Новейшие гигантские эксплозивно-обвальные лавины катастрофических извержений вулкана Шивелуч на Камчатке
| Категория реферата: Рефераты по геологии
| Теги реферата: реферат власть, шпори политология
| Добавил(а) на сайт: Nikerhoev.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 | Следующая страница реферата
Подобное стечение обстоятельств, а также необычность самого извержения, вероятно, и послужили одной из главных причин неоднозначной интерпретации его хода и последствий. В частности, трактовки происхождения возникшей тогда гигантской грубообломочной лавины, первой здесь в XX в. В самой ранней публикации [20] ее наличие просто констатируется, описывается рельеф лавины, приводится оценка занимаемой площади (~70 км2), но в явном виде генезис данной формы не обсуждается. В неявной же форме подразумевается, что она возникла из материала нескольких взрывов, разрушивших вершину Молодого Шивелуча (рис.4). Определение это было сформулировано еще П.И.Токаревым, который утверждал, что "... при извержении вулкана Шивелуч 12 ноября 1964 г., в отличие от извержения вулкана Безымянного 31 марта 1956 г. (здесь опечатка, так как извержение случилось 30 марта. Прим. автора), не было одного главного взрыва, разрушившего старую постройку, а произошла серия взрывов, непрерывно следующих один за другим" [24, с.18]. Образование покрова холодного агломератового материала он связывает со II фазой (19 ч 20 мин - 19 ч 47 мин, 11 ноября, по Гринвичу) пароксизмальной стадии извержения, когда сила взрывов непрерывно возрастала, происходило разрушение лавовой пробки и выбрасывался большой объем пород из кратера: за 27 минут - 8х1014 г холодного материала старой постройки с интенсивностью 5х1011 г/с.
Самое полное описание извержения 1964 г. сделано в статье Г.С.Горшкова и Ю.М.Дубика [4]. В ней дана всесторонняя и подробная характеристика большинства аспектов этого извержения и его последствий. Тип извержения отражен в самом названии статьи - "Направленный взрыв на вулкане Шивелуч". Поэтому все события рассмотрены именно под таким углом зрения (с.16-18): "... неоспоримо установлено, что на вулкане произошел один (может быть сдвоенный) очень мощный, направленный к югу взрыв, который почти нацело снес куполы Кратерной вершины... на месте куполов... образовался новый кратер размером 1.5х3 км... из двух частей... . Значительная масса брекчии взрыва обрушилась на непосредственно прилегающий к кратеру южный сектор подножия вулкана... . Подавляющая часть взрывного материала... выброшена на расстояние до 10 км от кратера, образовав сплошной покров от нескольких метров до нескольких десятков метров... площадь покрова... 98 км2". Приводятся доказательства движения материала уже после падения его на склон во фронтальной и средней частях покрова. Отмечается, что вблизи кратера встречаются блоки пород, выброшенные взрывом за границы покрова. Объем отложений направленного взрыва оценен минимум в 1,5 км3. Связываются с взрывом и самые сильные землетрясения в 7 ч 07 мин и 7 ч 13 мин 12 ноября. Камчатскими аналогами данного извержения считаются извержения вулканов Безымянный 30 марта 1956 г. и Шивелуч 17-18 февраля 1854 г., зарубежным - извержение вулкана Бандай-сан 1888 г. в Японии. Извержения вулканов Шивелуч 1964 г. и Бандай-сан отнесены Г.С.Горшковым [4] к "типу Безымянной".
В последние годы представления Г.С.Горшкова и Ю.М.Дубика о взрывном происхождении обломочной лавины оспариваются. Так, в работах [2, 29] делается вывод, что извержение 12 ноября - фреатическое, спровоцированное обрушением с постройки 1,154 км3 материала в 7 ч 07 мин утра местного времени, а в интервале 7 ч 20 мин - 7 ч 47 мин - плинианское. Соответственно, образовавшаяся обломочная лавина, как и на вулкане Сент-Хеленс 18 мая 1980 г. - чисто обвальная толща. Каких-либо серьезных доказательств в пользу такого ее генезиса, основанных на новом собственном материале, А.Б.Белоусов практически не приводит. Более того, приведенная выше цифра объема обвальных отложений, взятая им из работы [8], на наш взгляд, менее достоверна, чем у Г.С.Горшкова [4]. Во-первых, неудачна сама методика ее определения по картам разного масштаба, сделанных с очень неодинаковой точностью, на которых абсолютные высоты одних и тех же объектов южного подножия вулкана Шивелуч по внешнему периметру обломочной лавины отличаются на десятки метров. То же можно, вероятно, утверждать и относительно участков, погребенных сейчас под отложениями лавины. Во-вторых, из 1,154 км3 обломочной лавины необходимо вычесть еще 0,3-0,5 км3 ювенильного материала пирокластических потоков извержения 1964 г. Оставшиеся 0,654-0,854 км3 намного меньше даже первичного объема уничтоженных экструзивных куполов, имевших примерно в 1,5 раза больший средний объемный вес слагавших их лав, чем дезинтегрированный материал обломочной лавины.
П.П.Фирстов [25], основываясь на соотношении интенсивности сейсмического и акустического сигналов, пытается доказать, что извержение 12 ноября 1964 г. началось с грандиозного обвала объемом 1,5 км3, и что вся его обломочная лавина имеет обвальное происхождение. Геологические представления для обоснования своей точки зрения П.П.Фирстов заимствовал из работы [29].
Таким образом, сейчас оформились две концепции причины и динамики ноябрьского извержения 1964 г. и, соответственно, два разных подхода к обоснованию происхождения его обломочной лавины: 1) взрывная, представленная двумя разновидностями - единого мощного направленного взрыва [4] и множественных взрывов [20,23,24] и 2) обвальная [2,25,29]. По первой концепции это - взрывная, по второй - обвальная толщи.
Однако проведенное в 1994-1995 гг. тщательное дешифрирование аэрофотоснимков и анализ новейших топографических карт масштаба 1:25 000 и 1:50 000 на весь южный сектор постройки вулкана Молодой Шивелуч, начиная от прикратерной области и кончая подножием, показали, что обе предложенные концепции не объясняют всего разнообразия строения рельефа поверхности обломочной лавины в целом и многих особенностей мезо- и микрорельефа ее отдельных участков. Не получил в них убедительного истолкования и такой феномен, как складчатая деформация подстилающей поверхности непосредственно перед фронтом лавины у ее юго-восточного края (см. ниже).
Поэтому на основе имевшегося фактического материала и новых данных полевых и камеральных исследований была разработана еще одна гипотеза образования грубообломочной лавины 12 ноября 1964 г. - эксплозивно-обвальная, дающая возможность, как представляется, более реально интерпретировать происшедшие тогда события и избежать отмеченных недостатков обеих рассмотренных концепций.
|
|
|
Рис. 5 |
Начальной предпосылкой, по мнению автора, во многом определившей тип и динамику извержения 1964 г., послужило то, что возникший ~1430 г. [30] крупный вершинный, открытый на юг кратер вулкана Молодой Шивелуч уже в 1950 г. был практически полностью занят слившимися между собой экструзивными куполами (см. рис.2,3) общим объемом вместе с их агломератовыми мантиями более 1 км3. Высоты вершин куполов были заключены в интервале 2300-2800 м. В последующие 14,5 лет (с 7 апреля 1950 г. по 11 ноября 1964 г.) здесь наблюдалась лишь фумарольная активность. В связи с чем понятно, почему подготовка извержения 1964 г. началась со скачкообразно возраставшей сейсмической активности [23]: вязкая андезитовая магма, продвигаясь рывками, заново прокладывала себе путь наверх. Достигнув подошвы массивных, высоких и тяжелых экструзивных куполов, магма, по-видимому, стала внедряться между их основаниями и подстилающей поверхностью. Преобладавшее до того преимущественно вертикальное направление движения магмы сменилось субгоризонтальным южных румбов, в соответствии с уклоном днища старого кратера (рис.5). Вместе с магмой начали перемещаться и расположенные над ней экструзивные купола. В результате этого постройки экструзивных куполов были в какой-то момент разорваны, что явилось причиной трех происшедших тогда катастрофических событий: 1) сильнейшего (К=12,3) за все время поверхностного землетрясения в 7 ч 7 мин 20 с [по 23,25] утра 12 ноября; 2) образования гигантской грубообломочной обвальной лавины из разрушенных пород, сместившихся к югу и вниз экструзивных куполов; 3) возникновения большей по размеру южной части кратера.
|
|
|
Рис. 6 |
Следует отметить, что сходный механизм формирования крупных обвалов на действующих вулканах был недавно предложен и смоделирован В.В.Адушкиным и др. [1].
Судя по морфологии южной части кратера, свалившийся блок постройки почти точно аппроксимируется в плане правильным кругом диаметром 2,2-2,3 км и площадью ~4 км2. Отрыв произошел по 270o дуге окружности длиной ~5 км. Площадь субвертикальной зоны отрыва превышала 1,5 км2. Первоначальный объем сместившегося блока был 0,8-1 км3.
В результате резкой подвижки и сильнейшего сотрясения этот блок подвергся полному разрушению. Существовавший здесь экструзивный массив из двух куполов был раздроблен. Часть его в виде нескольких массивных фрагментов (аллохтонов) переместилась вниз относительно недалеко, образовав несколько четко выраженных в рельефе ступеней высотой до 150 м перед входом в кратер (рис.5,6). Остальной, сильнее дезинтегрированный, материал скатился в виде грубообломочной обвальной лавины по склону на расстояние 13-15 км, поскольку под уничтоженными в тот момент старыми куполами, вероятно, уже не было активного подводящего вулканического канала, заполненного сильно нагретым, недегазированным ювенильным веществом, способным генерировать сильные взрывы. В связи с чем возникшее в начале извержения облако (скорее всего, преимущественно пылевое), поднявшееся над обвальным цирком и движущейся с большой скоростью обломочной лавиной.
В [25] предполагается, что развивающееся турбулентное пылевое облако и катящаяся вниз по склону вулкана со средней скоростью около 30 км/час обломочная лавина стали причиной работы акустического источника I, продолжавшейся около 10 минут до 7 ч 18 мин утра 12 ноября.
|
|
|
Рис. 7 |
Сохранившийся в практически не измененном состоянии фрагмент обломочной лавины (рис.7) позволяет судить о характерных особенностях первичного мезо- и микрорельефа ее поверхности. Специфическая особенность холмисто-котловинного и холмисто-грядово-котловинного рельефа поверхности этого фрагмента грубообломочной обвальной лавины с "сетчатым" микрорельефом по Т.С.Краевой [10] - его схожесть с рельефом глыбовых лавовых потоков. Холмы и короткие грядки объединены здесь в некое подобие извилистых валов, ориентированных перпендикулярно к направлению движения материала. Так же ориентированы и разделяющие их извилистые ложбины - зоны разрыва. Местами хорошо видны обособленные, как бы отдельные, потоки (или струи) шириной в несколько сот метров и длиной 1-2 км, "текущие" вниз по склону вулкана, куда двигался и остальной материал обвальной лавины. Все эти признаки свидетельствуют, что здесь, на периферии обвальной лавины, обломочный материал еще продолжал перемещаться, но уже с небольшой скоростью. Указанием на малую скорость движения обломочной лавины служит и то, что в ее прифронтальной области имеются много невысоко поднимающихся над поверхностью лавины выступов подстилающего рельефа с сохранившейся древесно-кустарниковой растительностью. Относительные превышения вершин холмов и гряд над дном ложбин колеблются от нескольких до 10-15 м. Высота фронта обвальной лавины над подстилающей поверхностью - 3-5 м.
Заметного абразивного воздействия на сами формы погребенного рельефа обвальная лавина не оказывала, но все деревья и кусты на пути ее прохождения были сломаны, часто вырваны с корнем и перемещены вместе с обломочным материалом, деревья у самого фронта - повалены.
Центр тяжести свалившегося блока, по очень грубой оценке автора, находился на абсолютной высоте (H) ~2000 м, максимальная абсолютная высота бровки обвального цирка была 2200-2300 м, а высота северной и северо-западной стенок достигала 400-500 м. Расстояние (L) от этого центра тяжести до края обломочной лавины на отметках 450-550 м равно 12-13 км. Соответственно H/L=~0,12.
Смещение и обвал южного блока, образование связанной с этим высокой и крутой стенки обвального цирка, подрезавшей расположенные выше экструзивные купола Центральный и Суелич, создали условия для реализации обвала еще одного блока пород постройки Молодого Шивелуча. Обвалу способствовал продолжавшийся подъем магмы с глубины и связанные с этим подъем и деформация вышележащих экструзивных куполов с нарушением их сплошности, как это наблюдалось Г.С.Горшковым (например, перед катастрофическим извержением вулкана Безымянный 30 марта 1956 г.).
В итоге - обвал и стимулированный им сильный фреато-магматический взрыв, так как удаление молодых экструзивных куполов Центральный (возник в 1879-1883 гг., но действовал и позднее) и Суелич (1946-1950 гг.) обнажило их нагретые до высокой температуры корни и подводящий канал 1964 г. вулкана Молодой Шивелуч. О величине тепловой мощности вскрытых магматических пород в какой-то мере можно судить по суммарному выделению тепла в кратере Молодого Шивелуча, которое даже в 1966-68 гг. [9], т.е. через 2-4 года после извержения составляло 0,2 гкал/с (0,836х106 кВт). Резкое снятие литостатического давления в сочетании с мгновенным выделением большого количества тепловой энергии из нагретых пород и послужило причиной взрыва. Реальность механизма подобного развития событий смоделирована экспериментальными исследованиями М.А.Алидибирова [27,28 и др.]. Сферичность стенок обвального цирка, сыгравшего роль своеобразной "вогнутой линзы", могла обеспечить концентрацию выделяющегося газа в ее "фокусе" и за счет кумулятивного эффекта привести к выбросу компактной массы обломочного материала на значительное расстояние. Из-за максимальной высоты и ориентировки возникших северо-западной и северной стенок цирка ось взрыва оказалась направленной на юго-юго-восток.
По мнению автора, именно обвал и субсинхронный ему взрыв сопровождались II сильным (K 11,7) землетрясением в 7 ч 13 мин 40 с [23] утра 12 ноября. Не исключено, что они и стали его причиной.
|
Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: алгебра, сочинение рассуждение. Категории:Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 | Следующая страница реферата Поделитесь этой записью или добавьте в закладки |
|
Главная