Вулканология и сейсмология, 2024, № 1
научный журнал
Покупка
Новинка
Издательство:
Наука
Наименование: Вулканология и сейсмология
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 120
Дополнительно
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Российская академия наук ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ № 1 2024 Январь–Февраль Журнал основан в январе 1979 г. Выходит 6 раз в год ISSN: 0203-0306 Журнал издается под руководством Отделения наук о Земле РАН Главный редактор А.Л. Собисевич член-корреспондент РАН Редакционная коллегия: Э. Пападимитроу (Греция) профессор Д.А. Преснов (ответственный секретарь) кандидат ф.-м.н. М.В. Родкин доктор ф.-м.н. А.В. Рыбин кандидат г.-м.н. С.Н. Рычагов доктор г.-м.н. В.А. Салтыков доктор ф.-м.н. Р. Скандоне (Италия) профессор П.Н. Шебалин (заместитель главного редактора) член-корр. РАН В.В. Ярмолюк академик РАН А.В. Кирюхин доктор г.-м.н. А.И. Кожурин доктор г.-м.н. В.Г. Кособоков доктор ф.-м.н. Г.Г. Кочарян доктор ф.-м.н. Л.И. Лобковский академик РАН А.А. Маловичко член-корр. РАН А.И. Малышев кандидат г.-м.н. О.А. Мельник член-корр. РАН Я.Д. Муравьев кандидат географ.н. А.Ю. Озеров член-корр. РАН Д. Пайл (Великобритания) доктор Дж. Ф. Панза (Италия) профессор, иностранный член РАН И.С. Владимирова кандидат ф.-м.н. А.В. Волков (заместитель главного редактора) член-корр. РАН Ю.В. Габсатаров кандидат ф.-м.н. Е.И. Гордеев (заместитель главного редактора) академик РАН И.Ф. Делемень (заместитель ответственного секретаря) кандидат г.-м.н. Б.А. Дзебоев доктор ф.-м.н. В. Жонлиан (Китай) профессор А.Д. Завьялов доктор ф.-м.н. А.Т. Исмаил-Заде (Германия) доктор ф.-м.н. Г.А. Карпов доктор г.-м.н. Зав. редакцией Т. A. Денисова Адрес редакции: 123242 Москва, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, ИФЗ РАН, e-mail: volcanology@inbox.ru 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, тел. (4152) 29-77-17 ФГБУ «Издательство «Наука» © Российская академия наук, 2024 © Редколлегия журнала “Вулканология и сейсмология” (составитель), 2024
СОДЕРЖАНИЕ Номер 1, 2024 Катастрофическое эксплозивное извержение вулкана Шивелуч 11 апреля 2023 г., Камчатка Н. А. Жаринов, Ю. В. Демянчук 3 Сейсмотектонические подвижки в минутном диапазоне периодов перед катастрофическим землетрясением в Японии 11 марта 2011 г. Г. А. Соболев, И. Н. Мигунов 13 Неоднородности поля поглощения короткопериодных S-волн в районах Курил и Камчатки и их связь с сильными и сильнейшими землетрясениями Ю. Ф. Копничев, И. Н. Соколова 22 Минералого-геохимические особенности цеолит-кремнистых отложений Паужетского геотермального месторождения (Южная Камчатка) А. В. Сергеева, С. Н. Рычагов, О. В. Кравченко, Е. И. Сандимирова, М. А. Назарова, Е. В. Карташева, А. А. Кузьмина 36 Подводный вулкан Эсмеральда (Марианская островная дуга) и некоторые особенности слагающих его горных пород В. В. Ананьев, В. В. Петрова, В. А. Рашидов 54 Неотектоника восточной части шельфа Баренцева моря: сейсмичность, разломы и воздействие Атлантико-Арктической рифтовой системы С. Ю. Соколов, А. С. Абрамова, С. И. Шкарубо, Р. А. Ананьев, Е. А. Мороз, Ю. А. Зарайская 73 Отрицательные аномалии атмосферного электрического поля у земной поверхности в сейсмоактивных регионах О. П. Руленко 90 Об ионосферных возмущениях после извержений вулкана Стромболи С. А. Рябова, С.Л. Шалимов 107 Хроника К 75-летию со дня рождения академика РАН Евгения Ильича Гордеева 117
ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2024, № 1, с. 312 УДК 551.21 КАТАСТРОФИЧЕСКОЕ ЭКСПЛОЗИВНОЕ ИЗВЕРЖЕНИЕ ВУЛКАНА ШИВЕЛУЧ 11 АПРЕЛЯ 2023 г., КАМЧАТКА © 2024 г. Н. А. Жариновa, *, Ю. В. Демянчукa аИнститут вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, бульвар Пийпа, 9, Петропавловск-Камчатский, 683006 Россия *e-mail: nzhar@kscnet.ru Поступила в редакцию 24.07.2023 г. После доработки 21.09.2023 г. Принята к публикации 20.10.2023 г. Приведены данные об извержении вулкана Шивелуч 11 апреля 2023 г. Выполнена оценка последствий этого извержения. В результате направленного взрыва произошло разрушение лавового купола, формирование которого продолжалось более 42 лет. По данным, полученным непосредственно перед извержением, объем лавового купола был близок 0.53 км3. В ходе извержения образовалось поле взрывных отложений площадью ~70 км2 и объемом 0.49 км3. Одновременно с направленным взрывом прошли пирокластические потоки, которые распространились на 25–30 км от вулкана. Пеплопад, сопровождавший извержение, имел протяженность более 200 км. Вес пробы пепла в зависимости от расстояния до вулкана менялся от 1.2 до 43.9 кг/м2. Площадь пепловых отложений (с весом пепловых проб более 50 г/м2) была около 17 тыс. м2, объем отложений пепла – 0.09 км3. По общему объему извергнутых продуктов (более 0.60 км3) извержение вулкана Шивелуч 11 апреля 2023 г. можно отнести к крупнейшим катастрофическим извержениям этого столетия. Ключевые слова: вулкан Шивелуч, эксплозивное извержение, направленный взрыв DOI: 10.31857/S0203030624010017, EDN: QBBIII ВВЕДЕНИЕ продуктов. На вершине купола образуется скопление лавовых блоков, так называемая корона. В случае разрушения короны купола происходят обрушения (обвалы), что провоцирует последующее пароксизмальное развитие событий. Крупные обрушения лавовых блоков происходят при увеличении вязкости поступающей лавы при ее остывании. Для оценки масштаба извержения вулкана Шивелуч, произошедшего 11 апреля 2023 г., в статье приводятся величины объемов изверженных продуктов. Андезитовый вулкан Шивелуч входит в Северную группу вулканов Камчатки, по частоте и объему продуктов извержений (36 млн т/год) занимает второе место на Камчатке. Основные события последние 10 тыс. лет и на современном этапе происходили и происходят внутри кальдеры вулкана Молодой Шивелуч. Активность вулкана проявляется в катастрофических эксплозивных извержениях, вызывающих разрушения экструзивных куполов, и последующим ростом новых лавовых куполов. На современном этапе такие извержения происходили 22 апреля 1993 г., 19 мая 2001 г., 10 мая 2004 г., 3 декабря 2013 г. [Действующие вулканы …, 1991; Жаринов и др., 1995; Мелекесцев и др., 2003, 2004; Жаринов, Демянчук, 2013; Жаринов и др., 2022]. В предыдущих исследованиях было высказано предположение о возможности крупных эксплозивных извержений вулкана Шивелуч в ближайшее время [Жаринов, Демянчук, 2022]. Катастрофическое эксплозивное извержение 11.04.2023 г. произошло после повышенной вулканической активности в течение полутора лет (рис. 1). После крупных эксплозивных извержений наблюдается повышение расхода извергнутых 3
ЖАРИНОВ, ДЕМЯНЧУК Рис. 1. Вулкан Шивелуч перед катастрофическим извержением 11 апреля 2023 г. Фото Ю.В. Демянчука. ДИНАМИКА ИЗВЕРЖЕНИЙ ВУЛКАНА С ИЮНЯ 2022 г. ПО АВГУСТ 2023 г. Каждое катастрофическое извержение вулкана Шивелуч имеет три стадии развития: докульминационную, пароксизмальную стадию с выбросом больших объемов вулканических продуктов и на заключительной стадии наступает посткульминационная деятельность. с середины июня 2022 г. С 17 августа в ночное время на вершине купола появилось свечение, а с начала сентября наблюдалось свечение всей вершины. На экструзивном куполе начали происходить редкие пепловые выбросы. Затем последовали обломочные лавины, что свидетельствовало о выжимании новых блоков вязкой лавы. Повышение активности подтверждало увеличение во второй половине года обвальных лавин. Порой небольшие лавины шли почти непрерывно. Как правило, в течение часа происходила одна мощная лавина и несколько слабых. Обвальные лавины сходили в юго-западном направлении в сторону р. Байдарная и в юго-восточном направлении в сторону р. Бекеш, но большая часть обвалов происходила в юго-восточном направлении. Докульминационная деятельность. Извержение 2023 г. не было неожиданным. С начала роста нового лавового купола в кратере вулкана Молодой Шивелуч в августе 1980 г. шло постепенное заполнение внутрикратерного пространства. Появление и рост нового купола в 1980–1981 гг. происходил без каких-либо признаков сейсмической подготовки [Хубуная и др., 1995]. По мере увеличения объема купола и заполнения кратера выжимание купола стало сопровождаться сейсмической активностью [Федотов и др., 2004]. Это выражалось в появлении землетрясений с глубиной очагов до 5 км под вулканом и вулканическим дрожанием (ВД), сопровождающим выжимание новых порций лавы (рис. 2). По визуальным данным повышенная вулканическая активность на вулкане Шивелуч перед извержением 11.04.2023 г. стала проявляться С начала 2023 г. активность продолжала расти. Высота купола достигла более 650 м, постройка была изрезана множеством расщелин, образованных каменными лавинами. Построй ка купола внутри была раскалена и при обвалах на склоне купола возникало свечение (см. рис. 1). Этот процесс был хорошо виден на ночных снимках. В начале апреля большая часть раскаленных обвальных лавин продолжала сходить в юго-восточном направлении. ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ № 1 2024
КАТАСТРОФИЧЕСКОЕ ЭКСПЛОЗИВНОЕ ИЗВЕРЖЕНИЕ ВУЛКАНА ШИВЕЛУЧ 5 11.04.2023 9000 8 000 (а) H 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 (б) 11.05.2023 282 100 50 0 (в) 500 30.04.2023 964 29.04.2023 561 N N 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 (г) 10.02.2023 573 500 N 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 (д) 10.04.2023 10.42 1.0 0.5 1.0 Acp/T, мкм/c 0.5 0 01.01.2022 01.03.2022 01.05.2022 01.07.2022 01.09.2022 01.11.2022 01.01.2023 01.03.2023 Рис. 2. Суточные характеристики сейсмической и вулканической активности в 2021–2023 гг. а – изменения высот парогазовых и пепловых выбросов (залитые линии); б – число вулканических землетрясений І типа; в – число вулканических землетрясений ІІ–ІІІ типа; г – число землетрясений ІV типа. Тип землетрясений дан по классификации П.И. Токарева (1965). Характеристики сейсмической активности даны по данным КФ ФИЦ ЕГС РАН. Повышенная вулканическая активность сопровождалась значительной сейсмической активностью, количество неглубоких землетрясений (до 5 км) под постройкой вулкана с начала мая до 10 февраля нарастало от 50 до 450 в сутки. В это же время произошел всплеск повышенного ВД (до 1.5 мкм/с в августе 2022 г.) (см. рис. 2). ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ № 1 2024
ЖАРИНОВ, ДЕМЯНЧУК (а) H, м L, м (б) H, м L, м Рис. 3. Профили лавового купола до извержения (а) и после извержения (б) вулкана Шивелуч 11 апреля 2023 г. 30 мин произошел второй выброс и через час третий – это и была кульминация пароксизмального извержения вулкана Шивелуч. Оно сопровождалось грохотом, в пепловой колонне происходили вспышки молний, гремел гром. Кульминационная стадия. Примерно в 1:00 ч по местному времени 11 апреля 2023 г. началось пароксизмальное извержение вулкана Шивелуч. В это время вулкан был закрыт плотным слоем облаков, поэтому судить о начале извержения можно было только по сейсмическим данным. Первый взрыв произошел сразу после 1:00 ч. Он сопровождался пепловым выбросом и вызвал сход пирокластического потока. Около 5 ч Ю.В. Демянчук описывает события после выброса в 5 ч 30 мин следующим образом: “Проснулся от грохота и звуков грома в 6 часов утра, вышел на улицу. Грохот и звуки грома раздавались со стороны вулкана Шивелуч. ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ № 1 2024
КАТАСТРОФИЧЕСКОЕ ЭКСПЛОЗИВНОЕ ИЗВЕРЖЕНИЕ ВУЛКАНА ШИВЕЛУЧ 7 Рис. 4. Лагерь лесорубов в 18 км от вулкана, погребенный отложениями пирокластического потока. Посткульминационная деятельность. 13 апреля был обследован пирокластический поток, сошедший во время извержения. Основная часть потока была направлена на юго-восток в сторону р. Бекеш (Кабеку). Фронт потока не дошел до моста через р. Бекеш 2 км. Отдельные рукава потока не дошли до федеральной трассы Ключи–Усть-Камчатск всего 600 м. Уже было довольно светло. Потом появилось темное облако, которое быстро приближалось к поселку Ключи. Начался сильный пеплопад, через 10 мин стало темно как ночью. Пепел шел вместе с легким снегом. Все быстро покрылось толстым слоем пепла со снегом. Стоял резкий запах серы и еще чего-то. Дышать было неприятно. Мощный пепел выпадал около 5 часов, после чего совсем слабый пеплопад шел почти весь день. Только после 10 часов утра свет начал пробиваться сквозь атмосферу, загруженную взвесью пепла”. 15 апреля на короткое время приоткрыло вулкан. По видеосъемкам было определено, что на месте активного купола образовался громадный кратер, в котором уже начал расти новый внутрикратерный купол. Его вершина выступала над кромкой образовавшейся кальдеры– кратера (рис. 3). Пеплом покрыло территорию более 30000 км2. Поселок Ключи изменился, все стало коричневатого цвета. Слой пепла в поселке в 45 км от вулкана был близок 7–8 см, средний вес пробы пепла на Камчатской вулканологической станции был 25 кг/м2. На следующий день на солнце пепел превращался в жидкую грязь, которая облепляла обувь. Для сравнения приведем данные о пеплопаде во время извержения Шивелуча 12 ноября 1964 г. Мощность пеплового слоя в п. Усть-Камчатск в 90 км от вулкана Шивелуч составила 3–4 см, средний вес пробы пепла – 27.2 кг/м² [Пийп, Мархинин, 1965]. Последняя съемка до извержения была выполнена 3 апреля 2023 г. На эту дату купол достиг наибольшей высоты (650 м) и объема (0.53 км3), последующие съемки были выполнены после извержения 19.04.2023 г. и 09.05.2023 г. (см. рис. 3а, 3б). Получены следующие значения объемов вновь появившегося лавового купола: 0.042 и 0.086 км3 соответственно. Таким образом, за 20 дней объем купола увеличился на 0.044 км3, расход (скорость прироста объема купола) составил 2.2 млн м3/сутки. ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ № 1 2024
ЖАРИНОВ, ДЕМЯНЧУК Шивелуч Каран 0 1 2 3 4 5 L, км Рис. 5. Схема отложений продуктов направленного взрыва во время катастрофического извержения вулкана Шивелуч 11 апреля 2023 г. В районе р. Бекеш стояла бригада лесорубов по заготовке дров для п. Ключи. Утром в 6 часов они услышали сильный гул со стороны Шивелуча. Недолго думая, они собрались и выехали с делянки. Уже с трассы они увидели, как под облаками появляется пирокластический поток и быстро движется вниз. Без остановок бригада быстро поехала в сторону п. Ключи. Слева от дороги они наблюдали продвижение фронта пирокластического потока по р. Бекеш. ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ № 1 2024
КАТАСТРОФИЧЕСКОЕ ЭКСПЛОЗИВНОЕ ИЗВЕРЖЕНИЕ ВУЛКАНА ШИВЕЛУЧ 9 60 50 40 P = 81.1e−0.023L 30 P, км 20 10 б а 0 20 40 60 80 100 120 140 L, км Рис. 6. График убывания пепловых отложений во время катастрофического извержения вулкана Шивелуч 11.04.2023 г. а – наблюденная зависимость убывания мощности отложений пепла; б – экспоненциальная. Уже к вечеру 11 апреля лесорубы выехали к месту базирования и обнаружили, что их лагерь частично сгорел и погребен под толстым слоем пирокластики. Вся техника – трактора, бензопилы и двигатели ‒ сгорели. Был нанесен колоссальный ущерб бригаде лесорубов (рис. 4). Образовался новый большой кратер диаметром 2–3 км. Извержение происходило в виде направленного взрыва, сопровождаемого огромным пирокластическим потоком. Площадь отложений пирокластического потока составила 70 км2, основная часть отложений направленного взрыва распространилась на 25–26 км от вулкана, отдельные рукава потока достигали 32 км. Отложения пирокластического потока заполнили долины сухих рек, выровняли рельеф. Мощность отложений в отдельных местах превышала 10–15 м. Объемы отложений направленного взрыва и пирокластического потока оцениваются в 0.49 км3 (рис. 5). С 30 апреля на западной стороне вулкана Шивелуч в районе старого экструзивного купола Каран начала проявляться мощная парогазовая активность. До 29 апреля 2023 г. активность на куполе Каран отсутствовала. Во время облета 7 мая на куполе Каран обнаружили три активных центра. Высота подъема парогазовых струй превышала 500 м. Можно предположить, что извержение Шивелуча повлияло на появление активности на куполе Каран. Его активность сохраняется до сих пор на высоком уровне, в ИК диапазоне иногда наблюдается слабое свечение. ПОСЛЕДСТВИЯ ИЗВЕРЖЕНИЯ 11 АПРЕЛЯ 2023 г. Важным последствием извержения было образование огромного покрова пепловых отложений. Для определения объема отложений был отобран 21 образец проб пепла на расстояниях от 17 до 130 км от вулкана. На рис. 6 показан характер убывания мощности проб пепловых отложений по мере удаления от вулкана. Площадь, на которой выпала основная масса пепловых отложений, составила 17378 км2 (рис. 7). Она была разделена на три участка: первый секторный с углом раствора 90º и радиусом 31.6 км, второй В результате извержения вулкана Шивелуч 11.04.2023 г. был разрушен лавовый купол, который формировался с августа 1980 г. ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ № 1 2024