Le volcan qui dominait cette île a généré une caldeira au XVIIème siècle avant JC, très semblable à celles que nous avons vues aux Açores, mais qui en l'occurrence est ouverte sur la mer et non pas remplie par des eaux de ruissellement. Une caldeira se forme quand la chambre magmatique du volcan s'est vidée par des éruptions successives. Le plafond du réservoir de lave s'effondre alors, générant une structure géologique plus ou moins circulaire, pourvues de hautes falaises, qui lui donne l'aspect d'un gigantesque chaudron, qui atteint souvent plusieurs kilomètres de diamètre. La caldeira peut avoir près de la circonférence du volcan, et est beaucoup plus grande que le cratère d'origine.
Santorin abritait une civilisation très élaborée dans la ville antique d'Akrotiri, redécouverte en 1969 sous quelques dizaines de mètres de cendres. Celle-ci était apparentée aux Minoens crétois.
Il y a une activité volcanique résiduelle dans les ilots centraux de Santorin : ce sont bien les seuls à être préservés des touristes !
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