ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 435, № 2, с. 255-258
= ГЕОФИЗИКА =
УДК 551.21/242(571.645)
МОНИТОРИНГ ИЗВЕРЖЕНИЯ ВУЛКАНА ПИК САРЫЧЕВА НА ОСТРОВЕ МАТУА В 2009 ГОДУ (ЦЕНТРАЛЬНЫЕ КУРИЛЬСКИЕ ОСТРОВА)
© 2010 г. Член-корреспондент РАН Б. В. Левин, А. В. Рыбин, Н. Ф. Василенко, А. С. Прытков, М. В. Чибисова, М. Г. Коган, Г. М. Стеблов, Д. И. Фролов
Поступило 11.05.2010 г.
В июне 2009 г. произошло одно из сильнейших за исторический период извержений вулкана Пик Сарычева на о. Матуа (48°06' с.ш., 153°12' в.д.). С помощью спутниковых методов зондирования зафиксированы первые признаки вулканической активности и отслежены все стадии эксплозивного извержения. В ходе экспедиционных исследований на действующем вулкане получены уникальные данные о характере извержения. Объем изверженного материала составил 0.4 км3, что привело к увеличению площади о. Матуа на 1.4 км2. Станция GPS-наблюдений, установленная в 7 км от вулкана, зарегистрировала быстрое смещение земной поверхности в течение первых трех дней активной фазы извержения. Извержение вулкана Пик Сарычева произошло спустя 2.5 года после катастрофических Симуширских землетрясений в период интенсивного процесса релаксации напряжений в литосфере центральной части Курильской дуги.
На Курильских островах в пределах островной суши выделяется более 68 четвертичных вулканических построек, среди которых 36 являются действующими. За исторический период (около 300 лет) зафиксировано 29 сильных и катастрофических извержений. Вулкан Пик Сарычева на о. Матуа — один самых активных вулканов Курильских островов, его извержения происходили в 1760-е, 1878-1879, 1923, 1928, 1930, 1946, 1954, 1960, 1976 гг.
В 2003 г. на базе Института морской геологии и геофизики ДВО РАН была создана группа SVERT (Sakhalin Volcanic Eruptions Response Team) —
Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Южно-Сахалинск Колумбийский университет, Обсерватория наук о Земле Ламонт-Доэрти, Нью-Йорк, США
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской Академии наук, Москва Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской Академии наук, Санкт-Петербург
группа оперативного реагирования на вулканические извержения. Основой ежедневного мониторинга служат данные высокоорбитальных метеорологических спутников TERRA (спектрорадиометр MODIS) и NOAA (спекторадиометр AVHRR).
В 2006 г. на Курильских островах создана сеть GPS-наблюдений, состоящая из 12 пунктов непрерывной и периодической регистрации (рис. 1). В 2007—2008 гг. на необитаемых островах Кетой, Матуа и Харимкотан установлены автономные станции непрерывной регистрации.
Станциями Курильской GPS-сети зафиксированы косейсмические смещения земной поверхности в результате сильнейших цунамигенных землетрясений 15 ноября 2006 г. (Mw = 8.3) и 13 января 2007 г. (Mw = 8.1), произошедших юго-восточнее о. Симушир [2, 5]. После этих землетрясений в центральной части Курильской островной дуги (от северной части о. Уруп до о. Ха-римкотан) наблюдается интенсивный процесс релаксации напряжений. На островах Симушир, Кетой и Матуа скорости релаксации достигают 70—90 мм/год и направлены в сторону глубоководного желоба (рис. 1). При этом станции южного и северного флангов островной дуги сохраняют свое прежнее (до Симуширских землетрясений) направление и скорости смещений (13—33 мм/год), согласующиеся с направлением поддвига Тихоокеанской плиты под Североамериканскую (Охотскую).
Остров Матуа, расположенный в центральной части Курильской дуги, имеет длину 12 км, ширину 6.4 км. Большую часть острова занимает современная постройка вулкана Пик Сарычева (высота 1446 м). Это типичный внутрикальдерный стра-товулкан, образованный чередующимися потоками лав и пирокластики. Состав пород, слагающих вулканическую постройку, — преимущественно андезибазальты, реже андезиты [1].
11 июня 2009 г. в 00:30 (время по Гринвичу) группой SVERT с помощью дистанционных методов зондирования (спектрорадиометры MODIS и AVHRR) зафиксированы первые признаки усиления вулканической активности в виде сильной термальной аномалии и двух слабых пепло-
256
ЛЕВИН и др.
с.ш. 140° 45° '
145°
-J.—
150°
—I-
155°
U-
в.д.
40°
о. Матуа о. Кетой / " ч
J о. Парамушир
о. Харимкотан
/
Mw = 8.3 15.11.2006
mW=8.I
13.01.2007
Эпицентр землетрясения
4 <
20 мм/год
80 мм/год
Рис. 1. Современная геодинамика Курильской островной дуги по данным ОР8-наблюдений. Светлыми стрелками показаны межсейсмические скорости смещений ОР8-станций с 2006 г.; темной — скорость постсейсмической релаксации в эпицентральной зоне Симуширских землетрясений. Эпицентры и механизмы очагов землетрясений приведены по данным [4].
Высота над уровнем моря, км 25
20
15 10
11.066 12 1812.06 6 12 1813.06 6
12 1814.06 6 12 1815.06 6 Время по Гринвичу
12 1816.06 17.06 - 22.007.2009
1 i 2 <
3
Рис. 2. Хронология извержения вулкана Пик Сарычева в июне 2009 г. по данным дистанционного зондирования: 1 парогазовые выбросы, 2 — вулканические взрывы, 3 — непрерывное поступление вулканического материала.
вых выбросов. В период с 11 по 16 июня наблюдались две пароксизмальные фазы извержения, состоящие из серий взрывов высотой от 5 до 21 км, разделенных 13-часовым перерывом. По уточненным данным спутника МТ8ЛТ произошло
23 взрыва, из них 13 были сильными, более 6 км высотой (рис. 2).
По данным группы озонового мониторинга NASA суммарная концентрация диоксида серы в аэрозоле для Тихоокеанского региона была мак-
5
МОНИТОРИНГ ИЗВЕРЖЕНИЯ ВУЛКАНА ПИК САРЫЧЕВА
257
Широта
30 -
20 -
I 10 -
0
-10 -
í
Долгота 10
Высота 20
10
0
10
20
-30
100
120
140 Дни 2009 г.
160
180
Рис. 3. Среднесуточные вариации координат ОР8-станции на о. Матуа. Начало извержения вулкана Пик Сарычева (11 июня) показано вертикальной линией.
симальной с 11 по 17 июня 2009 г. Данные спутника CALIPSO подтверждают выброс пеплового материала на высоту до 15—21 км [3].
Экспедиционные исследования на о. Матуа проведены с 26 по 29 июня 2009 г. В этот период наблюдалась сильная парогазовая активность вулкана, иногда с примесью пепла. Извержение было преимущественно эксплозивным. Продукты извержения представлены средне-грубообло-мочной пирокластикой, вулканическими бомбами, шлаковыми потоками и вулканическими
пеплами и лавами. Распределение продуктов извержения на острове крайне неравномерно. Максимальное количество пирокластического материала локализовано в пределах центрального конуса и его подножья. На пирокластических потоках проявляется интенсивная фумарольная деятельность, связанная с тепловой энергетикой пирокластики. Максимальные температуры отдельных выходов достигают 500°С.
Сравнительный анализ космических снимков спектрорадиометра ASTER (спутник TERRA) по-
258
ЛЕВИН и др.
казал, что площадь новообразованной территории на о. Матуа составила около 1.4 км2. Площадь наземных пирокластических потоков 8 км2. Согласно международной классификации VEI произошедшее извержение относится к 4-му классу.
Автономная GPS-станция непрерывной регистрации, входящая в состав Курильской геодинамической сети, расположена в 7 км к юго-востоку от кратера вулкана Пик Сарычева. В результате обработки GPS-данных установлено смещение земной поверхности, которое продолжалось в течение первых трех дней активной фазы извержения вулкана. За этот период станция сместилась на ~30 мм в северо-западном направлении (в сторону кратера вулкана) и опустилась на ~40 мм (рис. 3). Значимых смещений земной поверхности, предшествующих извержению вулкана Пик Сарычева, не обнаружено.
Извержение произошло спустя 2.5 года после Симуширских землетрясений в период интенсивного процесса релаксации напряжений в литосфере центральной части Курильской дуги (рис. 1). Релаксация напряжений вполне могла являться своеобразным триггером для реализации уже подготовленного вулканического извержения.
Данные спутникового зондирования TERRA и NOAA подтвердили эффективность и целесооб-
разность этого метода для решения проблем вул-каноопасности труднодоступных территорий Курильских островов. Геодинамическая сеть GPS-станций на Курильских островах позволяет исследовать деформационные процессы в окрестностях зоны субдукции, в том числе связанные с сейсмической и вулканической активностью.
Работа выполнена при финансовой поддержке Президиума ДВО РАН, администрации Сахалинской области, грантов РФФИ 09-05—151-к, 08— 05—00197-а и ДВО РАН 09-111-А-08-440, 09-Ш-А—08—438.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Горшков Г.С. Вулканизм Курильской островной дуги. М.: Наука, 1967. 287 с.
2. Тихонов И.Н., Василенко Н.Ф., Золотухин Д.Е. и др. // Тихоокеан. геология. 2008. Т. 27. № 1. С. 3— 17.
3. Levin B.W., Rybin A.V., Chibisova M.V. et al. // Bull. Global Volcanism Network. Smithsonian Nat. Museum Nat. History. 2009. V. 34. № 6. P. 2-7.
4. Global CMT Web Page // http: // www.globalcmt.org.
5. Steblov G.M., Kogan M.G., Levin B.W. et al. // Geo-phys. Res. Lett. 2008. V 35. L22306.
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.