Дипломная работа: Сейсмичность Ключевского вулкана как отражение его современной магматической деятельности
В январе - феврале 1990 г. в Центральной зоне под Ключевским вулканом из-за сильного в.д. были определены координаты всего 8 ВТ землетрясений 6 - 7 энергетических классов с глубиной очага не более 1-2 км ниже уровня моря (см. периоды "л" и "м" на рис.3, Б ).
После окончания вершинного извержения, с марта по декабрь 1990 г., на Ключевском вулкане регистрировались неглубокие (Н менее 5 км) слабые ВТ землетрясения, которые происходили почти ежедневно в виде одиночных событий, небольших групп (до 8 - 10 событий) и роев, и сопровождали вяло текущее слабое эксплозивное вершинное извержение (период "н", рис.3, Б). Наиболее значительные рои были отмечены 13.03 - 3.04.1990 г. (рой (11), в котором, по данным одной станции, зарегистрировано более 500 землетрясений сильнее 5 энергетического класса, Ksmax = 7,0) и 19.09 - 4.10.1990 г. (рой (12), около 100 событий, Ksmax = 6,5). Эпицентральная область, образованная ВТ землетрясениями вокруг центрального кратера в 1990 г., по-прежнему была вытянута на 10 - 15 км с северо-запада на юго-восток.
Сразу после окончания роя ВТ землетрясений 13.03 - 3.04.1990 г. ( рой (11) на рис.3, Б) под северо-восточным склоном Ключевского вулкана на глубине около 10 км было зафиксировано землетрясение с Ks = 6,3, а в конце апреля - начале мая наметилось слабое оживление сейсмической деятельности в нижних горизонтах земной коры и в переходном от коры к мантии слое. За сутки до окончания роя ВТ землетрясений 19.09 - 4.10.1990 г. (рой 12) началось постепенное перемещение сейсмической активности с приповерхностных глубин в средние и нижние горизонты земной коры под Центральной зоной (окончание периода "н", рис.3, Б). Очень слабые (Ksmax = 5,8) похожие друг на друга по форме записи ГДП землетрясения регистрировались под Ключевским вулканом в течение ноября - декабря 1990 г.
1991 - 1992 гг. В период с 1991 г. по сентябрь 1992 г. состояние вершинного кратера Ключевского вулкана характеризовалось редкими пепловыми выбросами и фумарольной деятельностью. Усиление эксплозивной стромболианской активности отмечалось в течение 12 - 29.10.1992 г. (период "п", рис.3, В): пульсирующая подсветка в кратере, парогазовые, с небольшим количеством пепла выбросы, редкие раскаленные бомбы над кромкой кратера [4]. Судя по не снижающемуся и даже возросшему уровню в.д., Ключевской вулкан оставался активен, по-видимому, до конца первой декады декабря 1992 г. Последовавшая затем пауза в извержении продолжалась до конца декабря. С 30.12.1992 г. слабое стромболианское извержение вершинного кратера возобновилось.
Слабая эруптивная деятельность вершинного кратера Ключевского вулкана в 1991 - 1992 гг. сопровождалась неглубокими ВТ землетрясениями (Ksmax = 6,8), редкими взрывными землетрясениями и периодически возникавшим низкочастотным в.д. Максимальная амплитуда в.д.во время небольшого усиления стромболианской деятельности вершинного кратера в период 10 - 29. 10.1992 г. не превышала 1,5 - 1,9 мкм, с ноября по первую декаду декабря 1992 г. достигала 2,5 - 2,9 мкм, а в остальное время составляла менее 0,7 - 0,8 мкм. Очаги ВТ землетрясений, зарегистрированных в 1991 - 1992 гг. в Центральной сейсмоактивной зоне на глубинах менее 5 км, располагались в полосе, протянувшейся от вершинного кратера и прилегающего к нему юго-восточного склона на север, северо- запад и запад вплоть до вулкана Ушковский (общая длина порядка 20 км).
Во второй половине января 1991 г. под Ключевским вулканом, наряду с неглубокими ВТ землетрясениями, возобновилась сейсмическая активность на глубинах 20 - 35 км, в нижних горизонтах земной коры и переходном от коры к мантии слое. Слабые ГДП землетрясения (Ks = 5 - 5,5) регистрировались под центральным кратером и к северо-западу, востоку и юго-востоку от него с 19 января до конца мая 1991 г. После полуторамесячного перерыва, с 15 июля 1991 г. началось новое усиление сейсмичности на глубинах 20 - 35 км (Ks = 4,9 - 5,7), продолжавшееся до начала октября 1991 г. Землетрясения происходили почти ежедневно, образуя рои продолжительностью от нескольких дней до несколькихнедель и насчитывавшие от 20 до 100 и более событий. В период с октября 1991 г. до середины февраля 1992 г. сейсмичность на глубинах более 20 км под Ключевским вулканом практически отсутствовала. И только в первой декаде декабря 1991 г. в интервале глубин 20 - 40 км была зафиксирована небольшая группа слабых ГДП землетрясений. После 10 - 15 февраля 1992 г. сейсмическая активность в нижних горизонтах коры и переходном от коры к мантии слое снова усилилась. Землетрясения происходили до начала октября 1992 г. (см. вторую половину периода "о" на рис.3, В), причем число событий с Ks > 5,5 в этом интервале глубин в 1992 г. в несколько раз превысило количество аналогичных землетрясений в 1991 г. Эпицентральная область ГДП землетрясений в 1991 - 1992 гг. представляла собой почти изометричную территорию с радиусом порядка 12 - 15 км.
В конце сентября 1992 г, вскоре после окончания периода усиления ГДП сейсмичности в низах коры, было замечено учащение вылета светящихся бомб и пепловых выбросов из центрального кратера [4]. На сейсмограммах ближайших сейсмических станций стали регистрироваться вначале отдельные цуги в.д. с Amax = 0,3 - 0,4 мкм. (в конце сентября), а затем непрерывное низкочастотное в.д. с Amax до 1,5 - 1,9 мкм (в октябре) и до 2,5 - 2,8 мкм (в середине ноября - начале декабря), сопровождавшее слабое стромболианское вершинное извержение (период "п", рис.3, В). С 8 до 30 декабря 1992, во время паузы в вершинном извержении, в.д. прекратилось.
1993 г. Извержение вершинного кратера Ключевского вулкана, возобновившееся 30 декабря 1992 г., продолжалось до начала февраля 1993 г. и сопровождалось умеренным в.д. (Amax до 1, иногда до 2 мкм) и слабыми неглубокими ВТ и ГДП землетрясениями (период "т", рис.3, Г). До середины марта на вулкане отмечалась лишь фумарольная деятельность. 10 марта на ближайших к вулкану РТС вновь стало регистрироваться в.д., а фумарольная деятельность вершинного кратера резко усилилась. С 15 марта до начала сентября 1993 г. происходило новое сильное эксплозивно-эффузивное извержение, в результате которого был полностью заполнен провал, образовавшийся в вершинном кратере в 1990 г. Объем извергнутой магмы составил около 30 млн. т[27]. В ходе извержения было выделено три этапа (А.Ю.Озеров, устное сообщение, 1998): эксплозивный (15.03 - 18.07, период "ф" нарис.3, Г), кульминационный эффузивно-эксплозивный (19.07 - середина августа, период "х"), во время которого высота фонтанирования лавы и выброса бомб достигала 1000 м над кромкой кратера, пепловые облака поднимались на высоту до 5 - 6 км, и эксплозивный (середина августа - начало сентября, период "ц"). В деятельности вулкана наблюдалась четко выраженная периодичность: каждые 5 - 6 часов интервалы усиления иэвержения сменялись интервалами ослабления. К 3 - 4 августа в кратере на месте двухсотметрового провала сформировался шлаковый конус высотой 86 м (А.Ю.Озеров, устное сообщение, 1998). 8 - 9 августа интенсивность излияния лавы снизилась, а к 20 августа эффузивная деятельность полностью прекратилась. С начала сентября до конца 1993 г. вулкан находился в состоянии слабой и умеренной эксплозивной деятельности (период "ч").
По мере развития вершинного извержения, которое до конца июня 1993 г. носило умеренный вулканский характер, регистрировавшееся на Ключевском вулкане непрерывное в.д. постепенно возрастало. С 10 мая максимальная амплитуда в.д. в большинстве случаев превышала 1 мкм, а с 23-25 июня, когда извержение приобрело стромболианский характер, амплитуда в.д. стала быстро расти. К 5 - 9 июля она достигала 8 - 10 мкм, а к 19 июля - 22 мкм. Многие сейсмограммы при этом были настолько "забиты", что никакие измерения были невозможны. Именно в это время происходило быстрое заполнение кратера продуктами извержения. Во время кульминационной стадии извержения, 19-31.07, максимальная амплитуда в.д. превышала 30 мкм. В августе в.д. стало ослабевать, после 13 сентября до конца года амплитуда в.д. составляла 0,5 - 0,2 мкм ("ч", рис.3, Г). Отмечавшееся в июле-августе 1993 г. чередование периодов усиления и ослабления в.д. отражало аналогичную периодичность в ходе эксплозивно-эффузивного извержения.
В течение 1993 г. землетрясения под Ключевским вулканом регистрировались на трех интервалах глубин: -4 - 5 км, 11 - 20 км и 20 - 40 км. Слабые (меньше 6 энергетического класса) ГПД землетрясения преобладали с января до начала марта 1993 г. (см. периоды "т" и "у", рис.3, Г). 2 марта, за неделю до возобновления в.д., под северным склоном вулкана, приблизительно в 5 км от вершинного кратера, на глубине около 18 км, произошло землетрясение с Ks = 5,5, а 5 мая, когда извержение продолжало набирать силу, приближаясь к кульминационной фазе, было зафиксировано более сильное (Ks = 6,8) событие на глубине 15 - 16 км в 2 - 3 км к северу от центрального кратера (см. период "ф", рис.3, Г). В начале-середине июня на фоне умеренного в.д. прошла еще одна группа ГДП землетрясений. В конце июня - в июле 1993 г. из-за перегруженности сейсмограмм в.д. и другими ПДП сигналами, сопровождавшими кульминационную фазу вершинного извержения, многие землетрясения ( и ВТ и ГДП), если они происходили под вулканом, не могли быть выделены и тем более локализованы. В ноябре - декабре сейсмичность в районе Ключевского вулкана практически отсутствовала (исключение составляют два слабых землетрясения в постройке). В целом эпицентральные области ВТ и ГДП землетрясений под Ключевским вулканом, координаты которых удалось определить, в 1993 г. охватывали приблизительно те же территории, что и в 1992 г.
1994 г. С января до начала сентября 1994 г. Ключевской вулкан внешне был относительно спокоен. С 7.09 по 2.10.1994 г. произошло сильное вершинное эффузивно-эксплозивное извержение, имевшее в основном стромболианский, а на заключительном этапе субплинианский характер (период "щ" на рис.3, Г). Извержение 1994 г. относится к числу наиболее мощных исторических проявлений активности Ключевского вулкана [21]. В октябре-декабре 1994 г. слабая эксплозивная деятельность вулкана носила прерывистый характер (период "ъ", рис.3, Г).
Начало извержения центрального кратера Ключевского вулкана в 1994 г. сопровождалось быстрым ростом в.д. Уже 5 - сентября максимальная амплитуда в.д. на порядок превысила фоновые значения, а с 9 сентября сейсмограммы были буквально "забиты" непрерывным в.д., максимальная амплитуда которого 29 - 30 сентября, накануне пароксизмальной стадии извержения, составила 16 - 20 более мкм. К полудню 1 октября уровень в.д. упал до 4 мкм так же резко, как произошло ослабление извержения. После 4 октября и до конца года максимальная амплитуда в.д. не превышала 0,2 мкм, при этом периоды генерации слабого в.д. чередовались с периодами его полного исчезновения.
За исключением периода с 9.09 по 1.10.1993 г., когда выделение землетрясений из-за сильного в.д. было невозможным, сейсмичность в земной коре под Ключевским вулканом в 1994 г. проявлялась практически на всех интервалах глубин, при этом максимальное число землетрясений происходило в низах коры и переходном от коры к мантии слое. Увеличение частоты землетрясений на глубине 20 - 40 км в 1994 г. наблюдалось трижды: в конце февраля - начале марта, в мае - июне и в августе. Наибольшая скорость возникновения ГДП событий отмечалась с конца первой декады августа до 2 сентября, то-есть самое значительное усиление сейсмичности в нижних горизонтах земной коры и переходном от коры к мантии слое под Ключевским вулканом закончилось за несколько д