|
апрель 2007 года
СЕКЦИЯ ГЕОЛОГИИ
содержание
П.Ю. Плечов, О.Э. Мельник, А.А. Бармин
Прогноз вулканической активности является одной из важнейших проблем безопасности человечества, поскольку в вулканически опасных районах постоянно проживает более 300 млн. человек, а катастрофические извержения ежегодно уносят человеческие жизни. Реконструкция динамики вулканических систем является ключевой задачей для прогноза извержений и их характера.
Существование долгоживущих вулканических систем подразумевает с одной стороны наличие близповерхностного магматического очага, определяющего локализацию вулканической постройки, а с другой, его постоянную подпитку энергией и веществом. Попадание порции свежей магмы в приповерхностный очаг и ее смешение с магмой очага должно приводить к неравновесным состояниям, что может проявляться в резорбции вкрапленников, сложной зональности минералов, неравновесных ассоциациях, возникновении реакционных кайм одних минералов вокруг других, обилии мафических включений, наличии контрастных групп расплавных включений. Такие признаки фиксируются в продуктах всех катастрофических эксплозивных извержений, в том числе и в изученных нами извержениях вулканов Сент-Хеленс (США, 1981-1987), Суфриер Хиллс (Большие Антилы, 1995-2006), Унзен (Япония, 1991-1995), Безымянный (Россия, 1956 -2006) и Шивелуч (1964-2006).
Совмещение методов петрологии и гидродинамики позволило перейти от теоретического моделирования вулканических процессов к построению количественных моделей конкретных извержений. В первую очередь разработанные методики были применены к андезитовым вулканам островных дуг, для которых характерна смена режима извержения от медленного роста лавового купола к катастрофическим взрывам.
С помощью петрологических методик определены условия существования магматических очагов (давления, температуры, состав магмы) для вулканов Шивелуч и Безымянный (Камчатка). Показан нагрев области магматического очага вследствие поступления свежей порции магмы перед извержением. Характерное время попадания магмы в очаг и время подъема магмы из очага к поверхности определялось на основе кинетики реакций минерал-расплав.
Построена нестационарная модель извержения с учетом кинетики кристаллизации магмы, фильтрации газа через нее и упругих деформаций стенок канала вулкана. Выявлена причина существования циклических режимов роста лавовых куполов. На основе петрологических данных проведено математическое моделирование и реконструирована наблюдаемая зависимость расхода от времени для вулканов Шивелуч, Маунт Ст. Хеленс, Суфриер Хиллз и Сантьягито.
|
