Ликбез по природным катастрофам. Лахары

Лахары (от индонезийского — lahar) это селевые (грязекаменные) потоки, образующиеся на склонах вулканов. Они состоят из смеси воды, вулканического пепла и обломков вулканических горных пород. Могут возникать непосредственно в процессе вулканического извержения, а также представлять собой одно из его катастрофических последствий.

В предыдущих статьях, говоря об условиях зарождения селевых потоков [4], мы указывали на необходимость сочетания большого количества рыхлых осадков на крутых склонах и обилие воды. В идеальном для образования селей сочетании эти условия возникают на склонах вулканов, которые сами сложены рыхлым вулканическим материалом. Склоны «живые», неустойчивые, всегда готовые к подвижкам и осыпанию. Активно проявлены во время извержений сейсмические толчки, сбрасывающие накопленный обломочный материал вниз со склона. На взорванных вершинах вулканов в их кратерных чашах часто накапливается вода, т.е. образуются кратерные озёра, которые последующими извержениями выплескиваются на склоны.

Само эксплозивное (взрывное) вулканическое извержение, выбрасывающее вверх миллионы тонн пыли, одновременно продуцируют и ливни, за счёт конденсации огромного количества водяного пара. Вулканические ливни обычно сопровождаются сильными грозовыми разрядами, т.к. частицы пыли при трении о воздух заряжаются положительным, а капли воды отрицательным электричеством. Ливни уже в воздухе захватывают пепловые частицы и падают на склоны в виде горячей грязи.

Более того, собственный источник внутренней энергии — тепла, «позволяет» вулканам образовывать лахары независимо от времени года и широты местности. И зимой, и в высокогорье, на Аляске, и в Антарктиде глубинная вулканическая энергия способна растопить снеговой покров, ледники и снежники, мгновенно превратить их в бурные потоки воды, смывающие рыхлые осадки со склонов и преобразующие их в сели. Сочетание раскалённых продуктов извержения и влаги разного генезиса и температуры приводят к появлению лахаров разной температуры от очень холодных до потоков кипящей грязи. Движется лахар, как и обычный сель, под действием силы тяжести. Поток имеет высокую несущую способность и большую подвижность, что объясняются значительной плотностью грязевой массы. Грязевые потоки с огромной скоростью устремляются вниз по руслам водотоков.

Опасность лахаров для человека сопоставима, а может быть и превосходит опасность от собственно вулканических извержений. Так при извержении вулкана Руис в Колумбии в ноябре 1985 г. сели, двигавшиеся со скоростью выше 40 км/ч, вынесли на предгорную равнину более 40 млн м3 обломочного материала. При этом был разрушен город Армеро и погибло около 20 тыс. человек!

Всем известна трагедия древнеримского города Помпеи, погибшего при извержении вулкана Везувий 24 августа 79 г. Помпеям не повезло, город оказался с подветренной стороны от вулкана при извержении и был погребён под толстым слоем горячего пепла. Погиб каждый 10-й житель из 20-тысячного населения, большая часть, скорее всего, отравилась ядовитыми газами. Расположенный по другую сторону Везувия город Геркуланум избежал этой участи, но тоже исчез с лица земли. Он погиб под слоем жидкой грязи. Массы вулканического пепла, скопившиеся на склонах в результате извержения, были превращены в потоки жидкой грязи проливными дождями. Толщина грязевых потоков в отдельных местах достигала 15-20 м. Город был уничтожен полностью, к счастью, большая часть жителей, успела спастись бегством, на момент катастрофы в городе оставалось только 50 человек. Лахары сопровождали извержение Везувия и в 1631 г., а весной 1906 г. во время ливней грязекаменный поток достиг городка Резина [1, 5].

В сентябре 1541 г. только что основанная столица Гватемалы Сьюдад-Вьеха была разрушена громадным селевым потоком, порождённым при прорыве кратерного озера вулкана Агуа. Погибли 1300 человек, в том числе Донна Беатрис, первая женщина — глава правительства на континенте обеих Америк [1].

Серьёзную угрозу представляют лахары и в наши дни, так на Филиппинах в начале декабря 2006 г. их жертвами стали 800 человек. Тайфун «Дуриан», спровоцировал сход с гор грязевых потоков, захлестнувших поселения. Тайфун дал воду, а материалом для грязи послужили рыхлые вулканические продукты на склонах вулкана Майон. Лавина камней, воды и грязи смыла несколько небольших населённых пунктов. Причиной гибели столь значительного количества людей является то, что сход селевых потоков был таким стремительным, что люди не поняли в чём дело и не успели покинуть свои дома [2].

Покажем на конкретных примерах, взятых в основном из работы [1], генетическое разнообразие лахаров, т.е. многообразие вулканических процессов, приводящих к их зарождению.

Вулканические ливни

В период с марта 1963 г. по март 1965 г. происходили извержения вулкана Ирасу (3432 м) в Коста-Рике, и пепел, уничтожив растительность, покрыл склоны вулканического конуса. Первые же ливни сформировали селевые потоки. В 1963 г. таких грязевых паводков было 5, в 1964 г. — 19, в июне-июле 1965 г. — 10. Плотность грязевой массы достигала 1900 кг/мЗ, грязь состояла на 60% из частиц менее З мм и на 10% — из частиц менее 0,003 мм. Перемещались 5-метровые глыбы, скорость потока достигала 10 м/с. Ливни, случившиеся после извержений, образовали грязекаменные потоки в 1963 г. на склонах вулкана Агунг (3142 м) на о. Бали, и в 1951 г. на вулканах Ламингтон и Манам, расположенных на островах у северного побережья Новой Гвинеи. С Ламингтона потоки вязкой грязи двигались почти бесшумно.

Выброс воды из кратерных озер

Яванский вулкан Келуд (1731 м) посредством своего кратерного озера за 100 лет породил 27 лахаров. При извержении в ночь с 19 на 20 мая 1919 г. 38 млн м3 воды буквально вышвырнуло на склоны вулкана. Горячие лахары устремились в долину и покрыли грязекаменной массой 131 км2, разрушив частично, или полностью 104 селения. Стихия буйствовала всего 45 минут, но унесла за это время 5110 человеческих жизней. 16 км между точкой, расположенной ниже кратера на высоте около 450 м и городом Блитаром, поток преодолел за 15 минут, что соответствует средней скорости 18 м/с. В Блитаре глубина потока достигала 2,5 м. В 20-километровой полосе, захваченной потоками, оказались Блитар и местность к северо-западу от него. Ширина отдельных грязевых рек была более 4 км, длина — до 38 км. Объём отложений приближенно оценивается 40-100 млн. м3.

Катастрофические извержения вулканов Суфриер и Мон-Пеле в мае 1902 г., в результате которых была опустошена северная треть острова Сент-Винсент, а на острове Мартиника полностью разрушен процветавший город Сен-Пьер, сопровождались интенсивными селевыми потоками. 7 мая два мощных лахара, сформировавшихся при выбросе воды из кратерного озера вулкана Суфриер, пронеслись один на запад, другой на восток, в Карибское море, по руслам Валлибу и Рабака. В последнем — поток горячей грязи достигал глубины 15 м. На Мон-Пеле 5 мая в одном из двух кратеров произошёл взрыв, и воду из небольшого озерка Этан-Сек выбросило в верховья реки Ривьер-Бланш, по которой прокатилась волна чёрной грязи, залив сахарный завод, расположенный в устье реки.

Извержения выбрасывали воду из кратерного озера вулкана Руапеху (2797 м) на Северном острове Новой Зеландии в 1969,1971 и 1975 гг. 24 апреля 1975 г. 1,5 млн м3 воды хлынуло из кратерного озера, образовав четыре лахара. Лахары из кратерного озера возникали в 1898–1900 гг. при извержении вулкана Унауна, поднимающегося на 500 м из вод залива Томини на о.Сулавеси. [1, 5]

Таяние снега на склонах

11 октября 1963 г. произошло извержение из вулканического конуса Августин, возвышающегося на 1228 м над водами залива Кука у берегов Аляски. В результате стремительного перехода огромных снежных полей, раскинувшихся в кратере, в жидкое состояние образовались грязекаменные потоки, объёмом 15 млн м3.

Котопахи (5896 м) — высочайший действующий вулкан мира, высящийся с юга над котловиной, на дне которой расположена столица Эквадора Кито, широко известен лахарами, возникающими при таянии льда и снега под воздействием раскалённых пирокластических и лавовых потоков. С 1532 г. по 1904 г. зафиксирован по меньшей мере 21 грязекаменный поток. Во время извержения 1877 г. лахары прорезали ледяной покров на склоне вулканического конуса до 50-метровой глубины и, спустившись по ущелью на равнину потоком шириной 60 м и глубиной 100 м, образовали громадное грязевое озеро. Основной сель прошёл 300 км (рекорд для лахаров!) со средней скоростью 7,5 м/с (максимальная — достигала 14 м/с) и ухитрился нанести большой ущерб селению, расположенному в 240 км от вулкана.

1 февраля 1961г. три грязекаменных потока, вызванные таянием льда и снега при извержении, сформировались на вулкане Кальбуко (2015 м), возвышающемся с юга над озером Льянкиуэ в северной части Патагонских Кордильер. Расход одного из потоков достиг 3000 мЗ/с. Такие же лахары были отмечены в западной цепи Главной Кордильеры в южной части Центрального Чили на вулкане Вильяррика (2840 м).

На ледниковом куполе Мирдальсйекудль в Исландии во время извержения вулкана Катла (970 м) в 1918 г. максимальный расход паводка, обрушившегося на прибрежную равнину, был втрое больше, чем расход в устье Амазонки, составив 300–400 тыс. м3/с, а общий объём излившихся водных масс превысил 6 км3!

Палящие лавины

С конуса вулкана Майон (2416 м) на юго-восточной оконечности острова Лусон (Филиппины), известного как самый симметричный вулкан мира, во время извержения 1968 г. с огромной скоростью (около 30 м/с) спускались палящие лавины. Смешиваясь с текущей водой, они образовывали лахары. Селевые потоки, рожденные палящими лавинами, вошедшими в соприкосновение с речными водами, прошли после извержения вулкана Фуэго (3918 м) в Гватемале, в 1971 и 1973 гг. 5 августа 1783г. при извержении вулкана Асама (в 130 км от Токио) палящая лавина обрушилась на северное подножие вулкана и перегородила реку Агатума. Скопившаяся в течение часа вода и пирокластический материал образовали горячий лахар, прошедший 80 км и погубивший 1300 человек.

Ювенильная (глубинная) вода

Вулкан Галунгунг на западе Явы в 1822 г. в течение 5 часов излил 30 млн м3 кипящей грязи в русло реки, по которой поток прошёл не менее 24 км. Он убил 4000 человек и оставил отложения камней и голубоватой грязи объёмом 100 млн м3. [1]

Лахары Камчатки

Широкое развитие имеют лахары и на российских вулканах, в первую очередь, на камчатских. 12 ноября 1964 г. извержение вулкана Шивелуч породило лахары, которые 400-метровыми лентами ворвались в лес и широко разлились, раскидав повсюду глыбы диаметром до 5 м. Дальше всего грязевые потоки проникли по руслам рек Байдарной и Сухой Бекеш.

При извержении Авачинской сопки (2738 м) 28 марта 1938 г. пирокластические потоки вызвали интенсивное снеготаяние и, как следствие, лахары, крупнейший из которых промчался 18 км по долине реки Халактырки, уничтожив по пути широкую полосу берёзового леса. Уникален лахар, возникший 30 марта 1956 г. при взрыве вулкана Безымянного (Ключевская группа). В долины Сухой Хапицы и соседних «сухих» речек хлынул пирокластический поток, который, обладая большой энергией и взаимодействуя с талыми водами, в дальнейшем превратился в грязекаменный. Поток прошёл по долинам рек Сухой и Большой Хапицы до реки Камчатки 90 км и сформировал обширные поля селевых отложений, площадь которых только на участке от вулкана до русла Большой Хапицы составляет приблизительно 35 км2. В результате исключительно бурного снеготаяния мощные сели сошли со склонов сопок Зиминых и Ключевской, после чего соединились с основным потоком. Общий объём перемещённой и отложенной лахарами массы по самым скромным оценкам достигает 0,5 млрд м3 [1].

Меры защиты от лахаров

Потенциальная опасность камчатских вулканов нивелируется малонаселенностью здешних мест, но в Индонезии и на Филиппинах, где огромные массы людей вынуждены жить на склонах вулканов, приходится прибегать к мерам противоборства лахарам. Здесь для задержания грязевых потоков, образуемых массами рыхлого пепла, сползающими по склонам вулканов, применяют самые разнообразные защитные сооружения. Низвергающийся с большой скоростью жидкий грязевой поток легко зальёт невысокую земляную плотину. Вероятно, единственный способ остановить мощный грязевой поток заключается в том, чтобы направить его в водохранилище, где уровень воды заранее понижен в соответствии с прогнозными расчётами. Успех этого мероприятия, естественно, зависит от технических характеристик и качества плотин.

В Индонезии, где наблюдаются самые сильные вулканические грязевые потоки, поблизости от некоторых деревень возведены искусственные холмы, на которых могут спасаться люди. Губительный лахар 1919г., вызванный извержением вулкана Келуд, о котором мы говорили выше, возник из-за неудачно сконструированной защитной плотины, через которую выплеснулась вода кратерного озера. Впоследствии голландские инженеры проложили дренажные туннели через стену кратера, чтобы понизить уровень озера. Этот проект вполне оправдал себя. В 1951г. во время аналогичного по силе извержения грязевые потоки не возникли, и погибло только семь человек. При этом извержении дренажные туннели были повреждены, и глубина озера в кратере заметно возросла. Для понижения уровня воды был прорыт другой туннель на большей глубине, и вода стала стекать в него. Однако этого туннеля оказалось недостаточно для необходимого понижения уровня озера в кратере, и при извержении 1966 г. образовались крупные грязевые потоки, которые погубили сотни людей. Новое извержение Келуда произошло 3 ноября 2007 г. Осознавая высокие риски и не надеясь на крепость дренажной системы, местные власти приняли решение эвакуировать из ближайших населенных пунктов более 30 000 человек. Большинство людей отказались покидать дома и остались в своих деревнях. К их счастью, 12 ноября вулкан начал извергать лаву, которая осушила озеро и сформировала в кратере большой лавовый купол.Последнийраз Келуд извергался в феврале 2014 г. Новое вулканическое событие привело к гибели 2 человек и разрушило более 12 000 зданий, нанеся ущерб на сумму более 55 млрд рупий. В настоящее время вулкан находится в состоянии покоя, но в его кратере снова плещется глубокое озеро, которое в любой момент может превратиться из живописного водоёма в смертельный гигантский лахар [3].

Литература:

1. Виноградов Ю.Б. Этюды о селевых потоках. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 144с.

2. Иван Соловьев. Филиппины: грязевые потоки погребли более 800 человек. 03.12.2006.

3. Извержения вулкана Келуд: вечная борьба со стихией.10.01.2016

4. Сывороткин В.Л.Ликбез по стихийным бедствиям. Сели / ИА REX

5. Сывороткин, В. Л. Извержения вулканов // Пространство и Время. 2017.№ 1(27). С. 196-213.