Новітні гігантські експлозівно-обвальні лавини
катастрофічних вивержень вулкана Шивелуч на Камчатці: детермінованість і
можливі причини
І. В. Мелекесцев
Пам'яті
Г. С. Горшкова, директора (1966-1970 рр.). Інституту вулканології, який першим
на Камчатці почав вивчати такі утворення в 1956 р., присвячується
На
основі детальних вулканологічних і тефрохронологіческіх досліджень оцінені
параметри і реконструйована передісторія підготовки катастрофічних вивержень
вулкана Молодий Шивелуч, що проходили з утворенням гігантських уламкових лавин
(ГОЛ) в 1430, 1854 і 1964 рр.. Найбільшу увагу приділено опису
експлозівно-обвальної уламковий лавини 1964 р., запропоновано новий механізм її
формування. Показано, що подібний механізм був властивий і для двох інших
уламкових лавин. Виникнення ГОЛ було зумовлено різними формами
існування андезитового магми і закономірностями еруптивної активності
вулкана в голоцені. Переглянуто в бік зменшення сила і
геолого-геоморфологічний ефект виверження 1854 р., а також розміри і об'єм
пов'язаної з ними уламковий лавини. Передбачається, грунтуючись на
продуктивності вулкана Молодий Шивелуч в XIX-XX століттях, що наступне виверження
типу 1964 може відбутися через 60-90 років.
Рис. 1
Проведені дослідження показали, що в
Курило-Камчатської області є мінімум 7 вулканів (Шивелуч (рис.1), Безіменний, Кизим, Тауншіц, Бакенінг,
Севергин, Менделєєва), виверження яких за останні 10-11 тис. років
супроводжувалися утворенням большеоб'емних, аж до гігантських,
експлозівно-обвальних грубоуламкові лавин. На вулканах Севергин
(о.Харімкотан, Курильські острови) і Шивелуч (Камчатка) вони відбувалися
багаторазово [15,16,30]. Такі грубоуламкові лавини цілком можливі на цих та
інших вулканах в майбутньому.
Безсумнівно,
що кожне виверження подібного типу являло і представлятиме
серйозну небезпеку для населення і господарських об'єктів. Вони наводили і
будуть призводити також до кардинальних змін природного середовища на площах в
десятки і сотні квадратних кілометрів. Найчастіше ці виверження відбувалися
раптово, оскільки досі однозначно не виявлено всі типи потенційно
небезпечних в цьому відношенні вулканів, багато в чому незрозумілі процеси, їх викликають,
не розроблені критерії довгострокового прогнозу подібних подій.
В
зв'язку з чим вельми цінними вулкани, виверження яких частіше за інших приводили до
виникнення експлозівно-обвальних грубоуламкові лавин. І перш за все --
вулкан Молодий Шивелуч (56o 38.1 пн.ш., 161o 19.0 'східної довготи,
абс. висота до листопада 1964 ~ 2700 м.). По-перше, він - поки єдиний, де
такі лавини не лише виявлені, закартировано, а й надійно датовані
радіовуглецевим (14С) методом [30]. По-друге, там 12 листопада 1964
відбулося неодноразово описаний фахівцями-вулканології [4,20 и др.]
катастрофічне виверження з утворенням гігантської грубоуламкові лавини.
По-третє, наявність якісної аерофотозйомки, зробленої після виверження 1964
р., і складені на її основі великомасштабні топографічні карти
дозволили детально проаналізувати сталися зміни в морфології вулкана
Молодий Шивелуч і його підніжжя, вивчити особливості мезо-та мікрорельєфу
поверхні грубоуламкові товщі, динаміку її формування і взаємовідношення
(тимчасове і просторове) з пірокластичні потоками того ж виверження,
виявити характерні ознаки відкладень, точно визначити їх об'єм. Важливо
і те, що тут була реконструйована [30] хронологія та передісторія багатьох
уламкових лавин, в тому числі новітніх, що виникли в XV-XX століттях. Особливий інтерес
представляє 111-річна підготовка виверження 1964 після попереднього
сильного виверження вулкану Молодий Шивелуч в лютому 1854
1.Гігантская грубоуламкові лавина 1964 р. і її
передісторія
Експлозівно-обвальна
грубоуламкові лавина виверження 12 листопада 1964 та її передісторія аж ніяк не
випадково вибрані як свого роду модельного еталона для пояснення
детермінованості виникнення, вивчення закономірностей будови, механізму
і динаміки формування більш старих за віком лавин Молодого Шивелуч. Це
прямий наслідок результатів проведених досліджень [30], що показали, що за
своїми параметрами, особливостями будови мезо-та мікрорельєфу поверхні,
потужності відкладів, зовнішності і складу уламкового матеріалу вона практично не
відрізняється від таких аналогічних збережених фрагментів його доісторичних
форм. Тому є підстави вважати, що і останні могли виникнути подібним
шляхом. Те ж можна стверджувати, в першому наближенні, і щодо типовості
її передісторії.
Передісторія
підготовки виверження 1964 починається з 1854 р. після потужного виверження
17-18 лютого. Виверження 1854 вважається [4] схожим на виверження 12 листопада
1964 Тому наступні майже 111 років можна, з певною часткою умовності,
вважати часом підготовки останнього. Хоча відразу ж необхідно відзначити, що
в еруптивної історії Молодого Шивелуч в ці роки не було періоду спокою, навіть
відносного. Власне період відносного спокою тільки з фумарольной
активністю тривав лише до 1879 р., коли почалося нове виверження,
що закінчилося в 1883 р. Його результат - освіта купола Центральний [4].
Є дані [Guillemard, 1886, p.171], що в липні 1883 частина куполу була
знищена вибухом або обвалом: "... конус ... раптово розколовся на два,
випускаючи величезна кількість лави, яка стікала по схилах "(цитується
по [4, с.32]). За лаву тут, ймовірно, прийняті розпечені уламкові лавини,
зазвичай пов'язані зі зростанням екструзівних куполів, і (або) невеликі
пірокластичні потоки.
В
Надалі епізоди активізації купола Центральний відзначалися в 1897-1898, 1905
і 1927-1929 рр.. [4,6,18,22 и др.]. Під час першого з них відбувалися вибухи і
іноді викидалося досить велика кількість тефри: 3 березня 1898 попіл
випав у с.Тігіль в 200 км на Пд від вулкана [18]. Виверження 1927-1929 рр.. було
слабким, так як проведене Г. С. Горшковим [4] порівняння фотографій 1909 і 1949
рр.. показало відсутність будь-яких серйозних змін на вершині купола
Центральний: збереглися навіть окремі зубці й каміння.
Рис. 2
Нове тривале виверження вулкану Молодий
Шивелуч, що призвело в підсумку до утворення великого екструзівного купола Суеліч,
почалося в листопаді 1944 р. серією фреатіческіх вибухів. Власне екструзівний
купол став рости з січня 1946 Восени 1946 р. його висота досягла 300-400 м,
в 1947 р. збільшився ще на 100-150 м [18]. Наприкінці виверження (квітень 1950
р.) висота купола Суеліч була 500-600 м, діаметр вершини - 500 м, діаметр
заснування - 1000 м [18].
Зростання
купола з 1947 р. супроводжувався численними розпеченими лавинами,
неодноразово відбувалися сильні вибухи і пеплопади. Кілька разів попелу
випадали на відстані більше 100 км від еруптивної центру [4,18, и др.]. Однак
потужність відкладеної тефри, за винятком ділянок, що примикають до основи
купола, складала перші міліметри і частки міліметра. Тому вони не завжди
фіксуються в грунтово-пірокластичні чохлах навіть підніжжя вулкана.
Після
6 квітня 1950 і до 12 листопада 1964 вулканічних проявів відзначено не
було.
Рис. 3
Будова вершинної частини вулкана Молодий
Шивелуч перед листопадовим виверженням 1964 було відомо лише у загальних рисах,
оскільки спеціального детального геоморфолого-геологічного картування
проведено не було, а якісна топографічна основа та матеріали
аерофотознімання на цю ділянку були відсутні. Наявні ж дані спостережень
співробітників Камчатської вулканологічних станції в г.Ключі підсумовані в
роботах А. А. Меняйлова [18], Г. С. Горшкова та Ю. М. Дубика [4]. Принципових
відмінностей між схемами будови вершинної частини вулкана Молодий Шивелуч в обох
роботах (рис.2 в [18] і Рис.2 в [4]) немає,
але другого з них докладніше, тому вона (рис.2) і прийнята в якості базової.
Там показані: 1) великий (~ 2 км), відкритий на південь кратер, який, за
припущенням Г. С. Горшкова [4], виник під час виверження 1854; 2)
наполовину знищений у 1854 р. самий старий, великий і високий екструзівний
купол - Четверта вершина; 3) група з двох з'єднаних своїми підставами
екструзівних куполів на південь від Четвертої вершини; 4) молоді екструзівние купола
Центральний (1879-1883 рр..) І Суеліч (1946-1950 рр..); 5) окремо стоїть
екструзівний купол (?) - Арбузік на самому півдні. Оскільки, крім Арбузіка, все
купола розташовані в безпосередній близькості один від одного, вони утворюють як
б єдиний багатоцентрових екструзівний масив із загальним підставою з злилися
між собою їх агломератових мантій. Тому вулкан Молодий Шивелуч був виділений
[13] навіть в особливий тип - екструзівний вулкан.
За
даними Г. С. Горшкова [4], на гребені урвища купола Четверта вершина лежать три
горизонту пемзи. Найімовірніше вони були пов'язані з виверженнями Молодого
Шивелуч в ~ 1430, ~ 1650 і 1854 рр.. Сам же купол виник після катастрофічного
виверження ~ 1030 р., а зруйнувавши його виверження відбулося ~ 1430 (див.
нижче): (дати, крім 1854 р., з [30]). Екструзівние купола на південь від Четвертої
вершини теж покриті пемзою. Це, мабуть, пемза 1854 р., оскільки там
лише один горизонт. На куполах Центральний і Суеліч Г. С. Горшков ПЕМЗ НЕ
виявив.
Судячи
по карті масштабу 1:100 000, в 1950 р. максимальна абсолютна висота гребеня
купола Четверта вершина дорівнювала (або трохи перевищувала) 2800 м, куполів
Центральний і Суеліч - 2650-2700 м. Дещо менше (2300-2400 м) були висоти
куполів на південь від Четвертої вершини. Ця ж карта стала основою для
побудови поперечних профілів (рис.3)
прівершінной частини вулкана Молодий Шивелуч, що характеризують топографічну
ситуацію до виверження 1964
Рис. 4
Особливості виверження 12 листопада 1964 і його
грубоуламкові лавина описані в роботах П. І. Токарева [23, 24], Б. І. Пійпа і
Е. К. Мархініна [20], Г. С. Горшкова та Ю. М. Дубика [4], Т. С. Крайової [9],
А. Б. Бєлоусова [2,29], П. П. Фирстова [25] та ін З багатьма положеннями цих робіт
автор цієї статті згоден, проте деякі з них, і особливо висновки,
схильний переглянути.
Єдиний
зафіксований ознаку підготовки виверження - посилення сейсмічної
активності в районі вулкана: перші слабкі поштовхи відзначені в січні 1964 р., в
Надалі сила поштовхів і їх кількість збільшилися. Після рою землетрусів у
травні П. І. Токарєв [23] попередив про можливість виверження. Незважаючи на це,
виверження 12 листопада 1964 виявилося несподіваним, і відомості про події його
початкової фази поставлялися головним чином не фахівцями-вулканології, а
випадковими спостерігачами [4]. Не всі прилади дослідного комплексу були
у справності [4].
Подібне
збіг обставин, а також незвичність самого виверження, ймовірно, і
стали однією з головних причин неоднозначної інтерпретації його ходу і
наслідків. Зокрема, трактування походження виникла тоді гігантської
грубоуламкові лавини, перше тут в XX ст. У самій ранній публікації [20] її
наявність просто констатується, описується рельєф лавини, наводиться оцінка
займаної площі (~ 70 км2), але в явному вигляді генезис цієї форми
не обговорюється. У неявної же формі мається на увазі, що вона виникла через
матеріалу кількох вибухів, що зруйнували вершину Молодого Шивелуч (рис.4). Визначення це було сформульовано ще
П. І. Токарева, який стверджував, що "... під час виверження вулкану Шивелуч
12 листопада 1964, на відміну від виверження вулкана Безіменного 31 березня 1956
(тут помилка, тому що виверження сталося 30 березня. Прим. автора), не було
одного головного вибуху, що зруйнував стару споруду, а сталася серія
вибухів, безперервно наступних один за іншим "[24, с.18]. Освіта
покриву холодного агломератового матеріалу він пов'язує з II фазою (19 год 20
хв - 19 год 47 хв, 11 листопада, за Гринвічем) пароксизмальної стадії виверження,
коли сила вибухів безперервно зростала, відбувалося руйнування лавове пробки
і викидався великий обсяг порід з кратера: за 27 хвилин - 8х1014
г холодного матеріалу старої споруди з інтенсивністю 5х1011 г/с.
Самое
повний опис виверження 1964 зроблено в статті Г. С. Горшкова та Ю. М. Дубика
[4]. У ній дана всебічна і детальна характеристика більшості аспектів
цього виверження і його наслідків. Тип виверження відображено у самій назві
статті - "Спрямований вибух на вулкані Шивелуч". Тому всі події
розглянуті саме під таким кутом зору (с.16-18): "... незаперечно
встановлено, що на вулкані стався один (може бути здвоєний) дуже потужний,
спрямований на південь вибух, який майже без остачі зніс купола кратерного вершини ...
на місці куполів ... утворився новий кратер розміром 1.5х3 км ... з двох
частин ... . Значна маса брекчії вибуху обрушилася на безпосередньо
прилеглий до кратера південний сектор підніжжя вулкана ... . Переважна частина
вибухового матеріалу ... викинута на відстань до 10 км від кратера, утворивши
суцільний покрив від декількох метрів до декількох десятків метрів ... площа
покриву ... 98 км2 ". Наводяться докази руху
матеріалу вже після падіння його на схил у фронтальній і середній частинах
покриву. Відзначається, що поблизу кратера зустрічаються блоки порід, викинуті
вибухом за кордону покриву. Об'єм відкладень направленого вибуху оцінений мінімум
в 1,5 км3. Зв'язуються з вибухом і самі сильні землетруси в 7 год
07 мін та 7 год 13 хв 12 листопада. Камчатський аналогами даного виверження
вважаються виверження вулканів Безіменний 30 березня 1956 і Шивелуч 17-18
Лютий 1854, закордонним - виверження вулкану Бандай-сан 1888 р. в Японії.
Виверження вулканів Шивелуч 1964 р. і Бандай-сан віднесені Г. С. Горшковим [4] до
"типу Безіменній".
В
останні роки подання Г. С. Горшкова та Ю. М. Дубика про вибуховий походження
уламковий лавини оскаржуються. Так, у роботах [2, 29] робиться висновок, що
виверження 12 листопада - фреатіческое, спровоковане обваленням із споруди
1,154 км3 матеріалу в 7 год 07 хв ранку за місцевим часом, а в
інтервалі 7 год 20 хв - 7 год 47 хв - плініанское. Відповідно, що утворилася
уламкових лавина, як і на вулкані Сент-Хеленс 18 травня 1980 - чисто
обвальна товща. Яких-небудь серйозних доказів на користь такого її
генезису, заснованих на новому власному матеріалі, А. Б. Белоусов практично
не приводить. Більш того, наведена вище цифра обсягу обвальних відкладень,
взята ним з роботи [8], на наш погляд, менш достовірна, ніж у Г. С. Горшкова
[4]. По-перше, є невдалою сама методика її визначення по картах різного
масштабу, зроблених з дуже неоднаковою точністю, на яких абсолютні
висоти одних і тих же об'єктів південного підніжжя вулкана Шивелуч за зовнішнім
периметру уламковий лавини відрізняються на десятки метрів. Те ж можна,
імовірно, стверджувати і щодо ділянок, поховані зараз під
відкладеннями лавини. По-друге, з 1,154 км3 уламковий лавини
необхідно відняти ще 0,3-0,5 км3 ювенільного матеріалу
пірокластичні потоків виверження 1964, що залишилися, 0,654-0,854 км3
набагато менше навіть первинного обсягу знищених екструзівних куполів,
мали приблизно в 1,5 рази більший середній об'ємну вагу складають їх лав, ніж
дезінтегрірованний матеріал уламковий лавини.
П. П. Фірстов
[25], грунтуючись на співвідношенні інтенсивності сейсмічного та акустичного
сигналів, намагається довести, що виверження 12 листопада 1964 почалося з
грандіозного обвалу об'ємом 1,5 км3, і що вся його уламкових лавина
має обвальне походження. Геологічні подання для обгрунтування
своєї точки зору П. П. Фірстов запозичив з роботи [29].
Таким
чином, зараз оформилися дві концепції причини і динаміки листопадового
виверження 1964 р. і, відповідно, два різних підходи до обгрунтування
походження його уламковий лавини: 1) вибухова, представлена двома
різновидами - єдиного потужного направленого вибуху [4] і множинних
вибухів [20,23,24] і 2) обвальна [2,25,29]. За перші концепції це --
вибухова, за друге - обвальна товщі.
Однак
проведене в 1994-1995 рр.. ретельне дешифрування аерофотознімків та аналіз
новітніх?? опографіческіх карт масштабу 1:25 000 і 1:50 000 на весь південний сектор
споруди вулкана Молодий Шивелуч, починаючи від прікратерной області і кінчаючи
підніжжям, показали, що обидві запропоновані концепції не пояснюють всього
різноманітності будови рельєфу поверхні уламковий лавини в цілому і багатьох
особливостей мезо-та мікрорельєфу її окремих ділянок. Не отримав в них
переконливого тлумачення і такий феномен, як складчаста деформація
підстилаючої поверхні безпосередньо перед фронтом лавини у її
південно-східного краю (див. нижче).
Тому
на основі наявного фактичного матеріалу і нових даних польових і
камеральних досліджень була розроблена ще одна гіпотеза освіти
грубоуламкові лавини 12 листопада 1964 - експлозівно-обвальна, що дає
можливість, як видається, більш реально інтерпретувати відбулися
тоді події та уникнути зазначених недоліків обох розглянутих концепцій.
Рис. 5
Початковою передумовою, на думку автора, під
мірою визначила тип і динаміку виверження 1964 р., послужило те, що
виник ~ 1430 [30] великий верховий, відкритий на південь кратер вулкана
Молодий Шивелуч вже в 1950 р. був практично повністю зайнятий що злилися між
собою екструзівнимі куполами (див. рис.2, 3) загальним обсягом разом з їх агломератовимі
мантіями більше 1 км3. Висоти вершин куполів були укладені в
інтервалі 2300-2800 м. У наступні 14,5 років (з 7 квітня 1950 р. по 11 листопада
1964 р.) тут спостерігалася лише фумарольная активність. У зв'язку з чим зрозуміло,
чому підготовка виверження 1964 почалася з стрибкоподібно зростаючої
сейсмічної активності [23]: в'язка андезитового магма, просуваючись ривками,
заново прокладала собі шлях нагору. Досягнувши підошви масивних, високих і
важких екструзівних куполів, магма, мабуть, стала впроваджуватися між їхніми
підставами і підстилаючої поверхнею. Переважає до того переважно
вертикальний напрямок руху магми змінилося субгорізонтальним південних
румбів, у відповідності з ухилом днища старого кратера (мал. 5). Разом з магмою
почали переміщатися і розташовані над нею екструзівние купола. У результаті
цього споруди екструзівних куполів були в якийсь момент розірвані, що
стало причиною трьох відбулися тоді катастрофічних подій: 1)
найсильнішого (К = 12,3) за весь час поверхневого землетрусу в 7 год 7 хв 20 з
[за 23,25] ранку 12 листопада; 2) утворення гігантської грубоуламкові обвальної
лавини із зруйнованих порід, змістився на південь і вниз екструзівних куполів; 3)
виникнення більшої за розміром південній частині кратера.
Рис. 6
Слід зазначити, що подібний механізм
формування великих обвалів на діючих вулканах був нещодавно запропонований і
змодельований В. В. Адушкіним та ін [1].
Судячи
по морфології південній частині кратера, які звалилися блок будівлі майже точно
апроксимується в плані правильним колом діаметром 2,2-2,3 км і площею ~ 4
км2. Відрив стався з 270o дузі кола довжиною ~ 5
км. Площа субвертікальной зони відриву перевищувала 1,5 км2.
Початковий обсяг змістився блоку був 0,8-1 км3.
В
результаті різкої зрушення й сильного струсу цей блок зазнав повного
руйнування. Існував тут екструзівний масив з двох куполів був
роздроблений. Частина його у вигляді декількох масивних фрагментів (алохтонних)
перемістилася вниз відносно недалеко, утворивши кілька чітко виражених
в рельєфі ступенів висотою до 150 м перед входом у кратер (мал. 5, 6).
Решта, сильніше дезінтегрірованний, матеріал скотився у вигляді грубоуламкові
обвальної лавини по схилу на відстань 13-15 км, оскільки під знищеними
в той момент старими куполами, ймовірно, вже не було активного підводить
вулканічного каналу, що заповнений сильно нагрітим, недегазованих
Ювенільним речовиною, здатним генерувати сильні вибухи. У зв'язку з чим
що виникло на початку виверження хмара (швидше за все, переважно пилової),
що піднялося над обвальним цирком і рухається з великою швидкістю уламковий
лавиною.
В
[25] передбачається, що розвивається турбулентний пилові хмари і Катя
вниз по схилу вулкана з середньою швидкістю близько 30 км/год уламкових лавина
стали причиною роботи акустичного джерела I, що тривала близько 10 хвилин
до 7 год 18 хв ранку 12 листопада.
Рис. 7
Збережений в практично не зміненому
стані фрагмент уламковий лавини (рис.7)
дозволяє судити про характерні особливості первинного мезо-та мікрорельєфу її
поверхні. Специфічна особливість горбисто-улоговині і
горбисто-грядово-улоговинні рельєфу поверхні цього фрагмента
грубоуламкові обвальної лавини з "сітчастим" мікрорельєфом по
Т. С. Крайової [10] - його схожість з рельєфом брилових лавових потоків. Пагорби та
короткі грядки об'єднані тут на якусь подібність звивистих валів,
орієнтованих перпендикулярно до напрямку руху матеріалу. Так само
орієнтовані і поділяють їх звивисті улоговини - зони розриву. Місцями
добре видно відособлені, як би окремі, потоки (або струменя) шириною в
кілька сот метрів і довжиною 1-2 км, "поточні" вниз по схилу
вулкана, куди рухався і решті матеріал обвальної лавини. Всі ці ознаки
свідчать, що тут, на периферії обвальної лавини, уламковий матеріал
ще продовжував переміщатися, але вже з невеликою швидкістю. Вказівкою на малу
швидкість руху уламковий лавини служить і те, що в її пріфронтальной області
є багато невисоко що піднімаються над поверхнею лавини виступів
підстильного рельєфу зі збереженою деревно-чагарникової рослинністю.
Відносні перевищення вершин пагорбів і гряд над дном улоговини коливаються від
кількох до 10-15 м. Висота фронту обвальної лавини над підстилаючої
поверхнею - 3-5 м.
Помітного
абразивного впливу на самі форми похованого рельєфу обвальна Лавін не
надавала, але всі дерева та кущі на шляху її проходження були зламані, часто
вирвані з коренем і переміщені разом з уламковим матеріалом, дерева біля самого
фронту - повалені.
Центр
тяжкості звалилося блоку, за дуже грубою оцінкою автора, знаходився на
абсолютній висоті (H) ~ 2000 м, максимальна абсолютна висота бровки обвального
цирку була 2200-2300 м, а висота північної та північно-західної стінок досягала
400-500 м. Відстань (L) від цього центру тяжіння до краю уламковий лавини на
позначках 450-550 м одно 12-13 км. Відповідно H/L = ~ 0,12.
Зсув
і обвал південного блоку, освіта пов'язаної з цим високою і крутий стінки
обвального цирку, підрізає розташовані вище екструзівние купола
Центральний і Суеліч, створили умови для реалізації обвалу ще одного блоку
порід споруди Молодого Шивелуч. Обвалу сприяв продовжувався підйом магми
з глибини та пов'язані з цим підйом і деформація вищерозміщених екструзівних
куполів з порушенням їх суцільності, як це спостерігалося Г. С. Горшковим
(наприклад, перед катастрофічним виверженням вулкана Безіменний 30 березня 1956
р.).
В
підсумку - обвал і стимульований їм сильний фреато-магматичних вибух, тому що
видалення молодих екструзівних куполів
Центральний (виник в 1879-1883 рр.., Але діяв і пізніше) і Суеліч
(1946-1950 рр.). Оголило їх нагріті до високої температури коріння і підвідний
канал 1964 вулкана Молодий Шивелуч. Про величину теплової потужності розкритих
магматичних порід в якійсь мірі можна судити за сумарним виділенню тепла
в кратері Молодого Шивелуч, яке навіть в 1966-68 рр.. [9], тобто через 2-4
року після виверження становило 0,2 Гкал/с (0,836 х106 кВт). Різке
зняття літостатіческого тиску в поєднанні з миттєвим виділенням великої
кількості теплової енергії з нагрітих порід і послужило причиною вибуху.
Реальність механізму подібного розвитку подій змодельована експериментальними
дослідженнями М. А. Алідібірова [27,28 и др.]. Сферичність стінок обвального
цирку, який зіграв роль своєрідної "увігнутою лінзи", могла
забезпечити концентрацію газу, що виділяється в її "фокусі" і за рахунок
кумулятивного ефекту призвести до викиду компактної маси уламкового матеріалу
на значну відстань. З-за максимальної висоти і орієнтування виникли
північно-західній та північній стінок цирку ось вибуху виявилася спрямованою на
південно-південно-схід.
За
думку автора, саме обвал і субсінхронний йому вибух супроводжувалися II сильним
(K 11,7) землетрусом в 7 год 13 хв 40 с [23] ранку 12 листопада. Не виключено,
що вони й стали її причиною.
Рис. 8
Комбінація обвалу та вибуху призвела до
формування на поверхні створеної ними уламковий лавини іншого малюнка мезо -
і мікрорельєфу, ніж на раніше описаному фрагменті чисто обвальної лавини (див. рис.6). Це, перш за все, протяжні (до 2-3
км), радіально розходяться від еруптивної центру вузькі грядки, іноді
згруповано у певну пучків-віял (рис.8).
Майже скрізь ці грядки доходять прямо до фронтального краю уламковий лавини.
Широко представлені й орієнтовані по нормалі до загального напрямку руху
уламкового матеріалу поперечні зони розриву. Місцями вони навіть протяжні, з
більшою амплітудою розсовуючи, ніж на обвальної лавині. Контрастное виглядають і
самі мезо-та мікроформи рельєфу на поверхні лавини, загалом дещо більше
(до 15-20 м) тут відносні перевищення вершин пагорбів і гряд над днищами
западин.
Рис. 9
Весь вигляд рельєфу явно вказує на швидкість
руху уламковий лавини, що цілком природно. По-перше, швидше
переміщався матеріал власне обвалу, тому що звалилися блок розташовувався
на більшій висоті (передбачувана відмітка центра ваги блоку - 2300-2400 м),
і його руху вниз вже не перешкоджали знищені при формуванні південного
обвального цирку екструзівние купола. По-друге, частина матеріалу, викинута
вибухом, продовжувала після падіння з високою швидкістю по інерції котитися по
землі, мало узгоджується з існуючим рельєфом, який був вже частково
знівельований відкладеннями передував обвалу. При падінні на землю великий
компактної маси вибухових відкладень динамічний удар був настільки сильний, що
привів, ймовірно, до виникнення в підстилаючих первинно обводнених і ще
більше розрідження в результаті цього удару грунтах, які, очевидно,
володіли тиксотропні властивості, своєрідною підземної хвилі, місцями навіть
що вийшла за кордон уламковий лавини. Свідченням цього є смуга
складок у фронту лавини в південно-східному секторі (мал. 9).
Максимальне видалення краю експлозівно-обвальної лавини, що знаходиться на
абсолютних позначках 450-600 м, від еруптивної центру - 14-15 км.
Зараз
молодша, ніж обвальна, що перекриває останню, експлозівно-обвальна
грубоуламкові лавина займає, в порівнянні з уламковим лавиною, набагато
велику площу. Однак насправді вони, ймовірно, близькі за своїми розмірами.
виник
під час другого епізоду експлозівно-обвальний кратер має форму кола
діаметром 1,75 км і площею 2,4 км2. Його максимальна глибина в
1973 була 627 м, а в момент утворення, ймовірно, перевищувала 700 м.
Існувала раніше, на місці кратера виражена в рельєфі частина знищеної будівлі
Молодого Шивелуч була, за нашою оцінкою, об'ємом 0,7-0,8 км3.
Площа здвоєного комбінованого (обвальний цирк + експлозівно-обвальний
кратер) "кратера" 1964 р. - 5,2 км2. Сумарний обсяг
віддалених звідти порід - 1, .5-1,8 км3. Внаслідок розущільнення
обсяг матеріалу утвореної за їх рахунок комбінованої уламковий лавини
повинен бути ~ 2 км3. При площі (оцінка автора) 100 км2,
покритої відкладеннями цієї лавини, їх середня потужність - 20 м. Максимальна ж
потужність товщі досягала 100-200 м (див. рис.5).
Матеріал
уламковий лавини вивчався багатьма дослідниками [4,10 та ін], включаючи автора
статті. Всі згодні з тим, що переважна її частина, що складають обидва типи
лавин, представлена породами зруйнованих андезитового екструзівних куполів і їх
агломератових мантій. Присутня і невелика частка ювенільного речовини --
порід підірваної лавове пробки з підводить каналу вулкану.
Через
кілька хвилин після другого обвалу і фреато-магматичного вибуху почалася
викид вже безперечно ювенільного матеріалу. Його більш дегазована частина
випала у вигляді тефри (0,3 км3), менш дегазована пішла на
формування пірокластичні потоків об'ємом 0,3-0,5 км3, частково
що перекрили уламкові лавини. У складі тефри і відкладеннях пірокластичні
потоків ювенільний компонента становила не менше 70-80%. Її вага ~ 0,9 х109
т. Масовий викид ювенільної пірокластікі з винятково високою
інтенсивністю (0,9 х109 т за 20 хвилин, тобто 750 тис. т/с)
доводить, по-перше, що був викинуть не тільки матеріал підвідних каналів
екструзівних куполів, але і магма периферичного вогнища, і, по-друге, що
фреато-магматичні експлозіі змінилися магматичними.
Слід
відзначити, що менш ніж через рік первинний рельєф поверхні уламкових лавин
обох типів вже зазнав помітні зміни. Це пов'язано з тим, що обвальні
та вибухові відкладення спочатку містили велику кількість блоків і брил
змерзлих порід і навіть льоду [4]. Влітку 1965 замість таких блоків і брил на
поверхні з'явилися гостроверхі пагорби різних розмірів і висоти, а лід
розтанув. Однак у розрізах уламкових лавин подібні поховані брили і блоки,
відтанув, зберегли текстурні і структурні особливості складають їх порід. Те
ж саме спостерігалося і при дослідженні товщі обвально-вибухової уламковий
лавини катастрофічного виверження 1956 вулкана Безіменний. Отже,
наявність подібних утворень - взагалі одна з характерних ознак,
що дозволяють розпізнавати в розрізах давніші грубоуламкові відкладення
обвального та обвально-вибухового генезису. [30].
2.Била
Чи гігантської грубоуламкові лавина 1854?
Рис. 10
За аналогією з 1964 р. допускається, що
передісторія підготовки виверження 17-18 лютого 1854 почалася після
того, що відбулося в 1430 р. (~ 500 14С Л.М.) катастрофічного виверження
вулкана Молодий Шивелуч, з яким пов'язано освіта попередньої, самої
великої в голоцені, грубоуламкові лавини, а також викидалася тефра і
формувалися пірокластичні потоки [30].
За
наступні ~ 200 років в грунтово-пірокластичні чохлі (ППЧ) зафіксовані
сліди тільки одного помірного виверження ~ 40014C Л.Н. - Андезитового
пемзовая тефра, що стежить лише в південно-східному секторі підніжжя вулкана в
долині р.Кабеку. Тому передбачається, що це виверження було
переважно експлозівним.
Близько
1650 (265 + 1814С Л.М., AD 1641 (1652) 1663) стався потужний
виверження, маркіроване індексом SH1 [30]. Було викинуто велику
кількість ювенільної андезитового пірокластікі, частково відкладеною у вигляді
нормально стратифікованій у всіх секторах вулкана пемзовой тефри об'ємом
~ 0,5-0,6 км3 (рис.10), а також
тієї, що пішла на формування найдовших (до 23 км від еруптивної центру) в
голоцені пірокластичні потоків.
В
200-річному інтервалі між 1650 і першого документованим виверженням
Молодого Шивелуч 17-18 лютого 1854 було ще 2-3 слабких і помірних
виверження. Вони відображені в розрізах підніжжя вулкана у вигляді малопотужних
горизонтів тефри, відкладень невеликих пірокластичні потоків і
пірокластичні хвиль. Як показує історичний досвід [15,18 и др.], подібні
сліди пов'язані на вулкані Молодий Шивелуч з виникненням і зростанням екструзівних
куполів. Точний вік цих куполів і створили їх вивержень поки що ніким не
визначений. Хоча початок одного з вивержень можна умовно датувати 1719
роком, так як С. П. Крашенинников при описі свого шляху 2-14 січня 1739
з Верхнього до Нижнього Камчатський острог відзначав, що: "... залишився вправі
Шевеліч ... дуже високою камінь і гостро, з самої її Верхушаки дим йде ... дим
пішов з нього років за двадцять перед цим ... "[12, с.564]. Приведена
цитата дозволяє також припустити, що вулкан Шивелуч проявляв підвищену
активність (або слабко вивергався) і в 1739 р.
В
огляді А. А. Меняйлова [18] (за публікаціями A. Perrey, K. Sapper і В. С. Кулакова)
вказується, що виверження Шивелуч відбувалися ще у 1790 р. - експлозівное,
і між 1790 і 1810 рр.. - Викидалися пухкі продукти. У "Каталозі
діючих вулканів Камчатки "В. И. Влодавца та Б. І. Пійпа виверження
датуються 1793 і, з посиланням на А. Гумбольдта, між 1790 і 1810 рр..
Г. С. Горшков [4] вважає всі ці дати вельми сумнівними, тим більше, що дата
1793 р., на його думку, взагалі помилкова, тому що A. Perrey у своїй роботі
наводить дату 1790
Виверження
1854 описано в двох публікаціях [7,11]. У більш ранньої з них [11] це
опис зроблено попутно, через 26 років після виверження, у статті, присвяченій
Ключевського вулкану. Там стверджується, що "Зарічна сопка
"Сівелич" ... в 1855 р. так сильно горіла, що половина її зруйнувалася
і своїми величезними каменями зчистив весь ліс біля підніжжя, а річка (Камчатка,
примітка автора), зламавши кригу, пішла "[11, с.110]. Цей опис явно
зроблено зі слів очевидців, так як Г. С. Горшков [4] відзначив помилковість
наведеної дати: 1855, а не 1854.
В
[7] К. Дітмар, що був у 1851-1854 рр.. на Камчатці, і теж, за повідомленням
очевидців, писав: "В ніч з 17 на 18 лютого 1854 вершина самого
північного вулкана півострова Шивелуч ... ввалила зі страшним гуркотом, і ...
почалося сильне виверження цього вулкана ... Шивелуч, який на пам'яті
людини ніколи ще не мав виверження і хіба тільки трохи парував, тепер
увійшов у повну силу. Ще до цієї катастрофи, в жовтні та грудні 1853
Шивелуч сильніше курився на своїй північній стороні, а тепер з усіх боків
текли донизу потоки лави, які доходили майже до р.Еловкі. Вулканічний пісок і
попіл падали в такій значній кількості, що в що лежить навпроти села
Ключів сніг був покритий ними на цілий фут, а дощ тонкого попелу спостерігався навіть
в Тігіле "[7, с.572].
Г. С. Горшков
[4] звернув увагу на дві неточності в останній публікації: про явне
перебільшенні потужності що випала в ключах тефри (1 фут) і лавових потоках,
яких не було. На його думку, первинна потужність тефри не перевищувала там 10-15
см, оскільки він вважав, що в грунтовому розрізі сучасного г.Ключі цей
попіл у спресованому вигляді має потужність всього 4-5 см. Більш того, зараз
однозначно встановлено, що згаданий Г. С. Горшковим верхній чіткий Попільні
горизонт в ППЧ тут взагалі не пов'язаний з виверженням 1854 р., а є більш
древнім - SH1 [30], відкладеним близько 1650 попелу ж 1854 р. у
Ключах взагалі не знайдено, незважаючи на ретельність проведених пошуків. Чи не
виявлений він і на лівому березі р.Камчатка проти г.Ключі.
З
цього випливає, що пеплопад в описуваному районі був набагато слабкіше навіть того,
який допускав Г. С. Горшков. Мабуть, в роботі К. Дітмара допущена
друкарська помилка. Не виключено, що там замість 1''(одного дюйма) помилково було
надруковано 1 '(тобто 1 фут). Справедливість такого припущення підтверджується
ще й тим, що в книзі А. А. Меняйлова [18], за даними O. Herz, вказується, що при
виверженні 1854 попіл був порознесений широкою смугою на 400 верст, а в ключах
він ліг шаром товщі
