Материал: Лахары Камчатки

Лахары Камчатки

КУРСОВАЯ РАБОТА

ЛАХАРЫ КАМЧАТКИ

Содержание

Введение

.        Лахар - один из видов селей

.        Методика и история изучения лахаров

.        Условия формирования лахаров

.        Виды лахаров и механизмы их формирования

.1 Лахары гляциально-вулканического генезиса на примере Ключевского вулкана

.1.1 Геолого-геоморфологическое строение Ключевского вулкана

.1.2 Вулканические условия формирования лахаров Ключевского вулкана

.1.3 Механизмы формирования водной составляющей лахаров Ключевского вулкана

.2 Лахары нивально-вулканического генезиса на примере вулкана Шивелуч

.2.1 Геолого-геоморфологическое строение вулкана Шивелуч

.2.2 Вулканические условия формирования лахаров вулкана Шивелуч

.2.3 Механизмы формирования водной составляющей лахаров вулкана Шивелуч

.        Влияние лахаров на окружающую среду и жизнедеятельность человека

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Сель - стремительный русловой поток, состоящий из смеси воды, грязи, обломков горных пород различных фракций, а так же льда и снега. Двигаясь с большой скоростью, сели на своем пути нередко производят крупные разрушения.

Но один из наиболее опасных видов селей - лахары, селевые потоки, являющиеся завершающей стадией в цепи катастрофических процессов при извержениях вулканов, которые сильно отличаются от лавовых и пирокластических потоков, поскольку их свойства определяются наличием воды.

Механизм возникновения водного импульса селеформирования в условиях сверхвысоких температур чрезвычайно сложен. В данной работе рассмотрены два основных механизма формирования селей, которые предложено называть гляциально-вулканическим и нивально-вулканическим на основе Ключевского вулкана, и вулкана Шивелуч, находящихся в стадии интенсивной активности и различающихся по характеру извержения, и, как следствие, геолого-геоморфологическому строению с селеформирующими факторами соответственно.

Цель данной работы - исследование основных видов лахаров и механизмов их формирования, которая достигается при решении следующих задач:

1.      Рассмотреть основные условия формирования лахаров.

2.      Изучить геолого-геоморфологическое строение вулканов.

.        Выявить вулканические условия формирования лахаров.

.        Рассмотреть механизмы формирования водной составляющей лахаров.

.       
Лахар - один из видов селей

Селевые потоки - потоки, состоящие из большой массы текущей воды и продуктов выветривания. [2]

Толчком для возникновения селя могут быть:

1.      Интенсивные и продолжительные ливни;

2.      Быстрое таяние снегов и ледников;

.        Землетрясения и вулканическая деятельность;

.        Прорыв озерных кратеров.

К возникновению селевых потоков часто приводят иантропогенные факторы: проводимые на склонах вырубка лесов, взрывные работы, разработка карьеров, массовое строительство.

Сели по гранулометрическому составу делят на:

.        Водо-каменные

.        Грязевые

.        Грязекаменные

.        Водоснежные

.        Водоледяные

По мощности выделяют 3 группы селей:.       Мощные, с выносом к подножию гор более 100 тыс. м³ (периодичность примерно 1 раз в 5-10 лет);. Средние, с выносом к подножию гор 10-100 тыс. м³ (периодичность примерно 1 раз в 2-3 года);.         Слабые, вынос менее 10 тыс. м³.

По генезису выделяют следующие виды селей:

)        Альпийский тип ₋ быстрое сезонное таяние снега, приводящее к возникновению селей (более всего распространены в США, Канаде, Андах, Альпах, Гималаях);

)        Селевые потоки пустынного типа в засушливых или полузасушливых областях при внезапных обильных ливнях (более всего распространены в Аризоне, Неваде, Калифорнии);

)        Лахары ₋ селевые потоки вулканического происхождения. [3]

Слово «лахар» имеет индонезийское, а именно, яванское происхождение. В различных частях Индонезии использовались и другие местные названия вулканогенных селей: на Суматре - «банджир», на Яве, вулкане Семеру - «бузук», однако эти наименования не получили широкого распространения. Само слово «лахар» на русском языке стало использоваться после публикации перевода книги Рейнаут ван Беммелена.

Вулканические сели - самые мощные среди всех типов селей суши. Длина их пути достигает 300 км, объем перемещенных обломочных масс - 500 млн/м³, толщина отложений - 20 м. Вулканические сели отличаются непостоянством пути схода; участвуют в формировании вулканогенно-пролювиальных вулканов. [4]

По видам лахаров различают холодные лахары, которые не связаны непосредственно с извержение вулканов, и возникающие, например, из-за ливневых дождей в тропических странах, или прорывов кратерных озер при разрушении стенок кратеров. Кроме этого, существуют горячие лахары - это потоки, состоящие из пирокластического материала, с большим количеством пепла, и смешанным с водой, образованных из-за таяния ледников или быстрого таяния снега в ходе извержений вулканов. [5]

2.     
Методика и история изучения лахаров

Случаи вулканогенных селей известны с давних времен. Так, с ними могут быть связаны некоторые фразы из Библии, упоминания из книги пророка Иезекииля, фразы из Нового Завета.

Многие исследователей полагают, что первым, документально зарегистрированным лахаром был поток, накрывший город Геркуланум во время описанного древнеримским политическим деятелем Плинием Младшим извержения Везувия в 79 г. н.э. Тогда, по оценкам погибло около 16 тыс. человек из за обильного выпадения пепла и лахар, температура которых доходила до 700 ºС. [6] Впоследствии на склонах Везувия неоднократно формировались грязевые потоки. Наиболее мощные из них были в 1631, 1794, 1872 г.

После извержения вулкана Келуд в Индонезии в 1919 г., при котором в результате прорыва кратерного озера погибло 5000 человек, была создана вулканологическая служба Нидерландских Восточных Индий. Термин «лахар», видимо, впервые был введен в научный оборот сотрудниками службы Г.Л. Кеммерлингом и Б.Г. Эшером и получил дальнейшее распространение в работах К.Г. Шмидта, голландского геолога Р.В. ван Беммелена и других авторов. [1]

В настоящее время вулканогенные селевые потоки активно изучаются в Новой Зеландии, США, Индонезии, Перу, Эквадоре, Мексике, на Филиппинах и в других вулканических районах.

В России вулканогенные селевые потоки изучались при исследовании извержений вулканов Камчатки. Еще в XVIII веке была известна особенность, присущая вулканическим районам Камчатки - феномен «сухих» рек, то есть водотоков, текущих с вулканов, которые появляются в основном летом в связи с таянием снега. Так географ С.П. Крашениников в своем труде «Описание Земли Камчатки» писал: «Третия речка тем знатна, что течет из-под самой горы огнедышащей, которой подножье в том месте до самой реки Камчатки простирается. Вода в ней бывает токмо летом от тающего на горе снегу, которая густа и беловата цветом. Дно ея черноватым песком покрыто, от чего она получила и название: ибо Биокось на Камчатском языке значит черной песок». [7]

Формирование наносоводных селей по руслам «сухих» рек в периоды снеготаяния изучалось в ХХ веке рядом исследователей: вулканологоми А.А. Былинкиной, Т.С. Краевой, Ю.А. Евтодьевым. Начиная с 1935 г. проводились изучения лахаров и их отложений при крупных извержениях, а также анализ отложений и оценка риска вулканолагами и исследователями. Изучались вопросы взаимодействия вулканизма и оледенения, имеющие непосредственное отношение к возникновению селей.

Однако нельзя не отметить, что основные исследования селей в Советском Союзе были сосредоточены в районах, где отсутствует современный вулканизм - Центральной Азии, на Кавказе, в Крыму, Карпатах, Южной Сибири. Поэтому специфика вулканических селей не нашла отражения в методических руководствах, разработанных в те годы. Между тем, особенности лахаров, отличающие их от «традиционных» селей, требуют разработки специального подхода к их изучению. [1]

Для современного изучения селевых потоков используются как полевые исследования с использованием современных технологий. К методам изучения вулканогенных селей относится полевое картографирование геолого-геоморфологических условий селеформирования на местности с привязкой к топографической основе, дешифрирование космических снимков. В полевых условиях прослеживается динамика селевых процессов по оставленным следам их схода, с описанием разрезов отложений. Проводится отбор проб мелкоземистого заполнителя всех типов рыхлообломочных и собственно селевых отложений для физикомеханического анализа с целью определения их отличий, необходимых для идентификации границ распространения древних лахаров.

В XX и XXI столетиях на Камчатке произошло немало извержений вулканов, которые сопровождались грандиозными по масштабам паводками и селевыми потоками. Их предпосылками являлись разрушения и подвижки ледников, уничтожение кратерных и других озёр, внутриледниковые излияния лав и катастрофически быстрое таяние льда и снежного покрова. Цепь действующих вулканов, на склонах которых зарождаются грандиозные селевые потоки, протянулась на Камчатке на 700 км (Рисунок 1). Прилегающие к ним обширные территории селеопасны.

Рисунок 1 - Карта вулканов Камчатки

.       
Условия формирования лахаров

По масштабам селевых процессов, максимальные объемы выносов которых достигают сотен миллионов тонн, вулканические районы являются приоритетными в сравнении с большинством горных территорий. Это связанно с эндогенными проявлениями вулканической деятельности, формирующими рельеф, особый тип отложений и оказывающими влияние на некоторые особенности климата и распределение снежно-ледового покрова. Всё это в комплексе предопределяет крайне активное развитие эрозионно-селевых процессов.

Особенности образования вулканогенных селей, возникающих в связи с активным вулканизмом, можно рассмотреть на примерах вулканов Ключевской и Шивелуч. Они находятся в самой крупной на Камчатке Северной группе вулканических сооружений, отличающейся преобладанием молодых вулканов и вулканогенно-осадочных отложений четвертичного возраста, что объясняется их расположением в зоне новейших и современных тектонических опусканий. Большую часть площади данной зоны, 6500 км², занимает Ключевская группа, включающая 13 вулканов (Рисунок 2). Из них действующими являются Ключевской, Безымянный, Плоский Толбачик, Ушковский. В нескольких десятках километров к северу от них расположен вулкан Шивелуч. Они относятся к пирокластическим стратовулканам, конусы которых на 70-80% сложены пирокластикой и на 20-30% лавой. [1]

Все предпосылки, необходимые для активного развития селевых процессов, выражены здесь превосходно.

Перепад высот от очагов зарождения к аккумуляции селевой массы превышает 3000 м. Уклоны, по которым происходит транспорт селевого материала, изменяются от начальной фазы формирования к его распаду от 45 до 4-5°. Физикомеханические свойства грунтов, состоящих из сыпучего материала - вулканического песка, шлаков и пепла, обеспечивают им высокую подвижность при взаимодействии с потоками вод. Паводки, проявляющиеся ежедневно в период снеготаяния ко второй половине дня по руслам «сухих» рек, приобретают селевой режим.

Рисунок 2 - Интерактивная карта вулканов Ключевской группы: 1- Ключевской; 2 - Камень;3 - Ушковский; 4 - Крестовский; 5 - Острый Толбачик; 6 - Плоский Толбачик; 7 - Безымянный; 8 - Острая Зимина; 9 - Овальная Зимина; 10 - Большая Удина; 11 - Малая Удина; 12 - Средняя; 13 - Горный Зуб.

Источниками водной составляющей селей являются талые воды сезонного и круглогодичного снежно-фирнового покрова, а также ледников, снежников и ливневых осадков. Камчатский полуостров относится к зоне избыточного увлажнения, хотя распределение осадков здесь крайне неравномерно. Их среднемноголетние суммы колеблются от 400 до 2000 мм. Максимальное количество ливневых осадков достигает 60-70 мм. Основной особенностью климата является существенное преобладание зимних осадков, формирующих мощный снежный покров в горных районах. В среднем его мощность к началу сезона снеготаяния достигает 2-3 м, а на седловинах вулканов, которые являются областями аккумуляции ледников, до 10-15 м. [8]

Интенсивное таяние снега и ледников во время извержений является причиной формирования грандиозных селей. Поэтому в большинстве случаев они формируются в зимнее время и особенно катастрофичны в начале весны.

.       
Виды лахаров и механизмы их формирования

Причиной образования основных видов вулканогенных селей гляциально-вулканического и нивально-вулканического генезиса служат явления, связанные с извержением вулкана. Подробнее данные генетические механизмы зарождения селей можно рассмотреть на примере вулканов Ключевской и Шивелуч соответственно.

.1 Лахары гляциально-вулканического генезиса на примере Ключевского вулкана

Лахары гляциально-вулканического генезиса образуются, главным образом, из-за таяния ледников, которые возникают в связи с извержением вулканов.

.1.1 Геолого-геоморфологическое строение Ключевского вулкана

Вулкан Ключевской является одним из самых активных вулканов мира и самым высоким из действующих на евроазиатской территории (Рисунок 3). В среднем за год он поставляет на поверхность 60 млн. т обломочного материала, почти половину от среднегодового выноса в пределах Курило-Камчатского вулканического пояса. Его формирование началось в голоцене, около 5000 г. до н.э., отложениями мощных толщ лавово-пирокластического материала.

В результате активной вулканической деятельности современный конус вулкана сформировался достаточно быстро и приобрёл ярко выраженную конусообразную форму, с плавно изменяющейся крутизной склонов. Основание конуса сопрягается с обширным равнинным поясом, сформированным паводочными водотоками и лахарами из переотложенных продуктов его вулканической деятельности. Сейчас относительная высота его крутосклонного конуса составляет 3200 м, а площадь основания, включая равнины, порядка 1000 км². [9] Около 4000 лет назад вулкан достиг своего максимального объёма и высоты, именно тогда на его склонах и у подножия начались извержения побочных конусов, часть из которых происходила под ледниками, вызывая их подвижки и лахары.

Рисунок 3 - Ключевской вулкан

Западный и восточный секторы Ключевского вулкана значительно различаются по комплексу природных условий, определяющих процессы селеформирования.

Западный сектор Ключевского примыкает к массиву покрытых ледниками вулканов Ушковский и Крестовский, и на юге к потухшиму вулкану Камень, что и определяет его отличие от восточного сектора (Рисунок 4). Обширная седловина между Ключевским и Крестовским является зоной аккумуляции ледников Эрмана и Богдановича. На высотных отметках 2800-2600 м эта мощная гляциальная система полностью обрамляет западный сектор Ключевского вулкана.

Запасы фирна и льда в ней постоянно восполняются за счёт притока от кальдерного ледника, площадью более 20 км², занимающего конус вулкана Ушковского. Одновременно в область аккумуляции фирно-ледовой толщи непрерывно поступают продукты извержений и склоновых процессов активно действующего Ключевского вулкана, которые трансформируются во внутренние и поверхностные морены. Большая их часть сбрасывается по Крестовскому желобу. Содержание обломочного материала в теле ледников достигает 20-30%, а на их поверхности образуется сплошной моренный чехол. Таким образом, основной функцией западного сектора в цикле селеформирования является подготовка ледников Эрмана и Богдановича, которая заключается в единовременной консервации в аккумулятивной зоне как жидкой, так и твёрдой фаз будущих селевых процессов.