Новейшие гигантские эксплозивно-обвальные лавины катастрофических извержений вулкана Шивелуч на Камчатке (стр. 3 из 6)

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.

Рис. 8

Комбинация обвала и взрыва привела к формированию на поверхности созданной ими обломочной лавины иного рисунка мезо- и микрорельефа, чем на ранее описанном фрагменте чисто обвальной лавины (см. рис.6). Это, прежде всего, протяженные (до 2-3 км), радиально расходящиеся от эруптивного центра узкие грядки, иногда сгруппированные в некое подобие пучков-вееров (рис.8). Почти везде эти грядки доходят прямо до фронтального края обломочной лавины. Широко представлены и ориентированные по нормали к общему направлению движения обломочного материала поперечные зоны разрыва. Местами они даже протяженнее, с большей амплитудой раздвига, чем на обвальной лавине. Контрастнее выглядят и сами мезо- и микроформы рельефа на поверхности лавины, в целом несколько больше (до 15-20 м) здесь относительные превышения вершин холмов и гряд над днищами западин.

Рис. 9

Весь облик рельефа явно указывает на быстроту движения обломочной лавины, что вполне естественно. Во-первых, быстрее перемещался материал собственно обвала, так как свалившийся блок располагался на большей высоте (предполагаемая отметка центра тяжести блока - 2300-2400 м), и его движению вниз уже не препятствовали уничтоженные при формировании южного обвального цирка экструзивные купола. Во-вторых, часть материала, выброшенная взрывом, продолжала после падения с высокой скоростью по инерции катиться по земле, мало согласуясь с существовавшим рельефом, который был уже частично снивелирован отложениями предшествовавшего обвала. При падении на землю большой компактной массы взрывных отложений динамический удар был настолько силен, что привел, вероятно, к возникновению в подстилающих первично обводненных и еще более разжиженных в результате этого удара грунтах, которые, по-видимому, обладали тиксотропными свойствами, своеобразной подземной волны, местами даже вышедшей за границу обломочной лавины. Свидетельством этого служит полоса складок у фронта лавины в юго-восточном секторе (рис.9). Максимальное удаление края эксплозивно-обвальной лавины, находящегося на абсолютных отметках 450-600 м, от эруптивного центра - 14-15 км.

Сейчас более молодая, чем обвальная, перекрывающая последнюю, эксплозивно-обвальная грубообломочная лавина занимает, по сравнению с обломочной лавиной, намного большую площадь. Однако на самом деле они, вероятно, близки по своим размерам.

Возникший во время второго эпизода эксплозивно-обвальный кратер имеет форму круга диаметром 1,75 км и площадью 2,4 км². Его максимальная глубина в 1973 г. была 627 м, а в момент образования, вероятно, превышала 700 м. Существовавшая ранее на месте кратера выраженная в рельефе часть уничтоженной постройки Молодого Шивелуча была, по нашей оценке, объемом 0,7-0,8 км³. Площадь сдвоенного комбинированного (обвальный цирк + эксплозивно-обвальный кратер) "кратера" 1964 г. - 5,2 км². Суммарный объем удаленных оттуда пород - 1,.5-1,8 км³. Вследствие разуплотнения объем материала образованной за их счет комбинированной обломочной лавины должен быть ~2 км³. При площади (оценка автора) 100 км², покрытой отложениями этой лавины, их средняя мощность - 20 м. Максимальная же мощность толщи достигала 100-200 м (см. рис.5).

Материал обломочной лавины изучался многими исследователями [4,10 и др.], включая автора статьи. Все согласны с тем, что подавляющая его часть, слагающая оба типа лавин, представлена породами разрушенных андезитовых экструзивных куполов и их агломератовых мантий. Присутствует и небольшая доля ювенильного вещества - пород взорванной лавовой пробки из подводящего канала вулкана.

Через несколько минут после второго обвала и фреато-магматического взрыва начался выброс уже бесспорно ювенильного материала. Его более дегазированная часть выпала в виде тефры (0,3 км³), менее дегазированная пошла на формирование пирокластических потоков объемом 0,3-0,5 км³, частично перекрывших обломочные лавины. В составе тефры и отложениях пирокластических потоков ювенильная компонента составляла не менее 70-80%. Ее вес ~0,9х10⁹ т. Массовый выброс ювенильной пирокластики с исключительно высокой интенсивностью (0,9х10⁹ т за 20 минут, т.е. 750 тыс. т/с) доказывает, во-первых, что был извергнут не только материал подводящих каналов экструзивных куполов, но и магма периферического очага, и, во-вторых, что фреато-магматические эксплозии сменились магматическими.