Глава 2. Чрезвычайные ситуации в литосфере виды чрезвычайных ситуаций природного характера и их характеристика
 Скачать 3.06 Mb.
|
Основные типы вулканов
Окончание табл. 2.15
Вулканы Камчатки и Курильских островов обладают рядом признаков, присущих первому, второму и четвертому типам вулканов. В связи с вулканической деятельностью нельзя не отметить такие явления, как горячие или термальные источники и гейзеры. Минеральные и пресные горячие источники распространены в областях современного или совсем недавнего вулканизма, например в Исландии, Италии, на Гавайских островах, Кавказе, Камчатке и во многих других районах. Атмосферные воды, проникая в глубину, нагреваются внутренним теплом вулкана, смешиваются с вулканическими газами и выходят на поверхность в виде минеральных источников. Вокруг таких источников возникают причудливые наросты кремниевого или известкового туфа – так называемые травертины. Так, на склоне горы Машук у города Пятигорска, в районе Кавказских Минеральных Вод, существуют травертины, обволакивающие листья растений и кости древних животных, так как минеральные источники изливались там не одну сотню тысяч лет. В местах, где находятся современные вулканы или их извержения, встречаются периодически фонтанирующие источники – гейзеры. Это название пришло из Исландии, где в XVIII в. действовал Великий или Большой гейзер – мощный горячий фонтанирующий источник, в котором каждые 30 мин закипала вода и струя с силой выбрасывалась вверх на высоту 60–65 м. В настоящее время гейзеры существуют в Йеллоустонском национальном парке на западе США, в Новой Зеландии, Исландии и на Камчатке, где находится знаменитая Долина Гейзеров. В низовьях этой уникальной по красоте долины на протяжении 5 км находится множество гейзеров, кипящих и пульсирующих источников, а также грязевых котлов и струй пара. Некоторые гейзеры, например, такие, как Первенец, раз в 10–15 мин фонтанируют на высоту 15 м, а гейзер Великан – на высоту 30 м, причем столб пара достигает 100–120 м. Как и в долине реки Паужетки на юге Камчатки, здесь распространены кипящие грязевые котлы, на поверхности которых непрерывно булькает грязь, вздуваясь крупными пузырями. Когда гейзер молодой, то интервалы между фонтанированием малы. Со временем они становятся все больше, напор воды уменьшается, и, наконец, гейзер умирает. Основным «движителем» этой «системы» является вулканическое тепло и газы. Современные области вулканической активности содержат огромный запас геотермальной энергии, в том числе перегретого до нескольких сотен градусов водяного пара, который можно использовать для получения электроэнергии, отапливания жилищ, теплиц и т. д. Это делается в Исландии, Новой Зеландии, Италии, в России (на Камчатке) и других местах. На юге Камчатского п-ова в районе реки Паужетки построена геотермальная электростанция мощностью 5 тыс. кВт, работающая на перегретом вулканическом паре. Наибольшую трудность при использовании вулканического тепла представляет агрессивный характер кипящей воды, содержащей кислоты, и пара, которые быстро разъедают металлические трубы и детали машин. Это вызывает необходимость нагревать природным паром сначала обычную чистую пресную воду и только потом пускать пар в турбины. Основные действующие вулканы и обзор исторических извержений За период с 1901 по 1985 г. на Камчатке и Курильских островах произошло 244 извержения, причем на долю Камчатки приходится 80 % всех извержений. В отдельные годы в районе Камчатки и Курильских островов могут находиться в состоянии извержения от 1 до 7 вулканов. В Курило-Камчатской островодужной системе насчитывается 69 действующих вулканов или 10 % от общего числа действующих наземных вулканов мира. Самые крупные и мощные вулканы Курило-Камчатского островной дуги расположены на Камчатке. П-ов Камчатка – северное звено Курило-Камчатской островной дуги, длина которой составляет более 2000 км. В настоящее время на Камчатке сосредоточено 29 действующих вулканов. В четвертичное время на Камчатке образовались два вулканических пояса, которые значительно различаются между собой. Один из них приурочен к Восточной Камчатке, другой – к Срединному хребту Камчатки. Подавляющее большинство действующих и потенциально активных вулканов Камчатки расположено в Восточном вулканическом поясе. Срединно-Камчатский вулканический пояс располагается в центральной и северной части Срединного хребта. Общая протяженность пояса свыше 450 км. В его пределах проявился интенсивный четвертичный вулканизм. Активная вулканическая деятельность прекратилась здесь несколько сот лет назад. В настоящее время лишь на одном Ичинском вулкане периодически отмечается слабая сольфатарная деятельность. Восточно-Камчатский вулканический пояс. Здесь сосредоточено 80 % всех действующих вулканов, которые характеризуются заметным различием своего развития на южном и северном участках. На южном участке пояса длиной 170 км – от мыса Лопатка до широты Авачинской губы – сосредоточено восемь действующих вулканов: Кошелева, Ильинский, Камбальный, Желтовский, Ксудач, Мутновский, Горелый, Опала. В центральном участке Восточно-Камчатского пояса сосредоточено 14 действующих вулканов: Авачинский, Корякский, Дзендзурский, Жупановский, Карымский, Малый Семячик, Большой Семячик, Кихпиныч, Узон, Крашенинникова, Кроноцкий, Гамчен, Комарова, Кизимен. На севере Восточно-Камчатского вулканического пояса можно выделить в самостоятельную вулканическую зону Ключевскую группу вулканов вместе с гигантским массивом вулкана Шивелуч. Это один из крупнейших вулканических центров мира, в котором извергается более половины продуктов всех вулканов Камчатки и Курильских островов. В эту группу входят действующие вулканы: Ключевской, Плоский Толбачик, Безымянный и Шивелуч. На вулкане Ушковском (Дальняя Плоская сопка) наблюдается эпизодическая фумарольная активность еще с 1890 г., поэтому он и отнесен к действующим вулканам этой группы. Вулкан Ключевской (Ключевская сопка) – один из самых активных и мощных базальтовых вулканов мира и главный вулкан Курило-Камчатской вулканической области, располагается на стыке Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг. Наблюдения за вулканами Ключевской группы ведутся с 01.09.1935 г., когда в пос. Ключи была открыта Камчатская вулканологическая станция. Пароксизмальные извержения для Ключевского вулкана редки. Мощное извержение происходило в декабре 1944 – январе 1945 г. После пароксизма 1944–1945 гг. эксплозивно-эффузивные извержения происходили в 1950, 1961–1962, 1966, 1978–1980, 1984–1987 гг., пароксизмальное извержение 1992 г. и пароксизмальное вершинное эффузивно-эксплозивное извержение 7 сентября – 2 октября 1994 г., которое может быть сопоставимо с терминальным извержением 1944–1945 гг. Вулкан Безымянный. В современном цикле активности выделяются три периода: 1956–1965 гг. – непрерывное выжимание жестких блоков купола, сопровождавшееся эксплозивной активностью; 1966–1976 гг. – выжимание жестких блоков, обелисков, небольших порций пластичной лавы в виде даек (образуются путём внедрения магмы в трещины земной коры), лавовых вздутий; новый этап начался с 1977 г., когда впервые стала изливаться лава. За период с 1980 по 1984 г. произошло семь извержений, сопровождавшихся образованием раскаленных каменных лавин, пирокластических и лавовых потоков. Наиболее значительным был пароксизм 13–14 октября 1984 г., когда высота эруптивной тучи достигала 9 км. В конце июня 1985 г. часть вершины и восточного сектора экструзивного купола были разрушены направленным взрывом с образованием пирокластического потока длиной до 14 км. Это было крупнейшее извержение после направленного взрыва 1956 г. 6–8 октября 1995 г. произошло сильное извержение вулкана Безымянный, пепловая туча поднялась на высоту до 5 км, а в г. Ключи наблюдался сильный пеплопад; солнце с трудом пробивалось сквозь пепловую тучу и за несколько часов выпало около 700 г/м2 пепла. Вулкан Плоский Толбачик (Толбачинская сопка, Толбачик). Деятельность вулкана проявилась в виде терминальных и относительно редких побочных извержений. 6 июля 1975 г. в 18 км южнее вулкана Плоский Толбачик началось извержение, сила и размеры которого оказались таковы, что уже через несколько месяцев оно было названо Большим трещинным Толбачинским извержением. Оно длилось более полутора лет, в ходе извержения появились четыре новых моногенных вулкана – шлаковые конуса высотой до 340 м, эруптивная туча поднималась на высоту более 13 км; текли базальтовые реки со скоростью до 2,0 см/с, у истоков образовались лавовые покровы площадью около 40 км2 и мощностью до 80 м. Суммарный объем изверженных лав, бомб и пепла оценивается в 2,17 км3. Вулкан Шивелуч. Самый северный действующий вулкан Камчатки расположен в северной части Центрально-Камчатской депрессии. Для последних 10 тыс. лет и исторического времени (XIX–XX вв.) для вулкана характерны два типа извержений: катастрофические эксплозивные, – типа направленных взрывов (1854 г., 1964 гг.), и субвертикальные с близким к вертикальному выбросом пирокластики, а также слабые и умеренные по силе извержения, сопровождавшие рост экструзивных куполов (1944–1950 гг., 1980–1981 гг., 1993 г.). Последнее сильное извержение вулкана Шивелуч произошло в 1993 г. На Курильских островах находится 37 действующих вулканов. Вулканы Северных Курильских островов: Алаид (о. Алаид – Атласова), Эбеко, Чикурачки, Татаринова, Карпинского, Фусса (все на о. Парамушир), наиболее активными являются Алаид, Эбеко, Чикурачки. Вулканы северной части Центральных Курильских островов: Немо, Креницын (о. Онекотан), Севергина (о. Харимкотан), Синарка, Кунтоминтар (о. Шашкотан), Экарма (о. Экарма), Чиринкотан (о. Чиринкотан), наиболее активными и проявлявшими активность являются вулканы Севергина, Синарка и Чиринкотан. Вулканы южной части Центральных Курильских островов: Райкоке (о. Райкоке), Сарычева (о. Матуа), Расшуа (о. Расшуа), Ушишир (о. Ушишир), Палласа (о. Кетой), Прево, Заварицкого, Горящая сопка – Уратман (о. Симу-шир), Черного, Сноу (о. Чирпой), Брат Чирпоев (о. Брат Чирпоев), из которых активными или проявлявшими активность являются вулканы Райкоке, Пик Сарычева, Сноу. Вулканы Южных Курильских островов: Трезубец, Берга, Колокол (о. Уруп), Кудрявый, Чирип, Баранского, Тебенькова, Иван Грозный, Стокан, Атсонупури (о. Итуруп), Тятя, Менделеева, Головнина (о. Кунашир), наиболее активными или проявлявшими активность в историческое время здесь являются вулканы Кудрявый и Тятя. Масса извергнутых продуктов всех наземных вулканов мира в 1900–1984 гг. составила 125·109 т и из них 20·109, или 16,5 %, извергнуто вулканами Камчатки и Курил. Геологическое строение и геодинамика вулканов Современные вулканические пояса запада Тихого океана протягиваются с северо-запада на юго-восток от берегов Северного Ледовитого океана до Новой Зеландии. Эти структуры связаны с глубоким разломом, по которому происходит либо надвиг континентальной окраины на дно Тихого океана, либо подвиг океанической плиты (субдукция) под континентальные окраины Азиатского континента. Этот разлом контролируется поясом глубокофокусных землетрясений – с очагами (гипоцентрами) до глубин 700 км. Знание глубинного и геологического строения западно-тихоокеанских вулканических поясов дает возможность не только искать закономерности по составу извергаемого вулканического (горнопородного) материала (базальты, андезиты, толеиты или их разности в любом сочетании) и типа вулканического процесса (взрывной – эксплозивный, центрального типа или щитового, трещинного извержения и т. п.), но и находить связи между вулканизмом и теми или иными полезными ископаемыми в районах завершенного вулканического процесса. Высотные характеристики вулканических центров определяются составом извергаемых магм и механизмами извержений и описываются экспоненциальной кривой, параметры которой определяются механико-прочностными свойствами слагающих конус пород. Предельные значения этих параметров являются функцией величины, зависящей от глубины залегания источника (очага) образования (нахождения) расплавленного магматического материала. Предельные высоты вулканов Земли могут быть подразделены на вулканы мантийного и корового питания; первые располагаются в пределах океанов (т. е. на дне океанов), вторые в орогенах (в регионах, где современная тектоническая активность завершена или близка к завершению); для островных дуг (в том числе и для Курило-Камчатской области) характерны вулканы мантийного и корового питания. Вулканы располагаются в пределах линейных зон «проницания» (глубинных разломов или их пересечений), которые образуют своеобразные кулисы по отношению к линии простирания Курило-Камчатской островной дуги. Отдельные вулканы и вулканические центры формируются внутри кольцевых структур, совпадающих с ними в пространстве и времени. Эти кольцевые структуры могут объединяться в линейные вулканические пояса северо-восточного направления, которые отчетливо «рассекаются» поперечными к ним шовными зонами, возможно глубинными разломами, северо-западного и широтного простирания. Полученные данные о глубинном строении этих вулканических структур позволили сформулировать фундаментальные представления о вулканическом процессе, о законах расположения первичных и периферических источников магм различного состава. Кроме того, данные маршрутных исследований, анализ геофизических полей, сейсмологических наблюдений, и сейсмические модели глубинного строения вулканических центров Курило-Камчатской островодужной системы дают возможность воссоздать геодинамические процессы на стыке северо-восточной части Азиатского континента и северо-западной плиты Тихого океана. Это может быть проиллюстрировано двумя сейсмическими глубинными разрезами, которые характеризуют строение Ключевской группы Центральной Камчатки и Авачинско-Корякской группы в районе г. Петропавловска-Камчатского. Сейсмический разрез трассируется через перевал между влк. Плоский Ближний – влк. Ключевская сопка с юго-запада на северо-восток на расстояние до 60 км от р. Студенная (восточнее п. Козыревск). Строение верхней мантии под вулканами изучается сейсмологическими методами и методами сейсмической трехмерной томографии по данным регистрации землетрясений. Под каждым вулканом на достаточно больших глубинах существуют первичные очаги магматических расплавов, от которых магма затем поднимается вверх по системе «магмоводов», образуя систему уровневых магмоотстойников по мере ее продвижения по вертикали. Геодинамика включает широкий круг вопросов, связанных как с условиями протекания тектонических процессов, так и с причинами их вызывающими. Геодинамика как дисциплина изучает взаимоотношение сил и напряжений, проявляющееся геологической ситуацией, картируемой на поверхности. Под геодинамикой понимается: – тектонические процессы, которые определяют местоположение вулканов в поле развитых в Курило-Камчатской островодужной системе полей напряжений; – выявление временных и пространственных соотношений между сейсмичностью и вулканизмом; – оценка термодинамических параметров, которые ответственны за явление разрыва (отрыва – detachment) сейсмофокальной зоны и связь этих зон с вулканизмом; – механизмы подъема магмы, которые определяют не столько непосредственное ее движение по зонам проницания в земной коре и верхней мантии от источника до поверхности Земли, сколько оценку термодинамических условий этого движения и причин возникновения расплавов на различных уровнях в земной коре и верхней мантии, а также оценку термодинамических параметров, которые определяют остановку движений расплавов и начало раскристаллизации на определенных «высотных уровнях»; – оценка термодинамических условий, которые определяют соотношение между вулканизмом и внутрикоровым магматизмом. Крупные вулканические центры и вулканические группы располагаются в зоне пересечения крупных разнонаправленных тектонических нарушений, а большая часть крупнейших извержений предваряется достаточно сильными землетрясениями. Условия растяжения-раскрытия трещинных магмоводов, вызванные сдвиг-раздвиговыми (рифтогенными) движениями, обеспечивают условия для продвижения расплавов к дневной поверхности: «вулканизм проявляется в условиях растяжения, а не сжатия». Процессы «переработки» самой верхней оболочки Земли, обусловленные вулканизмом и магматизмом, имеют основополагающее значение на границах разнонаправленных тектонических движений и процессов и определяющее – при поиске тех или иных полезных ископаемых в тех регионах, где эти процессы давно прекратились. Районирование областей вулканической опасности Курило-Камчатского региона В 1983 г. по инициативе ЮНЕСКО разработана классификация и согласно ей выделено 89 вулканов с высокой степенью риска. Сложность проблемы вулканической опасности заключается в том, что ни влк. Ель-Чичон (катастрофическое извержение в Мексике в 1982 г.), ни влк. Невадо-дель-Руис (Колумбия), извержение которого унесло свыше 22 тыс. жизней, до своих извержений не считались опасными. В настоящее время не существует единой методики оценки вулканической опасности. Оценка вулканической опасности индивидуальна не только для каждого вулканического района, но и для отдельного вулкана. В зависимости от положения вулканов по отношению к населенным пунктам – расстояния, рельефа местности, а также от наличия на вулканах или рядом с ними ледников, толщины снежного покрова, времени года, когда может произойти извержение, и метеорологических условий каждый из действующих вулканов Курило-Камчатского региона представляет разную степень опасности. Различия в факторах опасности усугубляются индивидуальными особенностями вулканов. Для андезитовых вулканов характерны катастрофические эксплозивные извержения, сопровождаемые образованием мощных эруптивных колонн, формированием раскаленных пирокластических потоков и обломочных лавин и катастрофических эксплозий типа направленных взрывов. Для базальтовых вулканов наряду с эксплозивной деятельностью характерны эффузивные излияния с образованием лавовых потоков как из вершинного кратера вулкана, так и из побочных прорывов, иногда располагающихся на значительном удалении от вершины вулкана и, в то же время, в большей близости от населенных пунктов. Получение обоснованной картины вулканической опасности включает: оценку масштаба вулканических извержений в доисторическое и историческое время (анализ катастрофических извержений в прошлом); анализ катастрофических извержений аналогичных вулканов в других частях Земли; оценку масштаба современных извержений, их максимальной мощности. Изучив тенденцию в развитии вулкана, можно определить степень его опасности в настоящий период времени. Для прогноза места и времени вулканических извержений необходим мониторинг с применением инструментальных геофизических, геохимических и визуальных методов. В Курило-Камчатском регионе наиболее опасны вулканы, располагающиеся в непосредственной близости от крупных населенных пунктов: гг. Петропавловска-Камчатского и Елизово (Авачинская группа вулканов); г. Ключи (Ключевская группа вулканов и вулкан Шивелуч); г. Северо-Курильск, Северные Курилы – вулкан Эбеко. Остальные действующие вулканы региона также опасны, но из-за низкой плотности населения их извержения могут нанести меньший ущерб. Районирование областей вулканической опасности предполагает выделение районов разной степени опасности от последствий вулканических извержений: вулканических бомб, выпадения тефры, лавовых потоков, пирокластических потоков (палящих туч), обломочных лавин и обрушений склонов вулканов, направленных взрывов, грязевых потоков (лахаров), вулканических землетрясений, вулканических газов, заражения питьевой воды, а также выделение районов, наименее опасных от вулканических извержений. В результате вулканического районирования могут быть построены несколько типов карт опасности:
Авачинская группа вулканов. г. Петропавловск-Камчатский находится в 30 км от действующего вулкана Авача, который вместе с потухшим вулканом Козельским образует единый массив. По распространению вулканических продуктов – это андезитобазальтовый вулкан. Анализ динамики эруптивной активности вулкана Авача (1737–1991 гг.), доисторических катастрофических извержений, а также вулканическое районирование позволили оценить вулканическую опасность для г. Петропавловска-Камчатского. После извержения вулкана Авача в 1991 г. активное жерло «запечатано» лавовой пробкой, затрудняющей вынос снизу тепла и вулканических газов. Новое извержение Авачинского вулкана, вероятно, будет эксплозивным фреато-магматическим. При периоде покоя в десятки лет и значительном объеме новой магмы характер извержения станет в основном эксплозивно-эффузивным. В обоих случая новое извержение Авачинского вулкана будет сопровождаться выбросом тефры, обвалами и связанными с ними направленными взрывами. Длина лавовых потоков будет небольшая и за пределы молодого конуса они не выйдут, мощность тефры на расстоянии больше 10 км не превысит 1–3 см. Главная опасность будет исходить от горячей ударной волны направленного взрыва, обвально-взрывных отложений и лахаров. Предполагаемая площадь разрушений в секторе направленного взрыва может варьировать от 10 до 50 км2 при его длине 10–15 км. Лавины грубообломочного обвально-взрывного материала, в зависимости от объема, могут перемещаться на расстояние больше 10 км. Лахары, в зависимости от ориентировки взрыва, могу достигать реки Авачи или берега океана в районе Халактырского пляжа. Наибольшую опасность от вулканических извержений представляют юго-западный и южный сектора подножия вулкана Авачинский в радиусе 12–15 км от его активного кратера, поэтому хозяйственная деятельность здесь должна быть запрещена. Долины всех «сухих» рек, начинающихся на склонах Авачинского и Козельского вулканов, на всем своем протяжении являются потенциально лахароопасными, любая хозяйственная деятельность здесь также должна быть запрещена. Ключевская группа вулканов и вулкан Шивелуч. г. Ключи находится в окружении наиболее крупных в Евразии действующих вулканов: Ключевского, Ушковского, Шивелуча, Безымянного и Плоского Толбачика. Реальную опасность для г. Ключи представляют вулканы Ключевской и Ушковский, на склонах которых он находится. Вулканы Безымянный, Шивелуч и Плоский Толбачик из-за большой удаленности могут быть опасны для г. Ключи своими пеплопадами в случае катастрофических извержений и неблагоприятных метеорологических условий. В большей степени эти вулканы опасны для авиации, так как пеплы извержений способны достигать высоких слоев атмосферы и переносятся на тысячи километров. При катастрофических извержениях Ключевского вулкана наибольшую опасность для г. Ключи могут представлять лахары, если большое количество раскаленной пирокластики будет вынесено на ледник Эрмана. При формировании лахара в районе ледника Эрмана или ледника Среднего грязевый поток по р. Сухой может попасть в русло ручья Столбового, в паводки протекающего в непосредственной близости от г. Ключи. Опасными являются участки ручья, располагающиеся в районе строения Турбаза, непосредственно между побочными конусами влк. Ушковского: Ближним и Домашним. В этих местах ручей Столбовой поворачивает под углом 80–90 с северо-запада на восток и на двухкилометровом участке относительная высота русла ручья понижается на 250 м. Таким образом, скорость воды в ручье резко возрастает и может приобретать силу водопада. Кроме того, русло ручья Столбовой на этом участке имеет каньонообразную форму, а высота бортов относительно небольшая – 10–15 м. Опасность для г. Ключи и, в еще большей степени, для п. Козыревск представляет вершинное извержение влк. Ушковского, который с 1980 г. считается действующим. В кальдере (крупные округлые впадины, образующиеся в результате взрыва или провала вулканического конуса в пустоту, ранее заполненную магмой) влк. Ушковского находится ледник с объемом льда 5 км3. В то же время в кальдере обнаружены термальные площадки с сольфатарами. Максимальная температура на выходах сольфатар 86 °С. На этой высоте (3900 м) эта температура соответствует температуре кипения воды. Извержение будет носить, вероятнее всего, эффузивно-эксплозивный характер, как и прошлые извержения. Поскольку извержение будет происходить в кальдерном леднике, оно может носить катастрофический характер. Побочное извержение Ушковского вулкана наиболее вероятно в северо-восточной линейной зоне шлаковых конусов. Побочные извержения вблизи г. Ключи опасны лавовыми потоками и вулканическими землетрясениями. В результате этих извержений могут образоваться паводки на р. Сухой и грязевые потоки. Наиболее опасна восточная часть г. Ключи, которая постоянно заливается паводковыми водами, а также и лахарами, вызванными извержениями Ключевского вулкана 1993 г. и 1994 г. Единственный район, безопасный для эвакуации населения г. Ключи в случае угрозы катастрофического лахара, находится между ручьями Шумным и Малым Приозерным – «Орлово поле» на западной окраине города. Ручьи не имеют непосредственной связи с «сухими» речками, питающимися от ледников. Со стороны вулканов район безопасного размещения населения защищен возвышенностью с абсолютной высотой 553 м, а еще выше г. Караульной (высота 1004 м). Вулкан Эбеко (Северные Курильские острова). г. Северо-Курильск расположен на склоне вулкана Эбеко в 10 км к востоку от его вершины на берегу р. Кузьминки на о. Парамушир. Влк. Эбеко представляет собой типичный пример андезитовых вулканов, характеризующихся фреатическими и фреато-магматическими извержениями, постоянной деятельностью фумарол, горячих источников и кратерных озер. Город Северо-Курильск находится в зоне влияния продуктов влк. Эбеко. Проведенная реконструкция истории эруптивной активности вулканов группы Эбеко (Неожиданный, Незаметный и Эбеко) с момента их возникновения показала, что за последние 2,5 тыс. лет для района расположения г. Северо-Курильска и его окрестностей были характерны следующие виды вулканической опасности: от лавовых потоков, от выпадающей тефры, от возникающих в ходе извержения лахаров. Наибольшая опасность г. Северо-Курильску грозит от лахаров, вызванных извержениями влк. Эбеко. Эти лахары образовались как в результате извержений влк. Эбеко, так и в результате крупных обвалов в бассейнах рек: наиболее опасным является участок слияния рек Матросской и Кузьминки, где сейчас и располагается значительная часть г. Северо-Курильска. Менее опасна от лахаров территория старого города, уничтоженного цунами в 1952 г., возвышенности, поднимающиеся над поверхностью конусов выноса в самом городе, и слабо наклоненные площадки абразивно-аккумулятивных морских террас с относительной высотой над руслами водотоков 10–15 м. Прогноз вулканических извержений Катастрофические извержения вулканов сопровождаются большими жертвами среди населения. При извержении влк. Тамбора в Индонезии в 1815 г. погибло от 60 тыс. до 90 тыс. человек. Взрыв влк. Кракатау в 1883 г. стал причиной смерти 40 тыс. человек. От палящих туч, образовавшихся при извержении влк. Ламингтон на Новой Гвинее, погибло около 4 тыс. человек. Предвестником извержения являются вулканические землетрясения, которые связаны с пульсацией магмы, продвигающейся вверх по подводящему каналу. Специальные приборы – наклономеры – регистрируют изменение наклона земной поверхности вблизи вулканов. Перед извержением меняются местное магнитное поле и состав вулканических газов, выделяющихся из фумарол. На Камчатке уже в 1955 г. было предсказано извержение влк. Безымянный, в 1964 г. – влк. Шивелуч, затем – Толбачикских вулканов. На вулканических территориях действует ряд вулканических станций. Как и для землетрясений, составляются карты вулканической опасности (риска). Подробная карта такого рода составлена для Камчатки в РФ, для Гавайских островов и района Каскадных гор в США. В Российской Федерации непосредственное наблюдение за вулканами осуществляется институтом вулканологии Дальневосточного отделения АН РФ. Прогноз извержений основан на двух группах методов. Первые основаны на изучении жизни самого вулкана: отдельные вулканы извергаются с определенными интервалами времени, другие свое пробуждение знаменуют звуковыми эффектами; знание вулканов может помочь в предупреждении извержений. Другую группу методов составляют сложные статистические вычисления и исследования признаков готовящегося извержения с помощью точных приборов. Вокруг опасных вулканов размещают, как правило, сейсмические станции, регистрирующие толчки. Когда лава расширяется на глубине, заполняя трещины, это вызывает сотрясение земной поверхности. Землетрясения с очагами под вулканами являются, таким образом, надежным признаком готовящегося извержения. Надежным является метод прогноза вулканических извержений на основе измерения изменений наклонов земной поверхности вблизи вулкана. Изменение наклона показывает, что готовится извержение. По скорости нарастания изменений можно вычислить примерное время извержения. Новый метод прогноза извержений представляет собой аэрофотографирование вулканов в инфракрасных лучах, и позволяет определить нагревание земной поверхности и подъем горячих расплавов. Поведение воды в кратере также может служить надежным показателем готовящегося извержения. Иногда температура воды повышается до кипения, иногда она перед извержением меняет свой цвет (становится бурой или красноватой). Перед извержением часто увеличивается концентрация серосодержащих газов и паров хлористоводородной кислоты, в то время как проценты водяных паров уменьшаются и повышается отношение S/Cl. Может оправдать себя и метод изучения изменения магнитного поля: на Камчатке в 1966 г. за 12 ч до извержения напряженность магнитного поля ослабевала, а за несколько месяцев до извержения менялась и его ориентация. Успешный прогноз вулканических извержений может значительно уменьшить вулканический риск для населения гг. Петропавловск-Камчатский, Елизово, Ключи, Северо-Курильск и других населенных пунктов, а также для пассажиров сотен международных авиарейсов, ежедневно совершаемых вдоль восточного побережья Камчатки. С практической точки зрения выделяются краткосрочные, среднесрочные и долгосрочные прогнозы вулканической деятельности. Краткосрочный прогноз – наиболее точный. Вывод о времени предстоящего извержения делают на основе совокупности результатов всех методов. Физической основой прогноза является постепенное и непрерывное возрастание давления в магматическом очаге и выводном канале вулкана перед извержением. Возрастание давления в выводном канале вызывает напряжения и упругие деформации в окружающих его твердых породах, изменение их физических свойств, что отражается в физическом поле в районе вулкана. Установления закономерностей связи изменений физического поля вулкана с его деятельностью и непрерывные наблюдения за этими изменениями и составляют суть краткосрочного прогноза извержений. К характерным явлениям, предваряющим извержения, относятся: деформации земной поверхности, вулканические землетрясения (рис. 2.4); изменения гравитационного, магнитного и электрического полей в окрестностях вулкана; разогрев вулкана; изменение температуры и химического состава фумарольных газов и вод горячих источников. Наиболее перспективными считаются методы, основанные на наблюдениях за вулканическими землетрясениями, за деформациями земной поверхности и за газогидрохимическими явлениями на вулканах. Начиная с 1980-х гг., на Камчатке развиваются также аэрофотограмметрические методы прогноза вулканических извержений. Долгосрочный прогноз может быть выполнен с достаточной точностью лишь для тех вулканов, в деятельности которых существует периодичность. Для остальных вулканов этот прогноз не является точным, а лишь позволяет установить причинно-следственные связи в тектонической деятельности в каком-либо определенном районе. На основе подобных расчетов можно получить вероятностные характеристики, которые являются важными данными для краткосрочного и среднесрочного прогноза.  N, шт. Землетрясение с М = 7 Извержение влк. Академии наук 400 300 200 100 Извержение влк. Карымского 1-й прогноз 0 01,01 01,01 01,01 31,12 31,12 31,12 1994 1995 1996 1997 1998 Рис. 2.4. Ежесуточное количество землетрясений N на сейсмостанции «Карымская» в 1994–1998 гг. Среднесрочный прогноз является достаточно точным для вулканов с определенной периодичностью активности. Для других вулканов он позволяет лишь сделать вывод о том, что в определенном месте готовится извержение. Для прогнозов используются методы, основанные на показаниях сейсмографов, установленных вблизи вулкана, приборов, измеряющих изменение наклона земной поверхности, постоянных аэрофотографических наблюдений. Грязевой вулканизм Грязевой вулканизм занимает скромное место среди опасных, и тем более катастрофических явлений. Действие его локально и не связано с каким-либо серьезным ущербом, наносимым окружающей среде. Тем не менее, изучение этого явления в контексте природных опасностей представляет большой интерес, поскольку пространственное распределение грязевых вулканов имеет четкую приуроченность к тектонически-активным областям, где они занимают определенное положение (рис. 2.5). Эти же области характеризуются повышенной сейсмической опасностью (рис. 2.6). Кроме того, грязевые вулканы являются индикаторами потенциальной нефтегазоносности территории, что служит стимулом для детального изучения состава газов и воды, непременных компонентов сопочной брекчии, а также условий и механизма формирования самого процесса извержения. Грязевые вулканы, являясь, по сравнению с «настоящими» магматическими вулканами, более поверхностными образованиями, позволяют изучать особенности истинных вулканических извержений.  9 10 2 3 4 5 6 7 8 12 13 14 15 16 11 17 18 22 23 21 25 26 20 19 27 32 29 1 28 24 30 31 Рис. 2.5. Районы развития грязевых вулканов, связанных с углеводородными скоплениями в глубокозалегающих слоях: 1 – Северная Италия; 2 – о-в Сицилия; 3 – Албания; 4 – Румыния; 5 – Керченский и Таманский п-ова; 6 – Восточная Грузия; 7 – юго-восточное погружение Большого Кавказа; 8 – Южный Каспий; 9 – Юго-Западная Туркмения; 10 – Горганская равнина (Иран); 11 – Макранское побережье (Иран и Пакистан); 12 – Белуджистан; 13 – провинция Пенджаб; 14 – Джунгария (КНР); 15 – Ассамская область (Индия); 16 – Бирма; 17 – Андаманские и Никобарские о-ва; 18 – Южный Сахалин; 19 – о. Хоккайдо; 20 – о. Тайвань; 21 – о. Суматра; 22 – о. Ява; 23 – о. Калимантан; 24 – о. Сулавеси; 25 – о. Тимор; 26 – о. Новая Гвинея; 27 – Новая Зеландия; 28 – Мексика; 29 – Эквадор; 30 – Колумбия; 31 – Венесуэла; 32 – о. Тринидад В глобальном распределении областей развития грязевых вулканов обнаруживается их четкая тектоническая приуроченность. Во всех случаях явления грязевого вулканизма возникают в передовых и межгорных прогибах, вблизи молодых орогенов, в районах относительно слабо расчлененного предгорного рельефа, где накопились мощные (сотни и тысячи метров) толщи преимущественно глинистых пород. Обычно это формация, которую принято относить к нижней молассе. Районы и области развития грязевого вулканизма приурочены к современным подвижным поясам – Альпийско-Гималайскому и Тихоокеанскому, хотя и проявляются здесь отдельными дискретными пятнами. Издавна известны грязевые сопки Керченско-Таманской области, где они приурочены к южному краю Индоло-Кубанского прогиба и осложняют северо-западное погружение мегаантиклинория Большого Кавказа. Широким развитием пользуются грязевые вулканы на юго-восточном погружении, занимая Апшеронский полуостров, а также прилежащий к орогенному поднятию край Кусаро-Дивичинского прогиба; с юга от орогенного поднятия они располагаются на севере Нижне-Куринской впадины, в Шемахино-Гобустанском районе, а также западнее в пределах Средне-Куринской впадины, в междуречье Куры и Йори. Явления грязевого вулканизма продолжаются и в акватории Каспия, вдоль Апшероно-Красноводского порога, переходя дальше на восток в Туркмению, и на меридионально вытянутом Бакинском архипелаге, вдоль западного ограничения Южно-Каспийской впадины. Явления грязевого вулканизма имеют широкое, хотя и неравномерное распространение по пространству современных подвижных поясов Земли. Подавляющее большинство известных грязевых вулканов (более 50 %) сосредоточено в Кавказском регионе – в Азербайджане и Керченско-Таманской области – в регионе Южного Каспия.  1 2 3 4 Рис. 2.6. Схема распространения грязевого вулканизма и сейсмичности в Каспийском регионе: 1 – эпицентры землетрясений; 2 – границы сейсмоактивной зоны; 3 – грязевые вулканы; 4 – зона проявления грязевого вулканизма Грязевые вулканы представляют обычно сравнительно небольшие пологие сопки, возвышающиеся над местностью на несколько метров – 2–3, но иногда высота их достигает 50–60 м. Конус грязевой сопки сложен продуктами ее извержения, сопочной брекчией, в которых удается различить отдельные потоки. На вершине расположен кратер (один или несколько) от полуметра до 2–3 м в диаметре. В некоторых случаях грязевой вулкан не образует возвышения в рельефе, а представляет собой поле высохшей грязи, становящейся зыбкой и жидкой по мере приближения к жерлу – грифону. В своем поверхностном выражении грязевые сопки демонстрируют большое разнообразие видов и являются моделями «настоящих» магматических вулканов. По характеру извержений и консистенции выбрасываемой грязи различают «густые» и «жидкие» сопки. «Густые» образуют той или иной высоты конус и извержения их характеризуются более или менее регулярной периодичностью, которая может составлять от 2–3 до 6–8 лет. В периоды покоя сопочная брекчия высыхает и может закупоривать жерло, но при этом может продолжаться слабое выделение газов по трещинам. При следующем извержении образовавшаяся пробка взламывается взрывным образом, а вырвавшаяся вместе с разжиженной грязью струя газа иногда самовозгорается. Бурная стадия извержения продолжается несколько минут, хотя более спокойное излияние грязи может продолжаться несколько суток. В «жидких» сопках извержения происходят более спокойно, как излияния из переполняющегося сосуда. В периоды же покоя таких сопок в кратере происходит пульсирующее выделение газовых пузырей. На плоских полях сопочной брекчии также можно наблюдать непрерывно пульсирующие грифоны. Такие сопки всегда находятся в активном состоянии. По составу продуктов извержения грязевые вулканы обнаруживают связи с нефтяными и газонефтяными залежами и могут служить индикаторами потенциальной нефтегазоносности территории. В составе газов преобладающую роль играет метан, в то же время наблюдается небольшое количество углекислоты и сернистых газов. Сопочные воды являются, в основном, хлоридно-гидрокарбонатно-натриевыми и близки к типичным нефтяным водам. То обстоятельство, что грязевые сопки распространены в нефтяных и газовых районах, позволяет заключить, что сходство нефтяных и сопочных вод свидетельствует об их генетическом родстве. Грязевые вулканы обладают одним важным преимуществом по сравнению с остальными нефтегазопроявлениями – это их закономерная связь с диапировыми складками, которые представляют собой благоприятный объект для образования нефтяных и газовых залежей. Поэтому грязевые сопки могут служить не просто индикаторами нефтеносности района, но и критерием для оценки его структурных особенностей, влияющих на распределение нефтеносности. Твердая составляющая выбросов грязевых вулканов представляет собой измельченные частицы окружающих и подстилающих пород, которые вместе с водой и газами образуют сопочную грязь, превращающуюся впоследствии в сопочную брекчию. Жидкая грязь содержит единицы процентов твердых частиц (4–6 %), а твердая – до 40–50 %. Помимо глинистого тонкодисперсного вещества в сопочной грязи часто содержится некоторое количество более крупных обломков щебенки, обычно отвечающих по составу более твердым и хрупким породам самой продуктивной толщи, но иногда и из покрывающих эту толщу пород. Специфические признаки грязевых вулканов – это периодичность действия, относительно спокойное состояние после бурного извержения и процесс накопления новой энергии. Эволюция грязевого вулкана после того, как он уже сформировался и существует ослабленная зона его канала для выброса продуктов вулканизма, может определяться как тектоническими причинами – неравномерным давлением, так и гидродинамикой, управляющей режимами флюида. Условия периодичности работы грязевых вулканов вполне аналогичны условиям работы гейзеров. Все районы развития грязевого вулканизма располагаются в сейсмически активных зонах различной потенциальной опасности. Различные физические свойства среды размещения очагов грязевых вулканов и землетрясений дают возможность предположить следующую картину их взаимодействия. В том случае, когда оба очага находятся в динамически неустойчивом состоянии, вблизи критической точки разрядки, а энергия очага землетрясения превосходит энергию очага грязевого вулкана, может произойти землетрясение, сопровождаемое извержением грязевого вулкана. Сейсмическая энергия в этом случае будет частично израсходована на грязевулканический эффект. В том случае, когда оба очага находятся в близкритическом состоянии, но очаг грязевого вулкана ближе к своему пределу, извержение может предварять сейсмический толчок, а поле напряжений в районе несколько снижается, что может снизить эффект воздействия землетрясения. В некоторых случаях землетрясение может и не произойти. Тогда грязевулканическое извержение служит способом разрядки напряжений. Но, в то же время, если очаг грязевого вулкана, либо очаг землетрясения, далек от своего критического состояния извержения, то сейсмические толчки могут происходить и независимо друг от друга. Извержения грязевых вулканов связаны с напряженным состоянием недр и отражают его динамику, и деятельность грязевых вулканов может быть использована как индикатор этого напряженного состояния. Профилактические мероприятия вулканических извержений |