Вулканы

            Но расплав может оказаться в обстановке, затрудняющей его подъем на земную поверхность. В этом случае расплав затвердевает на глубине, образуя крупный гранитный массив, или вызывает проплавление расположенных над ним горных пород.

Многое  определяет химизм лав. Если это лавы базальтового состава, т.е. содержат не более 50% кремнезема, то они бывают жидкими  и сравнительно легко поднимаются  по трещинам на поверхность, разливаясь потоками во все стороны. Если в лаве кремнезема больше (60— 70%), то она становится густой, тягучей, создает пробки в вулканическом канале, подъем ее на поверхность затруднен. Но это не означает, что «взрывоопасны» лишь кислые лавы. Наиболее сильный вулканический взрыв прошлого столетия произошел в вулкане Тамбора, извергающего базальтовые лавы. Следовательно, химический состав лав — не единственная, а возможно, и не главная причина взрывных извержений.

            По мнению Дж. Ферхугена, определяющим является количество газов в лаве. При высоком давлении вода и газы находятся в магме в растворенном состоянии. Когда с приближением к земной поверхности давление начинает падать, вода переходит в газообразное состояние. Богатая газами лава как бы «вскипает» от накапливающихся в ней пузырьков (как газированная вода в бутылке). Когда газовых пузырьков становится много, они соединяются друг с другом и лава оказывается раздробленной на мельчайшие частицы. Начавшаяся кристаллизация лапы увеличивает давление паров воды. Возрастание давления паров в такой газовой камере приводит в конечном счете к взрыву, разрушающему закрывающие ее сверху пласты горных пород. Скопившаяся в недрах газовая эмульсия еще жидкой лавы выбрасывается в атмосферу, мельчайшие пузырьки тотчас застывают и в виде вулканического пепла разносятся по воздуху, а затем падают обратно на землю.

           Начальное давление взрыва может достигать 1500 — 3000 атм (извержение вулкана Безымянного). Такое огромное давление создается, вероятно, в результате цепных реакций, развивающихся в газовой фазе. При этих реакциях происходит выделение тепла, и, таким образом, извержение приобретает характер теплового взрыва.

Тот факт, что взрывные извержения Кракатау или  Санторина неоднократно происходили  на одном и том же месте (в пределах одной кальдеры), свидетельствует, что под таким вулканом длительное время работает один и тот же подводящий канал. В его верхней части, по-видимому, на сравнительно небольшой глубине (1—2 км) происходила концентрация газовых пузырьков. В конечном счете общее накопление внутренних напряжений в расплаве и в его газовой фазе приводит к взрыву, тем более сильному, чем большие напряжения накопились за период относительного покоя.

Карта вулканической опасности

Карта вулканической опасности составлялась в целом по методике, принятой в практике международных вулканологических исследований и является новым уточненным вариантом карты, подготовленной нами по договору с Администрацией Камчатской области в 1994 г. [11,12]. В основу таких карт обычно закладываются преимущественно качественные данные о характере и параметрах прошлых извержений вулкана и связанной с ними опасности. Однако они были дополнены нами некоторыми количественными характеристиками: оценивалась частота пеплопадов для разных территорий, определялась частота прохождения лахаров по долинам сухих рек, предполагаемая мощность пепла.

В основу легенды карты положено выделение  опасных явлений и показ площадей, которые могут быть ими затронуты  в процессе будущих извержений. На карте (рис.14, здесь и далее - цветная вкладка) показаны возможные зоны распространения: 1) лавовых потоков и раскаленных лавин; 2) пирокластических потоков; 3) "палящих туч" пирокластических волн; 4) лахаров; 5) обвально-взрывных отложений. Для пирокластических потоков и лахаров выделены зоны, различающиеся по степени опасности: 1) зоны опасности от лахаров при любой силе извержений; 2) зоны опасности от лахаров и пирокластических потоков только при сильных извержениях; 3) зоны опасности от пирокластических потоков и лахаров при очень сильных и катастрофических извержениях.

Вышеперечисленные опасные зоны, которые в будущем  будут подвергаться воздействию  поражающих факторов вулканических  процессов, отражают различия в типах  и распространении опасных явлений, имеющих отчетливо выраженный локальный характер проявления. Они приурочены, в основном, к речным долинам и прилегающим к ним участкам междуречий и имеют, как правило, замкнутые, ограниченные топографией местности, границы.

Иначе сказывается воздействие такого, не менее серьезного, фактора вулканической опасности, как пеплопады. Главная их особенность - площадное, иногда тотальное, распространение на большой территории вокруг вулкана и на значительном удалении от него, где опасность от тефры дифференцирована в зависимости не только от силы извержения, но и от направления и скорости ветра, и может одинаково сказываться на участках любых локальных зон вне зависимости от их деления по степени опасности.

Поэтому информацию о степени потенциальной  угрозы от пеплопадов дают изолинии мощностей  тефры. На карте изображены изопахиты  двух видов. Одни из них иллюстрируют возможную максимальную мощность тефры. Эти изопахиты представляют собой окружности (на карте - отрезки дуг) с центром в кратере вулкана. Радиус таких окружностей отвечает максимальному расстоянию, на котором фиксируется обозначенная мощность тефры при сильных извержениях. Например, если при извержении типа 1945 г. ось пеплопада будет направлена на г.Петропавловск, то мощность тефры на его территории окажется такой, какой она обозначена пунктирной изолинией на карте (рис.14 ).

Изопахиты другого вида - это изолинии наиболее вероятной максимальной мощности тефры  будущих извержений. Они соответствуют  максимальной мощности тефры единичного пеплопада (о ней см. выше) за последние 4000 лет и показывают реальную картину  распространения пеплопадов за этот длительный отрезок времени, которая хорошо согласуется с розой ветров. При наиболее вероятной мощности тефры 20 см и более опасное воздействие пеплопадов будет максимальным. В пределах этой территории установлено и наибольшее количество пеплопадов за последние 4000 лет, частота которых показана на карте (рис.14 ). Вероятный размер вулканических бомб составит 5 см на расстоянии 16 км от кратера, а максимальный возможный размер - 20 см. Нагрузка на подстилающую поверхность от выпавшей здесь тефры мощностью 50-60 см может достигнуть 900 кг/м2. При мощности тефры менее 20 см опасность от пеплопадов будет умеренной.

Вулканическое районирование (выделение областей с разной степенью опасности) проводилось  с учетом следующих факторов: 1) воздействия на прилегающие к вулкану территории извержений разной силы; 2) их вероятности и 3) анализа распределения связанных с ними зон опасности.

Выделены  области, отличающиеся по степени вулканического риска (рис.14 ):

А - область  повышенной опасности при извержениях любой силы из-за максимальной частоты извержений и наибольшей угрозы в пределах показанных зон опасности;

Б - область  умеренной опасности с потенциальной  угрозой от сильных извержений при  меньшей частоте извержений и  меньшей (по сравнению с областью А) вероятности угрозы в пределах показанных зон опасности;

В - область  пониженной опасности, которая может  иметь место за пределами областей А и Б лишь в случае самых  редких, очень сильных и катастрофических извержений;

Г - область  наименьшей вулканической опасности, где отсутствует угроза от лавовых и пирокластических потоков, "палящих туч" и лахаров, но сохраняется умеренная опасность от пеплопадов.

А. Область  повышенной опасности включает зоны, в пределах которых последствия  от опасных явлений будут наиболее разрушительными при извержениях любой силы - слабых, умеренных, сильных и катастрофических.

Зона  опасности от лавовых и пирокластических потоков, пирокластических волн и раскаленных  лавин в южном, западном и восточном  секторах ограничивается склонами Молодого конуса и его ближайшего подножия (рис.14 ). Границы зоны, захватывающей верховья рек Сухая Елизовская, Сухая Халактырская и Желтуха, проходят на расстоянии 6 км от кратера. На севере и северо-востоке она может спускаться на внешние склоны соммы и в истоки рр. Седловинка и Мутная в радиусе до 2 км от кратера.

Зоны  опасности от лахаров приурочены к долинам всех рек южного и  юго-западного подножия вулкана - Сухая  Халактырская, Сухая Елизовская, Желтуха, Мутная 1-ая и оврага Широкий. Независимо от силы извержения, лахары здесь могут распространяться на расстояние до 30 км от вулкана.

Лахароопасные зоны начинаются на конусе вулкана, где  пути движения лахаров предопределены эрозионными врезами и на протяжении 10-17 км полностью захватывают узкие  долины рек. Борта долин в пределах этих участков поднимаются над руслами на 20-100 м и служат естественными границами лахароопасных зон, ширина которых обычно 100-300 м, но иногда увеличивается до 500-600 м (устье оврага Широкий). В некоторых случаях в верховьях долин сухих рек, где скорость и мощность лахаров велики, они будут "захлестывать" на прилегающие участки междуречий (так, в верховьях р.Сухая Халактырская слой грязи лахара 1938 г. (рис.10) толщиной около 0,5 м обнаружен нами на левом борту долины на высоте 12-15 м над руслом).

Наибольшей  ширины лахароопасные участки достигают  на конусах выноса сухих рек (рис.14 ) в интервалах расстояний от кратера: 10-22 км для р.Сухая Халактырская, 12-17 км для р.Желтуха, 17-26 км для р.Сухая  Елизовская. Здесь лахары будут перекрывать грязевым шлейфом верхние части конусов выноса в пределах зон шириной от 1,5 км (р.Желтуха) до 6 км (р.Сухая Халактырская).

Еще дальше вниз по течению движение лахаров  будет вновь ограничиваться руслами  и долинами водотоков, затрагивая и  прилегающие участки их низких берегов на первые сотни метров от русел. Такие периферические участки лахароопасных зон протягиваются в юго-восточном направлении вдоль долин р.Половинка и руч.Первый до берега океана, где их ширина составляет 0,5 км. На западе-юго-западе территории границей лахароопасной зоны служит левый борт р.Мутная 1-ая вплоть до ее устья, тогда как на участки ее низкого правого берега, конусе выноса р.Сухая Елизовская, на потяжении 5-6 км распространяется угроза от грязевых потоков. К лахароопасной зоне относятся и участки левобережья р.Авача шириной до 1 км, ограниченные уступом более старой террасовидной поверхности высотой 5-12 м, на протяжении 7 км ниже устья р.Мутная 1-ая.

Наиболее  лахароопасными из освоенных участков южного подножия являются район слияния рр.Мутная 1-ая и Сухая Елизовская и участок к западу и северо-западу от пос.Радыгино (площадью 2,5х2,5 км), где за последние 200 лет прошли, соответственно, 3 и 4 лахара с высотой грязевого вала, превышавшей 3 м.

В область  повышенной опасности включены и лахароопасные зоны вдоль долины руч.Козельский и соседнего безымянного ручья, по которым в прошлом сходили лахары при извержениях разной силы. Ширина этих зон не превышает 1,5 км.

Опасность от обвально-взрывных отложений и  ударной волны может быть связана с ближайшим извержением вулкана [14]. Объем взорванной и обвалившейся части конуса может варьировать в широких пределах - от 0,01-0,02 до 0,1-0,2 км3. Минимальный объем будет при удалении лавовой пробки вместе с непосредственно прилегающими фрагментами конуса, максимальный - если обрушение захватит крутосклонную часть конуса до высоты 2400-2500 м. Зона повышенной опасности от обвала и взрыва охватывает на карте сектор 70o в радиусе 9 км от кратера, ориентированный на юго-юго-запад и юго-запад. Выбор предполагаемого сектора взрыва и обвала обосновывается тем, что стенка кратера Молодого конуса здесь наиболее тонкая и разбита многочисленными радиальными и концентрическими трещинами, а слагающие ее породы интенсивно преобразованы фумарольными газами. На максимальное расстояние обвальные отложения распространятся по долинам рек Сухая Халактырская и Желтуха, достигая мощности 10-20 м. В рамках этого сектора опасность также может исходить от ударной волны и горячей пирокластики направленного взрыва.

В пределах рассмотренной области повышенной опасности (области А) лавовые потоки, раскаленные лавины, обвал и направленный взрыв захватят лишь сам конус  и его ближайшее подножие, где  практически отсутствует хозяйственная  деятельность. Эти явления опасны только для туристов и альпинистов, посещающих такие места в любое время года. Лахары же будут захватывать не только долины сухих рек, но и распространяться на территории в их нижнем течении, где располагаются дачи и садово-огородные участки. Все эти объекты могут быть уничтожены или повреждены лахарами не только при сильных, но и умеренных по силе извержениях. Особое внимание должно быть обращено на дачные кооперативы в общей дельте рр.Сухая Елизовская и Мутная 1-ая.

Область повышенной опасности (область А) запретна для хозяйственного освоения, так как является территорией максимального вулканического риска.