АКТИВНОСТЬ ВУЛКАНОВ КАМЧАТКИ: МОНИТОРИНГ И ПРОГНОЗ
Кандидат геолого-минералогических наук Сергей СЕНЮКОВ, заведующий лабораторией исследований сейсмической и вулканической активности Камчатского филиала Геофизической службы РАН (г. Петропавловск-Камчатский)
Камчатка, лежащая в области перехода от Азиатского континента к Тихому океану и сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг, относится к регионам, где сейсмичность, вулканические и геодинамические процессы достигают наивысшей интенсивности на нашей планете. Здесь происходят более трети землетрясений России, огромные цунами, находится 29 действующих вулканов, в том числе мощнейшие в мире — Ключевской и Шивелуч. По этим причинам полуостров стал одним из главных мест сейсмологических исследований в нашей стране, где решают важные задачи по оценке и прогнозу природных стихийных бедствий, вызванных подземными силами, уменьшению ущерба и потерь от них.
Фонтанирование лавы в кратере вулкана Ключевской 23 сентября 2010 г.
Фото Ю. Демянчука
Вулкан КЛЮЧЕВСКОЙ Широта 56.06, долгота 160.61, высота 4800 м Последнее извержение 2013 г.
Вулкан ШИВЕЛУЧ Широта 56.63, долгота 161.30, высота 2600 м. Вулкан находится в активной стадии извержения
Карта наиболее активных вулканов Камчатки. Монтаж Т. Кожевниковой (Камчатский филиал Геофизической службы РАН).
Графики корреляции высоты пепловых выбросов вулкана Безымянный (вверху): А — с интегралом абсолютной скорости; В — с интегралом квадрата скорости. Анализировались записи станции для 9 случаев, зарегистрированных визуальными, фото-и видеонаблюдениями.
График корреляции высоты пепловых выбросов вулкана Шивелуч и интеграла абсолютной скорости по станции «БУЬ для 255 случаев, зарегистрированных визуальными, фото- и видеонаблюдениями в 1999-2004 гг.
16000
14000
м 12000
м,
о
о
8000
я 6000
н
а 4000
от
с 2000
со
—♦- ♦
-
♦ ♦♦ - ♦ • ♦♦ .
►
О 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Интеграл абсолютной скорости, мкм
ИСТОРИЯ, СОБЫТИЯ, ЛЮДИ
Первая сейсмическая станция на Камчатке (г. Петропавловск-Камчатский) открылась в 1915 г. по инициативе академика Императорской АН князя Бориса Голицына. В 1917 г. из-за всеобщей разрухи и отсутствия фотоматериалов она практически прекратила свою работу, поэтому в 1920-х годах наблюдения за землетрясениями на полуострове вели только удаленные комплексы нашей страны и мира.
В 1935 г. в поселке Ключи вблизи наиболее активной Ключевской группы вулканов* начала действовать Камчатская вулканологическая станция АН СССР. В 1944—1945 гг. ее преобразовали в Лабораторию вулканологии АН СССР. Здесь работали известные ученые, обладавшие широким кругом знаний в области геологии: академик Александр Заварицкий, доктор геолого-минералогических наук Владимир Влодавец, член-корреспондент АН СССР Борис
*В Ключевскую группу, находящуюся на стыке двух островных вулканических дуг — Курило-Камчатской и Алеутской, входят 14 вулканов: Ключевской (4835 м), Камень (4575 м), Ушковский (4108 м), Крестовский (3943 м), Острый Толбачик (3682 м), Плоский Толба-чик (3085 м), Безымянный (2900 м), Овальная Зимина (3081 м), Острая Зимина (2744 м), Большая Удина (2943 м), Малая Удина (1945 м), Средняя (2990 м), Заречный и Харчинский (прим. ред.).
Пийп и многие другие. Они понимали, что для изучения природы подземных процессов, состояния и деятельности вулканов необходимо применять сейсмологические и геофизические методы исследований. Так в 1946 г. была открыта сейсмологическая станция «Ключи» для наблюдений за действующими исполинами Ключевской, Шивелуч и Толбачик. В 1948— 1956 гг. работу здесь возглавлял член-корреспондент АН СССР Георгий Горшков, в 1957—1963 гг. — кандидат физико-математических наук Павел Токарев.
В тот период сотрудники комплекса получили ряд фундаментальных результатов в области сейсмологии*. Горшков одним из первых в мире обнаружил мантийные корни вулканов. Изучая в начале 1950-х годов особенности записей землетрясений, он заметил аномально большое поглощение поперечных сейсмических волн, лучи которых проходят под Ключевским вулканом, и пришел к заключению, что на глубине 60—80 км под ним находится большой магматический очаг. Эти наблюдения вызвали большой интерес в мире. В 1956 г., когда произошло катастрофическое
*См.: Г. Карпов. Камчатка — уникум в структуре Земли. — Наука в России, 2010, № 6 (прим. ред.).
Сеть радиотелеметрических сейсмических станций и действующие вулканы. Код и название вулканов: Э1 — Шивелуч, К1 — Ключевской, ЦБ — Ушковский, BZ — Безымянный, 11 — Плоский Толбачик, 1Н — Ичинский, ^ — Кизимен, GM — Гамчен, КМ — Комарова, КС — Кроноцкий, КР — Крашенинникова, КН — Кихпиныч, UZ — Узон, ВЭ — Большой Семячик, МБ — Малый Семячик, К1 — Карымский, Ш — Дзензур, ЛР — Жупановский, КК — Корякский, АV—Авачинский, GR — Горелый, Мт — Мутновский, ОР — Опала, КБ — Ксудач, Л — Желтовский, И — Ильинский, КО — Кошелевский, КВ — Камбальный.
извержение Безымянного, Георгий Степанович организовал детальные исследования активности гиганта, по итогам которого в науку был введен новый термин — направленный вулканический взрыв. Это позволило по-новому интерпретировать наиболее разрушительные процессы в земных глубинах.
С именем Павла Токарева связаны успехи в области прогноза и механизма извержений*. Благодаря со-
*См.: О. Кондратьев. Новая парадигма прогноза землетрясений. — Наука в России, 2000, № 4; В. Муравьев, Г. Краснопевцева. Предсказуемость мест сильных землетрясений. — Наука в России, 2000, № 6; В. Моргунов. Прогноз землетрясений на завтра. — Наука в России, 2004, № 1 (прим. ред.).
зданной им методике удалось предсказать всплески активности Безымянного (1958, 1959, 1960 гг.) и Ши-велуча (1964 г.). Перу Павла Ивановича принадлежит первая в отечественной вулканологии монография «Извержения и сейсмический режим вулканов Ключевской группы» (1966 г.), которая вывела автора в число ведущих в своей области специалистов. В 1975 г. произошло крупнейшее в Курило-Камчатском вулканическом поясе Большое трещинное Толбачинское извержение. Место и время этого события блестяще предсказал Токарев.
Усилиями ученого возле Ключевской группы вулканов были созданы еще две станции: «Козыревск» (1958 г.)
и «Апахончич» (1960 г.). Они вошли в Камчатскую региональную сеть, формированием которой с 1961 г. занималась Тихоокеанская сейсмическая экспедиция Института физики Земли АН СССР. К концу 1962 г. эта сеть включала 10, а к 1971 г. — 15 сейсмических станций. В 1972 г. ее передали в ведение Института вулканологии Дальневосточного научного центра АН СССР.
В 1979—1997 гг. непрерывные наблюдения на территории Камчатки продолжила Опытно-методическая сейсмологическая партия Института вулканологии, а в 1997—2004 гг. — Камчатская опытно-методическая сейсмологическая партия Геофизической службы РАН, преобразованная в 2005 г. в Камчатский филиал Геофизической службы (КФ ГС) РАН.
СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
С 2000 г. наши специалисты отслеживают активность вулканов в режиме, близком к реальному вре-
мени. Видео- и визуальные наблюдения в условиях полуострова часто невозможны из-за плохой погоды или темноты (что составляет у нас до 75% от общего времени), а также расположение большей части вулканов вдали от населенных пунктов. Спутники контролируют большие территории, причем независимо от погоды и времени суток. Однако поступающие от них данные носят дискретный (прерывистый) характер и доступны только с некоторой задержкой (минимум ~ 30 мин, в среднем — 2 ч), поэтому точно определить время начала извержения невозможно. Иное дело сейсмологический мониторинг, именно он обеспечивает непрерывный круглосуточный контроль в режиме реального времени и является ведущим методом исследований.
Сотрудники Камчатского филиала Геофизической службы РАН ежедневно ведут сбор и обработку сейсмической информации, на основе которой делают
выводы о возможном развитии активности вулканов. Срочные сведения об опасности передаются в Главное управление МЧС Камчатского края, Центры слежения за пепловыми облаками в Токио и Анкорид-же, Аляскинскую вулканологическую обсерваторию (АВО), а также в Камчатскую группу реагирования на вулканические извержения (Kamchatkan Volcanic Eruption Response Team — KVERT) Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, созданную в 1993 г. на базе Института вулканической геологии и геохимии ДВО РАН в тесном сотрудничестве с КФ ГС и АВО. За время работы KVERT отправила заинтересованным организациям, включая крупнейшие авиакомпании мира, вулканологические обсерватории и службы погоды, свыше 1000 сообщений о состоянии вулканов Камчатки.
Исторически сложившаяся радиотелеметрическая сеть КФ ГС дает возможность осуществлять сейсмический мониторинг с разной степенью детальности.
Наиболее качественные наблюдения специалисты проводят на Авачинской и Ключевской группах вулканов, а также на Кизимене, Горелом и Мутновском. На «курящих горах» Карымский, Алаид (остров Ат-ласова) и Эбеко (остров Парамушир) установлено по одной станции, что позволяет фиксировать слабые локальные землетрясения, правда, без определения их пространственного положения. На остальных вулканах регистрируют только сильные подземные колебания с помощью удаленных комплексов.
В 1996—1998 гг. был осуществлен качественный скачок в обработке сейсмической информации, связанный с внедрением цифровой регистрации сигналов, методическим и программным обеспечением обработки записей с экрана компьютера. Кроме того, удалось завершить объединение всех телеметрических данных в рамках единой корпоративной сети, что открыло доступ к ним в реальном режиме времени. С введением современных технологий представительный энерге-
Эксплозивное извержение вулкана Кизимен с пепловым выбросом высотой до 6 км над уровнем моря 5 января 2011 г. (Кроноцкий биосферный заповедник). Фото Е. Власова
тический класс обрабатываемых землетрясений (т.е. их количественная величина, варьирующаяся в диапазоне значений от 0 до 18—20)* улучшился в среднем на единицу. Появилась возможность фиксировать в вулканических районах более слабые толчки.
Все
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.