Новейшие гигантские эксплозивно-обвальные лавины катастрофических извержений вулкана Шивелуч на Камчатке: детерминированность и возможные причины

И.В.Мелекесцев

Памяти Г.С.Горшкова, директора (1966-1970 гг.) Института вулканологии, который первым на Камчатке начал изучать такие образования в 1956 г., посвящается 

На основе детальных вулканологических и тефрохронологических исследований оценены параметры и реконструирована предыстория подготовки катастрофических извержений вулкана Молодой Шивелуч, проходивших с образованием гигантских обломочных лавин (ГОЛ) в 1430, 1854 и 1964 гг. Наибольшее внимание уделено описанию эксплозивно-обвальной обломочной лавины 1964 г., предложен новый механизм ее формирования. Показано, что подобный механизм был свойственен и для двух других обломочных лавин. Возникновение ГОЛ было предопределено разными формами существования андезитовой магмы и закономерностями эруптивной активности вулкана в голоцене. Пересмотрены в сторону уменьшения сила и геолого-геоморфологический эффект извержения 1854 г., а также размеры и объем связанной с ними обломочной лавины. Предполагается, основываясь на продуктивности вулкана Молодой Шивелуч в XIX-XX веках, что следующее извержение типа 1964 г. может произойти через 60-90 лет.

Рис. 1

 Проведенные исследования показали, что в Курило-Камчатской области есть минимум 7 вулканов (Шивелуч (рис.1), Безымянный, Кизимен, Тауншиц, Бакенинг, Севергина, Менделеева), извержения которых за последние 10-11 тыс. лет сопровождались образованием большеобъемных, вплоть до гигантских, эксплозивно-обвальных грубообломочных лавин. На вулканах Севергина (о.Харимкотан, Курильские острова) и Шивелуч (Камчатка) они происходили многократно [15,16,30]. Такие грубообломочные лавины вполне возможны на этих и других вулканах в будущем. 

Несомненно, что каждое извержение подобного типа представляло и будет представлять серьезную опасность для населения и хозяйственных объектов. Они приводили и будут приводить также к кардинальным изменениям природной среды на площадях в десятки и сотни квадратных километров. Чаще всего эти извержения происходили внезапно, поскольку до сих пор однозначно не выявлены все типы потенциально опасных в этом отношении вулканов, во многом непонятны процессы, их вызывающие, не разработаны критерии долгосрочного прогноза подобных событий. 

В связи с чем весьма ценны вулканы, извержения которых чаще других приводили к возникновению эксплозивно-обвальных грубообломочных лавин. И прежде всего - вулкан Молодой Шивелуч (56o 38.1' с.ш., 161o 19.0' в.д., абс. высота до ноября 1964 г. ~2700 м.). Во-первых, он - пока единственный, где такие лавины не только выявлены, закартированы, но и надежно датированы радиоуглеродным (14С) методом [30]. Во-вторых, там 12 ноября 1964 г. произошло неоднократно описанное специалистами-вулканологами [4,20 и др.] катастрофическое извержение с образованием гигантской грубообломочной лавины. В-третьих, наличие качественной аэрофотосъемки, сделанной после извержения 1964 г., и составленные на ее основе крупномасштабные топографические карты позволили детально проанализировать происшедшие изменения в морфологии вулкана Молодой Шивелуч и его подножия, изучить особенности мезо- и микрорельефа поверхности грубообломочной толщи, динамику ее формирования и взаимоотношение (временное и пространственное) с пирокластическими потоками того же извержения, выявить характерные признаки отложений, точно определить их объем. Немаловажно и то, что здесь была реконструирована [30] хронология и предыстория многих обломочных лавин, в том числе новейших, возникших в XV-XX веках. Особый интерес представляет 111-летняя подготовка извержения 1964 г. после предыдущего сильного извержения вулкана Молодой Шивелуч в феврале 1854 г.

1.Гигантская грубообломочная лавина 1964 г. и ее предыстория 

Эксплозивно-обвальная грубообломочная лавина извержения 12 ноября 1964 г. и ее предыстория отнюдь не случайно выбраны в качестве своего рода модельного эталона для объяснения детерминированности возникновения, изучения закономерностей строения, механизма и динамики формирования более старых по возрасту лавин Молодого Шивелуча. Это прямое следствие результатов проведенных исследований [30], показавших, что по своим параметрам, особенностям строения мезо- и микрорельефа поверхности, мощности отложений, облику и составу обломочного материала она практически не отличается от таковых аналогичных сохранившихся фрагментов его доисторических форм. Поэтому есть основания полагать, что и последние могли возникнуть сходным путем. То же можно утверждать, в первом приближении, и относительно типичности ее предыстории. 

Предыстория подготовки извержения 1964 г. начинается с 1854 г. после мощного извержения 17-18 февраля. Извержение 1854 г. считается [4] похожим на извержение 12 ноября 1964 г. Поэтому следующие почти 111 лет можно, с известной долей условности, считать временем подготовки последнего. Хотя сразу же необходимо отметить, что в эруптивной истории Молодого Шивелуча в эти годы не было периода покоя, даже относительного. Собственно период относительного покоя только с фумарольной активностью продолжался лишь до 1879 г., когда началось новое извержение, закончившееся в 1883 г. Его результат - образование купола Центральный [4]. Имеются данные [Guillemard, 1886, p.171], что в июле 1883 г. часть купола была уничтожена взрывом или обвалом: "... конус... внезапно раскололся на два, испуская огромное количество лавы, которая стекала по склонам" (цитируется по [4, с.32]). За лаву здесь, вероятно, приняты раскаленные обломочные лавины, обычно связанные с ростом экструзивных куполов, и (или) небольшие пирокластические потоки. 

В дальнейшем эпизоды активизации купола Центральный отмечались в 1897-1898, 1905 и 1927-1929 гг. [4,6,18,22 и др.]. В ходе первого из них происходили взрывы и иногда выбрасывалось довольно большое количество тефры: 3 марта 1898 г. пепел выпал в с.Тигиль в 200 км к СЗ от вулкана [18]. Извержение 1927-1929 гг. было слабым, так как проведенное Г.С.Горшковым [4] сравнение фотографий 1909 и 1949 гг. показало отсутствие сколько-нибудь серьезных изменений на вершине купола Центральный: сохранились даже отдельные зубцы и камни.

Рис. 2

 Новое длительное извержение вулкана Молодой Шивелуч, приведшее в итоге к образованию крупного экструзивного купола Суелич, началось в ноябре 1944 г. серией фреатических взрывов. Собственно экструзивный купол стал расти с января 1946 г. Осенью 1946 г. его высота достигла 300-400 м, в 1947 г. увеличилась еще на 100-150 м [18]. В конце извержения (апрель 1950 г.) высота купола Суелич была 500-600 м, диаметр вершины - 500 м, диаметр основания - 1000 м [18]. 

Рост купола с 1947 г. сопровождался многочисленными раскаленными лавинами, неоднократно происходили сильные взрывы и пеплопады. Несколько раз пеплы выпадали на расстоянии более 100 км от эруптивного центра [4,18, и др.]. Однако мощность отложенной тефры, за исключением участков, примыкающих к основанию купола, составляла первые миллиметры и доли миллиметра. Поэтому они не всегда фиксируются в почвенно-пирокластических чехлах даже подножия вулкана. 

После 6 апреля 1950 г. и до 12 ноября 1964 г. вулканических проявлений отмечено не было.

Рис. 3

 Строение вершинной части вулкана Молодой Шивелуч перед ноябрьским извержением 1964 г. было известно лишь в общих чертах, поскольку специального детального геоморфолого-геологического картирования проведено не было, а качественная топографическая основа и материалы аэрофотосъемки на этот участок отсутствовали. Имевшиеся же данные наблюдений сотрудников Камчатской вулканологической станции в г.Ключи суммированы в работах А.А.Меняйлова [18], Г.С.Горшкова и Ю.М.Дубика [4]. Принципиальных различий между схемами строения вершинной части вулкана Молодой Шивелуч в обеих работах (рис.2 в [18] и рис.2а в [4]) нет, но вторая из них подробнее, поэтому она (рис.2) и принята в качестве базовой. Там показаны: 1) большой (~2 км), открытый на юг кратер, который, по предположению Г.С.Горшкова [4], возник во время извержения 1854 г.; 2) наполовину уничтоженный в 1854 г. самый старый, крупный и высокий экструзивный купол - Четвертая вершина; 3) группа из двух соединенных своими основаниями экструзивных куполов к югу от Четвертой вершины; 4) молодые экструзивные купола Центральный (1879-1883 гг.) и Суелич (1946-1950 гг.); 5) отдельно стоящий экструзивный купол (?) - Арбузик на самом юге. Поскольку, кроме Арбузика, все купола расположены в непосредственной близости друг от друга, они образуют как бы единый многоцентровый экструзивный массив с общим основанием из слившихся между собой их агломератовых мантий. Поэтому вулкан Молодой Шивелуч был выделен [13] даже в особый тип - экструзивный вулкан. 

По данным Г.С.Горшкова [4], на гребне обрыва купола Четвертая вершина лежат три горизонта пемзы. Вероятнее всего они были связаны с извержениями Молодого Шивелуча в ~1430, ~1650 и 1854 гг. Сам же купол возник после катастрофического извержения ~1030 г., а разрушившее его извержение произошло ~1430 г. (см. ниже): (даты, кроме 1854 г., из [30]). Экструзивные купола к югу от Четвертой вершины тоже покрыты пемзой. Это, по-видимому, пемза 1854 г., поскольку там лишь один горизонт. На куполах Центральный и Суелич Г.С.Горшков пемз не обнаружил. 

Судя по карте масштаба 1:100 000, в 1950 г. максимальная абсолютная высота гребня купола Четвертая вершина равнялась (или чуть превышала) 2800 м, куполов Центральный и Суелич - 2650-2700 м. Несколько меньше (2300-2400 м) были высоты куполов к югу от Четвертой вершины. Эта же карта послужила основой для построения поперечных профилей (рис.3) привершинной части вулкана Молодой Шивелуч, характеризующих топографическую ситуацию до извержения 1964 г.

Рис. 4

 Особенности извержения 12 ноября 1964 г. и его грубообломочная лавина описаны в работах П.И.Токарева [23, 24], Б.И.Пийпа и Е.К.Мархинина [20], Г.С.Горшкова и Ю.М.Дубика [4], Т.С.Краевой [9], А.Б.Белоусова [2,29], П.П.Фирстова [25] и др. Со многими положениями этих работ автор настоящей статьи согласен, однако некоторые из них, и особенно выводы, склонен пересмотреть. 

Единственный зафиксированный признак подготовки извержения - усиление сейсмической активности в районе вулкана: первые слабые толчки отмечены в январе 1964 г., в дальнейшем сила толчков и их количество увеличились. После роя землетрясений в мае П.И.Токарев [23] предупредил о возможности извержения. Несмотря на это, извержение 12 ноября 1964 г. оказалось неожиданным, и сведения о событиях его начальной фазы поставлялись главным образом не специалистами-вулканологами, а случайными наблюдателями [4]. Не все приборы исследовательского комплекса были в исправности [4]. 

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: алгебра, сочинение рассуждение.





1  2  3  4  5  6 | Следующая страница реферата