 90° spre stânga fată de C, B – 90° spre dreapta față de C.

Carotele sunt extrase cu ajutorul unui instrument special conceput care se numește burghiu presler (Fig. 24). Interiorul burghiului este de 6 milimetri, respectiv și carotele extrase vor avea 6 milimetri. La prelevarea probelor se montează setul de carotare,

adică se introduce tija burghiului în mâner (Fig. 24), apoi se înlătură scoarța arborelui acolo unde se dorește introducerea în trunchiul copacului. Prin răsucire în sensul acelor de ceasornic, perpendicular pe axa longitudinală a arborelui, deoarece se dorește atingerea măduvei trunchiului. Atunci când utilizatorul burghiului consideră ca a ajuns la măduvă se introduce extractorul pe întreaga sa lungime în burghiu, se răsucește la 360° în sens invers acelor de ceasornic pentru că în așa fel carota se rupe de țesutul arborelui. În urma acestei proceduri se scoate cu grijă extractorul din interiorul burghiului împreună cu carota. Pentru extragerea burghiului din trunchiul copacului, procedură care trebuie făcută imediat după imediat după extragerea carotei pentru ca burghiul se poate bloca în trunchiul arborelui, se rotește burghiul în sens invers acelor de ceasornic.

Selecția arborilor care urmează a fi eșantionați asigură obținerea informațiilor calitative și cantitative despre curgerile de debris manifestate în arealul de studiu. În cazul în care trunchiul arborelui este curbat la bază (Fig. 26) este preferabilă prelevarea a doua carote pe razele C și D din locul de curbură maximă. Dacă arborele are o cicatrice atunci este necesară extragerea a doua carote în unghi de 90° dintre care una prin cicatrice neapărat, iar cealaltă în afara zonei afectate de cicatrice; sau o singură carotă în apropierea cicatricii (Fig. 25).

După extragerea carotei urmează o serie de caracteristici care trebuie notate pe fișa arborelui. Orice arbore eșantionat trebuie localizat cu ajutorul unui GPS, sau pe un ortofotoplan. Apoi arborele este fotografiat pentru a fi evidențiate anomaliile pe care le prezintă acesta. Se mai notează circumferința trunchiului în locul din care a fost extrasă carota și înălțimea la care a fost extrasă. În fișa de teren a arborelui se scriu și informații referitoare la: poziția socială a arborelui, tipul anomaliei pe care o prezintă arborele respectiv, alte comentarii cu aspect morfologic care sunt observate, numele autorului, situl din care a fost eșantionat arborele, data eșantionării, numărul pozei și facultativ o schiță a arborelui dacă este considerată relevantă.

Imediat după extragerea carotelor din trunchiul arborelui acestea sunt puse într-o placă de policarbonat pe care trebuie notat atât numărul arborelui eșantionat cât și orientarea carotei (A, B, C, D). Unii autori recomandă păstrarea carotelor în alte recipiente cum sunt paiele pentru suc care au același diametru cu carotele (Vuia, 2006). Înscrierea datelor de identificare a probelor greșit poate duce la extragerea informațiilor eronate în etapa de laborator, respectiv este nevoie de mare atenție atât la datele de identificare cât și la transportarea carotelor pentru a evita ruperea acestora.

Numărul de arbori eșantionați variază în funcție de procesul geomorfologic studiat. De exemplu rostogolirea sau căderea unei roci afectează doar arborii din calea acesteia, pe când curgerile de debris poate afecta mult mai mulți arbori. Experții consideră că este nevoie de un număr de arbori eșantionați între 30 și 350. Cu cât numărul de probe crește cu atât mai multe evenimente pot fi datate, respectiv la un număr de 100 de arbori eșantionați procentul de reconstrucție este de 58%, la 150 – 78%, la 200 – 84% iar la 300 de arbori eșantionați procentul de reconstrucție poate ajunge aproape de 100% (Stoffel et al, 2013).

După eșantionarea arborilor din sit, carotele trebuie pregătite pentru prelucrare, astfel acestea sunt lipite pe suporturi din lemn pentru a fi păstrate în condiții optime, dar și pentru o prelucrare mai ușoară. Poziționarea carotei pe suportul de lemn la fel este importantă, aceasta trebuie să fie poziționate cu fibra verticală. Este recomandat ca acest procedeu să fie efectuat cât mai repede, pentru că daca acest interval depășește o zi există riscul ca într-un final carotele să se fi îndoit, sau se pot rupe ceea ce îngreunează procesul de lipire pe suportul de lemn. În cazul în care o carotă este ruptă atunci lipirea pe suportul de lemn se face în așa fel încât să fie cât mai aproape de poziția lor naturală pentru a reduce efectul rupturii, dar cantitatea de informații oferită de carotă poate scădea. Fiecare suport de lemn trebuie să fie notat cu numărul carotei/arborelui, situl de prelevare, data prelevării și orientarea carotei.

Etapa următoare are două faze: pregătirea eșantioanelor urmată de analiza propriu-zisă. Uscarea eșantioanelor la căldură este prima fază (Pop et al, 2012b), astfel acestea se lasă într-un loc cald pentru o perioadă de câteva săptămâni. După ce eșantioanele s-au uscat acestea trebuie șlefuite cu hârtie abrazivă de granulație diferită. Se începe cu benzi de hârtie abrazivă de granulație mare P40, după care se poate ajunge la o granulație tot mai fină până la P400. În cazul în care este nevoie de unele detalii suplimentare se poate folosi și hârtie abraziva mai fină P600 și P800. Ideal este ca după șlefuire sa fie înlăturată aproximativ jumătate din carotă ca informațiile să fie cât mai bune.

După procesul de șlefuire se numără inelele anuale ale fiecărui eșantion, fie cu ochiul liber, cu ajutorul microscopului; și se marchează cu un punct anii care se termină cu un 0 (zero), cu două puncte anii care se termină cu 50 și cu trei puncte anii care se termină cu doi de zero (Philips, 1985). În stadiul respectiv trebuie acordată o mare atenție la inelele de creștere care lipsesc sau a inelelor false, care pot determina apariția erorilor în datare și pot compromite rezultatele studiului. Prin compararea a două sau mai multe carote din același arbore reduce semnificativ erorile induse de inelele false și de inelele lipsă. În etapa respectivă se trasează pe discuri axele corespunzătoare orientării în teren A, B, C, D.

Analiza carotelor și a discurilor se face prin măsurarea lățimii inelelor de creștere a arborilor, procedeu care se efectuează cu ajutorul unui microscop cu fir reticular și a unei mese mobile (stația LINTAB 5 sau 6). Microscopul este conectat la un computer care are instalat un program specializat (TSAP- Scientific 0.22) . În așa mod se construiește curba de creștere pentru fiecare carotă și fiecare disc. Ca măsurătoare să fie de o acuratețe ridicată trebuie să se aibă grijă ca firul reticular să fie paralel cu inelele de creștere chiar dacă este necesară modificarea poziției probei ( carotei sau a discului) în timpul măsurătorii. După ce se măsoară lățimea tuturor inelelor prin procedeul numit interdatare cu un soft specializat numit COFECHA se compară curbele de creștere a tuturor arborilor, astfel se verifică acuratețea numărării inelelor de creștere și identificarea inelelor lipsă sau cele care sunt în plus (Pop et al., 2012b). După măsurarea inelelor care nu ai fost afectați de curgerile de debris (arbori de referință) se realizează o medie a lățimii inelelor de creștere pentru a se obține curba de creștere de referință (Pop et al., 2012b).

Un alt aspect al analizei îl reprezintă inventarierea anomaliilor de creștere din fiecare carotă sau disc și se notează tipul anomaliei, anul sau anii în care apare și intensitatea acesteia. Ulterior, aceste informații sunt centralizate într-un tabel care are pe linii anii și pe coloane carotele. Prin sintetizarea informațiilor din tabelul cu date creat se identică numărul de anomalii de creștere din fiecare tip pentru fiecare an, intensitatea lor și numărul de arbori afectați de curgeri de debris în fiecare an. Pe baza acestor date se calculează indexul arborilor afectați după formula definită de Shroder 1978 (conform Pop, 2012a):

It = (Σin= 1Rt / Σin= 1At) ×100

în care:

It = indexul arborilor care prezintă anomalii de creștere,

t = anul pentru care se calculează acest index,

Rt = numărul arborilor care prezintă anomalii de creștere în anul t

At = numărul arborilor eșantionați în viață în anul t

În funcție de valorile indexului respectiv se poate stabili magnitudinea curgerilor de debris care au fost identificate pentru fiecare an.

Identificarea anilor în care au avut loc curgeri de debris nu este doar o operație statistică, iar realizarea ei implică aprecieri subiective. Uneori nu se poate susține cu certitudine dacă anomaliile în cauză se datorează unei curgeri de debris sau a mai multor produse în același an în care s-a format inelul de creștere. Pe baza datelor respective se pot elabora reprezentări grafice și cartografice cum ar fi graficul frecvenței curgerilor de debris în timp. De asemenea afecțiunile arborilor care sunt asociate cu poziția spațială a acestora se poate folosi la identificarea extensiunii spațiale a curgerilor de debris în fiecare an.

REZULTATE ALE RECONSTITUIRILOR DENDROGEOMORFOLOGICE

Pentru studiul dendrogeomorfologic unul dintre cele mai importante elemente este terenul, prin urmare prima etapă de lucru în cadrul studiului a fost realizată în laborator prin identificarea arealului influențat de curgeri de debris care afectează pădurea de conifere (Fig. 30, 31). Demersul respectiv a fost facilitat de studiile curgerilor de debris din zona învecinată și anume situl Dumitrelul. După ce am analizat ortofotoplanurile am ales următorul sit, Pinul. În teren am eșantionat 23 de arbori care erau situați în zona de transport a curgerilor de debris și în partea superioară a zonei de depozitare (Fig. 28). Pentru fiecare arbore eșantionat a fost completată o fișă de observație cu datele necesare (poziția socială a arborelui, tipul anomaliei, comentarii cu aspect morfologic, numele autorului, situl, data eșantionării, circumferința, localizarea pe ortofotoplan). Majoritatea probelor eșantionate au fost discuri 21 la număr și 2 eșantioane de carote (2 carote/ arbore cu orientarea A și B, C și D în același eșantion), prin urmare lipirea carotelor pe suport de lemn s-a făcut ziua următoare, suporturile fiind tăiate în funcție de lungimea carotelor. Cel mai în vârstă arbore eșantionat are cel puțin 71 de ani (1947), iar cel mai tânăr arbore are 23 de ani (1995). Cei mai tineri arbori sunt localizați lângă bazinul de sedimente, pe când cei mai în vârstă la extremitățile acestora. Analiza diferitelor perturbări care au apărut simultan la diferiți arbori au permis reconstrucția curgerilor de debris din trecut care au apărut pe cele 2 brațe ale Pinului. Reconstrucția evenimentelor din anii anteriori au fost bazați pe studierea secțiunilor transversale a perturbărilor arborilor eșantionați în urma cărora am constatat următoarele perturbări: 34 anomalii de tip cicatrice (SC), 9 anomalii de tip canale rezinifere traumatice (TRD), 7 anomalii de tip lemn de compresiune (CW), 13 anomalii de reducere a creșterii (GS) (Fig.27).; cu un total de 63 de anomalii de creștere, celelalte anomalii sunt considerate nesemnificative.

Tabel. 1 Anomaliile de creștere din arborii 85-88 grupate în funcție de ani

Din totalul anomaliilor de creștere, (63 la număr) am reușit să reconstruiesc un număr de minim 10 curgeri de debris care datează din 1977(Fig. 29). Dacă luăm în considerare toată cronologia (1977-2018) putem spune că o curgere de debris are loc odată la 4,1 ani, însă după 1993 curgerile de debris au loc odată la 2,7 ani. Pe baza înregistrărilor din inelele de creștere anuale am reușit 5 evenimente ale curgerilor de debris semnificative în 2016 (83%), 2014 (38%), 2012 (38%), 2007 (50%), 2003 (46%); iar între anii 1977-1993 nu am avut nici un eveniment semnificative de acest fel. Indexul este calculat prin formula:

It = (∑in= 1Rt / ∑in= 1At) ×100% (Shroder, 1978)

(R) – numărul arborilor cu anomalii în anul eveniment (t);

(t) – anul eveniment;

(A) – numărul total al arborilor eșantionați (t).

Fiind construite la începutul anilor 1980 cele 3 rezervoare, Pinul, Gura Haitii și Dumitrelul reprezintă o oportunitate interesantă de a estima volumul materialului transportat din haldele de steril pe cale naturală prin sistemul hidrografic. În cazul bazinului de retenție a sedimentelor Pinul au fost acumulate până în 2007 un volum de 91,100 , iar în 2017 un volum care a ajuns la 141,022 și acoperă o suprafață de 31,700 cu o adâncime medie de 4,5m și o rată de acumulare de 12 cm (Pop et al., 2018).

6.1.Limitele metodei

În realizarea studiului respectiv am realizat avantajele semnificativ pe care îl poate aduce acest ansamblu de metode datării evenimentelor geomorfologice din trecut. Pe lângă avantajele pe care am aflat că le are această metodă am realizat și câteva puncte slabe care pot compromite rezultatele aplicării greșite a lor în cazul în care nu sunt cunoscute și dacă influența lor nu este pe cât posibil înlăturată.

Una dintre cele mai mari probleme este că arborii nu pot înregistra decât evenimentul impactului mecanic exercitat, dar nu și cauza care a produs anomalia, aceasta poate fi de mai multe feluri și nu putem fi siguri dacă toate anomaliile de creștere care au fost identificate au fost cauzate de curgeri de debris sau de alte procese geomorfologice.

O altă limită a metodei este considerat faptul că pe baza inelelor de creștere nu poate fi identificat decât un eveniment pe an. Dacă în decursul a câtorva zile/săptămâni arborii nu vor înregistra două sau mai multe evenimente, respectiv nu se poate cunoaște numărul de anomalii produse pe an ci doar una într-un an.

Alt minus constă în faptul că curgerile de debris în mare parte au loc în interiorul culoarului bazinului hidrografic Pinul, iar cei mai mulți arbori se află pe malurile râului, respectiv ca curgerea de debris să fie înregistrată de arbori trebuie să aibă o amplitudine mare în caz contrar aceasta va trece pe lângă mulți arbori fără a înregistra anomalia respectivă în inelele de creștere ale acestora și va fi înregistrată doar în cadrul puținilor arbori care se află în meandrele râului.

CONCLUZII ȘI PERSPECTIVE ÎN STUDIEREA PROCESELOR GEOMORFOLOGICE DIN AREALUL MINIER CĂLIMANI

Între anii 1970-1997 activitatea minieră din Munții Călimani a creat forme de relief specifice(mină de suprafață, halde de steril, baraje, iazuri de decantare etc.). Haldele de steril create recent sunt încă puternic afectate în principal de procese hidrogeomorfe (ploi, topirea zăpezii etc.). Prin studiul respectiv putem spune că metodele domeniului dendrogeomorfologic sunt metode foarte bune pentru a urmări transferul de sedimente în medii naturale și antropice perturbate de procese geomorfologice precum deplasările în masă. Pe de altă parte studiile cu privire la efectele sedimentelor care sunt transportate prin curgeri de debris bazate pe creșterea arborilor lipsesc. În Munții Călimani activitatea curgerilor de debris care a dus la formarea canalelor rezinifere traumatice și anomalii de tip reducerea creșterii în inelele de creștere ale arborilor ar putea fi rezultatul influențelor geochimice. Este nevoie de un număr de studii mai mare pentru a înțelege mai bine răspunsurile pe care le pot oferi arborii la combinația anomaliilor, adică perturbări geomorfologice și geochimice Pentru a reconstrui evenimentele din trecut care s-au produs de-a lungul culoarului Pinul am luat în considerare reacțiile de creștere produse de impactul mecanic al curgerilor de debris.

Combinația dintre mediul natural și cel antropic a dus la perturbarea zonei respective și ar putea amplifica capacitatea de eroziune și de transport a curgerilor de debris și a inundațiilor din sectorul inferior al râului Pinul. Acest lucru are desigur o influență mare asupra ratei de sedimentare a bazinului de retenție. Prin urmare sunt necesare mai multe investigații stratigrafice și sedimentologice pentru o mai bună identificare a proceselor hidrogeomorfe susceptibile apariției (inundații, debit hiperconcentrat și curgeri de debris, având în vedere că identificarea corectă a proceselor hidromorfe este foarte importantă pentru a se aplica măsuri de înlăturare a proceselor studiate.

În plus curgerile de debris repetate ar putea afecta stabilitatea barajului de retenție a sedimentelor Pinul, dar și încă al unui bazin de retenție a sedimentelor Neagra (râul Pinul este afluent al râului Neagra) construit în aval. O instabilitate similară a avut loc într-un bazin de retenție în 10 martie 2000 într-o zonă minieră din Munții Maramureșului. Iazul de decantare a fost destabilizat de creșterea nivelului apei din caua ploilor torențiale, împreună cu topirea zăpezii, fiind eliberată astfel apa contaminată cu metale grele și materiale solide care au fost apoi duse în aval de sistemul fluvial (Macklin et all., 2003). Prin urmare sondajul topografic poate servi în evaluarea schimbărilor morfologice (transportul și depozitarea sedimentelor) legate în mare parte de procesele hidrogeomorfe din zona minieră. Cercetările dendrogeomorfologice suplimentare asupra coniferelor și foioaselor care au habitate similare vor confirma potențialul pe care îi au arborii în reconstrucția dinamicii proceselor geomorfologice. Analiza anatomică a lemnului la fel și analiza dendrochimică a inelelor afectate pot clarifica răspunsuri diferite în cazul îngropării arborelui la nivel macroscopic și anatomic.

BIBLIOGRAFIE

Alestalo, J. (1971), Dendrochronological interpretation of geomorphic processes, Fennia, Helsinki;

Baroni, C., Bruschi, G., Ribolini, A., (2000), Human-induced hazardous debris flows in Carrara marble basins (Tuscany, Italy), Earth Surface Processes and Landforms, John Wiley & Sons, Ltd;

Bojoi, I., Brânduș, C., (1984), Influențe antropice asupra modelării reliefului Masivului Călimani, Studii și Cercetări de Geologie, Geofizică și Geografie, seria Geografie, vol. XXXI, pp. 14 – 18;

Bojoi, I., Brânduș., (1985), Considérations sur la morphodynamique actuelle du Massif des Călimani (Carpates Orientales), Analele Științifice ale Universității Al. I. Cuza, Geologie-Geografie, Iași, vol. XXXI, pp. 67 – 73;

Bollschweiler, M., Stoffel, M., Schneuwly, D. M., Bourqui, K., (2008), Traumatic resin ducts in Larix decidua stems impacted by debris flows, Tree Physiology, 28(2), 255-263;

Bolognesi, R., (2007), Avalanche!: Undestrand and reduce risks from Avalanches, Cicerone Press, Paris;

Bonnet-Staub, I., (2001), Une méthodologie d’analyse et de cartographie de l’aléa «initiation de laves torrentielles» – application au torrent du Bragousse (France), Bulletin of Engineering Geology and the Environment, vol. 59, pp. 319 – 327;

Coussot, P., Meunier, M., (1996), Recognition, classification and mechanical description of debris flows, Earth Science Reviews, Revista Elsevier;

Dincă, I., (2004), Apa și peisajele din Munții Călimani, Editura Universității din Oradea, Oradea;

Du, S., Yamamoto, F., (2007), An overview of the biology of reaction wood formation, Journal of Integrative Plant Biology, 49(2),131-143;

Grissino-Mayer, H. D., (1995), Tree-ring reconstructions of clomate and fire history at El Malpais National Monument, New Mexico, Ph.D. dissertation, The University of Arizona, Tucson;

Grissino-Mayer, H. D., (2005), Principles of Dendrochronology, The University of Arizona, Tucson;

Innes, J. L., (1983), Debris flows. Progress in Physical Geography, vol. 7, pp. 469 – 501;

Iverson, R. M., (2000), Landslide triggering by rain infiltration, Water Resources Research;

Lenart, J., Tichavsky, R., Vecera, J., Kapustova, V., Silhan, K., (2017), Genesis and geomorphic evolution of the Velké pinky stopes in the Zlatohorská Highlands, Eastern Sudetes, Geomorphology, Revista Elsevier;

Macklin, M. G., Brewer, P. A., Bălteanu, D., Coulthard, T. J., Driga, B., Howard, A. J., Zaharia, S., (2003), The long-term fate and environmental significance of contaminant metals released by January and March 2000 mining tailings dam failures in Maramureș County, upper Tisa Basin, Romania, Appl. Geochem, 18, 241-257;

Martin-Duque, J. F., Zapico, I., Oyarzun, R., Lopez Garcia, J. A., Cubas, P., (2015), A descriptive and quantitative approach regarding erosion and development of landforms on abandoned mine tailings: new insights and environmental implications from SE Spain, Geomorphology, Revista Elsevier;

Meseșan, F., (2013), Studiul avalanșelor de zăpadă din cadrul Masivului Piatra Craiului utilizând tehnici dendrogeomorfologiece. Aplicație în bazinul superior al Văii Cheia, Lucrare de Licență, Facultatea de Geografie, Universitatea ”Babeș-Bolyai”, Cluj-Napoca;

McClung, D. M., Schaerer, P., (2006), The avalanche handbook, Ediția 3, The Mountaineers, Seattles;

Naum, T., (1984), Vulcanocastul și mineralizațiile de fier și sulf din Munții Călimani, Theor & Applied Karstology;

Naum, T., Butnaru, E., (1989), Munții Călimani, Editura Sport-Turism, București;

Philips, R., (1985), Collecting, preparing, crossdating and measuring tree increment cores, U.S. Geological Survey, Water-Resources Investigations Report 85-4148;

Pop, O. T., (2012a), Studiul comparativ al proceselor geomorfologice contemporane în masivele vulcanice Sancy și Călimani, Teză de doctorat, Facultatea de geografie Universitatea ”Babeș-Bolyai”, Cluj-Napoca;

Pop, O. T., Buimagă-Iarinca, S., Stoffel, M., Anghel, T., (2012b), Réponse des épicéas (Picea abies (L.) Karst.) à l’accumulation des sédiments dans le bassin de rétention Dumitrelul (Massif du Călimani, Roumanie), Arbres et Dinamique, Presses Universitaires Blaise Pascal, Clermont-Ferrand;

Pop, O. T., Germain, D., Meseșan, F., Gavrilă, I. G., Alexe, M., Buzilă, L., Holobâcă, I., Irimuș, I. A., (2018), Dendrogeomorphic assessment and sediment transfer of natural vs. mining-induced debris-flow activity in Călimani Mountains, Eastern Carpathians, Romania, Geomorphology, Revista Elsevier;

Rapp, A., (1960), Recent development of mountain slopes in Karkevagge and surroundings, Northern Scandinavia, Geografiska Annaler, vol. 42;

Rădoane, M., Rădoane, N., Ichim, I., Surdeanu, V., (1999), Ravenele Forme, Procese, Evoluție, Presa Universitară Clujeană, Cluj-Napoca;

Rădoane, M., Dumitriu, D., Ichim, I., (2001), Geomorfologie Vol. 2, Editura Universității Suceava, Suceava;

Schweizer, J., Jamieson, J. B., Schneebeli, M., (2003), Snow avalanche formation, Reviews of Geophysics;

Shroder, Jr. J. F., (1978), Dendrogeomorphological analysis of mass-movement, Table Cliff Plateau, Utah;

Shroder, Jr. J. F., (1980), Dendrogeomorphology: review and new techniques of tree-ring dating, Progress in Physical Geography, pp. 161 – 188;

Stoffel, M., Bollschweiler M., (2008), Tree-ring analysis in natural hazards reasearch – an overview, Natural Hazards and Earth System Sciences, 8, 187-202;

Stoffel, M., Bollschweiler M., (2009), What tree rings can tell about Earth-Surface processes: Teaching the Principles of Dendrogeomorphology, Geography Compass 3/3;

Stoffel, M., Bollschweilei, M., Butler, D., Luckman, B., (2010), Tree Rings and Natural Hazards: A state-Of-The-Art, Springer;

Stoffel, M., Butler, D., Corona, C., (2013), Mass movements and tree rings: Aguide to dendrogeomorphic field sampling and dating, Geomorphology, http://dx.doi.org/10.1016/j.geomorph.2012.12.017;

Stoica, D. L., (2007), Cercetări de geografie fizică pe versantul nordic al masivului Călimani, Teză de doctorat, Universitatea Al. I. Cuza Iași, Facultatea de Geografie-Geologie, Iași;

Surdeanu, V., Pop, O. T., Dulgheru, M., Anghel, T., Chiaburu, M., (2011), Relationship between trees colonization, landslide and debris-flow activity in the sulphur minig area of Calimani Mountains, Revista de Geomorfologie, vol. 13, București;

Varnes, D. J., (1978), Slope movement types and processe, In: Schuster, R. J., Krizek, R. J. Bibliography Landslides, analysis and control (Special Report 176). Transportation Research Board, National Academy of Sciences, Washington D.C;

Voiculescu, M., (2002), Fenomene geografice de risc în Masivul Făgăraș, Editura Brumar, Timișoara;

Vuia, F., (2006), Studii de dendrocronologie în datarea reliefului, Referat științific, Cluj-Napoca;

Wenk, C., (1999), Applying and Edit Distance to the Matching of Tree Rings Sequences in Dendrochronology, in Combinatorial Pattern Matching, Warwich University, UK;

Wilford, D., Cherubini, P., Sakals, M., (2005), Dendroecology: a guide for using trees to date geomorphic and hydrologic events, B.C. Min. For, Res, Br., Victoria, B.C. Land Manage. Handb. No58;

Zapico, I., Martin-Duque, J. F., Bugosh, N., Laronne, J. B., Ortega, A., Molina, A., Martin-Moreno, C., Nicolau, J. M., Castillo, L. S., (2018), Geomorphic reclamation for reestablishment of landform stability at a watershed scale in mined sites: The Alto Tajo Natural Park, Spain, Ecological Engineering, Revista Elsevier;

https://geology.com/articles/debris-flow, accesat 10.05.2020

http://www.ecoportal.ro/ecosisteme-acvatice-halde-steril/doc/faza_I_ecosisteme_acvatice_2007.pdf, (accesat 10.05.2020)

https://www.slideshare.net/LambrinocLaurentiu/avalanse, (accesat 25.05.2020);

http://www.irpi.cnr.it/en/focus/debris-flow-monitoring/, (accesat 25.05.2020);

https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/paleoclimatology-data/datasets/tree-ring, (accesat 27.05.2020);

https://www.gavimex.ro/produse/burghie-pressler/, (accesat 27.05.2020);