научная статья по теме ВУЛКАНЫ БЕЗЫМЯННЫЙ, ШИВЕЛУЧ И СЕНТ-ХЕЛЕНС: ЕЩЕ РАЗ О СРАВНИТЕЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ ИХ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ИЗВЕРЖЕНИЙ В ХХ ВЕКЕ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ВУЛКАНЫ БЕЗЫМЯННЫЙ, ШИВЕЛУЧ И СЕНТ-ХЕЛЕНС: ЕЩЕ РАЗ О СРАВНИТЕЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ ИХ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ИЗВЕРЖЕНИЙ В ХХ ВЕКЕ»

УДК 551.21

ВУЛКАНЫ БЕЗЫМЯННЫЙ, ШИВЕЛУЧ И СЕНТ-ХЕЛЕНС: ЕЩЕ РАЗ О СРАВНИТЕЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ ИХ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ИЗВЕРЖЕНИЙ В ХХ ВЕКЕ

© 2015 г. Ю. Б. Слезин

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail: slezin@kscnet.ru Поступила в редакцию 29.03.2014 г.

Вулкан Безымянный, первый в серии, дал (с помощью Г.С. Горшкова) название типу извержения, а последний из трех — Сент-Хеленс — позволил наиболее детально изучить и охарактеризовать этот тип. Сравнением и поиском отличий в ходе извержений названных вулканов 1956, 1964 и 1980 годов, соответственно, занимались многие исследователи, приходившие к не одинаковым выводам. Здесь делается попытка еще раз описать различия в ходе извержений и проанализировать причины этих различий, выяснить насколько они глубоки и принципиальны, и позволяют ли они по-прежнему относить все три извержения к одному типу. Основной вывод данной работы: позволяют.

DOI: 10.7868/S0203030615050089

ВВЕДЕНИЕ

Первым из трех было извержение вулкана Безымянный, начавшееся в октябре 1955 г., достигшее кульминации 30 марта 1956 г. и продолжающееся до сих пор. На основании изучения этого извержения, Г.С. Горшковым был выделен и охарактеризован новый тип извержений, названный сначала "направленный взрыв" (НВ) по кульминационной фазе, а потом, после углубленного изучения всей последовательности событий — "безымянский" [Горшков, Богоявленская, 1965]. К этому же типу были отнесены и два последующих извержения — вулкана Шивелуч 1964 г. на Камчатке, и вулкана Сент-Хеленс 1980 г. в штате Вашингтон, США.

К сожалению, извержение Безымянного не удалось наблюдать и изучить достаточно детально из-за удаленности и труднодоступности вулкана, особенно в зимнее время, когда оно происходило. Не наблюдалась непосредственно и основная, катастрофическая фаза извержения Шивелуча, очень кратковременная и имевшая место ночью. Лишь извержение вулкана Сент-Хеленс наблюдалось полностью, от начала до конца, с использованием всех, имевшихся к тому времени методов, включая только появившиеся космические, и с получением всей доступной информации о нем. Поэтому именно это извержение стало впоследствии неким эталоном для проверки и интерпретации косвенной информации, полученной на предшествовавших извержениях.

Стало ясно, что некоторые выводы первых исследователей требуют корректировки, и были об-

наружены существенные (или кажущиеся существенными) различия в ходе извержений трех вулканов [Богоявленская и др., 1985]. Это вызывало споры по поводу отдельных событий. Тем не менее, сейчас можно утверждать с уверенностью, что различия, отмечавшиеся, и часто с пристрастием разбиравшиеся разными авторами, не принципиальны, они влияют лишь на количественные соотношения между основными фазами или этапами извержения, которые присутствуют в одинаковой последовательности во всех трех случаях. Такой вывод следует из анализа имеющихся фактов. Здесь специально отметим, что значительная часть расхождений в оценках различий была связана с неопределенностью в терминах, начиная с самого первого — "извержение". Еще существенным при определении типа извержения является принцип подхода, цель классификации. Это может быть классификация по последовательности физических процессов, имеющих место при поступлении вещества на поверхность (об этом речь в данной статье), а может быть классификация по степени и качественным особенностям воздействия извержения на окружающую среду и по его опасности для человека. В последнем случае значительные количественные различия между отдельными фазами могут повлиять на определение типа. Об этом более подробно в заключении.

Основные этапы (фазы) извержений следующие: 1) умеренная эксплозивная и интрузивная (экструзивная) деятельность с деформацией по-

Сравнительные характеристики событий для извержений трех вулканов

Характеристика (масштаб) события Сент-Хеленс Безымянный Шивелуч

Размер обвально-взрывной воронки 1.5 х 3 км2 1.5 х 2.8 км2 1.5 х 3 км2

Удаленный объем постройки 2.62 км3 0.738 км3 ?

Приращение объема после внедрения криптокупола 0.11 км3 9 9

Объем обвальной лавины (агломерата НВ) 2.8 км3 0.8 км3 1.5 км3

Объем отложений НВ (песок НВ) 0.2 км3 0.2 км3 -

Объем тефры (продолжительность плинианской фазы) 1.1 км3 (9 ч) 0.4-0.5 км3 (1-2 ч) 0.3 км3 (1 ч)

Объем ПП 0.12 км3 0.8 км3 0.3-0.5 км3

Примечание: ? — отсутствуют данные измерений; прочерк — отсутствуют отложения данного типа.

стройки вулкана; 2) несимметричное обрушение постройки вулкана и косо направленный взрыв; 3) плинианская фаза — интенсивное газопирокла-стическое извержение в виде вертикальной струи, продукты которой могут переноситься как в виде пепловой тучи, так и в виде пирокластических потоков (ПП); 4) выжимание экструзивных куполов в возникшем после обрушения и взрыва кратере.

Эти фазы присутствовали в извержениях всех трех вулканов, но количественный их вклад и соотношения во времени различались довольно сильно. Особенно это касается второй фазы: на Безымянном здесь был сначала определен только взрыв [Горшков, Богоявленская, 1965], на вулкане Сент-Хеленс выделялись две последовательные фазы — обвал и взрыв [Ыршап, МиШпеаих, 1981], на Шивелуче — обвал с очень слабым взрывом, или вообще без такового, что следует уже из результатов изучения отложений, приведенных в [Горшков, Дубик, 1969] (хотя авторы названной работы, вопреки ими же приводимым фактам, продолжали употреблять термин "направленный взрыв", лишь отмечая его направленность под чрезвычайно малым углом к горизонту). Полное отсутствие признаков взрыва, сопровождающего обвал на Шивелуче в 1964 году, отмечали А.Б. Белоусов и М.Г. Белоусова [1995]. Очень по-разному выглядела первая из перечисленных выше фаз извержения, особенно отличалась она от прочих у Шивелуча, где почти всеми авторами отмечалось полное ее отсутствие.

Некоторые количественные характеристики соответствующих событий для рассматриваемых трех вулканов приведены в таблице. Здесь следует отметить, что в таблице приведены объемы кла-стических отложений, измеренные в их залегании без уточнения плотности, которая может различаться очень сильно. Сравнивать надо не объемы, а массы, но, к сожалению, данные о средних плотностях есть далеко не везде, и они не всегда надежны. Плотности отложений тефры, измеряемые непосредственно в процессе отложения и через недели, месяцы или годы после него могут различаться в разы. Так же различны плотности и

на разных расстояниях от источника. Тем не менее, практически всегда плотность отложений те-фры, по крайней мере, вдвое меньше, чем плотность отложений ПП того же извержения. Это следует учитывать, сравнивая характеристики извержений.

ОСНОВНЫЕ РАЗЛИЧИЯ И ИХ ПРИЧИНЫ 1. Соотношение обвала и взрыва

Вулканы Безымянный и Сент-Хеленс. Первый вулканолог, выделивший извержение вулкана Безымянный в особый тип, — Г.С. Горшков — назвал его "направленный взрыв" (НВ), опираясь на показания свидетеля из местных жителей, наблюдавшего извержение издалека, и увидев сходство его наиболее характерной фазы с промышленным взрывом "на выброс" [Горшков, Богоявленская, 1965]. Соответствующие грубообломочные отложения он назвал "агломерат направленного взрыва". Непосредственно процесс образования этих отложений на извержении вулкана Безымянный не наблюдался. На вулкане Сент-Хеленс процесс образования грубо-обломочных отложений, аналогичных безымянским, наблюдался непосредственно, как обвал склона, и был назван "обломочной лавиной". Одни из последних, изучавших отложения извержения Безымянного 1956 года, А.Б. Белоусов и М.Г. Белоусова [1998] усмотрели полное подобие их отложениям обломочной лавины вулкана Сент-Хеленс, и сочли их также результатом исключительно обвала. И.В. Мелекесцев [2004] считал, что для такого вывода у Белоусовых не было достаточных оснований, и доказывал их взрывное происхождение так же, как это определил вначале Г.С. Горшков [Горшков, Богоявленская, 1965].

Сейчас представляется достаточно очевидным, что категоричного выбора какого-либо одного механизма — обвального или взрывного — быть не может. В образовании грубообломочных отложений обоих этих извержений принимали участие и тот и другой процесс, и их следует называть "обвально-взрывными". Различие лишь в

том, что вклад взрыва в перенос обломков разрушающейся постройки на вулкане Безымянном значителен (хотя большая часть материала была перемещена все же в виде обвальной лавины, а не по баллистическим траекториям), а на вулкане Сент-Хеленс — крайне мал (но тоже не нулевой: глядя на снимки Гэри Розенквиста [Lipman, Mul-lineaux, 1981], можно увидеть, что взрыв начинает развиваться немного раньше, чем прекращается оползень).

Причиной направленного взрыва явилось в обоих случаях разрушение постройки вулкана под действием внедрения в ее тело близповерх-ностной интрузии, горячего, богатого газом вещества — "криптокупола". Внедрение на завершающей стадии происходило "вбок", по границе между экструзивными куполами, появившимися в кратере после катастрофической стадии предыдущего извержения и более древним материалом постройки, в сторону наиболее ослабленного ее склона, что и привело к косой направленности взрыва. Это следует из непосредственного наблюдения деформаций постройки, предшествовавших ее разрушению. Деформируемый склон в конце концов начинал разрушаться, порождая обломочную лавину и обнажая богатый газом криптокупол, который разрушался уже со взрывом и с выбросом "мелкой", в основном ювенильной, пирокластики — "песка направленного взрыва" (песка НВ) [Горшков, Богоявленская, 1965].

Различие в развитии взрыва на вулканах Безымянный и Сент-Хеленс по-видимому связано с различным характером разрушения материала постройки, перекрывающего внедряющийся крипто-купол — "кровли". На вулкане Безымянный кровля успела сильно растрескаться в самом начале оползания, и взрывное разрушение криптокупола началось практически одновременно с началом лавинообразно развивающегося обвала, так что потоки продуктов взрыва — "песка НВ" — захватывали и часть крупных блоков оползающей кровли. При этом по

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»