Эксплозивное извержение вулкана иван Грозный в 2012-2013 гг. (остров Итуруп, Курильские острова)

Вестник ДВО РАН. 2013. № 3

УДК 551.21

Р.В. ЖАРКОВ, Д.Н. КОЗЛОВ

Эксплозивное извержение вулкана Иван Грозный в 2012-2013 гг.

Приводятся результаты наблюдений над эксплозивным извержением влк. Иван Грозный (о-в Итуруп, Курильские острова), которое началось 15 августа 2012 г. и продолжается до настоящего времени. Представлены данные анализа инфракрасной съемки вулкана, выполненной с борта вертолета в межэруптивный пер-иод в августе 2012 г.

Ключевые слова: вулкан, эксплозивное извержение, инфракрасная съемка.

Explosive eruption of Ivan Grozny volcano in 2012—2013 (the Iturup Island of the Kurile Islands).

R.V. ZHARKOV, D.N. KOZLOV (Institute of Marine Geology and Geophysics, FEB RAS, Yuzhno-Sakhalinsk).

The results of visual supervision of explosive eruption of Ivan Grozny volcano (Iturup Island of the Kurile Islands), has begun in August 15, 2012 and proceeding up to present time. The data of infrared shooting of the volcano during made from helicopter between the eruptions in August 2012 are presented.

Key words: volcano, explosive volcanic eruption, infrared shooting.

Вулкан Иван Грозный (1159 м) расположен в южной части вулканического хр. Грозный на о-ве Итуруп (Южные Курильские острова). Он представляет собой сложный вулканический массив, древняя постройка (ранний (?)-средний плейстоцен) которого значительно разрушена эрозионными процессами. Наиболее молодыми (поздний плио-цен-голоцен-современными) образованиями, слагающими вулканический массив Иван Грозный, являются слившиеся своими основаниями купола Ермак, Иван Грозный, Дракон, осложненные многочисленными более мелкими вулканическими аппаратами. Лавы сложного вулканического массива Иван Грозный представлены главным образом двупи-роксеновыми андезитами.

Проявления современной активности влк. Иван Грозный приурочены к центральному куполу. С середины XX в. вулкан проявлял постоянную фумарольную активность, сопровождающуюся небольшими фреатическими и фреато-магматическими извержениями в 1951, 1964-1965, 1967-1968 и 1970-1973 гг. [2, 4]. Наиболее значительное извержение началось в мае 1989 г. В результате этого события на вершине купола образовалась трещина длиной около 70 м и шириной до 3 м, вдоль трещины были локализованы мощные фумаролы. Извержение сопровождалось подземными толчками с очагами на глубинах около 30 и 60-80 км. Асейсмичный слой в пределах от 30 до 60 км предположительно соответствует магматическому очагу, питающему вулкан. Небольшие эксплозии, приводившие к образованию над вулканом пеплово-газовых облаков различной высоты, отмечались до конца августа 1989 г. [1].

*ЖАРКОВ Рафаэль Владимирович - кандидат географических наук, старший научный сотрудник, КОЗЛОВ Дмитрий Николаевич - младший научный сотрудник (Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск). *Е-шай: rafael_zharkov@mail.ru

Работа выполнена при поддержке грантами РФФИ № 12-05-31502, РФФИ № 13-05-00544, ДВО РАН № 12-111-В-08-182 и договором № 74-ОК/11-8/10.

С 1990 по 2012 г. влк. Иван Грозный находился в стадии фумарольной активности. В 2004 г. нами были обследованы его вершинные фумаролы и термальный источник «Лопастной» у северного подножия купола [6]. Основная фумарольная деятельность на вулкане была сосредоточена на трех участках: из трещины извержения 1989 г., на северном склоне купола на высоте ~1050 м и в привершинной части купола на бровке небольшого эксплозивного кратера. Самый мощный парогазовый выход наблюдался из 70-метровой трещины на вершине экструзивного купола вулкана, в этом месте температура фумарольных газов достигала 95,5°С, температура других фумарол составляла 88-92°С.

Очередная эксплозивная стадия активности влк. Иван Грозный началась в середине августа 2012 г. Извержение предварялось сейсмической подготовкой: с января по август 2012 г. сейсмостанция «Курильск» СФ ГФС РАН (Сахалинского филиала Геофизической службы РАН) зафиксировала десятки сейсмических событий непосредственно под вулканическим хребтом и южнее, в акватории Тихого океана. При этом наблюдалось постепенное усиление сейсмичности, особенно в июле и начале августа, когда в районе вулкана происходили землетрясения с М = 3,3-4,3. Наиболее сильное землетрясение с эпицентром на южном его склоне зафиксировано 6 августа в 17:52 (здесь и далее - по местному времени), его магнитуда составила 4,3.

В начале августа на о-в Итуруп была организована экспедиция с целью изучения геохимических особенностей термопроявлений влк. Баранского. В экспедиции приняли участие сотрудники ИМГиГ ДВО РАН (А.К. Ёжкин, Р.В. Жарков), ИНГГ и ИГМ СО РАН (Е.П. Бессонова, С.Б. Бортникова, О. Л. Гаськова, М.П. Гора, И.Н. Ельцов, Л.В. Кунгурцев, Г. Л. Панин, А.Я. Шевко). Базовый лагерь отряда располагался на Старозаводском сольфатарном поле на юго-западном склоне влк. Баранского, в районе геотермальной электростанции «Океанская». Из лагеря был хорошо виден влк. Тебенькова, кромка кратера влк. Мачеха, купол влк. Дракон и вершинная часть купола влк. Иван Грозный, расстояние до которого составляет 12,5 км. Визуальные наблюдения за ходом эксплозивной активности проводились с влк. Баранского вплоть до 19 августа, затем за извержением наблюдали из г. Курильск (24 км севернее вулкана) и пос. Горячие Ключи (9 км к западу от вулкана). С 7 по 14 августа заметного усиления фумарольной деятельности на вулкане не отмечалось. 15 августа, при хорошей видимости купола влк. Иван Грозный, были отчетливо различимы не только фумаролы привершинной части, но и мощные парогазовые столбы серого цвета на северном склоне на высотах около 1050 и 1000 м. Ночью произошла первая эксплозия, при этом, по сообщениям местных жителей, в г. Курильск выпал пепел мощностью 1-2 мм и чувствовался резкий запах сернистых газов, однако на влк. Баранского эти явления нами не ощущались. В течение последующих двух недель в светлое время суток визуально зафиксировано 8 пеплово-газо-вых выбросов на фоне высокой фумарольной деятельности (рис. 1).

Основные выбросы происходили из жерла, расположенного на северном склоне купола, на высоте около 1050 м. Очередная эксплозия произошла 18 августа в 15:23. Эруптивная колонна поднялась на высоту более 700 м. Пепловый шлейф стал распространяться на северо-восток, в сторону влк. Баранского, спустя 45 мин начался слабый пеплопад в районе геотермальной электростанции, который продолжался около часа. Средняя масса пепла по оси пеплопада составила 5,5 г/м2, по химическому составу он был схож с пепла-ми извержений 1973 и 1989 гг. Свежевыпавшая тефра соответствовала андезитам умереннокалиевой серии (5Ю2 57,20%, К2О 1,03%). В гранулометрическом составе пеплов преобладали частицы пылеватой фракции размером < 0,05 мм (~38%), крупнозернистые частицы диаметром более 0,25 мм составляли всего 0,4%.

Последующие эксплозии высотой 300-1200 м отмечались 19, 21, 24 и 25 августа (рис. 2а). По данным космоснимков и визуальных наблюдений, пепловые шлейфы распространялись на север и северо-восток на десятки километров. 26 августа в 20:04 из г. Курильск нами наблюдалась мощная эруптивная колонна, которая за несколько минут поднялась на высоту более 3 км (рис. 2б).

М-3.51

15 ш їй ш ш

:<Ю 12:00 16:00 20:00 8:00 12:00 ' 16:00 20:00 8:00 ' 12:00 16:00 20:1

к_________________________________________________________________і І' .ill

Я:00 12:00 16.00 20:00 8:00 12:00 М- ' 16:00 20:00 8:00 12:00 16: оо ' 20:00

5ТМІГ , М Г

8:00 12:00 16:00 20:00 8:00 12:00 16:00 20:00 8:00 ' 12:00 16.00 20.00 МшЗЛч

I24 1 1 25   Hj 1

8:00 12:00 1(5:00 20:00 Й:іК1 I2rtl ' 16:00 20.00 8:00 12:00 16:00 20:00

27 28 29

К:00 ' 12-00 ’ ' 16:00 ' 211:00 N ІИІ ШИЇ ' 16‘СЮ ' 20:110 8:00 ' 12:00 16:00 20:00

ьо 1 |зї и-1 Н-2 Б 1 -4 т -ifj-5

8:00 ' 12:00 16.00 20:00 8:00 12:00 16:00 20:00

Рис. 1. Диаграммы визуальных наблюдений над активностью влк. Иван Грозный с 1S по 31 августа 2G12 г. Усл. обозначения: 1 - вулкан из пункта наблюдения не виден (облачность, туман); 2 - наблюдается фумарольная деятельность; 3 - наблюдается высокая фумарольная деятельность; 4 - наблюдается пеплово-газовый выброс; S - сейсмические события в районе вулкана и их магнитуда, зафиксированные сейсмостанцией «Курильск» СФ ГФС РАН

По данным сейсмостанции «Курильск» СФ ГФС РАН, этой эксплозии предшествовало землетрясение магнитудой 3,9 с эпицентром в 4 км северо-западнее влк. Иван Грозный. Землетрясение произошло в 2G:GG и ощущалось в Курильске силой 2-3 балла.

28 августа на о-в Итуруп прибыли сотрудники ИМГиГ ДВО РАН Д.Н. Козлов и В.Б. Гурьянов с тепловизионным оборудованием для дистанционного исследования последствий извержения влк. Иван Грозный. На вертолете Ми-8 трижды был совершен облет вулкана на расстоянии 2GG м от жерла и проведены инфракрасная съемка тепловизором SAT SDS Hotfind-LXS, фото- и видеосъемка вулкана и прилегающей территории. Визуально купол вулкана после извержений не изменился, отложения пепла отмечены на вершинной части купола, ниже по склону наблюдалась типичная травянистая растительность (рис. 3). На южном склоне вулкана была заметна полоса погибшего кедрового стланика и травянистой растительности, поврежденной, видимо, выпавшей высокотемпературной пирокластикой. Такая же полоса прослеживалась на западном склоне купола Дракон, который обращен к куполу влк. Иван Грозный.

На панорамных инфракрасных снимках вулкана сильного разогрева поверхности купола не наблюдается (рис. 4а, см. вклейку). Основной очаг фумарольной деятельности сосредоточен на высоте ~1050 м, размеры эруптивного жерла составили примерно 1G x 2G м. По данным тепловизионной съемки, температура парогазового столба в области всплытия составляла 150-200°С (рис. 4б, см. вклейку).

Сопоставление результатов инфракрасной съемки с фото- и видеоматериалами позволило рассчитать среднюю скорость подъема парогазового столба. Она составила ~5 м/с. В расчетах нами использовалась известная методика, описанная в работах Е.И. Гордеева, В.А. Дрознина и И.К. Дубровской [3, 5]. Зная среднюю температуру столба (по данным термограмм, ^Go^, а также его примерный радиус в районе жерла (5 м), мы провели расчет тепловой мощности и расхода пара верхнего парогазового столба. Для этого применялось уравнение теплового баланса [3]:

QJ = VnR2ycT,

где J- теплосодержание пара при температуре ~150°С (2756,5 кДж/кг); с - удельная теплоемкость воздуха (1 кДж/кг x oQ; у - плотность воздуха (1,2 кг/м3); Т - температура (20oQ; V - средняя скорость потока в области всплытия парогазового столба (5 м/с); R -радиус сечения шлейфа в области всплытия (5 м).

В результате расчетов установлено, что тепловая мощность струйного термического потока в момент измерений составила 9,48 МВт, а расход пара (Q) - 3,4 кг/с.

Рис. 2. Эксплозии влк. Иван Грозный: а - 19 августа, время съемки 16:01. Вид из г. Курильск. Фото РВ. Жаркова; б - 26 августа, время съемки 20:10. Вид из пос. Китовый. Фото А.К. Ёжкина

29 августа на влк. Иван Грозный наблюдалась слабая фумарольная активность, которая увеличилась к 17:00. Примерно в 18:00 произошел небольшой пепловый выброс, и над вулканом появился серый шлейф, который постепенно протянулся до влк. Баранского. 30 и 31 августа на вулкане отмечалась постоянная фумарольная деятельность без каких-либо мощных парогазовых выбросов. По визуальным наблюдениям местных жителей, сотрудников ИМГиГ ДВО РАН и анализу космоснимков, подобная активность сохранялась до конца сентября. Следующая эксплозия произошла 28 сентября в 16:30, из пос. Горячие Ключи наблюдалась эруптивная колонна высотой около 1 км.

С октября 2012 по март 2013 г. на вулкане был период повышенной фумарольной деятельности, мощный парогазовый столб постоянно наблюдался в ясную погоду местными жителями (рис. 5, см. с. 3 обложки). Последние эксплозивные выбросы были отмечены в начале апреля 2013 г. 3 апреля около 19 ч мощная эруптивная колонна поднялась на высоту более 2 км (рис. 6, см. с. 2 обложки), в пос. Горячие Ключи и г. Курильск выпало 2-3 мм пепла. 4 апреля в 13:30 произошел кратковременный выброс пепла на высоту более 3 км. Отобранные образцы пеплов отправлены в аналитическую лабораторию ДВГИ ДВО РАН для выяснения минерального, химического и гранулометрического состава.

Рис. 3. Северный склон купола влк. Иван Грозный, 28 августа 2012 г. Фото ВБ. Гурьянова

Заключение

После 22-летнего относительного покоя влк. Иван Грозный вступил в стадию эруптивной активности. Многоактные эксплозивные события продолжаются уже больше 8 мес. По химическому составу твердая пепловая фракция относится к андезитам и близка к тефре извержений 1973 и 1989 гг. Средняя температура парогазового шлейфа в межэруптивный период составила 150°С, тепловая мощность струйного термического потока парогазового столба - 9,48 МВт при расходе пара 3,4 кг/с. Эти показатели относительно невысоки, однако они сопоставимы с энергией и расходом пара при небольших эксплозивных извержениях курильских вулканов, таких, например, как извержение влк. Экарма (Средние Курильские острова) в 2010 г. [7].

Для более детального изучения последствий эруптивной активности влк. Иван Грозный в июле-августе 2013 г. состоится комплексная экспедиция на о-в Итуруп. В ходе полевых работ планируется восстановить историю формирования вулкана в голоцене, изучить состав и генезис продуктов его деятельности и дать оценку его будущей активности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абдурахманов А.И., Злобин Т.К., Мархинин Е.К., Тараканов Р.З. Извержение вулкана Иван Грозный в 1989 г. // Вулканология и сейсмология. 1990. № 4. С. 3-9.

2. Абдурахманов А.И., Федорченко В.И. О вулканической активности на Курильских островах в 1973 г. и о некоторых незафиксированных ранее извержениях // Вулканизм Курило-Камчатского региона и острова Сахалин. Владивосток, 1976. С. 114-118.

3. Гордеев Е.И., Дрознин В.А. Температура эксплозивного шлейфа извержения вулкана Корякский в 2009 г. // ДАН. 2010. Т. 430, № 3. С. 349-351.

4. Горшков Г.С. Вулканизм Курильской островной дуги. М.: Наука, 1967. 287 с.

5. Дрознин В.А., Дубровская И.К. Тепловизионные исследования вулканов Камчатки в 2008-2009 гг. // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России: материалы II науч.-техн. конф. 11-17 окт. 2009 г. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2009. С. 38-42.

6. Жарков Р.В. Современная сольфатарно-гидротермальная деятельность вулканов хребта Грозный (о. Итуруп, Курильские острова) // Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз: сб. материалов IV Сахалинской молодежной научной школы, Южно-Сахалинск, 2-5 июня 2009 г. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2010. С. 191-197.

7. Козлов Д.Н., Жарков Р.В. Тепловизионный анализ эруптивной активности вулкана Экарма в 2010 году // Тихоокеан. геология. 2012. Т. 31, № 6. С. 27-30.

б

Рис. 4. Термограммы влк. Иван Грозный: а - купол вулкана; б - жерло

а

Рис. 5. Вулкан Иван Грозный. Повышенная фумарольная деятельность, февраль 2013 г. Фото А.Р. Самолюка

Рис. 6. Вулкан Иван Грозный. Эксплозия, 3 апреля 2013 г. Фото с сайта http://forum.iturup.info