Лавины, лахары, палящие тучи, цунами

В особый класс выделяются явления, широкое распространение которых в периферийных районах океана связано с их высокой сейсмичностью и вулканической активностью. Интерес к этим явлениям тем более велик, что многие из них опасны, хотя и крайне редки. Так, мало кому удавалось наблюдать движение каменной лавины. Лишь анализируя причиненные ею на пройденном пути разрушения, можно представить, как она движется. Одна из таких каменных лавин, сошедшая с вершины Шаттерид Пик – горы на Аляске, пересекла небольшой хребет Спур, высотой 130 м. При этом деревья на западном его склоне, обращенном к горе Шаттерид Пик, остались нетронутыми. Американские исследователи пришли к выводу, что лавина, вызванная сильным землетрясением в проливе Принца Уильямса, буквально перелетела через преградивший ей путь хребет, т. е. пронеслась над его гребнем на высоте более 100 м и опустилась на противоположный склон. Таким образом, пострадал район, казалось бы, защищенный надежной преградой от потенциально опасной зоны.

Не меньшую опасность может представлять облако из смеси газов и частиц, которое вырывается из кратера некоторых вулканов. В момент мощного взрыва скопившаяся в кратере масса осадков мгновенно разжижается и поднимается вверх. Это облако, отличающееся высокой плотностью, несется обычно над поверхностью Земли, быстро расширяясь в объеме. Скорости распространения подобных облаковидных потоков частиц (особенно крупных) могут превышать, по данным американских геологов Г. Фридмана и Дж. Сандерса [Friedman, Sanders, 1978], 150 км/ч. Благодаря сопротивлению воздушной массы, находящейся над облаком, частицы выпадают из него с определенной последовательностью. На пути движения такого облака возникает своеобразный аккумулятивный рельеф, напоминающий в продольном сечении волну с крутым и пологим скатами.

К очень редким и губительным явлениям относятся палящие тучи, которые образуются при очень сильных взрывах в кратерах, не засыпанных осадками. Возникающее при этом облако состоит из мельчайших сгустков магмы или раскаленных частиц. Температура в разных частях тучи меняется от 550 до 950° С. Высокая скорость движения палящих туч, а она может достигать 500 км/ч [Тазиев, 1961], поддерживается, как полагают, выделениями газов из отдельных частиц. Палящая туча, вырвавшаяся 8 мая 1902 г. из вулкана Мон‑Пеле на острове Мартиника, за несколько секунд сожгла город Сен‑Пьер с населением 30 тыс. человек. Осадок, выпадающий из таких туч, весьма своеобразен. Для слагающих его частиц характерны оплавленные контакты, многие из них «сварены» вместе. Отмечается присутствие древесного угля – следы выжигания растительности.

Со склонов вулканов, конусы которых нередко покрыты снегом и льдом, в процессе извержений стекают потоки разжиженного вулканического пепла и другого материала. Потоки разжиженного тонкодисперсного вещества высокой плотности, способные включать крупные глыбы и валуны, получили название лахаров. В Каскадных горах на тихоокеанской окраине США лахары перемещались на расстояние до 80 км. Многочисленные потоки такого рода были вызваны извержением вулкана Сент‑Хеленс в 1980 г. Один из самых крупных лахаров, сошедший с вершины вулкана Клуд на острове Ява в 1919 г., покрыл площадь в 132 км². При этом было уничтожено более 100 селений, погибло 5110 человек.

В тропических широтах, где даже на самых высоких конусах вулканов снег – большая редкость, извержения сопровождаются мощными селями, иначе говоря, грязевыми потоками, способными уничтожить целые города. В Колумбии одна из таких грязевых лавин, двигавшаяся по долине реки, буквально затопила один из городов с населением около 5 тыс. человек, из которых спаслись немногие. Образование селя было вызвано извержением вулкана Руис.

Однако беды, которые случаются на окраинах континентов в результате тех или иных тектонических событий, редко могут сравниться по своим масштабам с теми несчастьями, что приходят со стороны океана от цунами. Действительно, крупное землетрясение или извержение вулкана затрагивает зону площадью в несколько тысяч или десятков тысяч километров. Энергия сейсмических волн, даже если в эпицентре землетрясения мощность толчков достигает 8–9 баллов по шкале Рихтера, быстро рассеивается по мере удаления от него, хотя сами толчки могут ощущаться и на расстоянии в тысячи километров. Точно так же и тучи пепла, вырвавшиеся из кратера вулкана, наносят огромный урон, засыпая поля и населенные пункты площадью в тысячи квадратных километров. Особо крупные выбросы пепла и газов, достигающие тропосферы, способны даже на какое‑то время изменить климат во многих районах мира. Однако непосредственную опасность извержения представляют лишь в окрестностях самого вулкана.

В то же время цунами может причинить разрушения даже на удалении в тысячи километров. Чаще всего оно наблюдается в акватории Тихого океана, с которой связано наибольшее число землетрясений в периферийных, переходных зонах. В отличие от обычной ветровой волны, возникающей на поверхности и затрагивающей лишь верхний, 100–200‑метровый слой воды, цунами рождается в результате событий, происходящих на большой глубине. Поэтому в колебательное движение вовлекается, по существу, весь столб воды в районе подводного землетрясения или оползня. Отсюда волна с невероятной скоростью распространяется в разных направлениях, достигая побережий. Порожденная сильнейшим землетрясением на подводной окраине Чили в 1960 г., мощная волна пересекла весь Тихий океан и обрушилась через несколько часов на Гавайские острова, а затем на побережье Японии. При этом ее сила нисколько не уменьшилась. В Чили жертвами этой волны стали 900 человек, на Гавайских островах – 60, в Японии – 119. Сопоставление временных интервалов, которые разделяют удар этой волны в разных районах, позволило оценить скорость ее распространения. Оказалось, что на некоторых отрезках она достигала 850 км/ч при средней скорости около 700 км/ч.

Интересно, что движение цунами в океане совершенно незаметно. По высоте такая волна вряд ли отличается от обычной океанской зыби. Однако, когда цунами выходит на мелководье, вся энергия, рассеянная до того в 5‑6‑километровом по высоте фронте, начинает сгущаться по мере его сокращения до 110 м и менее. Молекулы воды, захваченные этим движением, получают такой мощный импульс, что суммарные их колебания вызывают быстрое увеличение высоты цунами, которая вблизи побережья может достигнуть 35–40 м и более. При этом передовой склон волны становится почти вертикальным, а пенистый ее гребень начинает напоминать косматую конскую гриву. Именно так изображали цунами на старинных японских гравюрах.

Как говорилось выше, приближению цунами часто предшествует сильный отлив. Вода как бы отсасывается волной от побережья, чтобы затем обрушить на него всю свою невероятную мощь. Ужасающие последствия таких ударов описаны многими учеными [Святловский, Силкин, 1973; Тазиев, 1961], поэтому мы не будем останавливаться на этом подробно. Рассмотрим геологические причины и последствия этого явления. Полагают, что цунами порождено значительными смещениями в структуре ложа океана. Это могут быть крупные подвижки в системах трансформных разломов, сопровождающиеся опусканиями значительных участков дна. Однако чаще источником цунами оказываются землетрясения на континентальных окраинах или во фронтальной части островных вулканических дуг типа Японской или Курильской. Их эпицентр находится, как правило, в пределах континентального или островного склона и связан с подвижками в зоне Беньофа. По‑видимому, для возникновения цунами необходимо не столько землетрясение, сколько вызванные им обрушения склонов или региональные оползни. Перемещение огромных глыб и целых массивов горных пород вызывает резкие колебания в водной толще, захватывающие большую ее часть.

Свидетельства таких обрушений можно обнаружить на сейсмоакустических профилях, выполненных в периферийных зонах океана. Так, на одном из профилей через континентальный склон Камчатского полуострова, в районе Авачинского залива, можно видеть огромный блок коренных пород, оторвавшийся от кромки шельфа и перегородивший подводный каньон в средней его части. Общий объем этой глыбы, по‑видимому, превышает 50 км³. Не вызывает сомнений, что ее перемещение под водой должно было породить многометровую волну, обрушившуюся когда‑то на Тихоокеанское побережье.

Как известно, цунами выбрасывает на сушу не только мелкие, но и крупные суда, причем нередко они оказываются на значительном удалении от берега. Цунами перемещает огромные массы песка, камней и гравия с пляжей и мелководья, нередко совершенно преображая рельеф в пределах прибрежной равнины. Не менее драматичны последствия цунами в глубоководной части активных континентальных окраин. Как правило, они окружены узкими полосками шельфа, изрезанного подводными каньонами. Нередко вершины каньонов подходят непосредственно к побережью. Возвратные течения, порожденные этой волной, захватывают огромное количество осадка. Известно, что цунами смывало целые селения и плантации. Большая часть этого материала, скорее всего, сбрасывается с шельфа по подводным каньонам.

Цунами – наиболее вероятный источник схода по каньонам подводных лавин, в основном в виде мутьевых потоков. На окраине Новой Зеландии при обследовании отложений мутьевого течения был обнаружен совершенно экзотический материал, малохарактерный для глубоководных осадков. Им оказались кокосовые орехи, вынесенные цунами с побережья. Гигантская волна могла породить мутьевые потоки практически одновременно на противоположных окраинах материков в Тихом океане. В этом случае возникает возможность синхронизировать турбидиты, формировавшиеся в огромном регионе.

Таким образом, зарождаясь в глубинах морских, цунами как бы возвращается в них в виде мощных суспензионных потоков, оставляющих следы на значительной площади в периферийных районах океана, а также вокруг цоколей центральноокеанических вулканических хребтов.