Материал: Лахары Камчатки

.2 Лахары нивально-вулканического генезиса на примере вулкана Шивелуч

Причиной образования лахар нивально-вулканического генезиса служит быстрое таяние снега в ходе извержением вулканов.

.2.1 Геолого-геоморфологическое строение вулкана Шивелуч

Шивелуч, самый северный из действующих вулканов Камчатки, обособленно расположен в 50-60 км от Ключевской группы. По объёму выноса обломочного материала, а именно 36 млн. т в год, он уступает Ключевскому. Современная постройка вулкана площадью 1300 км² состоит из Старого Шивелуча, древней кальдеры и действующего Молодого Шивелуча (Рисунок 7). Старый Шивелуч начал формироваться 60-70 тыс. лет представляя из себя стратовулкан. Доля лавовых потоков увеличивается с высотой, достигая 1000 м в районе главной вершины. По правобережью самой селеактивной реки Байдарной они образуют лавовые равнины мощностью до 200 м. Часть вершины и южный сектор старого вулкана были разрушены 30 тыс. лет назад в результате извержения. Из образовавшейся кальдеры диаметром 9 км было выброшено 10 км³ материала постройки. В конце верхнего плейстоцена, 25-10 тыс. лет назад, вулканическая постройка Шивелуча была самым крупным центром оледенения на Камчатке. Площадь ледникового щита охватывала 3000 км². Шивелучский ледник достигал реки Камчатки и занимал территорию современного поселка Ключи. [10]

Рисунок 7 - вулкан Шивелуч на топографической карте полуострова Камчатка

Днище древней кальдеры вулкана является ареной активной вулканической деятельности. В голоцене здесь формировалась постройка Молодого Шивелуча, что сопровождалось образованием лавовых куполов и сильными извержениями. За это время их произошло более 60, что в несколько раз чаще, чем на других вулканах Курило-Камчатского пояса.

В историческое и современное время для вулкана Шивелуч характерно два типа извержений:

·        Катастрофические эксплозивные извержения с образованием пепельно-газовых и обломочных колонн высотой более 20 км и пирокластических потоков. Здесь интенсивные пеплопады происходят на площадях в десятки и сотни квадратных километров. По руслам всех рек и ручьев сходилят мощные лахары. Такие извержения повторялись через 100-300 лет и имели кратковременный характер. Последние два катастрофических извержения разделены отрезком времени в 110 лет (1-2 марта 1854 г. и 12 ноября 1964 г.).

·        Слабые и умеренные извержения, связанные с ростом вулканических куполов. Рост куполов мог предваряться взрывами, сопровождавшимися образованием раскалённых обломочных лавин и пирокластических потоков с объёмами меньше, чем при катастрофических извержениях. В ходе каждого извержения формировались купола объемом от 10 до 300 млн. м³. [1]

.2.2 Вулканические условия формирования лахаров вулкана Шивелуч

Вулканические предпосылки селевых процессов на Шивелуче рассматриваются на примерах гигантского извержения 1964 года и последующих событий 2004-2005 гг.

ноября 1964 г. произошло самое мощное современное извержение на Молодом Шивелуче. Оно продолжалось 1 ч 15 мин, и по объёму выброшенной пирокластики относится к сильнейшим извержениям на Камчатке. Извержение началось после сильного землетрясения. На первом этапе произошло крупномасштабное обрушение вулканической постройки, в результате образовался открытый на юг подковообразный кратер. Обвал трансформировался в обломочную лавину, которая в виде широкого языка в 15-16 км отложилось на площади 98 км². Часть материала находилась в смёрзшемся состоянии, с глыбами льда в отложениях, что являлось показателем низкой температуры обломочной лавины. В секторе обвала селевые процессы не получили развития, ввиду отсутствия водной составляющей. Обрушение постройки привело к снятию давления в магматической системе вулкана, и в результате взрыва произошёл выброс пепла объёмом около 0,01 км³. На заключительной стадии извержения был выброшен пирокластический материал объёмом 0,8 км³. Раскалённая масса пирокластических потоков полностью заполнила все неровности рельефа - долины рек и ручьёв, врезы, рытвины и депрессии, образовав песчаную пустыню с сожженными деревьями.

После извержения 1964 г. вулканическая деятельность Молодого Шивелуча была связана с ростом нового купола. При извержении 22 апреля 1993 г. пирокластические потоки распространялись на 8 км, а лахары - на 28 км. 22 мая 2001 г. пепловая колонна поднялась на 20 км, отложения пирокластических потоков распространились на 18 км, а лахаров - на 30 км.

В 2005 году произошло два сильнейших извержения вулкана Молодой Шивелуч. Извержение 27 февраля было самым сильным после 1964 г., а повторившееся 22 сентября - на порядок меньше. Протяжённость пирокластических потоков от купола вулкана достигала 28 км, а их объём на площади в 21 км² у подножья составлял 0,2 км³.

Во время повторного извержения 22 сентября пирокластический поток спустился по руслу р. Байдарной, врезанному к тому времени в отложениях предыдущего потока на глубину в 40 метров и вновь полностью её заполнил. Температура на глубине 40-150 см варьировала от 330 до 512 °С. Отложения пирокластических потоков продолжают оставаться горячими на протяжении многих месяцев и лет после извержения. [1]

Во всех известных в XX столетии случаях формирования лахаров на Шивелуче, их твердой составляющей являлись отложения пирокластических потоков, за счёт которых после каждого извержения происходило восполнение селевого массива в очагах зарождения селей - долинах рек и руслах временных водотоков (Рисунок 8). Крупномасштабные обрушения с выбросом больших объемов пирокластики и последующим сходом лахаров являются обычным событием на стратовулканах. Они были широко распространены в прошлом, и представляют собой значительную опасность в будущем.

Рисунок 8 - Вид пирокластического потока вулкана Шивелуч с вертолета

.2.3 Механизмы формирования водной составляющей лахаров вулкана Шивелуч

Селевые потоки вулканогенно-нивального генезиса образуются при взаимодействии продуктов вулканических извержений, преимущественно пирокластических, со снежнофирновым покровом. Они играют главную роль среди рельефообразующих процессов, которые возникли из-за благоприятных условий, сложившихся для их формирования, как вулканическиме - частота извержения, так и климатическиме - значительная мощностью и продолжительность залегания снежного покрова.

В последнем столетии пирокластические потоки и лахары наблюдались при различных типах извержений - взрывах, обвалах, экструзиях, вершинных и побочных излияниях. Сход вулканогенно-нивальных лахаров неоднократно отмечался на Шивелуче по рекам Байдарная. Каменская, Бекеш, Кабеку.

При изначальном выбросе пирокластической массы из недр вулкана в ней содержится большой объем раскаленных газов, которые выносят в атмосферу пепел и тонкообломочный материал. Одновременно, при контактах подошвы раскаленного потока с покровом снега и льда на склонах, происходят мощные взрывы. В этом случае перегретый пар вместе с газо-пепловыми колоннами поднимается на десятки километров.

Однако в своем первозданном раскаленном состоянии воздушная пирокластика, также как и гравитационная, может обратить снег в пар, а не в воду, необходимую для формирования селей. Для того, чтобы стать генератором водного стока, необходимо охлаждение пеплово-газовой смеси до температуры ниже 100 °С, что происходит при подъеме эруптивных туч на большие высоты. При тепловом воздействии выпадающих затем из них твердых или жидких осадков происходит бурный сход снега на больших пространствах. Образующиеся водные потоки стекают по склонам вулкана, концентрируясь в понижениях рельефа. Они достигают долин рек, заполненных перед этим твердым материалом раскаленных масс пирокластики. При ее размыве начинается процесс образования лахаров. Он сопровождается вторичными взрывами, нарушающими сплошность пирокластических отложений, что ведет к быстрому увеличению объемов селевой массы. Такие лахары распространяются на десятки километров дальше, чем пирокластические потоки.

Особо опасным является образование пирокластических волн - так называемых палящих туч. Этот механизм формирования лахаров несколько отличается от вышеописанного. Отрываясь от пирокластического потока и перегоняя его, палящие тучи охватывают значительные территории у подножия вулканов и могут вызвать практически мгновенное таяние снега. Охлаждение пирокластических волн до температуры, необходимой для таяния, происходит не путем подъема эруптивной колонны, а в процессе движения по поверхности снежного покрова.

Самый крупный на Камчатке лахар нивально-вулканического типа, объемом 500 млн. м³, образовался в результате таяния снежного покрова при катастрофическом извержении вулкана Безымянный 30 марта 1956 г. После обрушения постройки вулкана раскаленный поток пирокластики распространился вниз и заполнил верховья реки Сухой Хапицы. Водный импульс селеформирования был вызван бурным таянием снежного покрова, сошедшего с прилегающих склонов вулканов Ключевской и Зимина. Выброшенная при взрыве вулкана газо-пепловая смесь не поднялась в воздух, а образовала поток, который распространился в восточном направлении, растопив двухметровый слой снега на площади 500 км². Грязевые сели по притокам Сухой Хапицы и многочисленным «сухим» рекам слились в ее среднем течении в единый поток. Через час после извержения гигантский лахар прошел по р. Большой Хапице (Рисунок 9). На расстоянии 80 км от вулкана его язык шириной в 6 км достиг реки Камчатки. [1]

Рисунок 9 - Схема грязевого потока при извержении вулкана Безымянный в 1956 г.: 1 - действующие вулканы; 2 - лавовые потоки побочных извержений; 3 - граница массового таяния снега под горячим пеплом; 4 - спекшийся рудный концентрат; 5 - путь лахара.

.       
Влияние лахаров на окружающую среду и жизнедеятельность человека

Селевые потоки вулканического происхождения находятся в ряду саамы

х катастрофических стихийно-разрушительных процессов горных в горных странах. Иногда они могут быть более опасными, чем сами извержения, так как достигают освоенных территорий, удаленных от вулканов на десятки и сотни километров.

Относительно незначительное влияние на человека сели производят при разрушении коммуникаций или средств связи. Так, при извержении вулкана Шивелуч 9 мая 2004 г. фронт пирокластического потока распространился на 15 км в юго-восточном направлении от купола Молодого Шивелуча. Грязевыми потоками, возникшими в результате таяния снега под действием горячего материала была размыта дамба и полотно дороги в районе р. Бекеш на расстоянии 30 км от вулкана. [1]

Основную угрозу вулканогенные потоки представляют для населённых пунктов, которые расположены непосредственно в зоне конуса выноса селей. Примером этому может служить описание извержения вулкана Галунггунг на Яве 1822 года естествоиспытателем Ф. Юнгхун, когда было разрушено 114 деревень, а 2000 человек «потонули в потоках грязи и кипящей воды, перемешанной с пеплом и обломками камней».

На протяжении многих столетий от проявлений лахаров гибла не одна тысяча людей. Наибольшее количество человеческих жертв вызвала катастрофа, занимающая четвертое место среди известных вулканических извержений. Извержение вулкана Невадо дель Руис в Колумбии в 1985 г. Привело к таянию части ледникового покрова на вершине вулкана и образованию лахаров на склоне горы, которые практически полностью уничтожили город Армеро, в результате чего погибло около 23 тыс. человек (Рисунок 10). [11] Одна из самых известных историй этой катастрофы - история гибели и шестидесяти часовых мучений тринадцатилетней девочки, Омайры Санчес, которая умерла стоя около трех суток, лишенная возможности двигаться из за придавивших ее обломок здания, в селевой массе.

Рисунок 10 - последствия извержения вулкана Невадо дель Руис 1985г.

Одним из примеров влияния лахар на окружающую среду является вулканический сель 1938 г. Тогда лахар прошел по долине р.Сухая Халактырская, в верховьях долины двигаясь единым потоком, а на абсолютной высоте 400 м разделился на две ветви. В месте разветвления скорость лахара юго-западного рукава была так велика, что он смог преодолеть здесь уступ высотой более 15 м, уничтожив росший на холмистом моренном рельефе вековой березовый лес на протяжении 7 км. Грязевые потоки прошли тогда дальше 30 км по долинам ручья Первый и реки Половинка и достигли берега океана. Видимая мощность отложений лахара в долине реки Сухая Халактырская составляет сейчас 5-6 м. Еще одним примером является водный поток 1926 г., насыщенный черной грязью, который дошел по реке Сухая Елизовская до реки Авача и вызвал гибель рыбы. Мощность его отложений составляет сейчас не менее 1 м в 25 км от кратера. [12]

Заключение

лахар геоморфологический вулкан сель

Можно сказать, что проблема изучения вулканогенных селей остаётся нерешённой. Это связанно с тем, что селевая активность на вулканах Ключевской и Шивелуч очень высока, а механизмы формирования селей недостаточно известны, а так же сложностью данного явления природы, обусловленного широким спектром взаимодействующих факторов. Необходимо дальнейшее совершенствование методических подходов с применением новых технологий анализа, таких, как космическая съемка высокого разрешения, ГИС-картографирование, а так же организация долговременного стационарного исследования лахаров.

Список использованной литературы

1.      С.С. Черноморец. Селевые потоки на вулканах: учеб. пособие / Черноморец С.С., Сейнова И.Б. - М.: УНЦ ДО, 2010. - 72 с.

.        Г.И. Рычагов. Общая геоморфология: учебник. - 3-е изд., перераб. и доп. / Рычагов Г.И. - М.: Изд-во Моск. ун-та: Наука, 2006. - 416 с.

.        Сели [Электронный ресурс] // Большая информационная библиотека - Электрон. Дан. (дата обращения 20.04.2014)

.        В.Ф. Петров. Селевые явления. Терминологический словарь. / Петров В.Ф. - М.: Изд-во МГУ, 1996. - 34 с.

.        К.Н. Паффенгольц. Геологический словарь: в 2-х томах / Арсланова Х.А., Голубчина М.Н., Искандерова А.Д. и др.; под ред. Паффенгольца К.Н. - 2-е изд., испр. - М.: Недра, 1978. - 486 с.

.        Извержение Везувия (79) [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия - Электрон. дан.

.        С.П. Крашениников. Описание Земли Камчатки. С приложением рапортов, донесений и др. неопубликованных материалов: монография / Крашениников С.П. - М.: Изд-во Главсевморпути, 1949. - 847 с.

.        Климат Камчатки [Электронный ресурс] // Камчатский край - Электрон. дан.

.        Ключевской вулкан [Электронный ресурс] // Камчатский край - Электрон. дан.

.        Вулкан Шивелуч [Электронный ресурс] // Камчатский край - Электрон. дан.

.        Извержение вулкана Невадо-дель-Руис [Электронный ресурс] // Катастрофы и катаклизмы.