Новейшие гигантские эксплозивно-обвальные лавины катастрофических извержений вулкана Шивелуч на Камчатке (стр. 5 из 6)

3. Гигантская обломочная лавина ~1430 г. и ее предыстория

Рис. 11

"Отсчет времени" для подготовки условий образования обломочной лавины ~1430 г. начался с 970 г., когда отложилась предшествующая обломочная лавина - одна из самых обширных (>100 км²) и большеобъемных (~2 км³) в голоцене [30]. Породы последней имеют характерный красновато-розовый цвет, выделяющий ее среди других подобных образований подножия вулкана Молодой Шивелуч.

Первое зафиксированное в разрезах извержение рассматриваемого интервала имело место через несколько десятков лет после названного события. Оно было умеренным. Следы его в верхней части склонов южного сектора подножия вулкана представлены маломощным пирокластическим потоком, а на большем удалении от эруптивного центра - тонкими, с небольшой примесью пемзового гравия и обломков пород, отложениями пирокластических волн (pyroclastic surges). Подобные следы, вероятнее всего, свидетельствуют об активности, связанной с ростом крупного экструзивного купола, например, типа купола 1993-94 гг. [по 26].

Крупнейшим же является более позднее катастрофическое извержение Молодого Шивелуча, маркированное индексом SH₂ [30], происшедшее ~1030 г. Во всех секторах подножия вулкана последними отложены мощные пачки нормально стратифицированной андезитовой тефры. Оси пеплопада были направлены на юг и на север (рис.11). Но пепел выпадал на значительном 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

7х10⁹ т. В разрезах по долинам сухих рек Байдарной и Каменской в верхние части пачек тефры вклиниваются отложения мощного пирокластического потока. В заключительную посткульминационную фазу извержения SH₂ сформировался очень крупный экструзивный купол, остатки которого были названы [4] Четвертой вершиной. Судя по сохранившимся фрагментам, объем купола, вероятно, превышал 1 км³.

Для последующего, примерно 400-летнего временного интервала, следов извержений Молодого Шивелуча не обнаружено. Не исключено даже, что они вообще отсутствовали, поскольку в ходе извержения SH₂ было вынесено, по очень грубой оценке автора, более 10х10⁹ т ювенильных продуктов: тефра, отложения пирокластических потоков, лава купола. Обычно после извержений такой силы практически почти на всех вулканах наступает период покоя длительностью в сотни лет.

Произошедшее после этого периода покоя катастрофическое извержение ~1430 г. привело к возникновению последней из доисторических и самой большеобъемной обломочной лавины. 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 подножия вулкана. Из-за своей молодости, малой мощности облекающего почвенно-пирокластического чехла и сохранности первичного мезо- и даже микрорельефа поверхности обломочная лавина прекрасно дешифрируется на аэрофотоснимках и распознается при наземных полевых исследованиях.

Для фрагментов обломочной лавины 1430 г., находящихся за фронтом обломочной лавины 1964 г., характерен холмисто-западинный рельеф с относительными превышениями от 2 до 10 м. Мощность почвенно-пирокластического чехла на вершинах холмов не превышает 20 см, на днищах западин она возрастает за счет дождевого смыва тонкого материала со склонов холмов и эоловой аккумуляции до 100-150 см.

Общий цвет отложений обломочной лавины серый и серовато-розовый, встречаются пятна темно-серого цвета. Грубообломочный материал остроугольный или обитый, представленный всеми разновидностями андезитов, которые участвуют в строении экструзивных куполов Молодого Шивелуча. Заполнитель пылеватый разнозернистый песок зеленоватого, серого, красного и коричневого цветов.

В целом ни рельеф, ни отложения обломочной лавины 1430 г. практически не отличаются от таковых обломочной лавины 1964 г. Поэтому допускается, что сходным был и ее генезис, несмотря на то, что по площади (~200 км²) и объему пород (>3 км³) она в 1,5-2 раза больше, обломочной лавины 1964 г. Разница, по-видимому, объясняется большим объемом разрушенной постройки Молодого Шивелуча - огромного купола (или куполов?), возникшего на финальной стадии предшествующего катастрофического извержения SH₂ ~1030 г.

Феноменологически же извержения 1430 и 1964 гг. не являются полными аналогами. Наиболее существенное их отличие - разница в распространении, объемах и облике тефры: выпадение тефры 1964 г. объемом 0,3 км³ происходило только в узком ЮВ секторе [4, 20 и др.] в направлении п.Усть-Камчатск - о.Беринга, а значительно меньшая по объему тефра 1430 г. присутствует в разрезах ППЧ не только ЮВ сектора (долина р.Кабеку), но и западного (долины р.Карина и руч.Мутный). В виде линз тонкая тефра извержения 1430 г. с единичными пемзовидными лапилли встречена в разрезах ППЧ г.Ключи (к ЮЗ от эруптивного центра) и ниже по течению, в долине р.Камчатка. Возможно, это объясняется длительной посткульминационной фазой активности извержения 1430 г., которой в 1964 г. не было. Пирокластические потоки обоих извержений имеют примерно одинаковые ареалы распространения (весь южный сектор подножия вулкана) и, вероятно, сходные объемы.

4. Общие предпосылки, условия и детерминированность возникновения гигантских обломочных лавин на вулкане Шивелуч

По мнению автора, катастрофизм извержений вулкана Шивелуч, одним из элементов которых являются частые гигантские грубообломочные лавины [30], обусловлены благоприятным для них сочетанием региональных и собственно вулканических факторов.

Главным региональным фактором служит, прежде всего, геолого-структурное положение Шивелучского вулканического массива, входящего вместе с другими вулканами в состав крупнейшей на Камчатке Северной группы вулканов, которая приурочена к исключительно динамичной северной части Центральной Камчатской депрессии в зоне стыка Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг. Благодаря интенсивно протекающим глубинным процессам в этой зоне и повышенному выделению тепла, расположенная здесь Северная группа вулканов по суммарной энергетике своих эруптивных центров - типичное "горячее пятно" (hot spot), аналог гавайских или реюньонских "горячих пятен" [14]. Причем, свыше 80% вещества и выделяемой энергии на протяжении последних 45-50 тыс. лет выносилось тремя вулканами - "гигантами" (щитовой вулкан Плоских сопок, Ключевская сопка, Шивелуч), продуктивность которых примерно на порядок величины больше таковых у "нормальных" вулканов [21].

Определяющими вулканическими факторами, прямо или косвенно способствующими возникновению гигантских грубообломочных лавин, служат следующие: 1) местоположение Молодого Шивелуча, 2) конкретные особенности истории его эруптивной активности в голоцене, 3) физические свойства и состав извергаемой магмы, 4) характерная последовательность различных типов извержений в периоды, предшествующие образованию таких лавин.

Начиная с А.А.Меняйлова [18], все исследователи признают, что действующий вулкан Молодой Шивелуч расположен в крупной кальдере. Ориентировочно определен [15] и возраст кальдеры - около 30 тыс. лет. Сравнительно недавнее возникновение кальдеры, в свою очередь, подразумевает наличие под ней на глубине нескольких километров, 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, очень вязкой. Связанные с первой разновидностью магматические и фреато-магматические эксплозии обеспечивали массовый выброс тефры и формирование пирокластических потоков. Выдавливание на поверхность дегазированной вязкой пластичной магмы приводило к образованию экструзивных куполов.

Рис. 12

В период подготовки извержений с образованием гигантских обломочных лавин названные типы эруптивной активности повторялись (или чередовались), закономерно сменяя друг друга. Именно выявленная закономерность эволюции эруптивной активности Молодого Шивелуча во времени - едва ли не главная видимая предпосылка для возникновения гигантских обломочных лавин. Эта закономерность достаточно проста, хотя и проявлялась в течение рассматриваемого временного интервала в двух вариантах эруптивной предыстории формирования обломочных лавин, но с одинаковым финалом (рис.12). Несмотря на различия, каждый вариант завершался в итоге перекрытием подводящего канала вулкана и всей площади дна существовавшего кратера очень крупной экструзией или группой из слившихся между собой экструзивных куполов.

Первый вариант проиллюстрирован выше на примере предыстории обломочной лавины 1964 г. (см. раздел 1). Многоцентровый экструзивный массив (или экструзивный вулкан) на дне кратера 1650 г. был создан за два эпизода экструзивной деятельности в 1879-1883 и 1944-1950 гг. Магматические эксплозии в течение 110 лет, предварявшие извержение 1964 г., отсутствовали, умеренные и слабые фреато-магматические извержения, возможно происходили в 1883 и 1898 гг., наиболее часто из эксплозий случались фреатические. Подобной силы извержения и сопровождавшие их взрывы практически почти не разрушали заполнившие кратер Молодого Шивелуча экструзивные купола. Последние же 14 лет перед извержением 12 ноября 1964 г. эруптивная активность вулкана вообще отсутствовала.