ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2008, № 5, с. 22-40
УДК 551.24+528.2/3
ДЕФОРМАЦИИ, СВЯЗАННЫЕ С СИЛЬНЫМ (М = 6.9) ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ, ПРОРЫВОМ МАГМ И ИЗВЕРЖЕНИЯМИ В КАРЫМСКОМ ВУЛКАНИЧЕСКОМ ЦЕНТРЕ В 1996-2005 гг.
© 2008 г. М. А. Магуськин1, С. А. Федотов1, В. Е. Левин2 , В. Ф. Бахтиаров2
1Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 683006 2Камчатский филиал Геофизической службы РАН, Петропавловск-Камчатский, 683006 Поступила в редакцию 25.12.2007 г.
С целью изучения деформационных процессов во всем Карымском вулканическом центре и около находящегося в нем действующего вулкана Карымский (Камчатка) в 1971-1988 гг. была создана сеть взаимосвязанных геодезических пунктов. В результате многоразовых повторных измерений в этой сети получены количественные характеристики деформационных процессов, связанных со следующими явлениями: извержение вулкана Карымский в периоды 1976-1982 гг., 01.01.1996-2005 гг. (извержение его продолжается по настоящее время, февраль 2008 г.); прорыв 02.01.1996 г. базальтов на дне Карымского озера в кальдере вулкана Академии Наук, считавшегося угасшим, и последовавшее за ним фреатомаг-матическое извержение, которое длилось примерно одни сутки; сильное, М = 6.9, землетрясение 01.01.1996 г. в 21 ч 57 мин камчатского времени в Карымском вулканическом центре на глубине ~10 км. В статье рассматриваются взаимосвязь деформаций земной поверхности с вулканической деятельностью и названными одновременными уникальными явлениями, их механизм по геодезическим данным.
ВВЕДЕНИЕ
Карымский вулканический центр, имеющий размеры 40 х 60 км, расположен в средней части активной Восточной вулканической зоны Камчатки примерно в 120 км к северо-востоку от г. Петропавловск-Камчатский. В нем находятся 19 вулканических построек, два из которых являются ныне действующими вулканами I, II, (рис.1) [4, 16].
Вулкан Карымский один из самых активных вулканов Камчатки в XX в. [4]. Его извержения, как правило, были продолжительными и происходили в периоды 1911-1912, 1920-х гг., 1934-1947, 1952-1966, 1970-1982 гг. [4, 19, 21]. Объем изверженной лавы в последние три периода был соответственно 0.020 км3, 0.056 км3 [3], 0.122 км3 [14]. Очередное его извержение началось 02.01.1996 г. и с перерывами продолжается до настоящего времени (февраль 2008 г.). Однако на этот раз в начале извержения произошли уникальные события.
За несколько часов до начала извержения вулкана Карымский в Карымском вулканическом центре 01.01.1996 г. произошло землетрясение с М = 6.9 с глубиной очага ~10 км [2, 20, 22]. Землетрясение такой силы не наблюдалось в вулканическом поясе Камчатки в течение предыдущих 50 лет с начала сейсмологических наблюдений на вулканах Камчатки. 02.01.1996 г. примерно через 12 ч после начала извержения вулкана Карымский на расстоянии 6 км от него произошло подводное фреатомагматиче-ское извержение в Карымском озере, расположенном в кальдере считавшегося потухшим вулкана
Академии Наук, которое длилось менее суток [15, 20].
В Карымском центре на расстоянии 17 км от Карымского вулкана находится еще один действующий вулкан - Малый Семячик (рис. 1). В его кратере находится сильно минерализованное озеро, где температура рассола меняется от 0 до 40°С, по-видимому, в зависимости от процессов, происходящих в близповерхностном магматическом очаге [17]. В 1996-2006 гг. эруптивной активности на вулкане не наблюдалось.
В центральной части Карымского вулканического центра эпизодически происходят рои вулканотек-тонических землетрясений, в настоящее время этот район является одним из наиболее активных звеньев Курило-Камчатского вулканического пояса [2, 19].
Исследования деформаций земной поверхности в этом центре, направленные на изучение современных движений, строения коры, магматических и вулканических процессов в ней (внедрение магм в слои земной коры, образование магматических очагов и их глубины, механизм вулканических извержений) и прогноз извержений, были начаты в 1971 г. Институтом вулканологии (ИВ) ДВНЦ АН СССР вблизи действующего вулкана Карымский, а в 1975 г. - Дальневосточным аэрогеодезическим предприятием (ДВ АГП) Федеральной службы геодезии и картографии РФ на всей площади Карымского вулканического центра [13]. С 1972 по 2005 гг. почти ежегодные геодезические измерения деформаций земной поверхности вблизи вулкана Ка-
Рис. 1. Схема геодезических работ в Карымском вулканическом центре. 1 - стороны линейно-угловой триангуляции; 2 - линии высокоточного нивелирования; 3 - действующие стратовулканы: I - Карымский; II - Малый Семячик; 4 - кальдеры вулканов Карымский, Академии Наук и Двор (на врезке); 5 - потухшие вулканы Карымской группы (цифры в кружках): III - Двор, IV - Разлатый, V - Крайний, VI - Академии Наук и Однобокий, VII - Соболиный, VIII - Ступенчатый бастион, IX - Сухой, X - Прибрежный Южный, XI - Стена, XII - Прибрежный Северный, XIII - Массивный, XIV - Березовый, XV - Дитмара, XVI - Белянкина, XVII - Жупановские Востряки.
рымский велись ИВ ДВНЦ АН СССР - ДВО РАН, а ныне его правопреемником - Институтом вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН (измерения не выполнялись только в 1975, 1976, 1994, 2002 гг.). ДВ АГП производило наблюдения на площади Карымского вулканического центра в 1975, 1977, 1981, 1983, 1988 гг., с каждым разом наращивая территорию опроса.
Результаты геодезических измерений вертикальных и горизонтальных составляющих деформаций земной поверхности вблизи вулкана Карымский в период 1972-1974 гг. изложены в [10]. При их рассмотрении следует принимать во внимание то, что погрешность определения горизонтальных подвижек пунктов (их взаимное смещение при расстояниях между ними 1-3 км) была не лучше ±(1-3) х 10-5 Б, где Б - расстояние между пунктами в сантиметрах.
Измерения в период 1977-1988 гг. с учетом результатов за 1972-1974 гг. рассмотрены и обсуждены в [14].
Результаты работ ДВ АГП в Карымском вулканическом центре в период 1975-1988 гг., и измерений вблизи вулкана, выполненных лабораторией геодезии ИВ ДВО РАН в период 1972-1991 гг., и их связь с активностью вулкана Карымский и сейсмичностью района приводятся в [13].
На основании данных о горизонтальных составляющих деформаций земной поверхности в Карымском вулканическом центре в период 1975-1988 гг. на площади примерно 30 х 50 км [13] С.А. Федотовым были определены положение и средняя глубина центра давления в магматическом очаге, равная 18.3 ± 0.8 км [20]. Центры дилатаций земной поверхности в области радиуса 15 км, которые наблюдались в 1975-1977, 1977-1981,1981-1983 и 19831988 гг., располагались вдоль линии длиной 3 км между вулканами Академии Наук и Карымский в том месте, где позднее, 01-02.01.1996 г. произошли прорыв базальтов по новой питающей трещине и последующее подводное извержение в Карымском озере.
В 1992, 1993, 1995 гг. наблюдения за подвижками земной поверхности были продолжены лабораторией геодезии ИВ, но на значительно меньшей территории вблизи вулкана. Заметим, что начиная с 1986 г., в связи с появлением высокоточной геодезической аппаратуры, погрешность определения горизонтальных деформаций резко уменьшилась и стала не хуже ±2 х 10-6 Б.
Деформации вблизи вулкана Карымский и нового эруптивного центра в Карымском озере, измеренные сразу после событий 01-02.01.1996 г. в кальдере вулкана Академии Наук, приведены в [12].
Позже удалось получить данные о горизонтальных подвижках на значительно большей территории - 40 х 45 км. Эти сведения в очень сжатом виде приведены в [11]. Они могут быть использованы для уточнения моделей источников давления [7].
Исследования уникальных природных явлений -одновременных извержений вулканов Карымский и в кальдере вулкана Академии Наук, связанных с ними поствулканических процессов, проводились ИВ ДВО РАН с самого их начала [15, 20]. Для выполнения этих исследований была организована комплексная Карымская экспедиция ИВ ДВО РАН в составе 4-х полевых отрядов: вулканологического, геодезического, биогидрохимического, структурно-геологического. Научным руководителем экспедиции был академик С.А. Федотов, начальником экспедиции - М.А. Магуськин.
В 1996-2005 гг. комплексные исследования уникальных извержений вулканов Академии Наук и Карымский, связанных с ними процессов и их влияния на окружающую среду, стали возможными благодаря весомой поддержке по ряду программ и проектов от Миннауки РФ, РАН, РФФИ и других.
Миннауки - Минпромнауки РФ поддерживало следующие работы и проекты: в 1996-2002 гг. - работы по теме "Исследование извержений вулкана Академии Наук и Карымского вулкана, связанных с ними геологических, геофизических и геохимических процессов и их влияния на окружающую среду" (распоряжения № 0261ф, 477ф, 1457ф, 175ф, 723ф, 1447ф, 2037ф, 10.900/43-419, 06.900/43-182); в 1997-1998 гг. - по проекту "Вклад действующих вулканов в процессы изменения природной среды, прогноз извержений вулканов", под-проект 1.2.1., ГНТП № 16 "Глобальные изменения природной среды и климата"; в 1999-2004 гг. - по проекту "Слежение за вулканами, прогноз и исследование извержений и их воздействие на окружающую среду", проект 1.2.1., подпрограмма "Глобальные изменения природной среды и климата" Минпромнауки РФ. Поддержка Миннауки РФ в 19962004 гг. была оказана по поручению министра академика М.П. Кирпичникова.
В 2003-2005 гг. в рамках Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 13 "Изменение окружающей среды и климата: при-
родные катастрофы" выполнялся большой проект "Извержения вулканов Камчатки: магматическое питание, механизм, развитие, продукты, связанные процессы, опасность и воздействие на окружающую среду" (проект ДВО РАН № 03-1-0-08-006).
Выполнялись также проекты РФФИ 95-0579003, 96-05-66243 и др.
Руководителем названных проектов 19962005 гг. был академик С.А. Федотов. Большим разделом названных проектов были геодезические исследования.
Извержение вулкана Карымский продолжалось в период подготовки предлагаемой публикации (ноябрь 2007 г.). В 2007 г. велись повторные геодезические измерения с целью получения количественных характеристик о деформациях земной поверхности вблизи него.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.