Материал: Лахары Камчатки

Ледник Эрмана широким потоком длиной 16 км спускается на северо-восток до высоты 1200 м. В зоне аккумуляции между склонами вулканов Ключевским, Ушковским и Камнем зарождается ледник Богдановича, узкая и длинная лента которого заканчивается на высоте 1500 м. На юго-восточном склоне расположен ледник Шмидта.

Перегруженность твёрдым материалом и отепляющее воздействие геотермического потока являются предпосылками неустойчивого состояния ледников, способствующими подвижкам при извержениях Ключевского вулкана и образованию лахаров.

Восточный сектор является ареной побочных извержений. В его пределах расположены малые ледники Влодавца, Сопочный и Келля, радиально спускающиеся по склону в пределах высот от 3000 до 1000 м.

На севере восточный сектор ограничен ледником Эрмана, а на юге - ледниками Богдановича и Шмидта. В отличие от западного сектора, в его свободных от ледникового покрова склонах представлен комплекс вулканогенно-осадочных отложений за продолжительный цикл развития вулкана.

Здесь склоны ниже отметок 2800-2600 м сложены рыхлым разуплотнённым материалом и легко подвергаются водной эрозии. Поэтому среди экзогенных рельефообразующих процессов ведущими являются селевые потоки. Механизм их образования прослеживается от начального импульса - к накоплению и транзиту грязекаменной массы в пределах вулканической постройки и её распаду на поверхности аккумулятивной равнины.

Рисунок 4 - Карта окрестностей Западного сектора Ключевского вулкана

При амплитуде почти 5000 м здесь выделено 5 высотных поясов с различным вкладом в процессы селеформирования (Рисунок 5).

·        Первый высокогорный пояс (5000-3000 м).

Высокогорная привершинная часть конуса Ключевского вулкана является первичной зоной зарождения лахаров. Покров молодого купола сложен толщей вулканогенных образований, которая покрыта льдом и снежным покровом. Образование грязевых потоков происходит при каждом типе извержений в результате взаимодействия жидкой лавы, раскалённых лавин со снежным покровом и льдистым агломератом. При средних и слабых извержениях лавы, лавины и грязевые потоки распластываются в пределах крутосклонной части вулканического конуса. Во время сильных извержений мощные лахары распространяются на расстояние до 30-35 км от вершинного кратера за пределы вулканической постройки.

·        Второй высокогорный пояс (3000-1800 м).

Представляет собой первоначальную зону вершинного купола от 35 до 25°. Она образована многочисленными лавовыми и пирокластическими потоками, которые образуют систему узких ложбин, котловин и выемок, называемых барранкосами. На этих же высотах формируются зоны аккумуляции ледников Влодавца, Сопочного и Келля. Во время интенсивного снеготаяния и ливней в крутых барранкосах происходит скопление водного стока. Ниже по течению бурные водотоки, врезаясь в рыхлообломочную толщу, приобретают селевой режим.

·        Среднегорный пояс (1800-900 м).

Среднегорный пояс является основной селеформирующей зоной. Его особенность - побочные извержения, которые начинаются с мощных взрывных вулканических извержений, выбрасывающих на поверхность большой объём пирокластического материала. Вулканическая деятельность побочных прорывов определяет характер современного геологического строения района и влияет на режим оледенения, склоновых и русловых процессов, ведущим из которых являются селевые.

Побочные извержения, после 300-летнего перерыва, происходили в среднегорном поясе с 1932 по 1989 годы. Они провоцировали подвижки ледников и образование селей вулканогенно-гляциального генезиса. В настоящее время все ледники восточного сектора находятся в угнетённом состоянии, а ледник Келля - в стадии отмирания.

Сели зарождаются в истоках берущих здесь начало рек и в многочисленных притоках, врезах и промоинах, густой сетью расчленяющих склоны. Эти эрозионные формы являются первичными звеньями речной сети в верховьях бассейнов основных селеопасных рек восточного сектора, по руслам которых лахары достигают предгорных равнин.

·        Низкогорный пояс (900-200 м).

Селевой сток, сформировавшийся в среднегорном поясе в первичных звеньях речной сети, вниз по пути к низкогорью и на высотах 1000-900 м сосредотачивается в единое русло. Под воздействием мощной эрозии здесь образуются наиболее глубокие участки долин, имеющие вид каньонов с отвесными стенками высотой 70-80 м.

·        Равнинный пояс (ниже 200 м).

Пояс образован слившимися дельтами селевых рек и занимает обширные пространства у подножия вулканов. В пределах дельт реки переносят твердый материал на значительные расстояния. Их отложения представляют валунно-галечниковый материал грубой укладки с гравийно-песчаным заполнителем и линзовой слоистостью. [1]

Обширные равнинные пространства у подножия вулканов, в своей основе сложенные селевыми наносами, представляют собой один из обязательных элементов ландшафта вулканических районов.

Условия формирования селей в восточном секторе вулкана Ключевской.

Высотные зоны селеформирования: 1. Первый высокогорный пояс (5000-3000 м) 2. Второй высокогорный пояс (3000-1800 м) 3. Среднегорный пояс (1800-900 м) 4. Низкогорный пояс (900-200 м) 5, 6. Равнинный пояс (ниже 200 м)

Рисунок 5 - Условия формирования селей в восточном секторе вулкана Ключевской

Вулканогенные формации: 7 - лавовые поля и платообразные поверхности раннеголоценовых образований; 8 -лавы вулкана Крестовский; 9 - шлаковые конусы побочных извержений;10 - поля современных лавовых потоков; 11 - желоба кратера Ключевского вулкана 12 - барранкосы.

Гляцио-гидрологические формации: 13 - ледники; 14 - реки;15 - пойма реки Камчатка.

Селевые формации: 16 - пути схода вулканогенных селевых потоков по руслам рек; 17 -пути схода селевых потоков снего-ливневого генезиса; 18 - бровки глубоких каньонов и врезов в рыхлых отложениях; 19 - зоны аккумуляции современных селевых отложений.

Прочие объекты: 20 - грунтовая автодорога.

.1.2 Вулканические условия формирования лахаров Ключевского вулкана

Вулканическая деятельность Ключевской сопки проявляется сериями вершинных извержений, разделённых периодами относительного покоя. Активизация вершинного кратера на Ключевском вулкане сопровождается побочными извержениями. На завершающей фазе извержения вершинного кратера приобретают катастрофический характер.

С конца 17 века по 1932 год Ключевской вулкан формировался только за счёт вершинных извержений. За этот период произошло 38 извержений вершинного кратера, шесть из которых привели к его разрушению.

С 1932 г., наряду с вершинными, началась активизация побочных извержений, которая продолжалась до 1987 г (Рисунок 6).

Рисунок 6 - Побочное извержение вулкана Ключевская Сопка

Всего за трехсотлетний период произошло восемь катастрофических извержений. Катастрофические извержения сопровождаются сейсмотектоническими обвалами и раскалёнными потоками лавы и пирокластики, которые внедряются в ледниковую зону. Следствием вулканических извержений является сход по руслам рек мощных селевых потоков - лахаров, выносы которых представляют большую опасность для освоенных равнинных территорий.

Ниже рассмотрим некоторые извержения в результате которых формировались селеи вершинного и побочного характера.

.        Вершинные извержения

Мощное извержение в январе 1945 г. сопровождалось обвалом в верхней зоне ледника Эрмана, что явилось одной из причин его подвижки. Одновременно ледник испытывал термическое воздействие лавового потока, изливавшегося по Крестовскому желобу. В результате этого извержения произошел мощный выброс пепла, выпадение которого на снежный покров вызывало бурное таяние. Образовавшийся при этом объем талых вод и грязевых масс был настолько велик, что потоки воды и грязи пронеслись вниз на расстояние до 30-35 км от места зарождения на северо-западном склоне конуса. В сложившихся условиях происходило массовое образование селевых потоков, особенно мощных по рекам Сухой, Крутенькой, Киргуричу.

Извержение 1984-1987 гг. было особенно продолжительным и мощным за период после 1945 г. Лавовые потоки в течение всего цикла извержения периодически изливались по Крестовскому, Козыревскому и реже по Апахончичевскому желобам. Во время усиления вулканической деятельности их расход значительно увеличивался и раскалённые до 1000 °С потоки спускались до высот 3200-2800 м в ледниковый пояс вулкана, в следствии чего грязевые потоки растекались более чем на 30 км от подножия вулкана.

Катастрофическое извержение Ключевского вулкана повторилось почти через 50 лет. Оно началось 7 сентября и продолжалось до 2 октября 1994 года. 1 октября из вершинного кратера на высоту 12-13 км поднялась колонна из газов, пепла и твердых обломков. Её тепловое воздействие вызывало протаивание льда привершинной части конуса, который потоками грязи стекал вниз по склонам. Лахары прошли по уже проработанным руслам путь 25-30 км и достигли р. Камчатки.

В течение семилетнего периода, с 2002 по 2009 гг., произошли четыре извержения. Первая активизация, была самой длительной. Она характеризовалась слабой деятельностью. Лава периодически заполняла кратер без излияния на склоны по 1 февраля 2004 г., что исключало формирование лахаров. Вторая активизация продолжалась с 10 января по 30 мая 2005 г. Сильное извержение наблюдалось с 17 января по 3 апреля. Оно сопровождалось излиянием лавы по Крестовскому желобу. Сход лахаров отмечался 2 и 25 февраля. Они зарождались от ледников Эрмана и Влодавца и по рекам Крутенькой, Киргуричу достигали р. Камчатки, в 6 км от пос. Ключи.

Третья активизация вулкана началась 25 ноября 2006 г. и завершилась 15 июля 2007 г. Активность вулкана оставалась на высоком уровне до конца. Этап с 28 марта по 3 июня характеризовался заполнением лавой вершинного кратера и её излияниями на склоны вулкана. Через месяц после появления лавы в Крестовском желобе, 28 апреля, фронт потока продвинулся по леднику Эрмана до отметки 2200 м, а его длина достигла 4,5 км. Излияния лавы происходили попеременно в Крестовском и Ушковском желобах, а также одновременно в двух желобах сразу. Массовое формирование селевых потоков отмечалось с 22 апреля по 30 мая 2007 г. Они прошли по всем разработанным руслам рек восточного сектора вулкана.

Новейшее, четвертое по счёту, извержение Ключевского началось в ноябре 2008 г. Поток лавы с температурой 1000 °С спустился по Крестовскому желобу до высоты 3000 м, достигнув зоны аккумуляции ледника Эрмана. Тогда сход лахара по р. Крутенькой был отмечен 9 декабря 2008 г.

.        Побочные извержения

С 1932 г по настоящее время наряду с непрерывными извержениями вершинного кратера происходили серии побочных извержений, зафиксировано которых было 12 штук. Для восточного сектора Ключевского вулкана наиболее характерны катастрофичные для малых ледников Сопочного, Влодавца и Келля извержения побочных кратеров, значительно изменившие режим питания ледников.

Первое историческое побочное извержение на склоне вулкана произошло на высоте 400-500 м. Оно продолжалось с 25 января 1932 г. до 25 мая, по времени охватив весь период накопления максимального снежного покрова и его интенсивного снеготаяния. Таким образом, сложились благоприятные условия для образования селей под воздействием лавы и пирокластики на снежный покров.

Самым крупным по геологическому воздействию из исторических побочных извержений было извержение Билюкая, которое началось 7 февраля 1938 г. и продолжалось 13 месяцев. На высотах от 1900 до 1000 м по трещине длиною в 5 км возникло несколько взрывных кратеров. Излившиеся из них лавы и пирокластика достигли аккумулятивной равнины, а многочисленные селевые потоки их сопровождавшие, оставили мощные врезы в рыхлообломочных отложениях, ставшие основной формой рельефа юго-восточного склона вулкана. В этом же секторе, на завершающей стадии катастрофического извержения 1945 г., образовались побочные кратеры Крашенинникова, Заварицкого и Апахончич.

октября 1966 г. произошёл прорыв серии побочных. У северо-восточного окончания ледника Влодавца на высоте 1800-2100 м образовался кратер Пийпа. Трещина прорыва проходила под мёртвым льдом. При этом в леднике раскрывались трещины шириной до 8 м и глубиной до 15 м, затекание лав в которые сопровождалось мощными взрывами. Извержение продолжалось 3 месяца. В июне и июле 1967 года в районе прорыва у ледника Влодавца произошел вторичный разогрев, который сопровождался бурным таянием снежного покрова, ледника и захороненного льда. Вместе с ледником, который продвинулся на 900 м, активизировались отдельные участки мёртвого льда. Таким образом, при побочном извержении Пийпа сложилось сочетание гляциально-вулканических факторов, способствовавшее образованию лахаров по руслам рек Киргурич и Сопочная.

Побочный прорыв Предсказанный произошёл 8 марта 1983 года в верховьях ледника Келля на высоте 2875 м. Его особенностью было сохранение единого центра извержения в течение 112 дней. Прорывы лавы в фирновой области ледника Келля привели к отмиранию его языка в результате отчленения от области питания. [1]

Таким образом, в пределах восточного сектора Ключевского вулкана сложились чрезвычайно благоприятные условия для активного развития селевых процессов.

.1.3 Механизмы формирования водной составляющей лахаров Ключевского вулкана

Основной причиной проявления селей при извержениях Ключевского вулкана является катастрофическое таяние ледников. По типу водной составляющей это соответствует гляциально-вулканическому генезису. Механизм возникновения водного импульса селя в условиях сверхвысоких температур до сих пор не изучен из-за отсутствия фактического материала наблюдений. Возможный сценарий развития процесса селеобразования протекает в виде: извержение - таяние - водный импульс селеформирования.

Противостояние раскаленного потока лавы с ледником приводит к образованию перегретого пара. При контактах лавы со льдом происходит взрыв, и на высоту в несколько километров выбрасывается аэрозольный фонтан, на 90% состоящий из перегретого воздуха. Взрывы приводят к разрушению фронта противостояния лавы и ледника, что значительно расширяет зону теплообмена. Таким образом, облегчается проникновение горячего воздуха и водяного пара внутрь ледника. Потоки талой воды растекаются достаточно далеко за пределы фронта противостояния по внутриледниковым и подлёдным дренам. В результате ледовое тело непрерывно пропитывается водой в течение всего цикла извержения.

Таким образом, происходит подготовка к внедрению лавы в ледник. Процесс внедрения может продолжаться в течение месяца. Углубившаяся в ледник лава продолжает своё продвижение подо льдом, заполняя ранее вытаявшие пустоты, вытесняя из них воду и превращая её в пар. Это ведет к внутренним взрывам, частичному или полному разрушению ледника, и высвобождению талых вод, вызывающих сход селей гляциально-вулканического генезиса. [1]

В механизме зарождения селей гляциально-вулканического генезиса важным фактором является накопление продуктов вулканической деятельности в леднике в процессе извержения.

Пористый вулканический материал при течении льда легко истирается и даёт огромные массы мелкого материала, который является основной массой селевого потока.

Сложно система ледников на активных вулканах, образно говоря, является «природной фабрикой непрерывного воспроизводства селевого процесса». Весь ледник представляет собой единый селевой очаг, сочетающий как водную, так и твёрдую составляющие селевого процесса. В этом состоит его отличие от гляциальных селевых очагов в невулканических районах, которые приурочены к моренным отложениям, обрамляющим ледники, в то время как функция последних заключается в генерации водного импульса селеформирования.