ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2009, № 3, с. 8-26
УДК 551.21:551.243:550.349
ГЕОМЕТРИЯ И МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЫВОВ, ОБРАЗОВАВШИХСЯ ВБЛИЗИ ВУЛКАНА КАРЫМСКИЙ (КАМЧАТКА)
В ЯНВАРЕ 1996 г.
© 2009 г. В. Л. Леонов
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 683006
Поступила в редакцию 09.06.2008 г.
В начале января 1996 г. вблизи вулкана Карымский на Камчатке произошли редкие для этого места события - землетрясение с М = 6.9, извержение сразу двух вулканов, образование на поверхности множества разрывов. В статье рассматриваются разрывы: их расположение, особенности строения, характер произошедших по ним подвижек. Изучение разрывов проводилось с помощью канав, вырытых поперек разрывов и вскрывших их внутреннее строение. На некоторых нарушениях были построены поперечные профили, позволяющие судить об изменении их геометрии по простиранию. В результате этих работ были выявлены особенности, многократность подвижек, установлена их последовательность, предложен механизм формирования разрывов и общий механизм произошедших деформаций.
В первых числах января 1996 г. вблизи Карым-ского вулкана на Камчатке произошел рой коро-вых землетрясений и, в том числе, наиболее крупное землетрясение из зафиксированных за все время наблюдений в вулканических районах Камчатки (М = 6.9) [3, 18]. Практически одновременно с землетрясениями начались извержения двух вулканов, расположенных в 6 км друг от друга: Карымского, последнее извержение которого было в 1982 г., и в кальдере Академии наук, где извержения в историческое время не происходили [14, 18]. Извержение в кальдере, имеющей диаметр около 5 км и заполненной озером, было фреатомагматическим и закончилось через ~18 ч после начала. Извержение Карымского вулкана продолжается непрерывно до сих пор (2008 г.) в течение уже 12 лет. Обследование территории, произведенное в летний период 1996 г., показало, что в результате событий, произошедших в январе, на поверхности сформировалось множество трещин и разломов, при этом на разных участках преобладали либо взбросы и трещины, вкрест простирания которых произошло сжатие, либо раздви-ги и сбросы [8]. Была выявлена сложная геометрия некоторых разломов: пропеллерообразность плоскости сместителя, совмещение подвижек типа взброса и раздвига, изменение морфологических характеристик вдоль простирания разрывов и т.д. Для восстановления механизма формирования этих нарушений требовались более детальные работы, и они были проведены в летние периоды 1997-2002 гг. Многие трещины и разломы были вскрыты канавами, вырытыми вкрест их простирания. На разрезах в стенках канав были изучены особенности произошедших подвижек, в ряде мест выявлена их многократность, установлена последовательность событий. Эти работы дали возможность судить о меха-
низмах формирования разрывов и о возможных причинах, которые привели к наблюдаемым деформациям. Ниже приводятся результаты этих работ.
Общее описание района и разрывных нарушений, сформировавшихся на его территории в начале января 1996 г. Район, где произошли описываемые события, приурочен к центру обширного вулканического нагорья, являющегося частью Восточно-Камчатского вулканического пояса и имеющего размеры 40 х 60 км (рис. 1). Нагорье составляют более 20 крупных и множество мелких вулканов преимущественно четвертичного возраста и в том числе два действующих вулкана: Малый Семячик и один из наиболее активных вулканов Камчатки -Карымский. Имя последнего дало название и всему нагорью, которое иногда называют Карымской группой вулканов или Карымским вулканическим центром [1, 16 и др.]. Вдоль оси нагорья расположено несколько позднечетвертичных кальдер, окруженных обширными полями пемзовых и игнимбри-товых отложений. Сливаясь, кальдеры образуют единую зону проседания, вытянутую в северо-восточном направлении на 35 км (рис. 1).
Ярким элементом строения описываемого района, как и в целом Восточно-Камчатского вулканического пояса, является сеть молодых, преимущественно позднеплейстоцен-голоценовых разрывных нарушений. Они распространены, в основном, в осевой зоне вулканического пояса, имеют северосеверо-восточное простирание (20°-25° ССВ) и образуют ряд обособленных групп, расположенных кулисообразно друг относительно друга. На территории Карымского вулканического центра выделяется две группы таких разрывов: Жупановско-Ка-рымская и Мало-Большесемячикская [20].
54°10'
54°00'
20 км
53°50' -
А , 11
159°10'
159°30'
159°50'
0
4
Рис. 1. Обзорные схемы (а, •) района исследований. 1 - вулканы; 2 - кальдеры; 3 - лавовые потоки позднеплейстоцен-голоценового возраста; 4 - разрывные нарушения позднеплейстоцен-голоценового возраста (I, II - обособленные группы разрывов: I - Жупановско-Карымская, II - Мало-Большесемячикская). Прямоугольником в центре (В) показан участок, изображенный на рис. 2.
Положение разрывов, сформировавшихся вблизи Карымского вулкана в начале января 1996 г., показано на рис. 2. Основные их характеристики приведены в табл. 1. Частично эти нарушения были от-картированы нами в 1996 г. [8]. Они обозначены цифрами от I до VII. Другая часть разрывов обнаружена в 1997 г. - они обозначены цифрами от VIII до XII. По данным [17] предполагаемые разрывы были выявлены и на дне Карымского озера. Большинство из выявленных к настоящему времени нарушений по характеру произошедших по ним подвижек относятся к взбросам. В центре района в узкой ме-
ридиональной зоне размером 1.5 х 5 км, расположенной в верховьях р. Карымская, выявлены также разрывы с подвижкой типа сброса и раздвига. В этой меридиональной зоне зафиксированы и наиболее крупные горизонтальные и вертикальные перемещения по разрывам [8]. Надо отметить, что полученные данные о характере и амплитудах перемещений по выявленным нарушениям полностью совпали с инструментально измеренными горизонтальными и вертикальными деформациями, полученными по данным прямых геодезических наблюдений [11, 12]. Области, где произошли поднятия,
т^г
о,
о о
Рис. 2. Участок, где в начале января 1996 г. сформировались наиболее крупные поверхностные разрывы. 1 - разрыв и его номер (характеристика наиболее крупных разрывов приведена в табл. 1, мелкие разрывы зоны XI обозначены цифрами в кружках, их характеристика приведена в табл. 2); 2 - эрозионные уступы, ограничивающие кальдеры (вверху и внизу) и ущелье р. Карымская (в центре); 3 - шлаковые конусы, некки; 4 - основной центр извержения, произошедшего в Карымском озере 2-3 января 1996 г.; 5 - мелкие эксплозивные и провальные воронки, образовавшиеся вблизи основного центра извержения в Карымском озере; 6 - меридиональная зона растяжения и проседания (см. пояснения в тексте).
5
6
зафиксированные по геодезическим данным, совпали с участками, где были выявлены разрывы с взбросовыми подвижками. Область, где, по геодезическим данным, произошли растяжение и опускание земной поверхности, полностью совпала с отмеченной выше меридиональной зоной, где были выявлены сбросы и раздвиги. Близки и амплитуды деформаций. По геодезическим данным, максимальное растяжение зафиксировано на широтном профиле, ориентированном вкрест меридиональной
зоны растяжения. Оно составило 2.3 м на базе 3.6 км [11]. Максимальный раздвиг, измеренный нами по разрыву II, составил 2.5 м [8]. Максимальные амплитуды вертикальных перемещений, по геодезическим данным - 1.37 м, по нашим замерам 1996 г. -1.5 м по разрыву I и около 1 м в южной части разрыва II [8]. В то же время дополнительное изучение разрывных нарушений показало, что на некоторых участках, особенно вдоль разрыва II, амплитуда вертикальных перемещений была значительно боль-
Таблица 1. Характеристика наиболее крупных разрывов, сформировавшихся в январе 1996 г. вблизи вулкана Карымский
№ разрыва Простирание, Длина, м Амплитуда вертик. перемещения, см Наклон плоскости сместителя Тип Раздвиговая составляющая, см
град направление, румб угол, град разрыва
I 0-10 25-30* 400 85 В 80 сброс 20-50
II 0 700 1800*** 80-375 3* В** 80-82 взброс* сброс** До 250
III 30-70 40 20 ЮВ 80 сброс До 60
IV 20-45 60 10* 40-50** ЮВ 63-80 сброс До 60
V 0 400 130 3 75-82 взброс До 100
VI 25-30 100 30 С3 76 взброс До 50
VII 10-15 1200 16-20 В 70-75 взброс До 50
VIII 15-17 170 3-4 3 70-80 взброс -
IX 20 250 40-50 3 70-80 взброс -
X 20-25 40** 200 50-70 20** ЮВ 70 взброс -
XI****
XII 20 150 10 В 81 взброс -
Примечание. * - данные о разрыве в северной его части, ** - данные о разрыве в южной его части, *** - длина разрыва с учетом предполагаемого его продолжения на юг, к центру извержения в Карымском озере,
**** - зона мелких разрывов (табл. 2).
ше, а амплитуда горизонтальных перемещений -меньше, чем измеренная в 1996 г. Рассмотрим результаты этих работ более подробно.
Геометрия и условия образования разрывных нарушений, расположенных в верхнем течении реки Карымская (вдоль западной границы меридиональной зоны проседания). Разрывы в верховьях реки Карымская являются наиболее крупными среди вновь образовавшихся поверхностных нарушений (табл. 1). Они вытянуты в меридиональном направлении, имеют длину до 0.5-1.0 км и, в целом, сменяя друг друга, протягиваются на расстояние 2.5-3.0 км [8]. Южнее, на продолжении этих разрывов расположена цепочка эксплозивных и провальных воронок, сформировавшихся во время извержений из озера 2-3 января 1996 г. (рис. 2). Поперечные профили, построенные летом 1997 г. на разрывах I, II и V, позволили более точно рассчитать амплитуды вертикальных и горизонтальных подвижек (рис. 3).
По разрыву I, расположенному на левом борту р. Карымская и имеющему наклон плоскости сме-стителя к востоку под углом 80°, произошло опускание восточного крыла. Ранее мы оценивали амплитуду вертикального перемещения по этому разрыву в 1.5 м [8], однако истинная амплитуда, рассчитанная по построенному поперечному профилю с учетом наклона земной поверхности, оказалась значи-
тельно меньше и составила 85 см (рис. 3). Необходимо отметить также, что плоскость сместителя разрыва I дугообразно изгибается - на юге она имеет простирание 0°, севернее, в месте пересечения реки
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.