Nel settore orientale dell'arco vulcanico formato dalle isole Eolie si trovano Panarea e Stromboli, vicine, ma caratterizzate da storie eruttive diverse: Panarea consiste prevalentemente in rilievi tozzi che testimoniano l'emissione di ammassi di lave viscose, mentre Stromboli è attivo da secoli con un'attività esplosiva detta "stromboliana", non si sa ancora bene in quale misura modificata dall'eruzione in corso della fine del 2002.
Panarea è l'isola più piccola (circa 3,3 km2 e la meno alta dell'intero arcipelago (Punta del Corvo, 421 m s.l.m.).
Sul lato occidentale, la costa forma una ripida falesia, mentre a Est e a Sud i versanti degradano verso il mare con zone pianeggianti che, dall’antico nucleo di poche case, si sono popolate di numerosi edifici, rendendo l'isola una delle mete turistiche più in voga delle Eolie.
Abitata stabilmente da non più di un paio di centinaia di individui, durante l'estate può raggiungere anche 2000 abitanti. In mare aperto, verso Est, spunta una serie di scogli (Lisca Bianca, Bottaro, Lisca Nera, Dattilo, i Panarelli e le Formiche) e lo scosceso isolotto di Basiluzzo.
Come le altre isole dell'arco eoliano, anche Panarea è la parte emergente di un vulcano che si sviluppa principalmente sott'acqua fino a profondità tra -1200 m e -1700 m. La forma del vulcano, nel suo insieme, è quella di un tronco di cono con la parte sommitale pianeggiante posta un centinaio di metri sotto il pelo dell'acqua, dalla quale emergono Panarea, Basiluzzo, Dattilo e altri scogli più piccoli.
L'edificio sommerso è ampio circa 50 km2 intorno alla profondità di 100-150 m e si allarga fino a circa 460 km2 alla base. Il largo cono è stato modellato e modificato dall'attività eruttiva, da faglie, dalla continua erosione e dalle variazioni del livello marino. Queste variazioni si riconoscono soprattutto nei tratti di costa che degradano verso il mare sui lati orientale e meridionale, dove a varie altezze (circa a 100, 50 e 30 m sopra l'attuale livello del mare) si trovano livelli di ciottoli arrotondati e sabbie di antiche spiagge, formatesi nelle epoche a temperatura mite che intervallarono le fasi glaciali quaternarie.
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Non è possibile ricostruire l’attività vulcanica iniziale, trovandosi così ampia parte dei depositi sott’acqua. La parte emersa dovrebbe essersi costruita, tra 200.000 e 10.000 anni fa, con i prodotti di eruzioni suddivisibili almeno in tre principali fasi, denominate stadio di paleo-Panarea, stadio intermedio seguito, dopo un periodo di inattività, dallo stadio finale.
L'ipotesi che un centro eruttivo potesse trovarsi in corrispondenza degli scogli a Est dell'isola, si basa sulla disposizione a semicerchio di Panarelli, Dattilo, Lisca Nera, Bottaro e Lisca Bianca e sulla presenza all'interno di quest'area di una depressione circolare interessata da attività fumarolica. I resti di altri due crateri possono essere riconosciuti sull'isola in corrispondenza di Cala Bianca e tra Scoglio La Nave e Punta Scritta, sul lato Nord-occidentale della costa.
I prodotti più antichi visibili in superficie sono duomi lavici che si trovano nella zona settentrionale di Panarea nelle località Calcara, Punta Palisi e Grotta del Tabacco. Si tratta di colate di lava e di duomi che presentano strutture colonnari da raffreddamento e che sono ora in gran parte erosi. Sul lato occidentale, tra Punta Muzza e Punta Scritta, nell'area di Torricella, insieme ai duomi e alle lave, forse era attivo un centro vulcanico con attività esplosiva, i cui prodotti hanno ricoperto i duomi lavici precedenti.
Un isolato duomo con colata di lava si riconosce a Est, nell’area di Ditella. Nel settore meridionale, l'attività più antica di superficie è caratterizzata da fasi esplosive che termineranno con colate di lava e la successiva estrusione delle due spine di Punta del Tribunale e Punta del Castello.
A partire da circa 130.000 anni fa, è probabile che l'attività si sia concentrata nell’area di Cala Bianca, sul margine Nord-occidentale dell’isola. I prodotti di questa fase eruttiva, affioranti tra Punta Muzza e Castello di Salvamento, sono una serie di colate di lava e duomi, coperti da brecce attribuite ad una successiva attività esplosiva.
Le colate di lava del vulcano La Fossa, sulla costa orientale di Panarea, ancora si riconoscono nei due piccoli promontori di Punta Peppemaria e Punta Torrione, fino alla Caletta dei Zimmari. Poco più a Nord, si trova il duomo di Punta Falcone, costituito da un blocco di lava solidificata all’interno del condotto eruttivo.
Un'altra serie di duomi lavici e di spesse colate di lava viscosa si formano da Ovest a Nord, nell'area di Palisi. I prodotti di questa fase eruttiva recano le tracce di due terrazzi marini (intorno a 115 e 65-60 m s.l.m.) ricoperti da depositi di spiaggia.
Tra 130.000 e 124.000 anni fa è probabilmente attiva l'area degli scogli di Panarelli, Dattilo, Lisca Nera, Bottaro e Lisca Bianca.
Un'ampia parte dell'attuale superficie dell'isola è formata dai prodotti emessi da un centro eruttivo che, presumibilmente, era sorto all'interno della costa Nord-occidentale di Panarea. L'attività di questo vulcano deve essere iniziata con fasi esplosive dalle quali si sono formati gli accumuli di brecce, alti tra 10 e 50 m, affioranti sul lato occidentale di Punta Cardosi. L'attività successiva è stata prevalentemente di tipo effusivo e le ampie colate di lava, sezionate da giunti di raffreddamento, ricoprono le lave di Castello a Sud, quelle di Palisi a Nord e della Fossa a Est. Una di queste ampie e spesse colate laviche è quella che da Cardosi scende a formare la Costa del Capraio, fino a Piano Milazzese.
La sua parte più avanzata, con caratteristiche strutture colonnari, forma Scoglio La Loca. Una spessa coltre di materiali piroclastici, da 5 a 25 m di spessore, eruttati da un centro formatosi tra Scoglio La Nave e la costa Nord-occidentale, ricopre il settore Nord (di fronte allo scoglio La Nave) e centrale dell’isola (località Soldata, fra Punta Corvo e Punta Falcone). I prodotti di Soldata sono formati da brecce grossolane alla base e da strati di pomici e scorie nella parte superiore.
L'attività fin qui caratterizzata da eruzioni di tipo effusivo, con colate di lava e duomi, termina intorno a 124.000 anni fa e sarà seguita da una fase, datata a partire da 59.000 anni fa, prevalentemente di tipo esplosivo. Il lungo intervallo è dominato da fasi erosive e dalla formazione di depositi sedimentari di tipo marino.
L'ultima fase eruttiva, datata tra 42 e 10.000 anni fa, è fortemente esplosiva e ricopre con i sui prodotti ampie zone dell’isola in ogni direzione, con spessori massimi nell’ampia conca di Drauto, raggiungendo anche gli isolotti di Basiluzzo, Lisca Bianca e Bottaro.
L'età del duomo di Basiluzzo, dovrebbe essere più recente dell'ultima oscillazione del livello del mare, avvenuta intorno a 10.000 anni fa e riconosciuta in un terrazzo marino posto a 20 m sopra l'attuale livello del mare.