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.
 https://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1164977&uri=fig14.htm
|
| Рис. 14 |
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.
Б. Область умеренной опасности охватывает зоны за пределами области А, где существует угроза от пирокластических потоков и лахаров только в случае сильных извержений (рис.14).
Зоны опасности от пирокластических потоков включают долины сухих рек Халактырская, Елизовская, Желтуха и оврага Широкий вне зон повышенной опасности на расстоянии до 10-12 км от кратера с прилегающими участками междуречий, имеющих превышения над руслом менее 10-15 м. Ширина зон опасности - 300-400 м, а на участках возможного слияния их отдельных ветвей она может достигать 1,5 км. Мощности отложений потоков при сильных извержениях составят 10-20 м на расстоянии 10-12 км от вулкана.
Зоны опасности от лахаров, которые будут представлять угрозу только в случае сильных извержений, показаны там, где они простираются за пределы зон повышенной опасности от лахаров, наращивая таким образом в ширину участки возможного опасного воздействия грязевых потоков. Максимальная ширина такой зоны к юго-западу от устья р.Половинка на побережье океана - около 8 км. В пределах опасных зон грязевые потоки могут иметь как площадное распространение, так и разделяться на отдельные рукава, используя топографические особенности местности. Из наиболее освоенных и населенных участков лахароопасные зоны захватывают пос.Радыгино и левобережье р.Мутная 1-ая в ее нижнем течении. Высота грязевого вала здесь может составлять 3-5 м.
На склонах вулканов Козельский, Корякский и массива Монастырь нами показаны участки, где существует потенциальная угроза от лахаров и селей, лишь опосредствовано связанных с извержениями Авачинского вулкана, как это имело место и в прошлом. Подобные явления могут возникнуть, например, в результате выпадения обильных ливневых осадков во время или вскоре после прохождения пепловой тучи над соседними с Авачинской вулканическими постройками.
В области умеренной опасности пирокластические потоки будут представлять угрозу только в пределах ближайшего подножия вулкана, где проходят туристские маршруты. В зоне хозяйственного освоения с развивающимся дачным строительством главная опасность связана с лахарами. Особую озабоченность в этом плане вызывают районы, прилегающие к долинам рек Сухая Халактырская, Сухая Елизовская и Мутная 1-ая.
Область умеренной опасности в целом непригодна для хозяйственного освоения, но может быть частично использована при определенных рекомендациях. Под рекомендациями понимаются указания, в каком наиболее безопасном месте можно расположить объект и куда следует переместить людей или технику в случае начала извержения. Хозяйственная деятельность в таких районах должна предусматривать страхование от стихийных бедствий.
В. Область пониженной опасности включает зоны вне границ зон А и Б (рис.14). Здесь опасность будет возникать только в случае очень сильных и катастрофических извержений. Несмотря на достаточно обширный спектр опасных явлений, угроза от них здесь будет невелика из-за низкой вероятности подобных событий в ближайшем будущем, полностью исключить которые мы, однако, не можем.
Зоны опасности от пирокластических потоков и лахаров совмещают в единых границах площади потенциального воздействия указанных опасных явлений. Как одни, так и другие, во время катастрофических извержений могут распространиться по водоразделу Желтухи и оврага Широкий на расстояние до 15-16 км от вулкана. Они могут спуститься в истоки рек на северных и северо-восточных склонах соммы, а также по долинам р.Сухая Халактырская и расположенного восточнее руч.Узкий на расстояние до 13 км от кратера. Мощность отложений пирокластических потоков составит здесь более 5-6 м. Мощность грязевых отложений будет постепенно убывать от 10-15 м вблизи основания конуса вплоть до полного выклинивания.
Опасность от "палящих туч" пирокластических волн, ассоциирующихся с пирокластическими потоками, будет сказываться на расстоянии 20 км от кратера, где мощность тонкой пирокластики будет равна 1 см.
Сектор распространения обвально-взрывных отложений отдельно не выделен на карте, поскольку совпадет с таковым для зоны А. До 15 км увеличится лишь расстояние, на котором эти явления будут представлять опасность.
Зона опасности только от лахаров при катастрофических извержениях захватит обширную территорию (13х10 км) на западе района, где расположен аэропорт, жилые дома и хозяйственные объекты пригородов г.Елизово. Высота фронта грязевого потока при катастрофическом извержении может достигнуть здесь 6 м и более. Участок так называемого "Бомбежного поля", представляющий собой периферическую часть конуса выноса р.Желтуха, также является лахароопасной зоной в случае очень сильного извержения.
Низкая вероятность катастрофических извержений в ближайшие 100-200 лет снижает угрозу от опасных явлений. Поэтому, несмотря на максимальные масштабы возможных негативных последствий от извержений, эти зоны отнесены нами к области пониженной опасности.
Область пониженной опасности пригодна для ограниченного хозяйственного освоения и пребывания людей. Эти ограничения касаются в основном зон опасности от пирокластических потоков и лахаров. При хозяйственном освоении этих зон необходимо, наряду со страхованием имущества, получать дополнительные рекомендации для конкретных участков при проведении более детальных вулканологических исследований.
Г. Область наименьшей вулканической опасности включает территорию, где отсутствует угроза от лавовых и пирокластических потоков, "палящих туч", лахаров и существует только опасность от пеплопадов (рис.14).
Изопахита 10 см условно делит эту область на две зоны. В пределах одной из них можно ожидать с большой вероятностью выпадение тефры максимальной мощностью от 10 до 20 см. Максимальный размер частиц тефры составит 0,5-3 см, а нагрузка от нее - 300 кг/м2. За последние 4000 лет сильные пеплопады, зафиксированные в разрезах горизонтами тефры мощностью более 0,5-1 см, происходили здесь не чаще 14 раз. За пределами изопахиты 10 см в направлении от вулкана степень воздействия пеплопадов будет постепенно снижаться. Здесь максимальный размер тефры может составить 1 см, а нагрузка от нее не должна превысить 120 кг/м2.
Приведенные выше оценки касаются наиболее вероятной мощности тефры. Однако нельзя исключить, что во время сильного эксплозивного извержения ось пеплопада окажется направленной на юг. Тогда мощность тефры в рассматриваемой области может варьировать от 50 до 20 см, что отвечает на карте положению изолиний ее возможной максимальной мощности. В этом случае могут возрасти и максимальные размеры обломков тефры (до 4-9 см), и нагрузка от нее (до 400-900 кг/м2).
В отношении вулканической опасности очень удачно положение г.Петропавловск-Камчатский, который находится как раз на территории области Г (рис.14). Сюда за последние 10 тыс. лет не доходили пирокластические потоки и связанные с ними "палящие тучи", возвышенность, на которой расположен город, обтекалась лахарами. Опасность могут представлять только пеплопады разной интенсивности. Так, при мощности выпавшей тефры 10-20 см будут уничтожены травянистый покров и посевы, 5 см пепла затруднят движение транспорта и могут вызвать повреждение коммуникаций. Механизмы и приборы очень чувствительны к абразивному и коррозионному воздействию пепла. Максимально опасны пепловые тучи для летательных аппаратов [7,8], обслуживающих внутренние и международные авиалинии, учитывая положение Елизовского аэропорта. При пеплопадах происходит резкое ухудшение видимости и может наступить полная темнота. Линии электропередач и связи выходят из строя при прохождении сильно ионизированного пеплово-газового облака. Все это вызывает психологические стрессы и панику среди людей даже в тех случаях, когда их жизни нет прямой угрозы. Поэтому население должно быть обязательно извещено об опасности от пеплопадов и элементарных правилах поведения в этом случае.
Выделенную на карте область наименьшей вулканической опасности следует осваивать в первую очередь.
Заключение
Будущее (в ближайшие 50-100 лет) извержение Авачинского вулкана несомненно произойдет, его невозможно предотвратить или остановить. При этом существует вероятность развития комплекса опасных геологических процессов и явлений, несущих угрозу для населенных пунктов и освоенных территорий, примыкающих к вулкану. Заблаговременная оценка вулканической опасности может значительно уменьшить размеры материального ущерба и исключить человеческие жертвы. Представленная нами карта вулканической опасности может быть использована при разработке и осуществлении мероприятий, направленных на уменьшение ущерба от будущих извержений Авачинского вулкана, и применяться в повседневной деятельности Администрациями Камчатской области, городов Петропавловск-Камчатский и Елизово, территориальными органами Министерства по черезвычайным ситуациям и Гражданской обороны, природоохранительными и строительными организациями.
Авторы признательны О.В.Дирксену за помощь при подготовке графических приложений.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант грант 00-05-64299 а, грант 05-15-98611 л).
Список литературы
1. Базанова Л.И., Брайцева О.А., Иванов Б.В., Мелекесцев И.В. Декадный вулкан Авачинский на Камчатке // Вестник ДВО РАН. 1999. N 3. С. 126-135.
2. Брайцева О.А., Базанова Л.И., Мелекесцев И.В., Сулержицкий Л.Д. Крупнейшие голоценовые извержения вулкана Авачинский на Камчатке (этап 7250-3700 14C лет назад) // Вулканология и сейсмология. 1998. N 1. С. 3-24.
3. Влодавец В.И., Пийп Б.И. Каталог действующих вулканов Камчатки // Бюлл. вулканол. ст. 1957. N 25. С. 5-95.
4. Дитмар К. Поездка и пребывание на Камчатке в 1851-1855г.г. Ч.1. СПб. 1901. 756 с.
5. Дрознин В.А., Муравьев Я.Д. Энергетический и экологический аспекты извержения вулкана Авачинский на Камчатке (январь 1991г.) // Вулканология и сейсмология. 1994. N 3. С. 3-19.
6. Иванов Б.В., Флеров Г.Б., Масуренков Ю.П., Кирьянов В.Ю., Мелекесцев И.В., Таран Ю.А., Овсянников А.А. Динамика и состав продуктов извержения Авачинского вулкана в 1991 г. // Вулканология и сейсмология. 1995. N 4-5. С. 5-27.
7. Кирьянов В.Ю. Вулканические пеплы Камчатки как источник потенциальной вулканической опасности для пассажирских авиалиний // Вулканология и сейсмология. 1992. N 3. С. 16-36.
8. Кирьянов В.Ю., Фелицын С.Б. Вулканический пепел как природный фактор риска для авиации (по данным исследования свойств пепловых частиц) // Вулканология и сейсмология. 2000. N 5. С. 65-72.
9. Масуренков Ю.П., Егорова И.А., Пузанков М.Ю., Балеста С.Т., Зубин М.И. Вулкан Авачинский / Действующие вулканы Камчатки. Т. 2. М.: Наука, 1991. С. 246-273.
10. Мелекесцев И.В. Сильные вулканические пеплопады в районе г. Петропавловска - Камчатского // Вопросы географии Камчатки. 1990. Вып. 10. С. 101-107.
11. Мелекесцев И.В., Базанова Л.И., Брайцева О.А., Пузанков М.Ю., Двигало В.Н. Оценка вулканической опасности для г. Петропавловска - Камчатского / Отчет по договору с Администрацией Камчатской области. 1994. 65 с. (Фонды Администрации Камчатской области).
12. Мелекесцев И.В., Базанова Л.И., Брайцева О.А., Пузанков М.Ю., Двигало В.Н. Оценка вулканической опасности для г. Петропавловска - Камчатского / Научно- прикладные исследования в Камчатской области. Петропавловск - Камчатский: Изд-во ПКВМУ. 1996. Вып. 1. С. 58-63.
13. Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Двигало В.Н., Базанова Л.И. Исторические извержения Авачинского вулкана на Камчатке (попытка современной интерпретации и классификации для долгосрочного прогноза типов и параметров будущих извержений). Часть I (1737-1909 г.г.) // Вулканология и сейсмология. 1993. N 6. С. 13-27.
14. Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Двигало В.Н., Базанова Л.И. Исторические извержения Авачинского вулкана на Камчатке (попытка современной интерпретации и классификации для долгосрочного прогноза типов и параметров будущих извержений). Часть II (1926-1991 г.г.) // Вулканология и сейсмология. 1994. N 2. С. 3-23.
15. Мелекесцев И.В., Литасова С.Н., Сулержицкий Л.Д. О возрасте и масштабе катастрофических извержений типа направленного взрыва вулкана Авачинский (Камчатка) в позднем плейстоцене.) // Вулканология и сейсмология. 1991. N 2. С. 3-11.
16. Меняйлов А.А. Извержение вулкана Авача в 1938г. // Бюлл. вулканол. станции на Камчатке. 1939. N 6. С. 20-26.
17. Новограбленов П.Т. Извержение Авачинского вулкана в 1926 году // Изв. Русск. геогр. об-ва. 1926. Т. LVIII. Вып. 2. С. 79-92.
18. Пийп Б.И. Извержение вулкана Авача в 1938г. // Бюлл. вулканол. станции на Камчатке. 1941. N 10. С. 12-22.
19. Пийп Б.И. О раскаленных аггломератовых потоках Авачи и о типе извержений этого вулкана // Бюлл. вулканол. станции на Камчатке. 1946. N 12. С. 18-28.
20. Пийп Б.И. Извержение Авачинской сопки в 1945 г. // Бюлл. вулканол. станции. 1953. N 17. С. 6-23.
21. Пономарева В.В., Брайцева О.А. Вулканическая опасность для района Кроноцкое озеро - Узон - Долина Гейзеров // Вулканология и сейсмология. 1990. N 1. С. 27-44.
22. Слезин Ю.Б. Влияние свойств магмы на характер извержения (результаты численного эксперимента) // Вулканология и сейсмология. 1994. N4-5. С. 121-127.
23. Melekestsev I.V., Braitseva O.A., Ponomareva V.V. Prediction of volcanic hazards on the basis of the study of dynamics of volcanic activity in Kamchatka // Volcanic hazards assesment monitoring. IAVCEI Proceedings in volcanology. 1. Berlin-Tokyo: Springer-Verlag. 1989. P. 10-35.
24. Stuiver M., Reimer P.J., Bard E. et al. INTCAL98 Radiocarbon age calibration 24,000-0 cal B.P. // Radiocarbon. 1998. V. 40. P. 1041-1083.