: детерминированность ивозможные причины
И.В.Мелекесцев
ПамятиГ.С.Горшкова, директора (1966-1970 гг.) Института вулканологии, который первымна Камчатке начал изучать такие образования в 1956 г., посвящается
Наоснове детальных вулканологических и тефрохронологических исследований оцененыпараметры и реконструирована предыстория подготовки катастрофических изверженийвулкана Молодой Шивелуч, проходивших с образованием гигантских обломочных лавин(ГОЛ) в 1430, 1854 и 1964 гг. Наибольшее внимание уделено описаниюэксплозивно-обвальной обломочной лавины 1964 г., предложен новый механизм ееформирования. Показано, что подобный механизм был свойственен и для двух другихобломочных лавин. Возникновение ГОЛ было предопределено разными формамисуществования андезитовой магмы и закономерностями эруптивной активностивулкана в голоцене. Пересмотрены в сторону уменьшения сила игеолого-геоморфологический эффект извержения 1854 г., а также размеры и объемсвязанной с ними обломочной лавины. Предполагается, основываясь напродуктивности вулкана Молодой Шивелуч в XIX-XX веках, что следующее извержениетипа 1964 г. может произойти через 60-90 лет.
/> Рис. 1
Проведенныеисследования показали, что в Курило-Камчатской области есть минимум 7 вулканов(Шивелуч (рис.1), Безымянный, Кизимен,Тауншиц, Бакенинг, Севергина, Менделеева), извержения которых за последние10-11 тыс. лет сопровождались образованием большеобъемных, вплоть догигантских, 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 другихвулканах в будущем.
Несомненно,что каждое извержение подобного типа представляло и будет представлятьсерьезную опасность для населения и хозяйственных объектов. Они приводили ибудут приводить также к кардинальным изменениям природной среды на площадях вдесятки и сотни квадратных километров. Чаще всего эти извержения происходиливнезапно, поскольку до сих пор однозначно не выявлены все типы потенциальноопасных в этом отношении вулканов, во многом непонятны процессы, их вызывающие,не разработаны критерии долгосрочного прогноза подобных событий.
Всвязи с чем весьма ценны вулканы, извержения которых чаще других приводили квозникновению 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, гдетакие лавины не только выявлены, закартированы, но и надежно датированырадиоуглеродным (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 1964г., и составленные на ее основе крупномасштабные топографические картыпозволили детально проанализировать происшедшие изменения в морфологии вулканаМолодой Шивелуч и его подножия, изучить особенности мезо- и микрорельефа поверхностигрубообломочной толщи, динамику ее формирования и взаимоотношение (временное ипространственное) с пирокластическими потоками того же извержения, выявитьхарактерные признаки отложений, точно определить их объем. Немаловажно и то,что здесь была реконструирована [30] хронология и предыстория многих обломочныхлавин, в том числе новейших, возникших в XV-XX веках. Особый интереспредставляет 111-летняя подготовка извержения 1964 г. после предыдущегосильного извержения вулкана Молодой Шивелуч в феврале 1854 г.
1.Гигантская грубообломочная лавина 1964 г. и еепредыстория
Эксплозивно-обвальнаягрубообломочная лавина извержения 12 ноября 1964 г. и ее предыстория отнюдь неслучайно выбраны в качестве своего рода модельного эталона для объяснениядетерминированности возникновения, изучения закономерностей строения, механизмаи динамики формирования более старых по возрасту лавин Молодого Шивелуча. Этопрямое следствие результатов проведенных исследований [30], показавших, что посвоим параметрам, особенностям строения мезо- и микрорельефа поверхности,мощности отложений, облику и составу обломочного материала она практически неотличается от таковых аналогичных сохранившихся фрагментов его доисторическихформ. Поэтому есть основания полагать, что и последние могли возникнуть сходнымпутем. То же можно утверждать, в первом приближении, и относительно типичностиее предыстории.
Предысторияподготовки извержения 1964 г. начинается с 1854 г. после мощного извержения17-18 февраля. Извержение 1854 г. считается [4] похожим на извержение 12 ноября1964 г. Поэтому следующие почти 111 лет можно, с известной долей условности,считать временем подготовки последнего. Хотя сразу же необходимо отметить, чтов эруптивной истории Молодого Шивелуча в эти годы не было периода покоя, дажеотносительного. Собственно период относительного покоя только с фумарольнойактивностью 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 былауничтожена взрывом или обвалом: "… конус… внезапно раскололся на два,испуская огромное количество лавы, которая стекала по склонам" (цитируетсяпо [4, с.32]). За лаву здесь, вероятно, приняты раскаленные обломочные лавины,обычно связанные с ростом экструзивных куполов, и (или) небольшиепирокластические потоки.
Вдальнейшем эпизоды активизации купола Центральный отмечались в 1897-1898, 1905и 1927-1929 гг. [4,6,18,22 и др.]. В ходе первого из них происходили взрывы ииногда выбрасывалось довольно большое количество тефры: 3 марта 1898 г. пепелвыпал в с.Тигиль в 200 км к СЗ от вулкана [18]. Извержение 1927-1929 гг. былослабым, так как проведенное Г.С.Горшковым [4] сравнение фотографий 1909 и 1949гг. показало отсутствие сколько-нибудь серьезных изменений на вершине куполаЦентральный: сохранились даже отдельные зубцы и камни.
/> Рис. 2
Новоедлительное извержение вулкана Молодой Шивелуч, приведшее в итоге к образованиюкрупного экструзивного купола Суелич, началось в ноябре 1944 г. сериейфреатических взрывов. Собственно экструзивный купол стал расти с января 1946 г.Осенью 1946 г. его высота достигла 300-400 м, в 1947 г. увеличилась еще на100-150 м [18]. В конце извержения (апрель 1950 г.) высота купола Суелич была500-600 м, диаметр вершины — 500 м, диаметр основания — 1000 м [18].
Росткупола с 1947 г. сопровождался многочисленными раскаленными лавинами,неоднократно происходили сильные взрывы и пеплопады. Несколько раз пеплывыпадали на расстоянии более 100 км от эруптивного центра [4,18, и др.]. Однакомощность отложенной тефры, за исключением участков, примыкающих к основаниюкупола, составляла первые миллиметры и доли миллиметра. Поэтому они не всегдафиксируются в почвенно-пирокластических чехлах даже подножия вулкана.
После6 апреля 1950 г. и до 12 ноября 1964 г. вулканических проявлений отмечено небыло.
/> Рис. 3
Строениевершинной части вулкана Молодой Шивелуч перед ноябрьским извержением 1964 г.было известно лишь в общих чертах, поскольку специального детальногогеоморфолого-геологического картирования проведено не было, а качественнаятопографическая основа и материалы аэрофотосъемки на этот участокотсутствовали. Имевшиеся же данные наблюдений сотрудников Камчатскойвулканологической станции в г.Ключи суммированы в работах А.А.Меняйлова [18],Г.С.Горшкова и Ю.М.Дубика [4]. Принципиальных различий между схемами строениявершинной части вулкана Молодой Шивелуч в обеих работах (рис.2 в [18] и рис.2а в [4]) нет, но вторая из нихподробнее, 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 отЧетвертой вершины; 4) молодые экструзивные купола Центральный (1879-1883 гг.) иСуелич (1946-1950 гг.); 5) отдельно стоящий экструзивный купол (?) — Арбузик насамом юге. Поскольку, кроме Арбузика, все купола расположены в непосредственнойблизости друг от друга, они образуют как бы единый многоцентровый экструзивныймассив с общим основанием из слившихся между собой их агломератовых мантий.Поэтому вулкан Молодой Шивелуч был выделен [13] даже в особый тип — экструзивный вулкан.
Поданным Г.С.Горшкова [4], на гребне обрыва купола Четвертая вершина лежат тригоризонта пемзы. Вероятнее всего они были связаны с извержениями МолодогоШивелуча в ~1430, ~1650 и 1854 гг. Сам же купол возник после катастрофическогоизвержения ~1030 г., а разрушившее его извержение произошло ~1430 г. (см.ниже): (даты, кроме 1854 г., из [30]). Экструзивные купола к югу от Четвертойвершины тоже покрыты пемзой. Это, по-видимому, пемза 1854 г., поскольку тамлишь один горизонт. На куполах Центральный и Суелич Г.С.Горшков пемз необнаружил.
Судяпо карте масштаба 1:100 000, в 1950 г. максимальная абсолютная высота гребнякупола Четвертая вершина равнялась (или чуть превышала) 2800 м, куполовЦентральный и Суелич — 2650-2700 м. Несколько меньше (2300-2400 м) были высотыкуполов к югу от Четвертой вершины. Эта же карта послужила основой дляпостроения поперечных профилей (рис.3)привершинной части вулкана Молодой Шивелуч, характеризующих топографическуюситуацию до извержения 1964 г.
/> Рис. 4
Особенностиизвержения 12 ноября 1964 г. и его грубообломочная лавина описаны в работахП.И.Токарева [23, 24], Б.И.Пийпа и Е.К.Мархинина [20], Г.С.Горшкова иЮ.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, однаконекоторые из них, и особенно выводы, склонен пересмотреть.
Единственныйзафиксированный признак подготовки извержения — усиление сейсмическойактивности в районе вулкана: первые слабые толчки отмечены в январе 1964 г., вдальнейшем сила толчков и их количество увеличились. После роя землетрясений вмае П.И.Токарев [23] предупредил о возможности извержения. Несмотря на это,извержение 12 ноября 1964 г. оказалось неожиданным, и сведения о событиях егоначальной фазы поставлялись главным образом не специалистами-вулканологами, аслучайными наблюдателями [4]. Не все приборы исследовательского комплекса былив исправности [4].
Подобноестечение обстоятельств, а также необычность самого извержения, вероятно, ипослужили одной из главных причин неоднозначной интерпретации его хода ипоследствий. В частности, трактовки происхождения возникшей тогда гигантскойгрубообломочной лавины, первой здесь в XX в. В самой ранней публикации [20] ееналичие просто констатируется, описывается рельеф лавины, приводится оценказанимаемой площади (~70 км2), но в явном виде генезис данной формыне обсуждается. В неявной же форме подразумевается, что она возникла изматериала нескольких взрывов, разрушивших вершину Молодого Шивелуча (рис.4). Определение это было сформулировано ещеП.И.Токаревым, который утверждал, что "… при извержении вулкана Шивелуч12 ноября 1964 г., в отличие от извержения вулкана Безымянного 31 марта 1956 г.(здесь опечатка, так как извержение случилось 30 марта. Прим. автора), не былоодного главного взрыва, разрушившего старую постройку, а произошла сериявзрывов, непрерывно следующих один за другим" [24, с.18]. Образованиепокрова холодного агломератового материала он связывает со II фазой (19 ч 20мин — 19 ч 47 мин, 11 ноября, по Гринвичу) пароксизмальной стадии извержения,когда сила взрывов непрерывно возрастала, происходило разрушение лавовой пробкии выбрасывался большой объем пород из кратера: за 27 минут — 8х1014г холодного материала старой постройки с интенсивностью 5х1011 г/с.
Самоеполное описание извержения 1964 г. сделано в статье Г.С.Горшкова и Ю.М.Дубика[4]. В ней дана всесторонняя и подробная характеристика большинства аспектовэтого извержения и его последствий. Тип извержения отражен в самом названиистатьи — «Направленный взрыв на вулкане Шивелуч». Поэтому все событиярассмотрены именно под таким углом зрения (с.16-18): "… неоспоримоустановлено, 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 двухчастей…. Значительная масса брекчии взрыва обрушилась на непосредственноприлегающий к кратеру южный сектор подножия вулкана…. Подавляющая частьвзрывного материала… выброшена на расстояние до 10 км от кратера, образовавсплошной покров от нескольких метров до нескольких десятков метров… площадьпокрова… 98 км2". Приводятся доказательства движенияматериала уже после падения его на склон во фронтальной и средней частяхпокрова. Отмечается, что вблизи кратера встречаются блоки пород, выброшенныевзрывом за границы покрова. Объем отложений направленного взрыва оценен минимумв 1,5 км3. Связываются с взрывом и самые сильные землетрясения в 7 ч07 мин и 7 ч 13 мин 12 ноября. Камчатскими аналогами данного извержениясчитаются извержения вулканов Безымянный 30 марта 1956 г. и Шивелуч 17-18февраля 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».
Впоследние годы представления Г.С.Горшкова и Ю.М.Дубика о взрывном происхожденииобломочной лавины оспариваются. Так, в работах [2, 29] делается вывод, чтоизвержение 12 ноября — фреатическое, спровоцированное обрушением с постройки1,154 км3 материала в 7 ч 07 мин утра местного времени, а в интервале7 ч 20 мин — 7 ч 47 мин — плинианское. Соответственно, образовавшаясяобломочная лавина, как и на вулкане Сент-Хеленс 18 мая 1980 г. — чистообвальная толща. Каких-либо серьезных доказательств в пользу такого еегенезиса, основанных на новом собственном материале, А.Б.Белоусов практическине 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 разногомасштаба, сделанных с очень неодинаковой точностью, на которых абсолютныевысоты одних и тех же объектов южного подножия вулкана Шивелуч по внешнемупериметру обломочной лавины отличаются на десятки метров. То же можно,вероятно, утверждать и относительно участков, погребенных сейчас подотложениями лавины. Во-вторых, из 1,154 км3 обломочной лавинынеобходимо вычесть еще 0,3-0,5 км3 ювенильного материалапирокластических потоков извержения 1964 г. Оставшиеся 0,654-0,854 км3намного меньше даже первичного объема уничтоженных экструзивных куполов,имевших примерно в 1,5 раза больший средний объемный вес слагавших их лав, чемдезинтегрированный материал обломочной лавины.
П.П.Фирстов[25], основываясь на соотношении интенсивности сейсмического и акустическогосигналов, пытается доказать, что извержение 12 ноября 1964 г. началось сграндиозного обвала объемом 1,5 км3, и что вся его обломочная лавинаимеет обвальное происхождение. Геологические представления для обоснованиясвоей точки зрения П.П.Фирстов заимствовал из работы [29].
Такимобразом, сейчас оформились две концепции причины и динамики ноябрьскогоизвержения 1964 г. и, соответственно, два разных подхода к обоснованиюпроисхождения его обломочной лавины: 1) взрывная, представленная двумя разновидностями- единого мощного направленного взрыва [4] и множественных взрывов [20,23,24] и2) обвальная [2,25,29]. По первой концепции это — взрывная, по второй — обвальная толщи.
Однакопроведенное в 1994-1995 гг. тщательное дешифрирование аэрофотоснимков и анализновейших топографических карт масштаба 1:25 000 и 1:50 000 на весь южный секторпостройки вулкана Молодой Шивелуч, начиная от прикратерной области и кончаяподножием, показали, что обе предложенные концепции не объясняют всегоразнообразия строения рельефа поверхности обломочной лавины в целом и многихособенностей мезо- и микрорельефа ее отдельных участков. Не получил в нихубедительного истолкования и такой феномен, как складчатая деформацияподстилающей поверхности непосредственно перед фронтом лавины у ееюго-восточного края (см. ниже).
Поэтомуна основе имевшегося фактического материала и новых данных полевых икамеральных исследований была разработана еще одна гипотеза образованиягрубообломочной лавины 12 ноября 1964 г. — эксплозивно-обвальная, дающаявозможность, как представляется, более реально интерпретировать происшедшиетогда события и избежать отмеченных недостатков обеих рассмотренных концепций.
/> Рис. 5
Начальнойпредпосылкой, по мнению автора, во многом определившей тип и динамикуизвержения 1964 г., послужило то, что возникший ~1430 г. [30] крупный вершинный,открытый на юг кратер вулкана Молодой Шивелуч уже в 1950 г. был практическиполностью 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 последующие14,5 лет (с 7 апреля 1950 г. по 11 ноября 1964 г.) здесь наблюдалась лишьфумарольная активность. В связи с чем понятно, почему подготовка извержения1964 г. началась со скачкообразно возраставшей сейсмической активности [23]:вязкая андезитовая магма, продвигаясь рывками, заново прокладывала себе путьнаверх. Достигнув подошвы массивных, высоких и тяжелых экструзивных куполов,магма, по-видимому, стала внедряться между их основаниями и подстилающейповерхностью. Преобладавшее до того преимущественно вертикальное направлениедвижения магмы сменилось субгоризонтальным южных румбов, в соответствии суклоном днища старого кратера (рис.5). Вместе с магмой начали перемещаться ирасположенные над ней экструзивные купола. В результате этого постройкиэкструзивных куполов были в какой-то момент разорваны, что явилось причинойтрех происшедших тогда катастрофических событий: 1) сильнейшего (К=12,3) за всевремя поверхностного землетрясения в 7 ч 7 мин 20 с [по 23,25] утра 12 ноября;2) образования гигантской грубообломочной обвальной лавины из разрушенныхпород, сместившихся к югу и вниз экструзивных куполов; 3) возникновения большейпо размеру южной части кратера.
/> Рис. 6
Следуетотметить, что сходный механизм формирования крупных обвалов на действующихвулканах был недавно предложен и смоделирован В.В.Адушкиным и др. [1].
Судяпо морфологии южной части кратера, свалившийся блок постройки почти точноаппроксимируется в плане правильным кругом диаметром 2,2-2,3 км и площадью ~4км2. Отрыв произошел по 270o дуге окружности длиной ~5км. Площадь субвертикальной зоны отрыва превышала 1,5 км2.Первоначальный объем сместившегося блока был 0,8-1 км3.
Врезультате резкой подвижки и сильнейшего сотрясения этот блок подвергся полномуразрушению. Существовавший здесь экструзивный массив из двух куполов был раздроблен.Часть его в виде нескольких массивных фрагментов (аллохтонов) переместиласьвниз относительно недалеко, образовав несколько четко выраженных в рельефеступеней высотой до 150 м перед входом в кратер (рис.5,6). Остальной, сильнее дезинтегрированный,материал скатился в виде грубообломочной обвальной лавины по склону нарасстояние 13-15 км, поскольку под уничтоженными в тот момент старыми куполами,вероятно, уже не было активного подводящего вулканического канала, заполненногосильно нагретым, недегазированным ювенильным веществом, способным генерироватьсильные взрывы. В связи с чем возникшее в начале извержения облако (скореевсего, преимущественно пылевое), поднявшееся над обвальным цирком и движущейсяс большой скоростью обломочной лавиной.
В[25] предполагается, что развивающееся турбулентное пылевое облако и катящаясявниз по склону вулкана со средней скоростью около 30 км/час обломочная лавинастали причиной работы акустического источника I, продолжавшейся около 10 минутдо 7 ч 18 мин утра 12 ноября.
/> Рис. 7
Сохранившийсяв практически не измененном состоянии фрагмент обломочной лавины (рис.7) позволяет судить о характерных особенностяхпервичного мезо- и микрорельефа ее поверхности. Специфическая особенностьхолмисто-котловинного и холмисто-грядово-котловинного рельефа поверхности этогофрагмента грубообломочной обвальной лавины с «сетчатым» микрорельефомпо Т.С.Краевой [10] — его схожесть с рельефом глыбовых лавовых потоков. Холмы икороткие грядки объединены здесь в некое подобие извилистых валов, ориентированныхперпендикулярно к направлению движения материала. Так же ориентированы иразделяющие их извилистые ложбины — зоны разрыва. Местами хорошо видныобособленные, как бы отдельные, потоки (или струи) шириной в несколько сотметров и длиной 1-2 км, «текущие» вниз по склону вулкана, кудадвигался и остальной материал обвальной лавины. Все эти признакисвидетельствуют, что здесь, на периферии обвальной лавины, обломочный материалеще продолжал перемещаться, но уже с небольшой скоростью. Указанием на малуюскорость движения обломочной лавины служит и то, что в ее прифронтальнойобласти имеются много невысоко поднимающихся над поверхностью лавины выступовподстилающего рельефа с сохранившейся древесно-кустарниковой растительностью.Относительные превышения вершин холмов и гряд над дном ложбин колеблются отнескольких до 10-15 м. Высота фронта обвальной лавины над подстилающейповерхностью — 3-5 м.
Заметногоабразивного воздействия на сами формы погребенного рельефа обвальная лавина неоказывала, но все деревья и кусты на пути ее прохождения были сломаны, частовырваны с корнем и перемещены вместе с обломочным материалом, деревья у самогофронта — повалены.
Центртяжести свалившегося блока, по очень грубой оценке автора, находился наабсолютной высоте (H) ~2000 м, максимальная абсолютная высота бровки обвальногоцирка была 2200-2300 м, а высота северной и северо-западной стенок достигала400-500 м. Расстояние (L) от этого центра тяжести до края обломочной лавины наотметках 450-550 м равно 12-13 км. Соответственно H/L=~0,12.
Смещениеи обвал южного блока, образование связанной с этим высокой и крутой стенкиобвального цирка, подрезавшей расположенные выше экструзивные куполаЦентральный и Суелич, создали условия для реализации обвала еще одного блокапород постройки Молодого Шивелуча. Обвалу способствовал продолжавшийся подъеммагмы с глубины и связанные с этим подъем и деформация вышележащих экструзивныхкуполов с нарушением их сплошности, как это наблюдалось Г.С.Горшковым(например, перед катастрофическим извержением вулкана Безымянный 30 марта 1956г.).
Витоге — обвал и стимулированный им сильный фреато-магматический взрыв, так какудаление молодых экструзивных куполовЦентральный (возник в 1879-1883 гг., но действовал и позднее) и Суелич(1946-1950 гг.) обнажило их нагретые до высокой температуры корни и подводящийканал 1964 г. вулкана Молодой Шивелуч. О величине тепловой мощности вскрытыхмагматических пород в какой-то мере можно судить по суммарному выделению теплав кратере Молодого Шивелуча, которое даже в 1966-68 гг. [9], т.е. через 2-4года после извержения составляло 0,2 гкал/с (0,836х106 кВт). Резкоеснятие литостатического давления в сочетании с мгновенным выделением большогоколичества тепловой энергии из нагретых пород и послужило причиной взрыва.Реальность механизма подобного развития событий смоделированаэкспериментальными исследованиями М.А.Алидибирова [27,28 и др.]. Сферичностьстенок обвального цирка, сыгравшего роль своеобразной «вогнутойлинзы», могла обеспечить концентрацию выделяющегося газа в ее«фокусе» и за счет кумулятивного эффекта привести к выбросукомпактной массы обломочного материала на значительное расстояние. Из-замаксимальной высоты и ориентировки возникших северо-западной и северной стенокцирка ось взрыва оказалась направленной на юго-юго-восток.
Помнению 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.
/> Рис. 8
Комбинацияобвала и взрыва привела к формированию на поверхности созданной ими обломочнойлавины иного рисунка мезо- и микрорельефа, чем на ранее описанном фрагментечисто обвальной лавины (см. рис.6). Это,прежде всего, протяженные (до 2-3 км), радиально расходящиеся от эруптивногоцентра узкие грядки, иногда сгруппированные в некое подобие пучков-вееров (рис.8). Почти везде эти грядки доходят прямо дофронтального края обломочной лавины. Широко представлены и ориентированные понормали к общему направлению движения обломочного материала поперечные зоныразрыва. Местами они даже протяженнее, с большей амплитудой раздвига, чем наобвальной лавине. Контрастнее выглядят и сами мезо- и микроформы рельефа наповерхности лавины, в целом несколько больше (до 15-20 м) здесь относительныепревышения вершин холмов и гряд над днищами западин.
/> Рис. 9
Весьоблик рельефа явно указывает на быстроту движения обломочной лавины, что вполнеестественно. Во-первых, быстрее перемещался материал собственно обвала, так каксвалившийся блок располагался на большей высоте (предполагаемая отметка центратяжести блока — 2300-2400 м), и его движению вниз уже не препятствовалиуничтоженные при формировании южного обвального цирка экструзивные купола.Во-вторых, часть материала, выброшенная взрывом, продолжала после падения свысокой скоростью по инерции катиться по земле, мало согласуясь ссуществовавшим рельефом, который был уже частично снивелирован отложениями предшествовавшегообвала. При падении на землю большой компактной массы взрывных отложенийдинамический удар был настолько силен, что привел, вероятно, к возникновению вподстилающих первично обводненных и еще более разжиженных в результате этогоудара грунтах, которые, по-видимому, обладали тиксотропными свойствами,своеобразной подземной волны, местами даже вышедшей за границу обломочнойлавины. Свидетельством этого служит полоса складок у фронта лавины вюго-восточном секторе (рис.9). Максимальноеудаление края эксплозивно-обвальной лавины, находящегося на абсолютных отметках450-600 м, от эруптивного центра — 14-15 км.
Сейчасболее молодая, чем обвальная, перекрывающая последнюю, эксплозивно-обвальнаягрубообломочная лавина занимает, по сравнению с обломочной лавиной, намногобольшую площадь. Однако на самом деле они, вероятно, близки по своим размерам.
Возникшийво время второго эпизода эксплозивно-обвальный кратер имеет форму кругадиаметром 1,75 км и площадью 2,4 км2. Его максимальная глубина в1973 г. была 627 м, а в момент образования, вероятно, превышала 700 м.Существовавшая ранее на месте кратера выраженная в рельефе часть уничтоженнойпостройки Молодого Шивелуча была, по нашей оценке, объемом 0,7-0,8 км3.Площадь сдвоенного комбинированного (обвальный цирк + эксплозивно-обвальныйкратер) «кратера» 1964 г. — 5,2 км2. Суммарный объемудаленных оттуда пород — 1,.5-1,8 км3. Вследствие разуплотненияобъем материала образованной за их счет комбинированной обломочной лавиныдолжен быть ~2 км3. При площади (оценка автора) 100 км2,покрытой отложениями этой лавины, их средняя мощность — 20 м. Максимальная жемощность толщи достигала 100-200 м (см. рис.5).
Материалобломочной лавины изучался многими исследователями [4,10 и др.], включая авторастатьи. Все согласны с тем, что подавляющая его часть, слагающая оба типалавин, представлена породами разрушенных андезитовых экструзивных куполов и ихагломератовых мантий. Присутствует и небольшая доля ювенильного вещества — пород взорванной лавовой пробки из подводящего канала вулкана.
Черезнесколько минут после второго обвала и фреато-магматического взрыва началсявыброс уже бесспорно ювенильного материала. Его более дегазированная частьвыпала в виде тефры (0,3 км3), менее дегазированная пошла наформирование пирокластических потоков объемом 0,3-0,5 км3, частичноперекрывших обломочные лавины. В составе тефры и отложениях пирокластическихпотоков ювенильная компонента составляла не менее 70-80%. Ее вес ~0,9х109т. Массовый выброс ювенильной пирокластики с исключительно высокойинтенсивностью (0,9х109 т за 20 минут, т.е. 750 тыс. т/с)доказывает, во-первых, что был извергнут не только материал подводящих каналовэкструзивных куполов, но и магма периферического очага, и, во-вторых, чтофреато-магматические эксплозии сменились магматическими.
Следуетотметить, что менее чем через год первичный рельеф поверхности обломочных лавинобоих типов уже претерпел заметные изменения. Это связано с тем, что обвальныеи взрывные отложения первоначально содержали большое количество блоков и глыбсмерзшихся пород и даже льда [4]. Летом 1965 г. вместо таких блоков и глыб наповерхности появились островерхие холмы разных размеров и высоты, а ледрастаял. Однако в разрезах обломочных лавин подобные погребенные глыбы и блоки,оттаяв, сохранили текстурные и структурные особенности слагавших их пород. Тоже самое наблюдалось и при исследовании толщи обвально-взрывной обломочнойлавины катастрофического извержения 1956 г. вулкана Безымянный. Следовательно,наличие подобных образований — вообще один из характерных признаков,позволяющих опознавать в разрезах более древние грубообломочные отложенияобвального и обвально-взрывного генезиса. [30].
2.Былали гигантской грубообломочная лавина 1854 г.?
/> Рис. 10
Поаналогии с 1964 г. допускается, что предыстория подготовки извержения 17-18февраля 1854 г. началась после происшедшего в 1430 г. (~50014Сл.н.) катастрофического извержения вулкана Молодой Шивелуч, с которым связанообразование предшествующей, самой крупной в голоцене, грубообломочной лавины, атакже выбрасывалась тефра и формировались пирокластические потоки [30].
Запоследующие ~200 лет в почвенно-пирокластическом чехле (ППЧ) зафиксированыследы только одного умеренного извержения ~40014C л.н. — андезитоваяпемзовая тефра, следящаяся лишь в юго-восточном секторе подножия вулкана вдолине р.Кабеку. Поэтому предполагается, что это извержение былопреимущественно эксплозивным.
Около1650 г. (265+ 1814С л.н., AD 1641(1652)1663) произошло мощноеизвержение, маркированное индексом SH1 [30]. Было выброшено большоеколичество ювенильной андезитовой пирокластики, частично отложенной в виденормально стратифицированной во всех секторах вулкана пемзовой тефры объемом~0,5-0,6 км3 (рис.10), а такжепошедшей на формирование самых протяженных (до 23 км от эруптивного центра) вголоцене пирокластических потоков.
В200-летнем интервале между 1650 г. и первым документированным извержениемМолодого Шивелуча 17-18 февраля 1854 г. было еще 2-3 слабых и умеренныхизвержения. Они запечатлены в разрезах подножия вулкана в виде маломощныхгоризонтов тефры, отложений небольших пирокластических потоков ипирокластических волн. Как показывает исторический опыт [15,18 и др.], подобныеследы связаны на вулкане Молодой Шивелуч с возникновением и ростом экструзивныхкуполов. Точный возраст этих куполов и создавших их извержений пока никем неопределен. Хотя начало одного из извержений можно условно датировать 1719годом, так как С.П.Крашенинников при описании своего пути 2-14 января 1739 г.из Верхнего в Нижний Камчатский острог отмечал, что: "… остался вправеШевелич… очень высокой камень и вострой, из самой ее верхушки дым идет… дымпошел из него лет за двадцать перед сим..." [12, с.564]. Приведеннаяцитата позволяет также предположить, что вулкан Шивелуч проявлял повышеннуюактивность (или слабо извергался) и в 1739 г.
Вобзоре А.А.Меняйлова [18] (по публикациям A.Perrey, K.Sapper и В.С.Кулакова)указывается, что извержения Шивелуча происходили еще в 1790 г. — эксплозивное,и между 1790 и 1810 гг. — выбрасывались рыхлые продукты. В «Каталогедействующих вулканов Камчатки» В.И.Влодавца и Б.И.Пийпа извержениядатируются 1793 г. и, со ссылкой на А.Гумбольдта, между 1790 и 1810 гг.Г.С.Горшков [4] считает все эти даты весьма сомнительными, тем более, что дата1793 г., по его мнению, вообще ошибочная, так как A.Perrey в своей работеприводит дату 1790 г.
Извержение1854 г. описано в двух публикациях [7,11]. В более ранней из них [11] этоописание сделано попутно, через 26 лет после извержения, в статье, посвященнойКлючевскому вулкану. Там утверждается, что «Заречная сопка „Сивелыч“…в 1855 г. так сильно горела, что половина ее разрушилась и своими громаднейшимикамнями счистила весь лес у подножья, а река (Камчатка, примечание автора),сломавши лед, пошла» [11, с.110]. Это описание явно сделано со словочевидцев, так как Г.С.Горшков [4] отметил ошибочность приведенной даты: 1855,а не 1854.
В[7] К.Дитмар, бывший в 1851-1854 гг. на Камчатке, и тоже, по сообщениюочевидцев, писал: «В ночь с 17 на 18 февраля 1854 г. вершина самогосеверного вулкана полуострова Шивелуча… ввалилась со страшным грохотом, и…началось сильное извержение этого вулкана… Шивелуч, который на памятичеловека никогда еще не имел извержения и разве только немного дымился, теперьвошел в полную силу. Еще до этой катастрофы, в октябре и декабре 1853 г. Шивелучсильнее курился на своей северной стороне, а теперь со всех сторон текли книзупотоки лавы, доходившие почти до р.Еловки. Вулканический песок и пепел падали втаком значительном количестве, что у лежащей напротив деревни Ключей снег былпокрыт ими на целый фут, а дождь тонкого пепла наблюдался даже в Тигиле»[7, с.572].
Г.С.Горшков[4] обратил внимание на две неточности в последней публикации: о явномпреувеличении мощности выпавшей в Ключах тефры (1 фут) и лавовых потоках,которых не было. По его мнению, первичная мощность тефры не превышала там 10-15см, поскольку он считал, что в почвенном разрезе современного г.Ключи этотпепел в спрессованном виде имеет мощность всего 4-5 см. Более того, сейчасоднозначно установлено, что упомянутый Г.С.Горшковым верхний четкий пепловыйгоризонт в ППЧ здесь вообще не связан с извержением 1854 г., а является болеедревним — SH1 [30], отложенным около 1650 г. Пепла же 1854 г. вКлючах вообще не найдено, несмотря на тщательность проведенных поисков. Необнаружен он и на левом берегу р.Камчатка против г.Ключи.
Изэтого следует, что пеплопад в описываемом районе был намного слабее даже того,который допускал Г.С.Горшков. По-видимому, в работе К.Дитмара допущенаопечатка. Не исключено, что там вместо 1'' (одного дюйма) ошибочно былонапечатано 1' (т.е. 1 фут). Справедливость такого предположения подтверждаетсяеще и тем, что в книге А.А.Меняйлова [18], по данным O.Herz, указывается, чтопри извержении 1854 г. пепел был разнесен широкой полосой на 400 верст, а вКлючах он лег слоем толщиной в 3 см. Последняя цифра нам представляется вполнереальной, если учесть, что зимой на снегу обычно измеряется не истиннаямощность тефры, а толщина загрязненного ею верхнего слоя снега. Понятно тогда,почему тефра 1854 г. отсутствует в районе г.Ключи на обоих берегах р.Камчатка:она, вероятно, имела слишком малую (
Однакотефра большой мощности и крупности (грубозернистый пемзовый песок сразноразмерным гравием) извержения 1854 г. обнаружена автором напротивоположных, (северных) склоне и подножии вулканического массива Шивелуч.Так, на поверхности концевой части современного ледника в долине ручья 2-ой Ледниковый(11 км к ССВ от эруптивного центра) мощность тефры равна 30-40 см. Это примерносоответствует мощности тефры ноябрьского извержения 1964 г. вулкана Шивелуч пооси пеплопада на таком же расстоянии. Ниже по течению ручья 2-ой Ледниковый всеверном и северо-восточном направлениях мощность и крупность тефры постепеннопадают.
Основываясьна полученных данных и исторических свидетельствах (факт выпадения тефры вс.Тигиль, примерно 200 км к северо-западу от вулкана Молодой Шивелуч), можнозаключить, что зона пеплопада извержения 1854 г. имела в плане сложнуюконфигурацию. Главная ее ось, маркированная выпадением грубой тефры, былаориентирована на северо-восток, а более тонкая тефра сносилась на северо-запад(в сторону с.Тигиль) и на юго-запад в район г.Ключи. Общий объем тефрыизвержения 1854 г. был, вероятно, в первом приближении сопоставим с таковымтефры извержения 1964 г. (0,3 км3) или несколько превышал его.
Наэтом аналогия между извержениями 1854 и 1964 гг., по-видимому, кончается.Во-первых, проведенными исследованиями [30] не обнаружено якобы возникшей тогдагромадной обломочной лавины, которую предполагал Г.С.Горшков, принимая вовнимание «катастрофический» характер описаний извержения 1854 г. вцитированных выше публикациях. Что касается фрагментов обломочной лавины завнешним краем обломочной лавины 1964 г., то она — более старая, и возникла, поданным тефрохронологического датирования, около 1430 г. Не найдено и большихпирокластических потоков соответствующего возраста. Под вопросом остается иобразование двухкилометрового [4] кратера в ходе извержения 1854 г., если нетассоциирующейся с ним громадной обломочной лавины.
Поэтомуследует скорректировать и представление о типе и масштабе извержения 1854 г.,которое по Г.С.Горшкову [4, с.31]: "… было более мощным, чем извержение1964 г., и было сопоставимо с извержением вулкана Безымянного в 1956 г. или,быть может, превосходило его". По полученным данным, главный продуктизвержения 1854 г. — ювенильная пемзовая тефра андезитового состава. Ее объем,вероятно, был заключен в интервале 0,3-0,5 км3, если судить поизмеренным мощностям и площади зоны пеплопада. Возможно, что начальный этапизвержения сопровождался частичным разрушением привершинной части ("…вершина… ввалилась...", "… половина ее разрушилась...", см.выше) и образованием сравнительно небольших по объему обломочных лавин, в томчисле и раскаленных, по классификации Г.С.Горшкова. Нельзя исключать ивозникновения пирокластических потоков, но далеко не выходивших за пределы привершиннойчасти вулкана.
Такимобразом, вопрос о масштабе извержения 1854 г. решается относительно просто: посвоим параметрам оно явно слабее извержения 1964 г. Только объем его тефрыравен или несколько превышает таковой 1964 г., объем же пород обломочной лавиныи пирокластических потоков намного меньше. Как была разрушена (субвертикальныйили направленный взрывы, обвал) извержением 1854 г. вершинная часть МолодогоШивелуча, остается до сих пор неясным, так как «провал вершины» можносвязать как с направленным или субвертикальным взрывами, так и с обвалом.
3.Гигантская обломочная лавина ~1430 г. и ее предыстория
/> Рис. 11
«Отсчетвремени» для подготовки условий образования обломочной лавины ~1430 г.начался с 970 г., когда отложилась предшествующая обломочная лавина — одна изсамых обширных (>100 км2) и большеобъемных (~2 км3) вголоцене [30]. Породы последней имеют характерный красновато-розовый цвет,выделяющий ее среди других подобных образований подножия вулкана МолодойШивелуч.
Первоезафиксированное в разрезах извержение рассматриваемого интервала имело месточерез несколько десятков лет после названного события. Оно было умеренным.Следы его в верхней части склонов южного сектора подножия вулкана представленымаломощным пирокластическим потоком, а на большем удалении от эруптивногоцентра — тонкими, с небольшой примесью пемзового гравия и обломков пород,отложениями пирокластических волн(pyroclastic surges). Подобные следы, вероятнее всего, свидетельствуют обактивности, связанной с ростом крупного экструзивного купола, например, типакупола 1993-94 гг. [по 26].
Крупнейшимже является более позднее катастрофическое извержение Молодого Шивелуча,маркированное индексом SH2 [30], происшедшее ~1030 г. Во всехсекторах подножия вулкана последними отложены мощные пачки нормальностратифицированной андезитовой тефры. Оси пеплопада были направлены на юг и насевер (рис.11). Но пепел выпадал назначительном удалении и вокруг всего вулкана. Объем тефры оценен в 5-6 км3.В ее составе доминирует (80-90% объема) ювенильный материал общим весом 6,5/>7х109т. В разрезах по долинам сухих рек Байдарной и Каменской в верхние части пачектефры вклиниваются отложения мощного пирокластического потока. В заключительнуюпосткульминационную фазу извержения SH2 сформировался очень крупныйэкструзивный купол, остатки которого были названы [4] Четвертой вершиной. Судяпо сохранившимся фрагментам, объем купола, вероятно, превышал 1 км3.
Дляпоследующего, примерно 400-летнего временного интервала, следов изверженийМолодого Шивелуча не обнаружено. Не исключено даже, что они вообщеотсутствовали, поскольку в ходе извержения SH2 было вынесено, поочень грубой оценке автора, более 10х109 т ювенильных продуктов:тефра, отложения пирокластических потоков, лава купола. Обычно после изверженийтакой силы практически почти на всех вулканах наступает период покоядлительностью в сотни лет.
Произошедшеепосле этого периода покоя катастрофическое извержение ~1430 г. привело квозникновению последней из доисторических и самой большеобъемной обломочнойлавины. Ее отложения встречены на расстоянии до 20 км от эруптивного центра.Они обнаружены и изучены в долинах сухих рек Байдарная, Каменская и Кабеку.Максимальные мощности ее отложений отмечены в юго-западном секторе подножиявулкана. Из-за своей молодости, малой мощности облекающегопочвенно-пирокластического чехла и сохранности первичного мезо- и дажемикрорельефа поверхности обломочная лавина прекрасно дешифрируется нааэрофотоснимках и распознается при наземных полевых исследованиях.
Дляфрагментов обломочной лавины 1430 г., находящихся за фронтом обломочной лавины1964 г., характерен холмисто-западинный рельеф с относительными превышениями от2 до 10 м. Мощность почвенно-пирокластического чехла на вершинах холмов непревышает 20 см, на днищах западин она возрастает за счет дождевого смыватонкого материала со склонов холмов и эоловой аккумуляции до 100-150 см.
Общийцвет отложений обломочной лавины серый и серовато-розовый, встречаются пятнатемно-серого цвета. Грубообломочный материал остроугольный или обитый,представленный всеми разновидностями андезитов, которые участвуют в строенииэкструзивных куполов Молодого Шивелуча. Заполнитель пылеватый разнозернистый песокзеленоватого, серого, красного и коричневого цветов.
Вцелом ни рельеф, ни отложения обломочной лавины 1430 г. практически неотличаются от таковых обломочной лавины 1964 г. Поэтому допускается, чтосходным был и ее генезис, несмотря на то, что по площади (~200 км2)и объему пород (>3 км3) она в 1,5-2 раза больше, обломочнойлавины 1964 г. Разница, по-видимому, объясняется большим объемом разрушеннойпостройки Молодого Шивелуча — огромного купола (или куполов?), возникшего нафинальной стадии предшествующего катастрофического извержения SH2 ~1030г.
Феноменологическиже извержения 1430 и 1964 гг. не являются полными аналогами. Наиболеесущественное их отличие — разница в распространении, объемах и облике тефры:выпадение тефры 1964 г. объемом 0,3 км3 происходило только в узкомЮВ секторе [4, 20 и др.] в направлении п.Усть-Камчатск — о.Беринга, азначительно меньшая по объему тефра 1430 г. присутствует в разрезах ППЧ нетолько ЮВ сектора (долина р.Кабеку), но и западного (долины р.Карина ируч.Мутный). В виде линз тонкая тефра извержения 1430 г. с единичнымипемзовидными лапилли встречена в разрезах ППЧ г.Ключи (к ЮЗ от эруптивногоцентра) и ниже по течению, в долине р.Камчатка. Возможно, это объясняетсядлительной посткульминационной фазой активности извержения 1430 г., которой в1964 г. не было. Пирокластические потоки обоих извержений имеют примерноодинаковые ареалы распространения (весь южный сектор подножия вулкана) и,вероятно, сходные объемы.
4. Общие предпосылки, условия и детерминированность возникновениягигантских обломочных лавин на вулкане Шивелуч
Помнению автора, катастрофизм извержений вулкана Шивелуч, одним из элементовкоторых являются частые гигантские грубообломочные лавины [30], обусловленыблагоприятным для них сочетанием региональных и собственно вулканическихфакторов.
Главнымрегиональным фактором служит, прежде всего, геолого-структурное положениеШивелучского вулканического массива, входящего вместе с другими вулканами всостав крупнейшей на Камчатке Северной группы вулканов, которая приурочена кисключительно динамичной северной части Центральной Камчатской депрессии в зонестыка Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг. Благодаря интенсивнопротекающим глубинным процессам в этой зоне и повышенному выделению тепла, расположеннаяздесь Северная группа вулканов по суммарной энергетике своих эруптивных центров- типичное «горячее пятно» (hot spot), аналог гавайских илиреюньонских «горячих пятен» [14]. Причем, свыше 80% вещества ивыделяемой энергии на протяжении последних 45-50 тыс. лет выносилось тремявулканами — «гигантами» (щитовой вулкан Плоских сопок, Ключевскаясопка, Шивелуч), продуктивность которых примерно на порядок величины большетаковых у «нормальных» вулканов [21].
Определяющимивулканическими факторами, прямо или косвенно способствующими возникновениюгигантских грубообломочных лавин, служат следующие: 1) местоположение МолодогоШивелуча, 2) конкретные особенности истории его эруптивной активности вголоцене, 3) физические свойства и состав извергаемой магмы, 4) характернаяпоследовательность различных типов извержений в периоды, предшествующиеобразованию таких лавин.
Начинаяс А.А.Меняйлова [18], все исследователи признают, что действующий вулканМолодой Шивелуч расположен в крупной кальдере. Ориентировочно определен [15] ивозраст кальдеры — около 30 тыс. лет. Сравнительно недавнее возникновениекальдеры, в свою очередь, подразумевает наличие под ней на глубине несколькихкилометров, как у всех подобных молодых форм, большеобъемного (минимум сотни км3)активного магматического очага. Преобладание среди изверженных пород андезитов,а среди извержений — эксплозивных и экструзивных, является свидетельством того,что андезитовая магма существует, по крайней мере, в двух разновидностях:богатой летучими, потенциально «взрывчатой», и дегазированной, оченьвязкой. Связанные с первой разновидностью магматические и фреато-магматическиеэксплозии обеспечивали массовый выброс тефры и формирование пирокластическихпотоков. Выдавливание на поверхность дегазированной вязкой пластичной магмыприводило к образованию экструзивных куполов.
/> Рис. 12
Впериод подготовки извержений с образованием гигантских обломочных лавинназванные типы эруптивной активности повторялись (или чередовались),закономерно сменяя друг друга. Именно выявленная закономерность эволюцииэруптивной активности Молодого Шивелуча во времени — едва ли не главная видимаяпредпосылка для возникновения гигантских обломочных лавин. Эта закономерностьдостаточно проста, хотя и проявлялась в течение рассматриваемого временногоинтервала в двух вариантах эруптивной предыстории формирования обломочныхлавин, но с одинаковым финалом (рис.12).Несмотря на различия, каждый вариант завершался в итоге перекрытием подводящегоканала вулкана и всей площади дна существовавшего кратера очень крупнойэкструзией или группой из слившихся между собой экструзивных куполов.
Первыйвариант проиллюстрирован выше на примере предыстории обломочной лавины 1964 г.(см. раздел 1). Многоцентровый экструзивный массив (или экструзивный вулкан) надне кратера 1650 г. был создан за два эпизода экструзивной деятельности в1879-1883 и 1944-1950 гг. Магматические эксплозии в течение 110 лет,предварявшие извержение 1964 г., отсутствовали, умеренные и слабыефреато-магматические извержения, возможно происходили в 1883 и 1898 гг.,наиболее часто из эксплозий случались фреатические. Подобной силы извержения исопровождавшие их взрывы практически почти не разрушали заполнившие кратерМолодого Шивелуча экструзивные купола. Последние же 14 лет перед извержением 12ноября 1964 г. эруптивная активность вулкана вообще отсутствовала.
Повторому варианту проходила подготовка образования обломочных лавин 1430 и 1854гг. (см. разделы 2 и 3). Отличительная особенность этого варианта — мощные докатастрофических эксплозивные извержения ~1030 (SH2) и ~1650 (SH1)гг., в ходе которых происходили массовые выбросы газонасыщенной пирокластикипреимущественно в виде ювенильной тефры и материала для формирования обширныхпирокластических потоков, но не возникали большеобъемные обломочные лавины. Врезультате таких извержений на глубине оставались громадные объемыдегазированной вязкой андезитовой магмы, часть которой под действием процессоврелаксации и преобладающего в зоне субдукции общего сжатия через некотороевремя выдавливалась на поверхность в виде экструзий. Чем мощнее было эксплозивноеизвержение и значительнее масса выброшенной ювенильной пирокластики, тембыстрее начинался рост купола (куполов) и больше был его (их) объем. Это можнопрекрасно проиллюстрировать при сравнении самого сильного в XX в извержениявулкана Безымянный 30 марта 1956 г и менее мощного извержения 12 ноября 1964 г.вулкана Шивелуч. В первом случае купол стал расти непосредственно вслед завзрывом, а его объем через несколько лет достиг 0,3-0,4 км3, вовтором — лишь через 16 лет, а его объем не превысил 0,02 км3.
Поэтомусразу после извержения 1030 г., возможно, даже в его посткульминационнуюстадию, околожерловая часть вулкана Молодой Шивелуч была погребена выросшим надней громадным (>1 км3) экструзивным куполом — Четвертой вершиной.Затем наступил 400-летний период почти полного (или полного) покоя, посколькуследов извержений этого времени не было обнаружено. Так как купол Четвертаявершина, по-видимому, был одним из самых крупных в истории Молодого Шивелуча,то и образованная за счет его разрушения гигантская обломочная лавина ~1430 г.по объему (>3 км3) и площади распространения (>200 км2)оказалась самой большой за все 10 тыс. лет.
Формированиеэкструзивных куполов после более слабого извержения 1650 г. проходило внесколько этапов. Не исключено, что последние экструзивные извержения,предварявшие относительно скромную по размерам обломочную лавину 1854 г., имелиместо в первой половине XVIII в. (см. раздел 2).
Основываясьна приведенных материалах, мы полагаем, что механизм разрушения экструзивных куполови возникновения обломочных лавин во всех трех рассмотренных случаях был впринципе сходен с таковым во время катастрофического извержения 12 ноября 1964г. Поэтому последнее и было взято в качестве базовой модели.
Эруптивнаяактивность Молодого Шивелуча после 1964 г. (до 1994 г., 30 лет) почти вточности повторяет то, что произошло там в 1854-1883 гг. (29 лет) см. рис.12. Сохранилась, в принципе, и прежняяпродуктивность: 16/>17х106т/год ювенильного материала — в интервале 1855-1964 гг. и 20/>21х106 т/год — в интервале 1965-1994 гг. При такой продуктивностиподготовка следующего катастрофического извержения с образованием обломочнойлавины типа 1964 г. и с весом ювенильного материала 1/>1,5х109т, включая экструзивные формы, должна занять 50-90 лет.
Выражаюискреннюю благодарность моим коллегам и соавторам по предыдущей публикацииВ.В.Пономаревой и М.М.Певзнер за обсуждение и ценные советы при подготовке этойстатьи к изданию.
Настоящаястатья подготовлена при поддержке Российского фонда фундаментальныхисследований (грант 00-05-64299 а, грант 05-15-98611 л).
Список литературы
АдушкинВ.В., Зыков Ю.Н., Иванов Б.А. Численное моделирование лавинообразного обрушениявулкана Корякский // Вулканология и сейсмология. 1995. N 6. С. 82-93.
БелоусовА.Б., Белоусова М.Г. Извержение вулкана Шивелуч в 1964 г. (Камчатка) — плинианское извержение, предварявшееся крупномасштабным обрушением постройки //Вулканология и сейсмология. 1995. N 4-5. С. 116-126.
БрайцеваО.А., Мелекесцев И.В., Богоявленская Г.Е., Максимов А.П. Вулкан Безымянный:история формирования и динамика активности // Вулканология и сейсмология. 1990.N 2. С. 2-31
ГоршковГ.С., Дубик Ю.М. Направленный взрыв на вулкане Шивелуч // Вулканы и извержения.М.: Наука, 1969. С. 3-37.
ДвигалоВ.Н. Рост купола в кратере вулкана Шивелуч в 1980-1981 гг. пофотограмметрическим данным // Вулканология и сейсмология. 1984. N2. С. 104-109.
ДержавинА.Н. Работы в Ключевском районе и экскурсия на Чажму // Камчатская экспедицияФ.П.Рябушинского. Зоологический отдел. М., 1916. Вып. 1. С. 279-309.
ДитмарК. Поездки и пребывание в Камчатке в 1851-1855 гг. Часть. 1. СПб, 1901. 756 с.
ДобрынинН.Ф. Аналитико-фотограмметрический метод количественной оценки экструзивныхпроцессов // Вулканология и сейсмология. 1991. N.2. С. 92-109.
КирсановаТ.П., Рожков А.М. Тепловой поток в кратере Новом вулкана Шивелуч // Бюл.вулканол. станций. 1975. N 51. С. 60-63.
КраеваяТ.С. Генетические типы грубообломочных отложений стратовулканов. М.: Недра,1977. 126 с.
КрахмалевИаков. Камчатский вулкан — Ключевская огнедышащая сопка // ИркутскиеЕпархиальные Ведомости, Прибавления. 1880. N 9. С. 109-112.
КрашенинниковС.П. Описание Земли Камчатки. 4-е изд. М.-Л., 1949. 841 с.
МелекесцевИ.В. Типы и возраст действующих вулканов Курило-Камчатской зоны // Бюл. вулканол.станций. 1973. N 49. С. 10-17.
МелекесцевИ.В. Вулканизм и рельефообразование. М.: Наука, 1980. 212 с.
МелекесцевИ.В., Волынец О.Н., Ермаков В.А., Кирсанова Т.П., Масуренков Ю.П. ВулканШивелуч // Действующие вулканы Камчатки. Т. 1. М.: Наука, 1991. С. 84-103.
МелекесцевИ.В., Егорова И.А., Лупикина Е.Г. Внутренний хребет Курильской дуги //Камчатка, Курильские и Командорские острова. М.: Наука, 1974. С. 265-326.
МелекесцевИ.В., Пономарева В.В., Волынец О.Н. Вулкан Кизимен (Камчатка) — будущийСент-Хеленс // Вулканология и сейсмология. 1992. N 4. С. 3-32.
МеняйловА.А. Вулкан Шевелуч — его геологическое строение, состав и извержения // Тр.Лаб. Вулканологии АН СССР. 1955. Вып. 9. 264 с.
НовограбленовП.Т. Каталог вулканов Камчатки // Изв. Гос. Геогр. об-ва. 1932. Т. 64. Вып. 1.С. 88-99.
ПийпБ.И., Мархинин Е.К. Гигантское извержение вулкана Шивелуч 12 ноября 1964 г.(предварительное сообщение) // Бюл. вулканол. станций. 1965. N 39. С. 3-28.
ПолякБ.Г., Мелекесцев И.В. Продуктивность вулканических аппаратов // Вулканология исейсмология. 1981. N 5. С. 22-37.
СлюнинН.В. Охотско-Камчатский край. СПб, 1900. Т. 1. 253 с.
ТокаревП.И. Гигантское извержение вулкана Шивелуч 12 ноября 1964 г. и его предвестники// Физика Земли. 1967. N 9. С. 84-92.
ТокаревП.И. Вулканические землетрясения Камчатки // М.: Наука, 1981. 164 с.
ФирстовП.П. Реконструкция динамики катастрофического извержения вулкана Шивелуч 12ноября 1964 г. на основании данных о волновых возмущениях в атмосфере ивулканическом дрожании // Вулканология и сейсмология. 1996. N 4. С. 48-63.
ХубунаяС.А., Жаринов Н.А., Муравьев Я. Д. и др. Извержение вулкана Шивелуч в 1993 г.// Вулканология и сейсмология. 1995. N 1. С. 3-19.
Alidibirov M.A. A model for viscous magma fragmentation duringvolcanic blasts // Bull. Volcanol. 1994. V. 56. P. 459-465.
Alidibirov M.A., Dingwell D.B. Fragmentation of highly viscons magmacaused by explosive decompression of lava domes: an experimental approach //Showa-Shinzan Intern. Volcanol. Workshop Abstr., Japan. 1995. P.1-7.
Belousov A.B. The Shiveluch volcanic eruption of 12 November 1964 — explosive eruption provoked by failure of the edifice // J. Vol. Geoth. Res.1995. V. 55. N 1-4. P. 357-365.
Ponomareva V.V., Pevzner M.M., Melekestsev I.V. Large debrisavalanches and associated eruptions in the Holocene eruptive history ofShiveluch Volcano, Kamchatka, Russia // Bull. Volcanol. 1998. V. 59. P.490-505.