EN

Путешествие к вулканам

Посвящается всем исследователям Большого трещинного толбачинского извержения

Участники юбилейной экспедиции на кромке кратера

Камчатка — страна вулканов и медведей. Заповедное место Земли. Первым на планете встретить рассвет нового дня, уступить тропу медведице с медвежатами, пересвистеть евражек, отведать терпких ягод шикши — искушения даже для заядлого путешественника. Неповторимость ландшафтов, разнообразие природных зон, эндемическая флора и фауна, величественный Тихий океан, горячие источники, гейзеры и вулканы.

Для геофизиков Камчатка — это огромная «природная лаборатория». Полуостров входит в «тихоокеанское огненное кольцо» и является одним из самых активных геодинамических регионов Земли. По геологическим меркам он возник буквально вчера, и сегодня здесь растут новые горы, происходят сильнейшие землетрясения, гигантские цунами обрушиваются на побережье, вулканы превращают окрестности в лунные ландшафты. И все это свершается прямо здесь, сейчас, у тебя на глазах. Этот отрезанный от остального мира край таит в себе путь к сердцу Земли.

Разве могли выпускники Физфака найти лучшее место для юбилейного похода в честь 80-летия факультета?! Тем более, что руководил походом воспитанник кафедры Земли 2003 года выпуска, Данила Чебров, ныне к.ф.-м.н., руководитель лаборатории Камчатского филиала Геофизической службы РАН (КФ ГС РАН). Всего в две недели с 17 по 29 августа 2013 г. уместился столь необычный, разнообразный и сложный маршрут, насыщенный событиями, происшествиями, неожиданными встречами и впечатлениями, что он по праву посвящен юбилею alma mater.

Вид вниз на лавовое озеро и лавовые пузыри с кромки кратера

Идея такого похода была сформулирована благодаря небывалой активности камчатских вулканов последних лет. Например, в 2012–2013 гг бывали моменты, когда одновременно извергались или находились в стадии активизации семь из трех десятков действующих вулканов Камчатки. Такого не бывало за всю историю наблюдений. Но все-таки, куда идти?! Окончательное решение было принято в конце 2012 года, когда началось катастрофическое трещинное извержение вулкана Толбачик, младшего собрата Ключевской сопки — самого высокого действующего вулкана Евразии. Такое событие пропустить было нельзя!

Упрощенная схема вулкана в разрезе. Магма поднимается по каналу к вершине вулкана и поступает на поверхность. Продукты извержения откладываются на склонах вулкана в самом разнообразном виде, от лавовых потоков до обвалов. Так образуется и растет послойно классический стратовулкан. Зачастую магматическое вещество может найти ослабленную зону ниже вершины — так получаются побочные извержения. Извержения, происходящие на подошве вулканической постройки, или даже на некотором удалении от вулкана называются ареальными, некоторые из них называют трещинными. Толбачинское трещинное извержение 2012 года относится к последнему типу.

Последний раз Толбачик извергался в 1975–76 гг. Тогда извержение было предсказано сотрудником Института вулканологии ДВО АН СССР П.И. Токаревым, и на Толбачинский дол заранее была высажена первая группа вулканологов, которые своими глазами наблюдали начало извержения и рождение новых шлаковых конусов. Оперативно были развернуты полевые работы по изучению извержения под руководством академика С.А. Федотова. Блестящая организация работ позволила получить выдающиеся результаты. И, пожалуй, на тот момент Большое трещинное толбачинское извержение (БТТИ) было самым изученным в мире.

Северный склон Толбачика на утренней заре

БТТИ оказалось одним из крупнейших трещинных извержений Земли за историческую эпоху: было извергнуто более 2 км3 материала, лавы покрыли площадь 45 км2, толстый слой пепла и шлака сгладил неровности Толбачинского дола, уничтожил источники воды, а также была уничтожена вся растительность на площади 400 км2. Через полтора года извержение завершилось, но исследования на Толбачике продолжались. Огромная территория, восстанавливающаяся после катастрофы, по-прежнему привлекала ученых самых разных специальностей, от биологов до геодезистов. Тем более, что нового извержения, особенно катастрофического, не ждали, казалось, что теперь вулкан должен отдохнуть сотню-другую лет.

Однако, как это часто бывает, природа преподнесла очередной сюрприз через 38 лет. Ненастным вечером 27 ноября 2012 г., сотрудники КФ ГС РАН на основе сейсмических данных объявили о начале извержения Плоского Толбачика. Из-за плотной облачности, скрывавшей вулкан, окончательное подтверждение факта извержения было получено только через несколько часов: выехавшие в направлении вулкана сотрудники сейсмостанции «Козыревск» наблюдали свечение и пепловые выбросы. Более-менее полную картину удалось получить только через 2 дня, когда установилась летная погода. Увиденное впечатляло: на южном склоне Плоского Толбачика образовалась 5-километровая трещина, из которой фонтанировала лава, происходили выбросы пепла и вулканических бомб. Высокая текучесть лав и большой расход материала привели к тому, что в первые же дни были уничтожены две базы Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, а также здание базы природного парка «Вулканы Камчатки». Лавовый поток перекрыл дорогу, ведущую в Толбачинский дол, и доступность района извержения значительно ухудшилась. К счастью, поскольку туристический сезон к тому моменту давно закончился, а ближайший населенный пункт находится на расстоянии более полусотни километров, удалось избежать человеческих жертв.

Тогда, в конце 2012 года ещё не было ясно, сколько будет длиться извержение, и удастся ли в августе 2013 застать вулкан в активном состоянии, но уже можно было сказать точно, что этот объект будет привлекать ученых и туристов ещё долгое время после окончания извержения.

Наши попутчики

Наш маршрут начался на границе альпийских лугов и тайги, на лавах Долины паразитов, которые за 10 000 лет, прошедших с последнего извержения в этом районе покрылись скудной растительностью высотного пояса. Следует отметить, что название места не имеет отношения к назойливым насекомым, а связано с «одноразовыми» конусами-вулканчиками, «паразитными» по отношению к большим, основным вулканам. Прекрасная погода позволила весь день наслаждаться панорамой трех извергающихся вулканов. Прямо перед походом начал извергаться Ключевской, Безымянный уже который год выжимает из себя купол, изредка выбрасывая пепловые тучи и, конечно же, Плоский Толбачик, по северному склону которого мы в этот момент пробирались. Первая ночевка на маршруте прошла в окружении высочайших вершин полуострова, под свист евражек и тарбаганов. Где-то в темноте бродило несколько семей медведей, которые на территории природного парка совсем не боятся людей, а утром нами была замечена осторожная росомаха.

Покинув Долину паразитов, мы переместились в верховья реки Правый Толбачик. Активные Ключевской и Безымянный остались за спиной и скрылись за облаками, их сменили потухшие вулканы Острая Зимина и Большая Удина. Оставляя за собой километры горных тундр, время от времени натыкаясь на мирно пасущихся медведей, мы стремились к центральной цели нашего путешествия, Толбачинскому долу, где в то время разыгрывалось огненное представление.

К вечеру, как и было запланировано, мы вышли на базу «Толуд», где нас встречали сейсмологи и вулканологи, изучающие извержение. Отсюда, с наступлением темноты открывался вид на зарево над активным конусом извержения. Сам конус пока был скрыт от взгляда за каменным гребнем, зато хорошо был виден свежий лавовый поток, подошедший совсем близко. В ночной тишине изредка доносился грохот извержения и свит евражек.

Все следующие два дня прошли в радиальном выходе на извержение. Нам повезло поучаствовать с сейсмологами в заброске научного оборудования наверх, за что некоторые участники похода получили звание стажеров. Ученым предстояло в ближайшие дни провести несколько профилей низкочастотного микросейсмического зондирования в районе прорыва.

Уже подойдя вплотную к свежей лаве мы наткнулись на палатку с оборудованием, регистрирующим инфразвук. Значит, где-то с другой стороны потока сидят вулканологи, но у нас нет времени их искать. Нас ждет вулкан!

Полуночный визит на кромку кратера. Фейерверк горячей магмы, и чай, согретый на свежайшей вулканической бомбе, забудешь не скоро. Профессионалам очевидно, что извержение затухает, поскольку уже нет фонтанов лавы на сотни метров ввысь, как при грохочущем стромболийском типе извержения. Оно сменилось спокойным гавайским типом, и можно заглянуть в кратер, увидеть своими глазами как внизу, в лавовом озере надуваются и лопаются лавовые пузыри, а раскаленная река плавно со скоростью более сотни километров в час вытекает через отверстие под насыпным конусом. Дальше лава двигается по лавоводам внутри застывшего потока, и увидеть вблизи ее скрытое от человеческих глаз движение можно только отыскав один из многочисленных провалов.

Ночевка у ещё теплого борта лавового потока и утренний выход на кратер вместо зарядки. Завораживающий поток расплавленной магмы изливается из самых недр Земли, и, глядя на него возникает ощущение, что ты никогда не сможешь оторваться от этого зрелища, даже если земля начнет уходить из-под ног. Но в этот момент сероводородное облако незаметно подкрадывается к тебе и ты, отрезвленный пониманием хрупкости человеческой жизни, стремглав карабкаешься на кромку кратера за глотком свежего воздуха, отдавая должное вечности законов мироздания.

Теперь можно рассмотреть весь масштаб катастрофы: во все стороны на десятки километров простирается черное, остывающее лавовое поле.

Время пролетело незаметно, и приготовив поздний, но обжигающе горячий завтрак на берегу жидкой лавовой реки, мы покидаем район извержения. Впереди ещё семь дней пути по безлюдной тайге. Дорога, которая ведет нас к следующему извергающемуся вулкану — Кизимен, у подножия которого бьют гостеприимные горячие источники.

Вулкан Кизимен извергается с конца 2010 года, и, к моменту нашего посещения, эксплозивная (взрывная) фаза извержения сменилась экструзивной (выжимание затвердевших обелисков с последующим их обрушением и образованием обломочных лавин). Мы вовремя отказались от идеи подняться на сам вулкан, поскольку позже одна такая лавина обрушилась прямо на наших глазах. Возможно, по зрелищности это извержение проигрывает толбачинскому, но для ученых оно не менее интересно, ведь этот вулкан молчал с 1927 года, когда произошло слабое извержение, данные о котором крайне скудны.

Извержение 2010 года оказалось очень интенсивным и продуктивным: было извергнуто более 0.5 км3 материала, пирокластическими потоками уничтожено два высокогорных озера, изменилось гидрологическая сеть, нанесен ущерб растительному и животному миру. Например, интенсивные пеплопады заметно сократили кормовую базу дикого северного оленя, а каждый ручеек, зарождавшийся на склонах вулкана, превращался в широкий грязевой поток, который простирался на несколько километров и их следы время от времени внезапно преграждали нам путь в самых неожиданных местах.

Вот так, от вулкана к вулкану, от извержения к извержению мы прошли нашу юбилейную экспедицию. И вдруг, на последнем этапе маршрута, как будто на прощание, с расстояния более ста километров мимолетно открылась панорама Ключевской группы вулканов. Где-то там уже замолчавший! за эти несколько дней Толбачик.

Вулканы — одна из самых ярких и завораживающих деятельностей нашей планеты, и многих на Камчатку приводит грандиозность открывающейся при этом картины мира. Впечатляющие масштабы этих явлений ставят перед человечеством многосторонние задачи, решить которые призваны науки о Земле. Отделение геофизики нашего факультета готовит специалистов самых разных областей. Кафедра физики моря и вод суши, кафедра физики Земли и кафедра физики атмосферы охватывают, пожалуй, все основные аспекты геофизики. Не важно, изберешь ли ты путь ученого, которому достаточно компьютера и Интернета, или исследователя, которому ценна возможность находиться непосредственно там, где происходят изучаемые явления – Камчатка в обоих случаях предоставляет уникальные возможности. Широкий спектр геофизических исследований, проводимых Камчатским филиалом Геофизической службы РАН позволяет вести работу с высококлассными данными непосредственно с момента их получения. Близость к объектам изучения и к техническим подразделениям, которые осуществляют сбор данных, позволяет учитывать малейшие нюансы при планировании и проведении работ.

В настоящее время, на Камчатке работает лучшая в России сеть сейсмических наблюдений, использующая широкополосные цифровые велосиметры и акселерометры. Парк этих приборов продолжает расти, а организованная система сбора и хранения сейсмологических данных обеспечивает возможность их обработки в режиме времени, близком к реальному. Следует отметить, что важнейшие оперативные службы, такие как служба срочных сейсмических донесений, служба цунами, служба мониторинга вулканической опасности, переведены на обработку данных по сети в режиме реального времени.

Очевидно, что высочайший уровень сейсмичности на Камчатке, дает приоритет исследованиям в сейсмологии. Однако, КФ ГС РАН поддерживает комплексные геофизические наблюдения, начиная от электротеллурических, вплоть до геохимического мониторинга. Совокупность этих данных обеспечивает основу для разработки некоторых методов прогноза землетрясений. Помимо этого, в последние годы активно развиваются геодезические наблюдения на основе современных GPS-приемников, деформографов и наклонометров.

Обломочная лавина на вулкане Кизимен, куда мы не пошли

(Пелейский тип извержения)

Это определяет конкретные задачи, стоящие перед КФ ГС РАН. Например, в прикладной области — это создание больших систем наблюдений в реальном времени, разработка новых методов обработки данных, создание новых «продуктов высокого передела» и внедрение их в службу. Список задач фундаментальных исследований, решаемых на базе наблюдений КФ, исключительно широк, и включает вопросы физики очага землетрясения, решение обратных задач для получения механизмов землетрясений, создание моделей сейсмичности и сейсмических воздействий, вопросы сейсмической опасности и сейсмического районирования, методы прогноза цунами, изучение вулканической сейсмичности и создание методов прогноза извержений, сейсмическая томография и многое другое. Следует отметить, что исторически многие наши ученые принимают активное участие в деятельности филиала Российского экспертного совета, занимающегося вопросами прогноза землетрясений.

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН и КФ ГС РАН имеют давние связи с Физическим факультетом. В 1970–80-е годы на Камчатке действовала постоянная практика МГУ, что обеспечивало привлечение к передовым исследованиям молодых специалистов, а бывший директор КФ, а ныне директор ИВиС ДВО РАН, академик Е.И. Гордеев является выпускником нашего факультета.

Традиционно, Камчатка — одно из самых привлекательных мест для студентов геофизиков, посетить наш полуостров мечтают многие. Камчатский филиал ГС РАН может предложить студентам опыт работы с реальными данными, полученными из первых рук, полевые работы в интереснейших местах Камчатки, участие в крупных исследовательских проектах — все то, что закладывает фундамент специалиста-геофизика. Возрождение постоянной практики студентов физфака на базе КФ ГС РАН позволяет задействовать уникальные системы геофизических наблюдений в образовательной и научной деятельности ведущего Университета страны. В этом вопросе Геофизическая служба РАН всегда готова идти навстречу Физическому факультету МГУ.

А напоследок, остается только вдохновить читателя шуточным напутствием, которое произносят матерые вулканологи неофитам: «Да пошлет нам Земля катастрофическое извержение!»

Специально для «Советского физика» Д. Чебров, Камчатка, danila@emsd.ru (при участии А. Макуренкова и В. Титова; фотоматериалы участников экспедиции: М. Баринова, А. и Ю. Михайловых, М. Перфильева, М. Шишкиной, Д. Короткова, S. Marano)

Назад