ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2008, № 4, с. 3-13
УДК 551.21
РОСТ ЭКСТРУЗИВНОГО КУПОЛА ВУЛКАНА ШИВЕЛУЧ (КАМЧАТКА) В 1980-2007 ГГ. ПО ГЕОДЕЗИЧЕСКИМ НАБЛЮДЕНИЯМ
И ВИДЕОСЪЕМКЕ
© 2008 г. Н. А. Жаринов, Ю. В. Демянчук
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Петровавловск-Камчатский, 683006
Поступила в редакцию 26.11.2007 г.
Рассматриваются наблюдения за образованием внутрикратерного экструзивного купола вулкана Шиве-луч за период 1980-2007 гг. Приводятся сведения об основных этапах формирования лавового купола. Показано, что скорости роста и расхода изверженной лавы не постоянны во времени. На начальном этапе формирования экструзивного купола в 1980-1981 гг. расход был минимальный и не превышал 0.10.2 млн. м3 в сутки. После возобновления роста экструзии в 1993 г. отмечен максимальный расход изверженных продуктов - до 1.25 млн. м3 в сутки. Максимальные скорости роста и расхода изверженных продуктов наблюдаются, как правило, в первые месяцы формирования экструзии после возобновления эруптивного процесса. Ускорение роста купола провоцируется мощными эксплозивными извержениями, сопровождающими экструзивный процесс. Эксплозивные периоды извержений по расходу изверженных продуктов на 3 порядка превышали самые продуктивные экструзивные периоды. Неравномерность образования экструзии отражает неравномерность поступления магмы, а также указывает на существование неглубокого магматического очага на глубинах 4-6 км.
ВВЕДЕНИЕ
Среди камчатских вулканов андезитовый вулкан Шивелуч (рис. 1) со средним расходом 36 млн. т в год занимает второе место на Камчатке. Это самый северный действующий вулкан Камчатки (56°6 с.ш.,
161°4 в.д.). После пароксизмального извержения вулкана в 1964 году последовал 16-летний перерыв в активности вулкана. С августа 1980 г. по настоящее время с небольшими перерывами в пределах внутрикратерной кальдеры происходит рост экструзивных куполов, сопровождаемый периодиче-
Рис. 1. Общий вид на вулкан Шивелуч с ЮВ, в центре растущий экструзивный купол. Фото Демянчука Ю.В.
м
V, млн. м
Н, 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
01.08.80 01.08.81 01.03.9301.03.9401.03.95 01.05.01 01.05.02 01.05.03 01.05.04 01.05.05 01.05.06 01.05.07
3
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
а
3
Ш, млн. м /сут 1.4
1.2
1.0
0.8 0.6 0.4
"1
0.2 0
01.08.80 01.08.81 01.03.9301.03.9401.03.95 01.05.01 01.05.02 01.05.03 01.05.04 01.05.05 01.05.06 01.05.07
Ш, млн. м3/сут 1.4
1.2 1.0
0.8 0.6 0.4 0.2 0
II
Рис. 2. Характеристики роста экструзивных куполов в 1980-1981, 1993-1995, 2001-2007 гг.: а - изменения высот (Н - сплошная линия) и объемов (V - пунктирная линия) продуктов извержений экструзивных куполов; б - среднесуточный расход продуктов извержений.
скими эксплозивными извержениями. Внедрение вязкой лавы вызывает деформации склона лавового купола. В результате выжимания отдельных блоков происходят вертикальные и горизонтальные смещения склонов купола на десятки и иногда на сотни метров со скоростью от дециметров до метров в сутки. Во время повышенной активности действующих вулканов деформации земной поверхности по величине и скорости превосходят деформации от тектонических движений на 1-2 порядка.
Извержения 2004-2007 гг. Выше было отмечено, что образование новых куполов в кальдере вулкана Молодой Шивелуч возобновилось в августе 1980 г. В начале формирования экструзивного купола расход продуктов извержения был минимальный и не превышал 0.1-0.2 млн. м3 в сутки. На всех этапах извержения формирование купола происходило неравномерно. Извержение продолжилось эксплозивно-экструзивным этапом 22 апреля 1993 года. С апреля 1993 г. последующие этапы формирования экструзивного купола, как правило, предварялись эксплозивными извержениями (рис. 2). Описание начальных этапов формирования новых экструзивных куполов с августа 1980 г. по май 2004 г. отражено в
работах [2, 4, 7, 8-10, 14-16]. В 2004-2007 гг. извержение вулкана продолжалось. Ниже приводятся краткие сведения об основных этапах извержения этого периода для сравнения с изменением высоты купола и расходом изверженных продуктов.
2004 г. С начала 2004 г. активность вулкана вновь возобновилась. Это выразилось в увеличении количества пепловых выбросов, в периодическом сходе каменных лавин и пирокластических потоков. 10 мая произошло небольшое эксплозивное извержение, после которого изменения высоты и формы лавового купола не произошло, но увеличился расход продуктов извержений. Увеличился объем самого купола за счет увеличения размеров его основания и диаметра вершины. После эксплозивного извержения 10 мая 2004 г. наблюдалось затишье видимой активности до октября. В октябре-декабре выбросы вновь возобновились.
2005 г. С начала года наблюдается усиление вулканической активности, в середине января сошло три пирокластических потока. В феврале продолжаются пепловые выбросы, усиливается фума-рольная активность, в ночное время наблюдается свечение лавового купола. В начале февраля объем
купола достиг своей максимальной величины с начала образования в августе 1980 г., высота купола также была наивысшей =520 м, диаметр основания был близок 1346 м, диаметр вершины -190 м.
В ночь с 27 на 28 февраля 2005 г. произошло эксплозивное извержение. По сейсмологическим данным наибольшая активность отмечена с 23 ч 34 мин до 01 ч 15 мин местного времени. На куполе произошла серия взрывов, и затем сошло несколько пиро-кластических потоков. В пос. Ключи выпал пепел, в ходе извержения под пирокластическими отложениями была погребена радиотелеметрическая сейсмо-станция "Байдарная", было разрушено здание полевой базы вулканологов, расположенное в 7.5 км к ЮЗ от купола. В ходе эксплозивного извержения значительная часть вершины купола была разрушена взрывами. Высота купола уменьшилась на 125 м, объем разрушенной части купола, по нашим наблюдениям, был более 0.04 км3.
Пирокластический поток распространился на расстояние до 25 км от вулкана. О мощности потока свидетельствуют следующие события. Через два месяца после окончания извержения в течение трех дней (3-5 мая) в долине р. Байдарной в 10-12 км к ЮЗ от лавового купола происходили фреатические взрывы в результате попадания талых вод на не-остывшие отложения пирокластического потока. В [5] объем продуктов извержения 28 февраля оценен в 0.5 км3, позже в [6] сделаны существенные уточнения.
После выполнения специальных исследований объем изверженных продуктов оценен в 0.2 км3. В апреле вновь возобновился рост лавового купола. Следует отметить, что с начала нового эруптивного цикла вулкана в апреле 2001 г. было отмечено три центра выжимания вязкой лавы [15, 16]. В 2001-2004 гг. выжимание вязкой лавы происходило из одного центра, расположенного на западной кромке лавового купола. Именно этот купол был частично разрушен в ходе февральского извержения 2005 г. С декабря 2006 г. центр выжимания лавы переместился на восток (на правую, со стороны пос. Ключи, кромку лавового купола). Дополнительные сведения о ходе извержения 28 февраля 2005 г. изложены в [6].
2006-2007 гг. С начала 2006 г. до декабря значительных изменений высот лавового купола отмечено не было. В это время на куполе происходила умеренная фумарольная деятельность, сопровождаемая выжиманием отдельных блоков в восточном секторе купола. В начале декабря 2006 г. возобновились пепловые выбросы. 04 января 2007 г. появились лавовые потоки - сначала на конусе 1, в западном секторе купола, а с 22 января потоки раскаленной лавы начали поступать по восточному склону. В 2007 г. свечение вершины и склонов лавового купола наблюдается в ночное время практически постоянно с января по ноябрь включительно. Также
постоянно происходили пепловые выбросы и сход каменных лавин, что свидетельствовало о продолжении экструзивного процесса. Интенсивность и продолжительность свечения, а также расход магмы в 2007 г. были выше всех наблюдаемых ранее. К концу октября объем купола достиг максимальной величины - 360 млн. м3.
Наблюдения за ходом извержения показали, что с начала нового эруптивного цикла в 1980 г. на вулкане происходили как экструзивные, так и эксплозивные режимы извержений. При переходе от эксплозивного режима к экструзивному происходит снижение скорости подъема магмы более чем на три порядка. Механизм вулканических извержений с физической точки зрения рассматривается подробно в [12]. Теоретические расчеты показывают, что экструзивный режим происходит при скорости подъема магмы <0.1 см/с. Эксплозивные извержения осуществляются при скорости подъема магмы >1 м/с. Процесс формирования экструзивного купола периодически сопровождается взрывами, что свидетельствует о большом содержании летучих. Взрывы вызываются резким сбросом давления высоковязкой магмы. Разрушение верхнего твердеющего слоя в результате механической неустойчивости также может вызывать отдельные эпизодические взрывы. Качественный результат теории вулканических извержений - обнаружение неустойчивости двухфазного потока и скачков расхода магмы. Этим объясняется переход эксплозивных извержений в катастрофическую плинианскую стадию и прекращение этой стадии с переходом к медленному экструзивному процессу или остановке извержения.
РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Методика наблюдений. С момента появления первого экструзивного купола в середине сентября 1980 г. периодически велись наблюдения за его ростом: проводились аэросъемка, наземная фототеодолитная съемка [19], тригонометрическое нивелирование, а также видеосъемка. Самый результативный метод слежения за изменением морфологии растущих куполов - аэросъемка, которую, к сожалению, невозможно выполнять с необходимой частотой [2]. На первом этапе появления экструзии в 19801982 гг. наблюдения за ее ростом велись с помощью наземной фототеодолитной съемки (НФТС) [19] с базиса, расположенного в 2.5 км от центральной части экструзивного купола. Обработка результатов съемки выполнялась по стандартным методикам [11]. Параллельно с фотограмметрической съемкой проводились теодолитные наблюдения за куполом. По результатам фотограмметрических съемок строились профили
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.