АНАЛИЗ ДАННЫХ

С 1987 - 1996 гг. Ключевской вулкан был активен около 50% времени. В этот период произошли три достаточно крупных побочных, несколько мини-прорывов и множество терминальных и субтерминальных извержений различной интенсивности и продолжительности. Вершинное и побочное извержения 1989 - 1990 гг. были наиболее значительными вулканическими событиями, начиная с 1978 г., но последовавшие в 1993 и 1994 гг. новые вершинные извержения характеризовались еще более мощными эруптивными явлениями. На отдельных этапах этих извержений расход лавы более чем на порядок превышал долговременный средний расход вулкана. После пароксизмального вершинного извержения 1994 г. каких-либо значительных проявлений эруптивной деятельности на Ключевском вулкане не отмечалось (сведения 2000 г). В кратере формируется огромный провал - "один из признаков пассивного состояния вулкана, свидетельствующий об опустошении магмоподводящего канала".

Центральная сейсмоактивная зона, в которой течение последних трех десятилетий проявлялась эта деятельность, располагается вокруг Ключевского вулкана, уходя практически вертикально от вершинного кратера до переходного от коры к мантии слоя на глубины 35 - 40 км.

Исследование распределения числа и энергии землетрясений по глубине за двадцатилетний отрезок времени показало, что происходящие в Центральной зоне под Ключевским вулканом землетрясения из года в год приурочены к определенным интервалам глубин, активизирующимся на различных стадиях вулканической деятельности.

По уровню сейсмической активности под вулканом были выделены четыре горизонта , в которых заключена проходящая через земную кору питающая магматическая система.

Горизонт 1 (интервал глубин - 4 - 5 км) представлен слагающими вулканическую постройку рыхлыми лавово-пирокластическими четвертичными отложениями и более плотными вулканогенно-осадочными породами палеоген-неогенового возраста (вулканогенно-осадочный фундамент), залегающими на сильно метаморфизованных меловых породах (меловой фундамент). Горизонт отличается максимальной суммарной сейсмической энергией и максимальным энергетическим классом возникающих здесь землетрясений, Кsmax = 9,3 (M ~3.1). Кроме в.д., взрывных землетрясений и др. сейсмических сигналов, характеризующих динамику извержений, здесь происходят наиболее сильные рои землетрясений, являющиеся краткосрочными предвестниками побочных прорывов, относительно более слабые рои, связанные с усилением эксплозивно-эффузивной деятельности вершинного кратера, субтерминальной активностью, а также с растрескиванием вулканической постройки и возникновением на трещинах короткоживущих эруптивных центров (по сути, побочных мини-прорывов). Всего за 1978 - 1996 гг. в вулканической постройке и вулканогенно-осадочной толще под Ключевским вулканом зарегистрировано более 20 роев землетрясений, координаты которых были определены сетью сейсмических станций.

В целом эпицентральная область землетрясений слоя 1 в период 1978 - 1996 гг. имела площадь 150 - 170 км2, наиболее удаленные землетрясения с Ks > 5,5 располагались на северном склоне Ключевского вулкана на расстояниях до 10 - 12 км от вершинного кратера 4.

Максимум сейсмичности фиксируется в диапазоне глубин от 2 км выше до 2 км ниже уровня моря, наибольшее количество землетрясений и самые сильные события отмечались в 1978 - 1996 гг. в радиусе около 5 - 6 км от центрального кратера.

Среднегодовое количество землетрясений с Ks > 6,0 за этот же период составило примерно 30 соб/год.

Долговременное значение параметратра в распределении logN = a - ylogE равно приблизительно 0,75 (для 730 землетрясений).

Сейсмоактивный горизонт 2 (глубины 5 - 12 км), расположен в метаморфизованных породах мелового фундамента, которые, согласно геолого-геофизическим данным, в районе Ключевской группы вулканов сменяются отложениями гранитно-метаморфического слоя приблизительно на глубине около 6 км. Cлой 2 слабосейсмичный, в нем происходит менее 5 % от общего числа возникающих в Центральной зоне землетрясений, суммарная сейсмическая энергия которых более чем на два порядка ниже, чем в слое 1, за период 1978 -1996 гг. Ksmax = 7.5 (M ~ 2). Среднегодовое количество землетрясений с Ks > 6,0, определенное за 19 лет, составляет порядка 1 - 2 событий в год.

Глубины 12 - 20 км (горизонт 3), по общим представлениям о геологическом строении района Ключевской группы вулканов,соответствуют "гранитному" слою, имеющему на глубине 18 - 20 км нечетко выраженную границу с нижним горизонтом земной коры, так называемым "базальтовым" слоем. Горизонту 3 присущи более высокая сейсмическая активность и большие поперечные размеры по сравнению со слоем 2.

Максимальный энергетический класс землетрясений в период 1978 - 1996 гг. достигал 9,3 (M = 3,1). Максимум сейсмичности приурочен к глубинам ~ 15 - 18 км.

Долговременное значение параметра Y= 0,86 (для 125 событий с Ks > 6,0).

Примерно такой же величиной оценивается параметр Y для объединенных в один слоев 2 и 3 (164 землетрясения).

Горизонт 4 расположен на глубинах 20 - 40 км, в низах земной коры и зоне перехода от коры к мантии, которая повсеместно в районе Ключевской группы вулканов характеризуется сложным распределением скоростей.

Здесь наблюдается наибольшее число землетрясений, но суммарная сейсмическая энергия их на порядок ниже, чем в горизонте 1.

Максимальный энергетический класс землетрясений в этом слое за период с 1978 по 1996 гг. не превышал 6,5 - 6,7 (M~1,3). Площадь эпицентральной области занимает около 110 км2. Максимум сейсмичности фиксируется в интервале глубин 25 - 30 км, в средней части переходной зоны.

Область вытянута с северо-запада на юго-восток на 10 - 12 км, центр ее смещен относительно вершинного кратера к северо-востоку.

Среднегодовое количество ГДП землетрясений с Ks > 5,5 за 19 лет достигает ~ 80 событий в год, Долговременное значение величины Y, определенное для 1450 землетрясений, составило ~ 2,6.

Данные, опубликованные в многочисленных литературных источниках, демонстрируют прямую связь между вулканической активностью и сейсмичностью под Ключевским вулканом на глубинах менее 5 км. Именно в вулканической постройке и вулканогенно-осадочном слое регистрируются краткосрочные предвестники извержений - рои землетрясений, предваряющие побочные, а иногда и вершинные извержения.

В течение двадцати лет детальных сейсмологических наблюдений в Центральной зоне под Ключевским вулканом неоднократно наблюдалась миграция очагов землетрясений снизу вверх, с глубин 20 - 40 км до самых верхних частей вулканической постройки в периоды усиления вулканической активности, а также сверху вниз - в периоды ее ослабления. В интервале времени с 1978 - до 1996 гг. перемещение очагов землетрясений отмечалось практически перед всеми побочными и вершинными извержениями и сразу или вскоре после их окончания.

Достаточно выразительные эпизоды уменьшения или увеличения глубины очагов землетрясений наблюдались перед вершинным извержением в конце декабря 1987 г. и последовавшим за ним побочным извержением им.XXV-летия ИВ в конце января 1988 г.; приблизительно за 10 суток до начала побочного прорыва им. Скуридина 26 июля 1989 г.; во время затухания вершинного извержения, которое началось с первых чисел октября 1990 г.; перед и после сильных вершинных извержений 1993 и 1994 гг. Максимальная скорость миграции сейсмической энергии достигала ~ 1 - 2 км/сутки. Длительность периодов появления землетрясений в интервале глубин 20 - 40 км составляла от нескольких недель до 5 - 10 месяцев, при этом тенденция к более продолжительной (более 5 месяцев) сейсмической активизации в слое 4 наблюдалась в 1989 - 1994 гг., когда происходили наиболее значительные вершинные и побочные извержения Ключевского вулкана. Усиление сейсмичности внутри этих периодов отмечалось в среднем за 0.5 - 4 месяца до начала, а также спустя несколько дней или несколько недель после окончания эруптивных событий. Во время вулканической активности землетрясения в горизонте 4 нередко исчезали, но иногда продолжали происходить небольшими группами или в виде одиночных событий. Не исключено, что это может свидетельствовать о непрекращающихся процессах в нижних горизонтах земной коры и переходном от коры к мантии слое под вулканом, которые как бы "подпитывают" уже развивающиеся извержения, обусловливая продолжительность и мощность последних. В качестве примера можно привести период 1989 - 1990 гг. За усилением сейсмичности в горизонте 4 (миграция очагов землетрясений вниз), которое наступило с середины января 1989 г. на фоне прекращения излияния лавы из трещины на восточном склоне вулкана, последовало не ослабление вулканической деятельности, как можно было бы ожидать после эруптивных событий 1988 г. (вершинные и субтерминальные, побочное и мини-побочные извержения), а перемещение землетрясений вновь в средние и верхние горизонты земной коры и новое усиление активности вулкана - побочный прорыв им. Скуридина, крупное вершинное извержение 23.01 - 6.02. 1990 г. После этих сильных извержений, в течение апреля - августа 1990 г., на глубинах 20 - 30 км происходили отдельные слабые землетрясения, в это же время продолжалось образование трещин на склонах вулкана, сопровождавшееся роями неглубоких землетрясений. И только после окончания последнего такого роя (12), 15 - 16 августа началось перемещение сейсмической активности в нижние горизонты земной коры, за которым последовало почти полное прекращение вершинного извержения.

Землетрясения во втором и третьем горизонтах Центральной зоны похожи. Они возникают в виде редких одиночных событий.

Разделение интервала глубин 5 - 20 км на два основано на различии уровней сейсмичности, которая в горизонте 2 на порядок ниже, чем в горизонте 3. В зависимости от скорости и направления миграции сейсмической энергии, землетрясения в средних горизонтах земной коры под Ключевским вулканом чаще происходят за время от 2 - 3 месяцев до нескольких дней - нескольких недель до начала или после окончания вулканической активности. В ряде случаев наблюдалась непосредственная связь между появлением землетрясений в 3 или 2 горизонтах и извержениями Ключевского вулкана. Так, сразу после землетрясения 28 февраля 1983 г. с Ks = 8,3 и H = 13 км (слой 3) произошло резкое ослабление вершинного извержения, а еще спустя 32 ч на том же восточном склоне начал развиваться рой неглубоких землетрясений, предварявший побочное извержение Предсказанное. Самое сильное землетрясение в рое (Ks = 8,7, Н = 0 км), предварявшем побочное извержение им. Скуридина в июле 1989 г., произошло через 5 ч после землетрясения с глубиной порядка 8 - 10 км (горизонт 2) непосредственно под вершинным кратером Ключевского вулкана.

После провала в вершинном кратере Ключевского вулкана, развившемся в 1980 - 1982 гг., вследствие нового поступления магмы в питающую систему из глубинного источника и роста давления в вышележащих горизонтах происходила "проработка" магмоподводящего канала или каналов Ключевского вулкана. На глубинах от 5 до 20 км наиболее высокий уровень сейсмичности наблюдался в промежутки времени, включавшие вершинные и побочные извержения 1983 - 1990 гг., после чего сейсмическая активность в средних горизонтах коры в Центральной зоне снизилась. В нижних горизонтах земной коры и переходном от коры к мантии слое среднегодовые значения числа и энергии землетрясений возрастали по мере усиления вулканической деятельности, начиная с извержений 1984 - 1988 гг. и заканчивая пароксизмом 1994 г. и последовавшим вслед за ним периодом 1995 - 1997 гг., в течение которого в вершинном кратере Ключевского вулкана был обнаружен провал (первые данные аэросьемки получены в августе 1995 г.). Глубина провала в сентябре 2000 г. составила ~ 800 м. В 1997 - 2000 гг. происходило постепенное снижение сейсмичности на всех глубинах, а начиная с марта 1999 г. землетрясения с глубиной очага 20 - 40 км под вулканом на уровне приблизительно третьего энергетического класса отсутствуют.