Вулканология и сейсмология, 2020, № 1, стр. 3-19

ВВЕДЕНИЕ

Вулканы Северной группы Камчатки (СГК) располагаются в области сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг, Императорского разлома и Императорской вулканической области. Взаимодействие этих структур на глубине находит отражение в высоком уровне сейсмической и вулканической активности района, дискордантности динамических процессов на разных уровнях литосферы [Гонтовая и др., 2004, 2010; Федотов и др., 2010]. В группе пять действующих вулканов: андезитовый Шивелуч, базальтовый Ключевской, андезитовый Безымянный, базальтовый Плоский Толбачик с вершинной кальдерой гавайского типа и двумя трещинными зонами шлаковых конусов (северо-восточной и южной – Толбачинской), андезибазальтовый Ушковский (рис. 1, 2).

Рис. 1.

Северная группа вулканов Камчатки 28 сентября 2010 г. Фото космонавта Ф. Юрчихина с МКС.

Рис. 2.

Вулканы Северной группы Камчатки 16 сентября 2014 г.: на первом плане – вулкан Безымянный, в центре – вулкан Камень, за ним – вулкан Ключевской, слева – вулканы Ушковский и Крестовский. Фото Ю.В. Демянчука.

Детальные исследования вулканов и извержений СГК были начаты с образования в 1935 г. в п. Ключи Камчатской вулканологической станции им. Ф.Ю. Левинсона-Лессинга и продолжаются сотрудниками Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН (http://www.kscnet.ru/ivs/) до настоящего времени. Сейсмический мониторинг вулканов СГК был начат в 1946 г. на Камчатской вулканостанции и продолжается в настоящее время Камчатским филиалом Единой геофизической службы (КФ ЕГС) РАН (http://www.emsd.ru/). С 2000 г. проводятся непрерывные видеонаблюдения за вулканами СГК, с 2014 г. анализируется состояние вулканов с помощью спутниковых данных в информационной системе (ИС) “Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил (VolSatView, http://volcanoes.smislab.ru)” [Гирина и др., 2017, 2018б, 2019а; Гордеев и др., 2016].

ВУЛКАН ШИВЕЛУЧ

Шивелуч – самый северный и наиболее опасный вулкан Камчатки [Мелекесцев и др., 1991] (рис. 3). Для него характерны два типа извержений: катастрофические (с подъемом эруптивных туч до 25 км над уровнем моря (н. у. м.) и объемом пирокластики более 1 км³), и пароксизмальные, связанные с текущим ростом экструзивного купола (подъем пепловых облаков до 15 км н. у. м., объем пирокластики менее 0.7 км³) [Горшков, Дубик, 1969; Мелекесцев и др., 1991]. Катастрофических извержений известно два: в 1854 г. и 1964 г. [Горшков, Дубик, 1969].

Рис. 3.

Вулкан Шивелуч 21 февраля 2019 г. Фото Ю. Демянчука.

С августа 1980 г. по настоящее время в кратере вулкана происходит рост нового экструзивного купола, сопровождаемый эксплозивными извержениями (рис. 4, 5). Выделены три этапа формирования купола: І – начало его роста с августа 1980 г. до конца 1981 г.; ІІ – с апреля 1993 г. по январь 1995 г., ІІІ – с 2001 г. до настоящего времени [Жаринов, Демянчук, 2008; Федотов и др., 2001, 2004] (см. рис. 4, 5). Начало активизации вулкана и экструзивное извержение І этапа не предварялось и не сопровождалось заметными сейсмическими событиями [Горельчик и др., 1995]. ІІ и ІІІ этапы характеризуются сменой экструзивного типа извержения на эксплозивно-экструзивно-эффузивный. Во время подготовки извержения 1993 г. и в ходе роста купола в течение ІІ этапа количество землетрясений в районе вулкана достигало 250–300 в сут, их энергетический класс – 7.0. ІІІ этап деятельности вулкана отличается увеличением количества сейсмических событий до 300–400 в сут, максимальный энергетический класс составлял 9.5 [Федотов и др., 2004]. Изменения в режиме извержения вулкана произошли после пароксизмального извержения 9 мая 2004 г. – на экструзивном куполе впервые был отмечен вязкий лавовый поток [Горбач, 2006; Girina et al., 2004]. В начале формирования экструзивного купола в 1980–1981 гг. расход продуктов извержений был минимальным и не превышал 0.1–0.2 млн м³ в сут, во время ІІ этапа извержения – 1.2 млн м³ в сут, в начале ІІІ этапа (в 2001 и 2005 гг.) – 0.6 млн м³ в сут [Жаринов, Демянчук, 2008; Федотов и др., 2001, 2004].

Рис. 4.

Профили лавового купола на разных этапах его образования: начальный этап формирования и рост западного сектора до извержения 27 февраля 2005 г. (а); формирование купола в восточном секторе 12.09.2005–26.10.2007 гг. (б); рост (26.10.2007–28.10.2010 гг.), после разрушения 27 октября 2010 г., рост западного сектора 26.10.2011–02.03.2018 гг. (в).

Рис. 5.

Характеристика извержений вулкана Шивелуч в 2000–2018 гг.: изменения максимальной высоты лавового купола вулкана по теодолитным наблюдениям (а): 1 – периоды излияния лавовых потоков на склоны купола, 2 – мощные эксплозивные извержения; изменения объема лавового купола (б); высота пепловых выбросов (в).

Первое пароксизмальное извержение III этапа произошло 19–22 мая 2001 г. Эруптивная колонна поднималась до 15 км н. у. м. (12.5 км над лавовым куполом), пирокластические и грязевые потоки протянулись по р. Байдарная до 18 км от вулкана [Федотов и др., 2001, 2004] (табл. 1). Начался активный рост экструзивного купола, в мае 2004 г. диаметр основания купола был 1350 м, диаметр его короны – 240–270 м, высота от поверхности кратера 1980 г. – 520 м, объем достигал 0.30 млн м³ [Федотов и др., 2004] (см. рис. 4, 5). В результате сильного эксплозивного извержения 9 мая 2004 г. с подъемом эруптивной колонны до 11 км н. у. м. (8.5 км над куполом) часть экструзивного купола была разрушена и у его подножия сформировались отложения пеплово-глыбового пирокластического потока, перекрытые ювенильным материалом пирокластических потоков пористых андезитов, которые впервые сопровождались образованиями пирокластических волн [Гирина и др., 2007б; Озеров, Демянчук, 2004]. Вслед за этим извержением на поверхность земли начала поступать более пластичная лава, которая в виде вязких лавовых потоков стала бронировать сформированную к тому времени агломератовую мантию экструзивного купола. Средний расход лавы в мае–июле 2004 г. составлял 0.15–0.23 м³/с [Горбач, 2006]. Выжимание лавовых потоков, сопровождаемое пепловыми эксплозиями, при которых пепел поднимался до 7–12 км н. у. м. (4.5–9.5 км над куполом) и обрушениями раскаленных лавин, пепел от которых поднимался до 5–6 км н. у. м. (2.5–3.5 км над куполом), продолжается с некоторыми перерывами до настоящего времени.

Самое сильное пароксизмальное эксплозивное извержение вулкана, связанное с ростом с 1980 г. лавового купола, произошло 27 февраля 2005 г. Мощная эруптивная колонна поднялась из центральной части лавового купола до 10 км н. у. м. (7.5 км над куполом) и обрушилась на юго-западный склон вулкана – например, каньон р. Байдарная глубиной до 40 м был полностью перекрыт отложениями потоков [Гирина и др., 2006; Нуждаев и др., 2005]. Средняя мощность отложений пирокластических потоков на площади 31.5 км² составила 10–15 м, средняя мощность материала пирокластических волн – около 1 м. Объем пирокластических образований извержения оценен в 0.5 км³ [Гирина и др., 2006] (см. табл. 1).

Очень сильным было также извержение 27 октября 2010 г. – пепловая колонна поднималась до 9 км н. у. м. (6.5 км над куполом), отложения пирокластических потоков и волн распространились на площади около 20 км² [Гирина и др., 2011; Овсянников, Маневич, 2010] (см. табл. 1).

Эксплозивно-экструзивно-эффузивное извержение вулкана продолжалось. Рост лавового купола обусловливала интенсивная эксплозивная деятельность вулкана – отдельных эксплозивных событий с выносом пепла до 15 км н. у. м. (12.5 км над куполом) иногда насчитывалось до 25 в год, иногда до 22 в день. Например, эксплозивное событие произошло 26 июля 2013 г.: подъем пепловой колонны до 10 км н. у. м. (7.5 км над куполом) сопровождался обрушением пирокластического потока, который прошел по долине р. Байдарная около 5 км. В пепловой туче наблюдались разряды молний. По спутниковым данным, пепловый шлейф распространялся до 520 км на юго-восток от вулкана. 18 октября 2013 г. наблюдалась мощная активность вулкана: 22 эксплозии поднимали пепел до 7–10 км н. у. м. (4.5–7.5 над куполом), на юго-западном склоне вулкана были сформированы отложения пирокластического потока; по спутниковым данным, пепловые шлейфы протягивались до 200 км на юго-восток от вулкана [Гирина и др., 2014а]. 18 сентября 2016 г. произошло неординарное эксплозивное событие вулкана, хотя и умеренной силы. В результате эксплозий в юго-западной части купола обрушились крупные блоки лавы и сформировались пирокластические потоки длиной 12 км по руслу р. Байдарная [Горбач и др., 2017].

По данным из работы [Жаринов, Демянчук, 2008] – к концу октября 2007 г. объем лавового купола достиг 360 млн м³.

ВУЛКАН КЛЮЧЕВСКОЙ

Ключевской вулкан высотой 4750 м н. у. м. и диаметром кратера 700 м относится к числу наиболее мощных активных базальтовых вулканов мира, его продуктивность достигает в среднем 60 млн т в год [Хренов и др., 1991] (см. рис. 1, 2). На склонах вулкана и его подножии насчитываются десятки шлаковых и шлаколавовых конусов и многочисленные лавовые потоки терминальных и побочных извержений. В связи с высокой эруптивной деятельностью, время от времени в его кратере вырастает шлаковый конус (высота вулкана увеличивается), разрушающийся при следующих извержениях. Сведения об извержениях Ключевского известны с 1697 г., в XX в. зарегистрировано 26 вершинных извержений и 19 боковых прорывов [Гирина и др., 2018б; Пийп, 1956; Хренов и др., 1991]. Последнее в XX в. мощное терминальное извержение Ключевского произошло в 1994 г. [Озеров и др., 1996]. В 1995–1999 гг. отмечался отток магмы по каналу вулкана, этот процесс сопровождался иногда резкими усилениями активности Ключевского, например, в период с 5 марта по 7 сентября 1997 г. наблюдался подъем пепловой колонны до 9 км н. у. м. (4.2 км над кратером вулкана).

За 19 лет произошло 9 вершинных извержений: 22.03.2003–03.03.2004; 15.01–10.04.2005; 15.02–26.07.2007; 08.10.2008–28.01.2009; 16.09.2009–12.12.2010; 01.09.2012–10.01.2013; 15.08–15.12.2013; 01.01–24.03.2015; 03.04–06.11.2016 (см. табл. 1) [Гирина и др., 2014б, 2018б, 2019б; Жаринов, Демянчук, 2009, 2016]. Наиболее продолжительным было извержение 2009–2010 гг. (год и три месяца), наиболее кратким – 2015 г. (менее трех месяцев) (табл. 2).

Первое существенное повышение активности Ключевского в этом веке наблюдалось в конце января 2000 г. (подъем парогазового столба до 10 км н. у. м. – до 5.3 км над кратером). Термальная аномалия в районе кратера вулкана изредка начала регистрироваться с 25 декабря 2002 г. С 22 марта 2003 г. стала проявляться стромболианская активность вулкана, со 2 июля – вулканская (вынос пепла до 6.0–8.5 км н. у. м. – до 1.3–3.8 км над кратером), пепловые шлейфы протягивались до 300 км в различных направлениях от вулкана (см. табл. 2).

Каждое из девяти извержений начиналось с заполнения кратера вулкана свежей лавой, которое отражалось в свечении его в ночное время (в регистрации термальной аномалии в районе кратера на спутниковых снимках) и стромболианской активностью – фонтанированием лавы в кратере с выбросом вулканических бомб до 300–500 м над его кромкой. Два извержения ограничились эксплозивной активностью: 22.03.2003–03.03.2004 и 01.09.2012–10.01.2013. Во время других извержений из вершинного кратера изливались несколькими рукавами протяженные лавовые потоки по Крестовскому, Апахончичскому и Козыревскому желобам и сопряженным с ними склонам вулкана (см. табл. 2).

11 октября 2013 г. и 26 апреля 2016 г. образовались боковые прорывы на юго-западном и восточном склонах вулкана, соответственно (см. табл. 2) [Гирина и др., 2014б, 2019б; Жаринов и др., 2018]. Эти прорывы явились причиной формирования мощных лавовых полей, например, площадь такого поля извержения 2013 г. составляла 0.95–1.0 км² [Гирина и др., 2014б].

Наиболее сильные эксплозивные события Ключевского отмечались в 2007 и 2013 гг. – пепловые колонны поднимались до 12 км н. у. м. (7.3 км над кратером), самые протяженные пепловые облака и шлейфы наблюдались в 2007 г. (5500 км), 2010 г. (2300 км), 2013 г. (2500 км) (см. табл. 2) [Гирина и др., 2009, 2011, 2017]. Например, кульминационная фаза извержения 15.08–15.12.2013 г. непрерывно продолжалась в течение 15–20 октября: пепловая колонна поднималась до 9–10 км н. у. м. (до 4.3–5.3 км над кратером). 18 октября величина вулканического дрожания достигла 312.4 мкм/с (http://www.emsd.ru). По визуальным данным, наблюдалась мощная стромболианская (высота фонтанов лавы в вершинном кратере вулкана достигала 800 м) и вулканская (пепловая колонна поднималась до 8–10 км н. у. м. – до 3.3–5.3 км над кратером) деятельность Ключевского, несколько лавовых потоков продолжали изливаться по его западным и юго-восточным склонам. При мощных взрывах вулканические бомбы падали на середину склона вулкана – на высоты 2.5 км н. у. м. – и скатывались ниже. Вершина вулкана была объята пламенем, гул от выбросов разносился на десятки километров от него. Согласно спутниковым данным, пепловые шлейфы протягивались на расстояния до 2500 км, преимущественно, на юго-восток и восток от вулкана, кроме пепловых облаков отмечались облака аэрозолей. Отметим, что одновременно с извержением Ключевского, 18 октября на Шивелуче произошло 22 эксплозивных события (http://www.kscnet.ru/ivs/kvert/van/index.php?n=2013-17), пепловые шлейфы протягивались на юго-восток от вулкана [Гирина и др., 2014а].

При внедрении лавовых потоков в ледники на склонах вулкана наблюдались вторичные (фреатические) взрывы, пар и пепел при этом поднимались иногда до 8 км н. у. м. Интенсивное таяние ледников и снежников под действием движущихся лавовых потоков приводило к образованию грязевых потоков во время извержений в 2005 и 2008 гг. (по р. Крутенькая до 27 км в 2005 г.), в 2007 г. (по р. Киргурич до 35 км – до старого аэропорта п. Ключи), в 2013 г. (по р. Студеная 70 км) и др. [Гирина и др., 2007, 2009, 2014а; Федотов, Жаринов, 2007, 2016].

Необычное явление наблюдалось во время извержения 16.09.2009–12.12.2010: вулканологи Я.Д. Муравьев, А.А. Овсянников и Ю.В. Демянчук стали очевидцами образования 8 апреля (по Гринвичу) 2010 г. радиальной трещины, протянувшейся на 1200 м по юго-западному склону Ключевского в пределах высот 3900–4600. Позднее по ней начал изливаться очередной лавовый поток [Муравьев и др., 2010].

Одним из результатов эруптивной активности Ключевского вулкана в XX–XXI вв. является то, что глубокий Крестовский желоб, образовавшийся во время извержения 1944–1945 гг., к маю 2011 г. был окончательно заполнен лавовым материалом, и основная масса лавовых потоков начала изливаться по Апахончичскому желобу [Гирина и др., 2016, 2019б; Пийп, 1956].

Крупный шлаковый конус, образовавшийся на вершине вулкана в результате рассматриваемых извержений, заполнил весь его кратер. По мере оттока магмы кратер шлакового конуса, который стал кратером собственно вулкана Ключевской, расширялся и углублялся, на его склонах обнажались шлако-лавовые останцы. Например, по данным альпиниста А. Горчакова, выполнившего 6 августа 2011 г. измерения с помощью GPS, кратер представлял собой овал размером 300 × 200 м; абсолютная высота вулкана составляла 4845 м н. у. м., т.е. высота шлакового конуса была 95 м от кромки старого кратера [Гирина и др., 2012].

По окончании эксплозивно-эффузивных извержений происходил отток магмы по каналу вулкана (магмоводу). При значительных подвижках шлако-лавовой массы, заполняющей магмовод, наблюдались крупные обрушения пирокластики с внутренних склонов кратера, и над вершиной вулкана появлялись пепловые облака. Например, пять эпизодов такой активности вулкана наблюдалось после извержения 2016 г. в период с марта 2017 г. по июль 2019 г. – пепловая колонна поднималась до 10.5 км н. у. м. (до 5.3 км над кратером), пепловые шлейфы протягивались до 600 км от вулкана (см. табл. 2). В эти периоды времени не наблюдалась стромболианская активность вулкана, соответственно, не регистрировалась на спутниковых снимках термальная аномалия в районе его кратера, следовательно, поступления на поверхность земли свежего магматического вещества не было.

ВУЛКАН БЕЗЫМЯННЫЙ

Вулкан Безымянный – один из активнейших вулканов мира, расположен в центральной части Ключевской группы вулканов Камчатки [Гирина и др., 2018б] (см. рис. 1, 2). Первое историческое извержение андезитового вулкана Безымянный началось 22 октября 1955 г. и продолжалось вплоть до его катастрофического извержения 30 марта 1956 г., во время которого был образован эксплозивный кратер глубиной 700 м и диаметром 1.3 × 2.8 км, было вынесено и перемещено более 3 км³ пирокластического материала в виде тефры, отложений направленного взрыва и пирокластических потоков [Горшков, 1957; Горшков, Богоявленская, 1965]. Сразу после катастрофы в кратере начал расти экструзивный купол, рост его происходит и поныне [Богоявленская, Кирсанов, 1981; Дубик, Меняйлов, 1969; Кирсанов и др., 1971; Малышев, 2015; Girina, 2013 и др.].

В 2000–2012 гг. продолжалась циклическая экструзивно-эксплозивно-эффузивная деятельность вулкана, впервые проявившаяся при извержении 1977 г. [Богоявленская, Кирсанов, 1981]:

– новый цикл активности Безымянного начинался ростом экструзивного блока в кратере или на вершине лавового купола;

– затем следовала эксплозивная фаза извержения продолжительностью от 20–30 мин до полутора сут;

– далее длительное (от первых месяцев до полугода) выжимание вязких лавовых потоков на склоны купола;

– спокойная фумарольная активность вулкана (некоторое затишье в его деятельности) до начала нового цикла.

С 2000 г. до июня 2019 г. произошло 27 эксплозивных извержений Безымянного, связанных с ростом экструзивного купола (табл. 3).

Таблица 3.  

Извержения вулкана Безымянный

День, месяц, год начала эксплозивного извержения	UTC	Высота эруптивной колонны, км н. у. м.	Длина пеплового шлейфа, км	Направление распространения пеплового шлейфа	Максимальная величина вулканического дрожания, мкм/с	Длительность вулканического дрожания, ч
13.03.2000	16:25	8	2000	З–СЗ
01.11.2000	15:20	6.5	300	Ю–З
06.08.2001	22:28	10	400	Ю	11.7
16.12.2001	0:00	6		З	1.92	24
25.12.2002	19:20	6	200	З	0.88	6
26.07.2003	8:45	11	300	З–ЮЗ
13.01.2004	22:50	8	300	С–СВ	3.81	0.5
18.06.2004	19:40	10	1000	С–В	0.43	0.7
11.01.2005	8:02	10	400	З–ЮЗ	0.48	11
30.11.2005	12:00	6	450	З–ЮЗ	0.14	1
09.05.2006	8:21	15	1500	В–СВ	1.01	3.3
24.12.2006	9:17	15	900	С–В	0.77	6.5
11.05.2007	14:45	8	200	С–СВ
14.10.2007	14:27	10	1000	С–В	1.08	11
05.11.2007	8:43	8	100	З	0.36	1
19.08.2008	10:30	9	1300	З–ЮЗ	0.4	1
16.12.2009	21:45	10	500	З–СЗ	1.1	1.5
31.05.2010	12:34	10	1000	З
13.04.2011	20:20	7	100	С–СЗ	0.23	3
08.03.2012	21:40	8	200	С–В	0.68	17.5
01.09.2012	19:30	12	500	Ю–В	0.88	2
15.12.2016	6:00	4	120	З	0.1	2.36
09.03.2017	3:10	8	600	С–З, С–СЗ	0.34	6.34
16.06.2017	4:53	12	700	С–В, В	0.4	2
20.12.2017	3:40	15	2000	С–В	0.4	5.25
20.01.2019	16:10	12	600	С–З	0.22	2
15.03.2019	17:30	15	900	В–СВ	0.12	4

Высота эруптивной тучи, поднимавшейся над вулканом, варьировалась от 4 до 15 км н. у. м., т.е. от 1.2 до 12.2 км над вершиной вулкана (рис. 6).

Рис. 6.

Высота эруптивных туч над вулканом Безымянный при эксплозивных извержениях в 2000–2019 гг.

За 12 лет, в период с 2000 по октябрь 2012 гг., произошло 21 эксплозивное извержение Безымянного: по одному в 2002, 2003, 2008, 2009, 2010 и 2011 гг., три в 2007 г. и по два в остальные годы (см. табл. 3). Перерывы между извержениями варьировались от 22 (в 2007 г.) до 485 дней (между 2008 и 2009 гг.).

В течение 2012–2016 гг. вулкан находился в состоянии относительного покоя, связанного, вероятно, с высокой эффузивной активностью Трещинного Толбачинского извержения им. 50-летия ИВиС ДВО РАН в 2012–2013 гг. и четырех извержений вулкана Ключевской в 2012–2013, 2013, 2015 и 2016 гг. [Гирина, 2016; Гирина и др., 2018б].

За 2.5 года в период с декабря 2016 по июнь 2019 гг. произошло 6 эксплозивных извержений Безымянного: одно – в 2016 г., три – в 2017 г. и два – в 2019 г. Остановимся подробнее на активности вулкана Безымянный в последние годы.

С декабря 2016 до середины 2018 гг. отмечалось выжимание вязких лавовых потоков на западные и южные склоны лавового купола вулкана, на фоне которого произошло четыре эксплозивных извержения с выносом пепла до 15 км н. у. м. (до 12 км над кратером вулкана): 15 декабря 2016 г. и 9 марта, 16 июня и 20 декабря 2017 г. В 2019 г. наблюдалось два извержения вулкана: 20 января и 15 марта. Наиболее сильные пароксизмальные извержения Безымянного в 2016–2019 гг. произошли 20 декабря 2017 г. и 15 марта 2019 г.

Например, эксплозивное извержение 15 декабря 2016 г. с выносом небольшого количества пепла до 4 км н. у. м. произошло спустя 111 дней после обнаружения нового экструзивного тела в кратере вулкана 26 августа и 10 дней после явной активизации вулкана 5 декабря, связанной с началом выжимания вязких лавовых потоков на западный склон лавового купола [Гирина и др., 2018а]. Извержение 9 марта 2017 г. (пепел поднимался до 7–8 км н. у. м.) наблюдалось спустя 94 дня после начала эффузивной деятельности вулкана и 84 дня после первого эксплозивного [Гирина и др., 2018а]. Извержение 16 июня (пепловое облако до 12 км н. у. м., подверглась пеплопадам территория площадью более 108750 км²) (рис. 7) произошло через 99 дней после второго, извержение 20 декабря (эруптивная туча до 15 км н. у. м., основная площадь территории пеплопадов – около 78  000 км², в том числе на суше – 42 600 км²) – через 188 дней после третьего. То есть для проявления сильного эксплозивного извержения вулкана потребовался почти в два раза больший период времени для накопления энергии, чем для каждого из двух предыдущих. Следует отметить также, что если три первых извержения происходили на фоне активных излияний лавовых потоков на склон купола Безымянного, последнее – на фоне снижения или замирания эффузивной деятельности вулкана.

Рис. 7.

Визуализация в ИС VolSatView распространения пеплового облака от вулкана Безымянный при извержении 16 июня 2017 г. с 04:53 до 21:20 UTC по данным спутника Himawari-8 [Гирина и др., 2017].

В 2018 г. вулкан был относительно спокоен, к середине февраля температура термальной аномалии в районе вулкана значительно понизилась, что, вероятно, указывало на завершение выжимания вязкого лавового потока на склон купола после эксплозивного извержения 20 декабря 2017 г. С 24 марта по 5 ноября температура аномалии также была повышенной (иногда до 27–28°С), возможно, в связи с ростом и существованием нового небольшого лавового купола, обнаруженного в кратере вулкана при облете на вертолете 9 июля 2018 г. (http://geoportal.kscnet.ru/volcanoes/ imgs/2373.jpg).

Согласно видео (https://www.youtube.com/ watch?v=Fhbfzd9l2fI) и спутниковым данным, следующее эксплозивное извержение вулкана произошло 20 января 2019 г., спустя 394 дня со времени предыдущего извержения. Эксплозии подняли пепел до 10–12 км н. у. м. (7–9 км над куполом), пепловый шлейф перемещался на северо-запад от вулкана (http://geoportal.kscnet.ru/ volcanoes/imgs/2409.gif – распространение пеплового шлейфа по данным спутника Himawari-8 в ИС VolSatView), пеплопадам была подвержена территория Камчатки, Магаданской области и части Охотского моря площадью около 200 тыс. км² (см. табл. 3) [Гирина и др., 2019в].

Постоянные наблюдения за активностью вулкана Безымянный позволили выявить общие черты его подготовки к эксплозивным извержениям [Токарев, 1966; Girina, 2012]. Благодаря комплексному (видео-визуальному и спутниковому) мониторингу вулкана в период с 2002 по 2019 гг. учеными KVERT (Kamchatkan Volcanic Eruption Response Team) ИВиС ДВО РАН было предсказано 14 эксплозивных извержений Безымянного (16.12.2001, 25.12.2002, 11.01.2005, 09.05.2006, 11.05.2007, 14–15.10.2007, 19.08.2008, 31.05.2010, 08.03.2012, 01.09.2012, 09.03.2017, 16.07.2017, 20.12.2017, 15.03.2019) – предупреждения о сильных эксплозивных извержениях вулкана были опубликованы на сайте ИВиС ДВО РАН (KVERT, http://www.kscnet.ru/ivs/kvert) за 0.5–24 ч до их начала [Гирина и др., 2017, 2018а; Girina, 2012].

ТРЕЩИННОЕ ТОЛБАЧИНСКОЕ ИЗВЕРЖЕНИЕ В 2012–2013 ГГ.

Большая часть данных о динамике извержения была получена в ходе полевых работ Толбачинской экспедиции ИВиС ДВО РАН, а также при облетах вулкана и выполнении аэрофотосъемки и тепловой съемки лавовых потоков 29 ноября, 13 декабря, 27 декабря 2012 г., 15 февраля и 5 июня 2013 г. [Дрознин и др., 2013; Двигало и др., 2014].

Извержению предшествовало пять месяцев повышенной сейсмичности и деформаций земной поверхности, достигших максимума за день до начала извержения 27 ноября 2012 г. Извержение, длившееся 9 мес., можно условно разделить на три стадии, первая и последняя из которых продолжались около 10 дней и основная – более 8 мес.

Начальная стадия. Впервые район извержения был осмотрен вечером 28 ноября. Вдоль новообразованной эруптивной трещины на юго-западном склоне вулкана Плоский Толбачик происходили выбросы пепла и раскаленных бомб, сопровождающиеся интенсивным излиянием лавы. Пепловое облако поднималось над трещиной до 3 км. Во время облета района извержения 29 ноября с вертолета были определены наиболее активные две группы жерл: одна в средней части эруптивной трещины на высоте 1850 м н. у. м. (конус Меняйлова), и вторая на высоте 1740 м н. у. м. (конус Набоко) (рис. 8, 9). Конусы были названы в честь известных вулканологов А.А. Меняйлова и С.И. Набоко. Самые верхние лавовые жерла находились на трещине на высоте около 2000 м н. у. м. на юго-восточном подножии конуса 1941 г.; самые нижние – на высоте около 1500 м н. у. м. на западном подножии конуса Красный. Два крупных лавовых потока типа “аа” двигались на запад и юго-запад со скоростью до 200 м/ч по местности, покрытой снегом толщиной 0.1–0.5 м. Эти первые потоки в дальнейшем сформировали два сложнопостроенных лавовых поля Водопадное и Ленинградское, названных по захороненным ими двум полевым базам ИВиС ДВО РАН (см. рис. 2). Водопадное поле образовано лавой, излившейся из верхней части эруптивной трещины, Ленинградское – в основном из ее нижней части.

Рис. 8.

Схема расположения эруптивных трещин (показаны пунктиром) и лавовых полей, образованных во время Трещинного Толбачинского извержения 2012–2013 гг. (по данным спутника NASA EOS-1 ALI от 5 апреля 2013 г).

Рис. 9.

Шлаковый конус Набоко, вид с юга в июле 2013 г. Вертикальные струи дегазации (справа налево): основной кратер с лавовым озером, боковое жерло и газовая отдушина в кровле лавовой трубы. Фото А.Б. Белоусова.

Согласно аэрофотосъемке 29 ноября 2012 г., лавовые потоки покрывали площадь 14.46 км², общий объем изверженной лавы был 0.072 км³. Средний уровень расхода лавы в начальный период извержения (27 ноября–1 декабря) составлял 440 м³/с [Двигало и др., 2014]. Первые порции изверженной лавы содержали 54% SiO₂, позднее его содержание снизилось до 52% [Volynets et al., 2015].

Жерла, расположенные в верхней части эруптивной трещины (включая кратер Меняйлова), перестали работать к 1 декабря 2012 г. Большинство жерл нижней части трещины (кроме кратера Набоко) – к 8 декабря 2012 г. Граница Водопадного лавового поля прошла на высоте 705 м н. у. м., потоки имели мощность до 10 м, длину 8.5 км и объем 0.043 км³ [Двигало и др., 2014]. Ленинградское поле, лава в которое поступала из конуса Набоко, продолжало увеличиваться, к 8 декабря его длина превысила 10 км, фронтальная часть лавового потока находилась в лесу на высоте 700 м н. у. м.

Основная стадия. Фонтанирование лавы в конусе Набоко (1740 м н. у. м.) и излияние из него лавовых потоков продолжались до конца извержения, характер которого постепенно менялся. В кратере конуса Набоко сформировалось небольшое лавовое озеро, оно непрерывно бурлило, выбрасывая фонтаны жидкой лавы, легкий вулканический шлак и волосы Пеле. Лава вытекала из него через широкий разрыв южного склона и двигалась в открытом глубоком узком (5–10 м шириной) каньоне по агглютинированным отложениям шлака (рис. 10). Скорость потока лавы в канале составляла 2–3 м/с, температура лавы 1060–1080°С.

Рис. 10.

Лавовые потоки во время Трещинного Толбачинского извержения 2012–2013 гг.: лавовая река, выходящая из лавовой трубы в 1 км от конуса Набоко, май 2013 г. (а); “пахойхой” потоки на Толудском лавовом поле, движущиеся по шлаку 1975–1976 гг., июль 2013 г. (б). Фото А.Б. Белоусова.

К середине декабря расход лавы снизился с 140 м³/с до 18 м³/с [Двигало и др., 2014]. Ленинградское лавовое поле протянулось на 18 км и стало наращивать площадь и толщину. В январе началось формирование Толудского лавового поля, в конце августа 2013 г. его длина составляла 4.3 км (см. рис. 8).

Ближайшая к конусу Набоко часть лавового каньона трансформировалась в короткую лавовую трубу. В дальнейшем лава вытекала из лавового озера конуса по трубам, имевшим средний диаметр около 10 м с градиентом уклона около 3°, выходила она на поверхность на некотором расстоянии от конуса.

В ходе извержения лавовые трубы меняли конфигурацию, на заключительном этапе извержения лава двигалась на протяжении нескольких километров от конуса Набоко по сложной системе лавовых труб, скрытых в толще лавового поля на глубине от 1 до 20 м. Течение лавы можно было наблюдать через несколько газовых отдушин в кровле труб, а также на фронтальных частях лавового поля [Belousov et al., 2015]. На отдельных участках лавового поля через поверхность потоков “аа” медленно выдавливалась пластичная лава, принимая форму почти сферических подушек (см. рис. 9). К концу мая, когда расход лавы уменьшился примерно до 15 м³/с, лавы “пахойхой” стали преобладать и сформировали обширный покров в южном секторе лавового поля. В течение лета уровень лавы в лавоводах постепенно понижался, и к осени они полностью опустели. В результате длительной эффузивной деятельности образовалось лавовое поле, состоящее из переслаивания многочисленных потоков лавы типа “аа” и “пахойхой” трахиандезибазальтового состава. В конце основной стадии общая площадь лавового поля достигла 40 км², максимальная мощность лавовых наслоений – 70 м.

Лавовое озеро в кратере конуса Набоко изменялось на протяжении извержения: первоначально из него свободно изливалась лава через брешь в конусе; во время эксплозий лава из него выплескивалась; когда брешь в конусе была заполнена шлаком, лавовое озеро приобрело овальную форму размером 50 × 25 м. В июле–августе озеро разделилось на два круглых озера диаметром по 10 м, во второй половине августа оно исчезло. В боковом жерле конуса Набоко небольшое лавовое озеро почти не менялось в течение основной стадии извержения.

Интенсивность эксплозивной активности кратера Набоко также менялась: максимальная активность (лавовые фонтаны и выбросы вулканических бомб до 300 м над кратером) была в первые два месяца извержения, затем средняя высота выбросов тефры снизилась до 100 м.

Заключительная стадия. 23 августа расход лавы упал с 10–20 м³/с до нуля. В кратере Набоко исчезло лавовое озеро, продолжались только слабые выбросы стромболианского типа на высоту до 30 м с паузами продолжительностью до трех дней. В начале сентября активность вулкана полностью прекратилась.

К концу извержения высота конуса Набоко была 125 м, основной кратер имел диаметр 100 м и глубину 30 м. За 9 месяцев было извержено около 0.55 км³ трахиандезибазальтовой лавы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В 2000–2019 гг. произошло 42 извержения четырех вулканов Северной группы Камчатки. В 2012–2013 гг. одновременно извергались четыре вулкана: на фоне продолжавшегося с 2001 г. экструзивно-эксплозивно-эффузивного извержения Шивелуча произошли извержения: 8 марта и 1 сентября – Безымянного, с 1 сентября 2012 г. по 10 января 2013 г. – Ключевского и с 27 ноября 2012 г. по 15 сентября 2013 г. – Трещинное Толбачинское (см. табл. 1–3). Три вулкана часто работали в сближенных временных интервалах в течение одного года. Например, высокая активность вулканов Шивелуч, Ключевской и Безымянный регистрировалась в 2005, 2010 и 2017 гг. В 2005 г. 11 января наблюдалось извержение Безымянного, 15 января началось извержение Ключевского, продолжавшееся в течение трех месяцев, на фоне которого 27 февраля произошло самое мощное с 1964 г. извержение Шивелуча; кроме этого, 22 сентября и 30 ноября были отмечены, соответственно, извержения Шивелуча и Безымянного (см. табл. 1–3). В 2010 г. на фоне извергавшегося с 16 сентября 2009 г. по 12 декабря 2010 г. Ключевского, произошло два мощных извержения – Безымянного 31 мая и Шивелуча 27 октября. В июне 2017 г. на фоне эруптивной деятельности вулкана Ключевской произошло крупное эксплозивное событие Шивелуча 14 июня и пароксизмальное Безымянного 16 июня [Гирина и др., 2018б].