Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Механизм вулканических извержений (стационарная модель)

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Механизм вулканических извержений (стационарная модель)"

Р Г Б ОЛ

1 7 ОКТ 18ЬН

На правах рукописи

СЛЕЗИН Юрий Борисович

МЕХАНИЗМ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ИЗВЕРЖЕНИЙ (СТАЦИОНАРНАЯ МОДЕЛЬ)

04.00.08 - петрология, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени . доктора геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСК 1996

Работа выполнепа в Институте вулканической геологии, и геохимии ДВО РАН

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук А.Ф. Белоусов

доктор геолого-минералогических наук Г.Ю. Шведенков

доктор физико-математических наук А.Н. Черепанов

Ведущая организация:

Институт земной коры СО РАН (г. Иркутск)

Зашита состоится у 1996 года в -¿<7 часов

на заседании диссертационного совета Д 002.50.05 в Объединенном ин-ештуте геологии, геофизики и минералогии СО РАН, в конференц-зале.

Адрес: 630090, г.Новосибирск - 90, Университетский просп., 3. .. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГГМ СО РАН.

Автореферат разослан 1996 года

Ученый секретарь диссертационного совета Д.Г.-М.Н. Л Ф.П. Лесков

Актуальность проблемы. Вулканизм - это наиболее активное проявление внутренней жизни планеты, с которым в значительной степени связано формирование ее внешней оболочки. Извержения, с одной стороны, формируют внутренюю структуру вулканических аппаратов, с которыми, в частности, связано возникновение многих месторождений полезных ископаемых; с другой стороны, участвуют в формировании географической оболочки, включая глобальное воздействие на климат. Часто извержения представляют опасность для окружающей среды и деятельности человека, приводят к гибели людей и большим экономическим потерям, постоянно возрастающим по мере освоения человеком новых территории в вулканических областях. Крупнейшие извержения порождают экологически!, катастрофы регионального масштаба.

Исследование планет Солнечной Системы с помощью космических аппаратов позволило обнаружить на них огромное количество вулканогенных форм поверхности и даже действующие вулканы. Получение новой информации о строении и развитии планет с помощью анализа этих форм и сравнения их с земными аналогами возможно только на основе ясного пред<г"\пления о механизме извержения, о связи характера извержения с типом магмы и условиями, в которых оно происходит.

Перечисленные обстоятельства породили настоятельную потребность в создании адекватной теоретической модели процесса извержения, позволяющей понять его физический механизм, причины разнообразия типов . извержений, анализировать влияние изменяющихся внешних условий, делать прогнозные экстраполяции. Варианты такой модели {относящиеся, в основном, к отдельным типам извержении) начали интенсивно, разрабатываться в последнее десятилетне вулканологами Великобритании, США, Италии, Франции, Японии, Новой Зеландии и в России автором данной работы, Особенно актуален в настоящее время синтез частных моделей и теоретическое описание общей картины извержения.

Цель работы: сформулировать понятие системы "извергающийся вулкан", построить и исследовать теоретическую модель такой системы, позволяющею описать наблюдающиеся режимы извержения, причины и механизм смены одного режима другим в процессе извержения для вулканов с различными типами магмы и структурой магматической системы; модель должна позволять делать и обратные заключения - о свойствах магматической системы по характеру извержения. .

Новизна и научная значимость. 1) впервые чегко сформулировано понятие "извергающийся вулкан" ,• определена соответствующая динамическая система, обсуждены допущения и ограничения, позволяющие описывать извержение как квазистационарный процесс; 2) предложена гидродинамическая классификация основных ' стационарных режимов извержения и определены условия осуществления каждого из режимов: 3) обнаружена

область неустойчивости дисперсионного режима, приводящая к скачкообразным изменениям расхода и возможной смене режима; 4) дано объяснение механизма возникновения катастрофических гшниианских извержений; 5) описан механизм опустошения очага, приводящего при определенных условиях к образованию кальдер; 6) описан механизм сильных колебаний расхода и возникновения кратковременных пауз при высокоинтенсивном дисперсионном режиме извержения.

Эти результаты позволили теоретически описать общую схему извержения, основные сценарии его развития и связать характер извержения со структурой и свойствами магматической системы вулкана. Успешное применение теории к конкретным извержениям подтвердило применимость стационарного приближения и адекватность предложенной модели.

Практическая значимость заключается в разработке теоретической основы для нового подхода • к прогнозу опасности ожидаемых извержений конкретных вулканов, исходя из состояния магматической системы. Теория, вьЧявляя параметры системы, которые оказывают определяющее влияние на конкретные характеристики извержения, позволяет оптимально спланировать систему наблюдений, необходимых для оперативного прогноза хода извержения. Выводы работы могут помочь при анализе вулканической деятельности на других планетах земной группы.

Работа была начата в лаборатории экспериментальных исследований Института вулканологии СО, а затем ДВНЦ и ДВО АН СССР и закончена в лаборатории физической вулканологии Института вулканической геологии и геохимии ДВО РАН. Она носит в целом теоретическим характер, однако в Основе ее лежит большой объем наблюдений и измерений, выполненных лично автором и его ко та<ши ш извержениях камчатских вулканов и, прежде всего, на [¡оныком трещинном Толбачинском извержении/Наблюдения на этом твержении дали осисн.ио» толчок к постановке теоретических задач. При разработке и проверке теории использовались многочисленные опубликованные в литературе описания извержений, но основу

составляют два наиболее изученных извержения разных гинон Толбачинское 1975-1976 гг и Сент Хеленса 1980 г.

Апробация работы. По теме диссертации имеется 37 публикации одна из которых - коллективная монография, посвященная Толбачинскому извержению, в которой соискателем в соавторстве написаны 2 главы. Результаты работы докладывались на: IV, V и VI Всесоюзных вулканологических совещаниях (Львов, 1974; Тбилиси, 1980; Петропавловск Камчатский,- 1985); Всесоюзном совещании по внутренней геодинамике (Ленинград, 1972); Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике (Москва, 1991); Международной конференции "Запад Тихого океана" и "Генезис магмы" (Япония: Токио, 1978); Научной Ассамблее Международной Ассоциации Вулканологии и Химии Недр Земли (Италия: Джиарднни-Наксос, 1985); Международном Вулканологическом Конгрессе (Новая Зеландия: Окленд-Гамильтон-Роторуа, 1986); Кагошимской Конференции по Вулканам (Япония: Кагошима, 1988), а также на семинарах в институтах Вулканологии ДВО РАН, Вулканической геологии и геохимии ДВО РАН, Геологии, геофизики и минералогии СО РАН, Механики МГУ, Геологии и минералогии РАН, Всесоюзном геологическом институте мин. геологии.

Глава I. ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Извержение - это основной элемент вулканич' 'кой деятельности, формирующий структуру верхней части вулканического аппарата, рельеф вулканической области, определяющий ьлияние вулканизма на окружающую среду и деятельность человека. В Геологическом словаре извержение определяется как "процесс появления на поверхности планет'ы раскаленных или горячих, твердых, жидких и газообразных вулканических продуктов".

В данном случае это процесс механического истечения продуктов, характеризуемый массовым расходом и скоростью. Одновременно широко используется определение извержения как события, характеризующегося полной массой выброшенного вещества и продолжительностью. Поэтому процесс появления в рамках извержения-события понимается двояко: как процесс истечения и как процесс эволюции характера этого истечения от качала до конца события. Предметом настоящей работы является изучение извержения как процесса в обоих указанных смыслах.

з

Очевидно, что появление на поверхности - это, с одной стороны, завершающая стадия некоторого комплекса глубинных процессов, включающих в себя возникновение, формирование н перемещение к поверхности того, что появляется, а, с другой сторены, начальная стадия последующего процесса распространения продуктов извержения по поверхности планеты. В связи с этим понимаемая в широком смысле задача изучения механизма извержения может быть разделена на две - внутреннюю и внешнюю, - которые могут решаться независимо.

Данная работа посвящена внутренней задаче, которая формулируется следующим образом: изучить механизм извержения • это значит качественно и количественно описать связь всех характеристик извержения с .арактеристнками магматической системы вулкана и особенностями внешних воздействий на эту систему. По существу решение задачи должно заключаться в создании теоретической модели глубинного процесса/ внешним выражением которого является извержение.

Первые попытки подойти к описанию физического механизма вулканических извержений относятся к началу XX века и связаны с их лассификацией, когда в качестве основного признака выбиралась какая-либо характеристика магматической системы вулкана. Использование в систематике таких признаков как вязкость и газонасыщснносгь магмы или глубина очага требовало определенных представлений о связи этих признаков с характером извержения-процесса. Целенаправленное же развитие представлений о физическом механизме началось известной работой Л. Грейтона (1945) "Предположения о вулканическом тепле", где впервые была сформулирована задача п. невидимому впервые, введено такое основополагающее понятие, как магматическая система. Вклад в развитие теории процесса извержения на качественном уровне внесли Т. Джзггар (1947) и А. Ритман (1962).

Очередным важным шагом в развитии теории .тала работа Дж. Ферхугсна "Механизм пеплобразования" (1951), где был впервые описан процесс дегазации магмы при подъеме ее в канале вулкана, с использованием некоторых методов физикихимической гидродинамики, и получены соотношения, допускающие количественные расчеты. После Фсрхугена активно развивалось (и продолжает развиваться) изучение отдельных элементов процесса извержения, в рамках каждой из двух групи частных проблем: изучение движения магмы, не содержащейгазовойфазы (глубинные части

вулканического аппарата) и изучение нестационарных взрывных процессов.

Современный этап в развитии теории, переход к попыткам описать извержение как цельный процесс и связать его характеристики со свойствами вещества и особенностями окружающей обстановки начался в последние десятилетия и 5мл в значительной мере стимулирован потребностями сравнительной планетологии. К этому этапу относятся работы Макгетчина и Ульрмха (1973), Уилсона с соавторами (1980,1981,1990) и др. Можно отметить попытку Дрозиина использовать для описания динамики извержения аналогию с пароводяной скважиной (1980). К самому концу 70-х - началу 80-х годов относятся и первые работы автора.

Глава 2. ВУЛКАН КАК ДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Магматическая система вулкана включает в себя области магмообразования и транспорта магмы, которые частично перекрывают друг друга. Вводится и обосновывается понятие системы "извергающнйгя пулган", как части магматической системы, свойствами которой практически полностью определяется характер и динамика проце, -а извержения в пределах извержения-события. Такая система определяется как система очаг-канал, изолированна!! со всех сторон, кроме выхода из канала. При этом под очагом понимается периферический очаг, определяемый как емкость, заполненная магией, непосредственно соединенная с поверхностью планеты относительно узким каналом.

К такой модели приводят следующие характеристики вулканической деятельноеги: 1) . прерывистость - чередование извержений с периодами покоя; 2) приблизительное постоянство средней интенсивности выноса вещества при усреднении на интервалах, включающих несколько извержений-событий; 3) малая продолжительность извержений по сравнгнию с продолжительностью периодов покоя (для наиболее часто извергающихся вулканов островных дуг первая меньше второй в среднем в 30 раз, а для остальных вулканов -60 - данные Т Снмкина и Л Зиберта, 1984).

Магма аппроксимируется двухкомпонентной двухфазной средой, состоящей из летучего и нелетучего компонентов, конденсированной и газовой фаз. Нелетучий компонент может находиться только в конденсированной фазе, а летучий ках в конденсированной так и в газовой. Канал считается имеющим форму трещины (в верхней части

возможно - цилиндр) с постоянной по длине площадью поперечного сечения.

Соо1 ношения объемов очага и канала и характерных времен процессов переноса в них при извержении позволяют в качестве основной модели рассматривать квазистационарное течение по каналу под действием медленно меняющегося перепада давления. Решается одномерная задача в изотермическом приближении.

В отличие от изученных в технике систем с двухфазными потоками дня системы "извергающийся вулкан" характерно: 1) высокая вязкость жидкой фазы (1040® Пз); 2) большая вертикальная протяженность канала ( от нескольких до нескольких десятков км); 3) небольшая массовая доля летучего компонента (первые проценты); 4) относительно малый движущий перепад давления. Отсюда вытекают следующие особенности потока магмы в канат : 1) преобладание гравитационных сил и очень малый относительный вклад сил инерции; 2) значительное (на несколько порядков) различие между сопротивлением течению в жидкостной зоне и а зоне газовзвеси; 3) своеобразие структуры потока.

Своеобразие структуры заключается в следующем. Стандартная смена режимов течения по мере увеличения объемной доли газа в потоке, включающая снарядный или пробковый режим, имеет место только для наименее вязких базальтовых магм. При этом дисперсно-кольцевой режим, как правило, не достигается. В магмах умеренной и большой вязкости пузырьки газа-достигают состояния близкого к плотной упаковке без заметного осплывания относительно расплава. Образуется пена, которая, начиная разрушаться, движется некоторое время в виде пористой проницаемой массы, те обе фазы непрерывны, и движутся с разными скоростями. Образцом такой среды может служить кусок пемзы, в котором практически все поры соединяются между собой. "Разрушающуюся пену" можно рассматривать и как "засыпку" с определенной силой сцепления между частицами. Дальнейшее увеличение объемной доли газа переводит разрушающуюся пену в газопирокластичеекую взвесь. Особенность такой взвеси б том, что частицы ее почти во всех случаях ведут себя как твердые и для потока характерно присутствие протяженного участка «иади высокой плотности - тмюмчижоапи.

Пи в одной модели потока кроме предложено»! с данной работе, юна ¡дархтцающенея пены не рассматривалась, так как использовались нскерчые представления о мс\аннзмс роста пузырьков при высокой их конишгрицни.

Предложена классификация основных стационарных режимов извержения по типу структуры двухфазного потока на выходе из канала. Выделены три основных режима: 1) барботирующнй (сплошная среда - жидкость, избыток газа удаляется опережающим всплыванием крупных пузырей); 2) дисперсионный (сплошная среда - газ); 3) экструзивный (обе фазы непрерывны, газ движется с опережением по системе связанных пор и каналов).

Глава 3. УСЛОВИЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ РЕЖИМОВ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ИЗВЕРЖЕНИЙ

Основное условие осуществления барботирушщего режима -возможность отдельным всплывающим пузырькам догонять своих соседей и объединяться с ними раньше, чем они вырастут на месте до состояния плотной упаковки. Это условие можно записать так:

А1>п''>

где - разность путей, проходимых "большим" и "малым" пузырьками при всплывании за то время, в течение которого они могут всплывать; п - количество пузырьков в единице объема, определяющее среднее расстояние между ними;

Величина п и распределение пузырьков по размерам (которое используется при определении АГ) находятся с помощью несложных расчетов по результатам изучения пористых продуктов извержений. При этом мною впервые было введено и обосновано предположение о почти мгновенной нухлеации пузырьков и постоянстве их количества в процессе дальнейшего подъема магмы при отсутствии коалесценции, которое позже было подтверждено детальными расчетами А. Торак<ару (1989); Также прямым способом подсчитывается вероятность меньшему пузырьку оказаться впереди большего и быть им захваченным. В результате получен критерий о/ и его критическое значение :

а = = - 0'„ = 0,05 (1)

<г с

Барботирующнй режим имеет место, когда выполняется условие:

т<т„. (2)

Здесь V - скорость подъема магмы, не содержащей пузырьков; ц ■ вязкость; с - содержание летучего компонента; а- коэффициент, определяющий растворимость летучих; £ - комбинация трех параметров, имеющая размерность обратную скорости и обобщенно

характеризующая вещество: кислым магмам соответствует величина £ порядка 101 - 1<И, а основным - порядка Ю 5 с/м.

Когда Ш>П\1Г барботирующий режим невозможен, пузырьки достигают состояния близкого к плотной упаковке и затем начинается разрушение образовавшейся пенной структуры. Чтобы при этом возник дисперсионный режим скорость высвободившегося газа должна быть достаточна для преодоления сил сцепления между возникшими частицами и поддержания их во взвешенном состоянии. При этом скорости газа и частиц должны удовлетворять условиям непрерывности. Произведя соответствующие преобразования и некоторые упрощения можно получить следующее условие осуществления дисперсионно, режима:

иьи.

(3)

I рМ' , Рр

РРа у 6 яг/; где Р), и рр - плотности газа, расплава и частиц соответственно; с!р -диаметр частицы; - сила сцепления частицы с соседями; 80 -объемная доля газа, достаточная для псевдоожижения частиц; к(60) ■ коэффициент, учитывающий стесненность частиц в потоке.

Если в выражениях (1) и (2) и качестве критического параметра выбрать скорость, можно записать условие (2) аналогично (3):

(4)

V < V„ =

и изобразить карту режимов на графике (Рис. I). Поле 1 соответствует

дисперсионному режиму, 2 : барботирующему, 3 экструзивному. Кривая исг вычислена для £=5.10-3 с/м, что отвечает примерно

андезитовому - андезито-базальтовому составу магмы. Уменьшение £ (увеличение основности магмы) поднимает криную (/„ и сокращает поля дисперсионного • и

экструзивного режимов,

увеличение 4 (что соответствует более кислой магме) расширяет экструзивного режимов за счет

з20

315 п 12

IШ X

« 1кг

3 8 \

£ \

\ 2

| о

О 0 2 4 6 8 10

Содержание летучих в магме, Со'А

Рис. 1.

поля дисперсионного и

барботирукщего.

Полученные соотношения были применены для оценки режимов Толбачинского извержения 1975-1976 гг., которое происходило в два этапа, получивших название Северного и Южного прорывов. На Северном прорыве наблюдался почти исключительно дисперсионный режим, в то время как на Южном - стабильны!! барботирующий. Основные характеристики обоих прорывов, найденные по результатам прямых наблюдений и измерений приведены в таблице 1.

Таблица 1

{/, м/с Па.с л, Со а, Па~"* Рр< кг/м3

Северный прорыв 0,15 10» 3.10'" 0,09 0,01 1500

Южный прорыв 0,02 10' ЗЛО'0 0,01 3.10^> - -

Расчет по формуле (1) дает для Южного прорыва величину £>/ = 0,005, что на порядок меньше критической и соответствует барботирующему режиму. Для Северного ь^орыва £>/ = 0,1, что соответствует д-сперсионному режиму, так как скорость \]Л = 0.001м/с (по формуле (3) при =0), на два порядка меньше II. Таким образом, наблюдения подтзсрждают теорию.

• Аналогичные расчегы, проделанные для извержений вулканов Сент Хелене 1980 г. и Безымянный 1956 г., на которых наблюдалась смена дисперсионного режима экструзивным, также показали совпадение теоретических выводов с наблюдениями, и необходимость учета сил сцепления между частицами при определении момента перехода к газовзвеси.

Глава 4. ТЕОРИЯ ДИСПЕРСИОННОГО РЕЖИМА

Физическая постановка задачи выглядит следующим образом: по вертикальному каналу движется поток магмы под действием известного перепад;' давления; требуется определить тип извержения, найти массовый расход, структуру и скорость потока на выходе из канала для той или иной комбинации параметров системы.

Подход к математическому описанию задачи в целом соответствует предложенному Л.Н.Мауриным (МГУ. 1989): уравнения, выражающие основные законы сохранения и дополнительные соотношения, замыкающие систему, записываются непосредственно в

виде, отвечающем принятой упрощенной модели объекта. Основные упрощающие допущения: I) одномерность; 2) стационарность; 3) изотермИ'..юсть: 4) равновесность обмена импульсом и массой между фазами; 5) монодисперсность и бесстолкновителъность взвеси; 6) отсутствие зависимости плотности конденсированной фазы от содержания в ней летучего компонента; 7) конденсированная фаза считается несжимаемой, а газ - идеальным; 8) нуклеацни пузырьков мгновенна и в дальнейшем их количество на единицу массы постоянно.

В общем виде система уравнений записывается гак: (он) = Const

v (4)

(рв) = Consf

ф = (5)

Pi = РМ

Р, = Р({Р) (6)

р = ((р.р,.р)

при р<~ (7)

а

с = с0 При /' £ Ч а

-», = /■(/;) (8)

Здесь обозначено: р - давление, и ■ скорость, р - плотность, употребляемые без индексов ant величины характеризуют двухфазную смесь в целом; с - содержание летучего компонента в конденсированной фазе; ( (). полное содержание летучего компонента в исходной магме; и и у - постоянные, зависящие or рода магмы и диапазона давлений; для кислых и средних магм и давлений до 3-4 кбар обычно принимаются значении а = 0,0013 бар1'2 и у = 0,5; Р, -различные параметры потока, от которых зависит обмен импульсом 'между фазами. Индексы: si, н и </ обозначают потери давления статические, динамические и дпеешглтипные соответственно; nv -нелетучий компонент; i - летучий компонент; g - газовая фаза; / -конденсированная фаза.

И) - ураакеиня непрерывности (записанные в условной формеУ, (5) - уравнение импульсов, записанное как баланс приращений давления при двнжеиич ндоль канал.к (6) - уравнения состояния для. каждой из фаз и смсси; - закон маесобмена между фазами (растворимости летучего компонента в нелетучем); (8) - характеризует распределение импульса можду фазами.

Конкретный вид уравнений различен в зонах с разной структурой потока. Выписывать их все здесь не будем, но отметим следующее. Диссипатавный член в уравнении импульсов (5) в области жидкостного течения записывается

ф, = б—<Л, <г = — (9)

а 7

где Л - вертикальная координата, направленная от выхода из канала

вниз, и - параметр проводимости канала, п - вязкость, которая в

основных сериях расчетов считается постоянной по длине канала, в -

коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения канала.

Относительная скорость газа и частиц в газовзвеси вычислялясь по

уравнению

где С](8) - коэффициент сопротивления частицы, который для плотной взвеси вычислялся по эмпирическим формулам, полученным из эксперименов по продувке .засыпок (Нигматуллин, 1987), р -пористость частиц.

В зоне разрушающейся пены, для которой невозможно построить строгую теорию применялся следующий прием. Потери на трение рассчитывались по формуле (9), а; относительная скорость освобождающейся газовой фазы по формуле (10). Достижение объемной долей открытых пор величины, достаточной для псевдоожижения частиц означало переход к газовзвеси.

В качестве граничных условий задавалось давление на обоих концах канала, которое на выходе из канала могло превосходить атмосферное, если скорость потока достигала критического значения. В этом последнем случае, граничное условие само зависело от результата расчета его приходилось подбирать путем итерационной процедуры..

Процедура решения заключалась в численном интегрировании дифференциального уравнения импульсов (5) по давлению вдоль канала при заданном расходе и одном из граничных условий. Подбором задаваемой величины расхода достигалось выполнение граничного-условия на другом конце канала. Интегрирование обычно проводилось сверху вниз, для удобства итерационного подбора давления на верхнем конце когда скорость превышала критическую.

Некоторые харажтериспжи потока рассчитанные для извержений Сент Хеленса 1980 и Толбачика 1975 показаны на рисунках 2,3 и 4.

и

На рисунках видно, что зона газовзвеси имеет значительно большую абсолютную и относительную протяженность для более интенсивного извержения вулкана Сент Хелене, вклад инерции значителен только для Сент Хеленса и только в самой верхней части канала. На Толбачике везде резко преобладают гидростатические потери, в то время как на Сент Хеленсе в зоне жидкостного течения выше агносигельный вклад потерь на трение. Это связано с меньшей глубиной очага вулкана Сент Хелене, значительно меньшей абсолютной и относительной протяженностью зоны жидкостного течения и большей вязкостью магмы.

Ь, ш О--------

-10000

-14000

-12000

-8000

-4000

-6000

-2000

2

0 1000 2000 Р, Ьаг

Глубина Ь, км

Рис. 2. Распределение давления но глубине. 1 - Сент Хелене;

2 - Толбачнк (Северный прорыв.)

канала 1 - статика, 2 - трение, 3- инерция для Сент Хеленса ("1" в рамочке).

Рис. 3. Вклад в потери давления в верхней части

и Толбачика ("2" в рамочке).

а 0.4

г 1« е

9 о

2

|08

2 1 /

Iм 9 о

. ^..........,

г 61 ее

Глубина И, км

8 10 15

Гл>15мна (1, ¡м

А

В

Рис. 4. Вклад гидростатики (0 и трения (2) в потери давления в зоне жидкостного течения (инерционные потери пренебрежимо малы). А -Сент Хелене; Б - Толбачик (Северный прорыв)

Для Толбачннского извержения по данным наблюдении и измерений были определены параметры каш а трещшшей формы (6=1,1-1,2 м, 5=600-1000 м;, Н-20-30 км), средний расход магмы (230 т/с) и массовая доля летучих в потоке (5-9%). Используя эти данные, теория позволила оценить вязкость магмы в канале. Оценки дали величину в среднем на порядок меньшую минимальной измеренной на лавовом потоке, появившемся из бокки у основания первого конуса через 20 дней после начала извержения. Такое соотношение вполне согласуется с вероятным изменением вязкости базальта за счет дегазации.

ГЛАВА 5. ЗАВИСИМОСТЬ РАСХОДА ВЕЩЕСТВА ПРИ ИЗВЕРЖЕНИИ ОТ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ. УСТОЙЧИВОСТЬ РАСХОДА. ПРИРОДА КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ИЗВЕРЖЕНИЙ

Приведенная в предыдущей главе общая характеристика лотока магмы в канале вулкана позволила выбрать в качестве основных управляющих параметров следующие: 1) глубина очага (длина канала) - Н\ 2) "проводимость" канала - а - Ь2/г\ (ф-ла (9) в предыдущей главе); 3) давление в очаге д?, вместо которого для удобстза и наглядности использовалось "избыточное" давление рех = Ра-рщН. Зависимость от первых двух параметров определяет общую связь расхода с геометрией

системы и свойствами магмы; третий параметр определяет эволюцию извержения.

Анализ зависимости расхода от первых двух управляющих параметров позволил обнаружить область неоднозначное«: и возможш скачков расхода. Эта зависимость в виде семейства кривых для извержения с параметрами Толбачика показана на рис. 5. Для глубины очага меньше 13 км в определенном диапазоне каждому

значению о

соответствует три значения расхода. На трехмерном графике (Рис. и) поверхность, изображающая зависнмг гь, имеет

особенность типа "сборка", которая описывает

"стандартную катастрофу" двупараыетрпческих семейств функций. Верхний и нижний листы

поверхности в области сборки соответствуют Рпс.5 Цифры у кривых глубина очага, км устойчивым состояниям,

средний - неустойчивым. Проекция сборки на плоскость управляющих параметров имеет вид угла с острием ("точкой сборки") при критическом значении глубины очага Параметр И называют расщепляющим, так как изменение его проводит изображающую точку через острие параллельно оси сборки в направлении бифуркации. Проводимость - "нормальный параметр", его изменение приводит ( если Н<Нкр) в области сборки к скачкообразным переходам из одного устойчивого состояния в другое с резким ншененпем расхода.

Полученная зависимость позволяет объяснить механизм возникновения катастрофических нлшшанских режимов извержения, имевших место на вулканах Везувии в 79 и 1906 годах, Тамбора 1815 г, Кракатау 18М г, Ьсзымянный 1956.Сент Хелене, 1980 и других им подобных. Такие извержения характеризуются следующими основными чертами:

Ii

Зшисимость скорости подъема (расхода) шш от глубины очега и ировстршссти кеирла,

Рис. 6

!) плинианской фазе всегда предшествует, иногда весьма длительная, фаза умеренной деятельности, а за ней часто (но не всегда) следует экструзивная фаза; 2) часто непосредственным "спусковым крючком" является обрушение постройки и направленный вз. ыв; 3) как начало плинианской фазы, так 1! ее прекращение происходит скачком с изменением расхода не менее чем на порядок. 4) у всех вулканов с извержениями такого типа, для которых есть данные, очаг расположен неглубоко.

Все перечисленные особенности хорошо объясняются предложенной моделью. Они связаны с наличием области неоднозначности и неустойчивости расхода при неглубоко расположенном очаге и ростом проводимости канала в начале извержения. Верняя часть канала отмирает в период покоя и начало извержения связано с повторным его возникновением и проработкой. Механическая эрозия, прогрев стенок канала и поступление а него глубинных белее горячих порций магмы приводит к рос/у параметра проводимости (изображающая точка движется по нижней ветви одной из Б-образных кривых рис. 5 вправо) тем в большей степени, чем продолжительнее был период покоя. Обвал ;». взрыв может работать спусковым крючком, так как приводит к резкому расширению верхней части канала и его укорочению. Снижение давления в очаге приводит к

смещению всей сборки вправо (при некоторой ее деформации), что эквивалентно перемещению изображающей точки по кривой влево вплоть до соскакивания ее на нижнюю ветвь.

Скачок возможен при Н<Нхр, а амплитуда его, так же как и абсолютная величина расхода после скачка, тем больше, чем больше разница между Н и Икр. Это согласуется с фактом, что все глубины , очагов, найденные для кальдерных вулканов , с наиболее мощными извержениями (десятки и сотни км1 изверженного материала) не превышали 5-6 км (при НК1>> 15 км).

Гак как динамика гопержеикя' зависит от соотношения измеряемых параметров и их критических значении были изучены зависимости этих последних 1 характеристик магматической системы. Оказалось, что Нкр зависит почти исключительно от содержания летучих с0 по линейному закону:

Нцр ~ 356(си-с),

-0.01

(И)

Величина <т,;, зависит главным образом от размера пнронластических частиц (1В (возрастаег) и в значитнльно меньшей степени от содержания летучих в магме с0 (убывает).

Особый интерес представляет собой зависимости расхода от диления в очаге, которое является основным «иратетром эволюции

илвержешш. Общая закономерность: область

неоднозначности расхода ("сборка") углубляется, удлинняется и

сдвигается в область больших

проводимсстей канала На рис. 7 показаны положения проекций правой складки

сборки (где

происходи! скачок

20 30 Глубина очага, км

Рис. 7

Проекции первой складки сборки. Цифры у кривых - значения ргх.

расхода вверх) при различных значениях ргл для вулкана с параметрами Сент Хеленса. Снижение давления делаег теоретически возможным скачок и при' очень глубоких очагах, но он возможен только при очень

16

больших, недостижимых в этих условиях, проводимостях канала. Левая склатка "сборки", на которой происходит скачок расхода вниз, смещается при снижении давления в очаге в ту же сторону, но в меньшей степени, так что "сборка" растягивается.

Величина скачка расхода тем больше, чем больше разница между реальной и критической глубиной очага. В случае скачка вверх эта величина ограничена возрастанием примерно на 3 порядка, в случае скачка вниз при малой глубине очага возможно полное прекращение извержения. Если ие происходит полного прекращения за гшиннанской стадией можст следовать экструзивная стадия.

Переход из плннианской в экструзивную стадию наблюдался наиболее детально па извержении вулкана Сент Хелене в 1980 г. Снижение расхода составило 3 порядка, причем рост купола начался только через 3 недели после прекращения плннианской фазы.

Используя имеющиеся данные, теория позволила оценить поперечный размер и проводимость канала и найти скорость подъема магмы и на каждой стадии: ~1 м/с перед прекращением плинианского извержения и -0.001 м/с в начале экструзивной фазы. Имеющиеся данные позволили также оценить средний размер пнрокластической частицы 1 см) и вычислить критическую скорость (без учета слипания частиц), отвечающую переходу к экструзии (С/^ -0,0008 м/с), которая оказалась почти равной измеренной на эхетрузивной стадии.

Аналогичное извержение вулкана Безымянный отличалось лишь тем, что рост купола начался почти сразу Писле прекращения плннианской фазы. Теоретические оценки, (сделанные на основе аналогичных, но более скудных и менее надежных данных, чем для Сент Хеленса) дали для начала экструзивной фазы величину V - 0,009 м/с, примерно на порядок больше, чем полученная для Сент Хеленса и критическая. 1Гем не менее все скорости близки друг к другу.

То, что в начале экструзивной фазы скорость подъема магмы для обоих вулканов охазалась больше критической, вычисленной для псевдоожижения засыпки без учета сцепления частиц, говорит о том, что вклад такого сцепления довольно значителен. То, что расчетная скорость в начале экструзии для Сент Хеленса оказалась существенно меньше, чем для Безымянного качественно согласуется с наблюдавшейся задержкой появления купола на Сент Хелеисе на 3 недели.

Зависимость расхода от ргх при одновременном изменении других управляющих параметров . можно продемонстрировать, фиксируя по очереди один из этих параметров и изображая зависимость от двух оставшихся в виде поверхности. Вс всех случая*

эта поверхность имеет особенность типа "сборка", в которой играет 'рс^ь "нормального" параметра. Отсюда следует, что при глубине очага меньше и при проводимости канала больше некоторых критических значений плавное изменение давления должно приводить к скачкам расхода. Отличие от ситуации, связанной с изменением проводимости, в том, что давление в очаге при нормальной эволюции извержения может только уменьшаться, и, поэтому, изменение давления может быть причиной скачка расхода только шип. От "сборки" работает только одна "складка".

Дополнительно был рассмотрен вариант извержения с очень вязкой магмой и малым коэффициентом диффузии летучих, когда и процесс газоотделения и , кг пузырьков становятся существенно неравновесными. Оказалось, что в широком диапазоне параметров зависимость от давления такая же как и в равновесной модели,-ио для неглубоких очагов и очень малых проводимостей канала возникает новая неустойчивость и возможность скачкообразного возрастания расхода при главном снижении давления. Механизм положительной обратной связи, порождающей неустойчивость в данном случае, связан с погружением уровня начала газоотделения в очаг при снижении деления. В очаге газоотделение всегда равновесно и, поэтому, более полно. В результате в потоке повышается общее количество свободного газа, понижается уровень фрагментации, происходит скачок. Такой скачок имеет амплитуду меньше одного порядка величины и требует сочетания. высокого расхода с очень малой проводимостью канала, что мало вероятно.

Полезно нанести область скачкообразного возрастания расхода на карту режимов, показанную на рис. I. Зависимость скорости, при которой происходит скачок вверх (мТ) от содержания летучих можно получить путем численных расчетов и можно получить приближенное аналитическое выражение с коэффициентами из численных расчетов:

Для Сент Хеленса Л-80 бар.см/с, ¿=354 бар и с'=0,01. Кроме юго величина с0 должна быть ограничена условием (11). Полученные в результате расчетов карты режимов, соответствующие начальной стадии извержения {рех-200 бар), приведены на рис.8.

Глядя на графики рис. 8, можно увидеть, что: 1) при глубине очага 5 км катастрофический режим является наиболее вероятным для кислых магм и практически невозможным для основных, с барботирующим режимом картина прямо противоположная. Для

л

(12)

V

0 2 4

Со %

к><1,0000| «Ли, !М Ьт

7 4 в . Со, % кя=0,0001 г/т, 11=3 кга

4 6

Со. %

Ь ¡=0,001и/т, 11=5 кт

100 .....■■■"I -

80

а! 60 о '1

3' 40

20

0

0 2

Со. % ЬН>,015Лп, Н=3 кт

тнн/и,',

8 10

100 80 § ео

о

о' 40 30 О

Г-

Ч:

2 4 6 3

Со, %

кы=0,00001 в/т, Н=20 кт

ЮОгг-гг

4 б Со. %

кк-0.0001 «Ля, Н-20 кга

100

Ю

4? ео

и

О э 40

10

0

.....

- •......... •.

2 4 6 8 10 Со, %

кя=0,001 ¡Лп, П---20 кт

100 ' 60 00

о

3 40 20 0

->4 '-V 1 —Л - -№]:[• :•;! . '

-.-.'-.■Н-, т-.-.-гг.-.-.-.- ........

V; :•.*•.•.•••••:•:•• .-.'1 •

,.....

2 4 6 8

Со, %

кя=0,01 «/га, Н-20 кт

10

Рис. 8. "Карты режимов для различных типов магмы к глубин очага. Густая заливка - экструзивный режим; бледная заливка - барботнрующий, густой крап • умеренный и редкий крап - катастрофический дисперсионный режим.

19

4

основных магм практически невозможным является также и экструзивны)! режим. Умеренный дисперсионный режим без скачков имеет достаточно большую вероятность для всех типов магм. 2) При глубине о-нга 20 км для осноькых магм ситуация та же, что'и при 5 км; для кислых же катастрофический режим становится практически невозможным, а вероятность умеренного дисперсионного возрастает. Возрастает в последнем случае и вероятность экструзивного режима из-за малой скорости магмы.

Рис. 8 можно использовать для иллюстрации вариантов эеолюцаа извержения, если учесть что скорость магмы в начале '-извержения возрастает (с ростом проводимости), а в середине и в конце убывает (с убыванием давления в очаге). При роете V,, эт нуля в начале извержения скачок в катастрофический режим происходит практически всегда непосредственно из барботируюшего. Теоретически ок возможен и из экструзивного (при очень больших £,), но в этом случае плавный рост скорости магмы мало вероятен из-за очень малых скоростей ее подъема, когда трудно говорить о какой-либо проработке канала. "Спусковым крючком" перехода в этом случае межет быть обвал экструзивного купола или постройки вулкана с последующим взрывом, как это наблюдалось на вулкане Сент Хелене в 1980 году.

Приведенные выше выводы теории подтверждаются наблюдениями. Действительно, скачкообразному переходу в вмеокоинтенсивиый дисперсионный режим всегда предшествовал режим с дискретными выбросами газа и пирокластнки и (или) бдншоверхностная интрузия в тело вулкана (скрытая экструзия-"криитокупол", получивший такое название на Сент Хсленсе).

Глава 6. НЕКОТОРЫЕ ЯВЛЕНИЯ. СОПРОВОЖДАЮЩИЕ

ИЗВЕРЖЕНИЕ, И ЗАДАЧИ. СВЯЗАННЫЕ С НИМ

Теория позволяет описать механизм проявления отдельных следствий извержения и сопровождающих явлений нестационарной природы, связанных с нарушениями некоторых принятых при описании системы допущении. Рассмотрены два явления; опустошение очага, могущее привести к обрушению его кровли и образованию кальдеры, н возникновение пауз в дисперсионном режиме.

Опустошение очага, уменьшающее поддержку кровли, связано с п-лявдсиисм а очаге газовой фазы'. Поддержка кровли исчезает практически полностью когда н очаге начинается разрушение пены. Разрушение пены должно сопровождаться ее оседанием, так как скорость восходящего потока газа » очаге.нг может быть достаточной дня псеадоожижения нирокдасгики В этом случае вынос

конденсированного материала прекратится и в первом приближении дефицит объема магмы (примерно равный объему газовой фазы в очаге) будет соответствовать максимальному количеству вещества, могущего быть выброшенным при извержении. Задача: найти количественную связь между степенью опустошения очага и параметрами магматической системы вулкана.

Будем рассматривать вместо дефицита объема V величину магматического опускания &=У/А, где А - площадь горизонтальной проекции очага. Тогда, рассматривая статическую одномерную задачу, для очага можно написать:

' д = г , (13)

ял

где р0 - давление на верхней кромке очага (при г=0), р, - давление на глубине 21, где появляются первые пузырьки. Величины р0 и можно выразить через характеристики магмы и объемную долю газа (1:

„ -i.flfbA.Vf Г1Й1А.У Р.Л П4)

А"4вЧ/». Лг-'о-л) л"-1 ( }

Величина г\ находится как интеграл

= (15)

ЯР и"

о котром плотность магмы р выражается через плотность расплава, газосодержание и давление. Интеграл берется аналитически и после некоторых упрощений получаем выражение:

(16)

Вер1 с„ +1 (_ ра у и где /} = р^1рар1 , индекс а означает величину при атмосферном давлении.

Подставив (14) и (16) в (13), получим зависимость величины А от с0, р8а, коэффициента, определяющего растворимость газа в расплаве "а" и от пористости у верхней кромки очага р«. Последняя величина рассчитывается численно на момент прекращения плинианской фазы извержения методом, изложенным в предыдущих главах.

Результаты серии проделанных расчетов позволили сделать следующие выводы: I) при содержании летучих 5% (близко к максимальному реально наблюдаемому) частичное опустошение очага возможно при глубине его верхней кромки не более 15 км при «=0,0013 бар1'1- и менее 10 км при а=0,0020 бар "г; 2) максимальная величина

магматического опускания в указанном диапазоне коэффициентов растворимости а может составить от 2 до 4 км.

Оценки величины магматического опускания, вычисляемой путем деления полного объема продуктов кальдерообразущсго извержения, приведенного к плотной магме, на площадь кальдеры, выполненные для 76 извержений (сводка Ф. Спера и Дж.Криспа, 1981), дали ту же максимальную величину - около 3 км, что подтверждает теорию. Были проведены расчеты и для извержения вулкана Сент Хелене 1980 г., при котором кальдерного проседания не было, а магматическое опускание составило всего 0,12 км, и получено также хорошее соэпадение с наблюдениями.

Резкие колебания интенсивности и полные паузы наблюдались при извержении Первого ксуса на Толбачкке перед прорывом лавы из трещин у его подножия и перед возникновением рядом с ним Второго конуса. Продолжительность пауз составляла от первых минут-до нескольких часов.

Образование новых прорывов рядом с действующим конусом очевидно связано с возникновением и заполнением магмой системы вновь образующихся трещин, ответвляющихся от основного подводящего канала на не очень большой глубине, что подтверждается как сейсмологическими так и геологическими данными. Развитие *рещин в жесткой неоднородной напряженной среде происходит импульсами, порождающими рои слабых землетрясений. Заполнение трещин магмой требует отбора ее от основного потока в некотором месте канала: после каждого импульса растрескивания расход на уровне отбора снижается на какую-то величину, а затем через какое-то. время восстанавливается.

Чтобы найти реакцию потока магмы на такой отбор, строго говоря, нужна теория нестационарных процессов, но некоторые разумные оценки можно сделать и в стационарном приближении. Выполненные в работе расчеты показали, что время реакции потока магмы в канале вулкана на возмущение не превышает 30 сехунд. Поэтому, если импульс отбора длится заметно более этой величины, стационарное приближение может считаться приемлемым.

5 10 15 20 25 Отбор расхода, проценты

Реакция потока на отбор части расхода максимальна, если отбор производится непосредственно под уровнем фрагментации. В этом случае отбор не влияет на общий расход (определяемый полным сопротивлением течению в жидкостной зоне), но уменьшает расход и скорость потока в зоне газовзвеси. Через промежуток времени меньший 30 секунд должен установиться новый стационарный режим с большей средней плотностью магмы пыше точки отбора. Если подсчитать дополнительное количество вещества, которое должно поступить в канал для обеспечения этой новой плотности (которая

находится с помощью изложенной в данной работе теории), и поделить его на новый расход можно получить максимальную оценку

продолжительности паузы им*. Оценка должна быть тем ближе к истине, чем больше продолжительность паузы.

В этих предположениях были проделаны

соответствующие расчеты для Первого конуса Тобачинского извержения, результаты которых приведены на рис. 9. Видно, чго длительность паузы может достигать нескольких часов, причем очень сильно зависит не только от отбираемой доли расхода, но и от абсолютной его величины. Средняя скорость подъема магмы для Первого конуса была оценена величиной 10-15 см/с Вероятно в начале она несколько превышала 15 см/с, а в конце была меньше 10 см/с. Отчасгн с этим связана максимальная длительность пауз в самом конце деятельности Первого Конуса.

Теоретическая модель процесса извержения позволяет по-новому подойти к проблеме прогноза вулканической опасности.

Выделяется два вида прогноза: 1) прогноз характеристик ожидаемого (возможного) извержения; 2) прогноз момента начала извержения. Первый вид прогноза, повидимому, более важен и во всяком случае должен предшествовать второму, так как на его основании планируется освоение прилегающих к вулкану территорий и комплекс мер защиты и оперативных мер, принимаемых по получении прогноза времени и сигнала о начале извержения.

Рис. 9 Цифры у кривых - иа см/с

Можно выделить и два подхода к прогнозу -• i) основанный на экстраполяции статистически обработанных результатов изучения последовательности предшествовавших извержений вулкана; 2) основанный на непосредственном изучении состояния магматической системы ьулкана в данный момент.

Для осуществления второго вида прогноза в настоящее время с большим или меньшим успехом применяются оба подхода; для первого, важнейшего, - только первый подход - экстраполяция истории развития эруптивной деятельности вулкана. Причина этого -недостаток знаний о магматической системе вулкана и, главное, отсутствие ясного предъявления о механизме связи характеристик извержения со свойствами системы. В то же время очевидно, что вулкан - это сложная динамическая, диссыштивная система, эволюционирующая направленно, необратимо и неравномерно. На определенных этапах эьолюшш вулканам свойственны резкие изменения Характера деятельности, которые пра» ическн невозможно предсказать путем экстраполяции.

Данная работа делает первый шаг в создании теоретических основ для разработки методов прогноза опасности вулкана на основе знаний о состоянии его магматической системы. Знание механизма связи характера извержения с параметрами системы необходимо не только для прогноза как- такового, но н для разработки программы наблюдений и измерении с целью прогноза. Теория должна помочь выбрать наиболее критичные параметры, а из них - доступные для измерения при наименьших затратах. В некотором смысле теория должна предшествовать практике, так как только ясно понимая механизм процесса, можно ответить на вопрос: что надо измерять для прогноза в первую очередь и с какой точностью.

Основной результат данной работы, имеющий отношение к прогнозу вулканической опасности. - это описание условий неустойчивости расхода и перехода извержения в катастрофический плиннанскин режим.

Сказанное выше позволяет сформулировать защищаемые наложении:

1. Основные режимы и процесс эьолюшш извержения могут быть опнелны в рамках стационарной модели истечения магмы из некоторой емкости {очага) по относительно узкому вертикальному

KVUtJI'..

2. Каждое извержение может быть описано как та или иная коиённания тр« ошонных [х'жишш истечении, соответствующих трем возможным в данной системе типам структуры двухфазного потоку на выходе к:' канала. Эти режимы: ¡) оарСчтирук'щий (сплошная фаза

¿4

жидкость, дисперсная - газ); 2) дисперсионный (сплошная фаза • raj. дисперсная - конденсированая); 3) разрушающейся пены (экструзивный)- обе фазы непрерывны. Границы существования режимов определяются комплексными критериями, зависящими от многих параметров.

3. Дисперсионному режиму свойственна неустойчивость и резкие скаччи расхода, которые происходят при определенном сочетании основных управляющих параметров, в качестве которых выбраны глубина очага, параметр проводимости канала и давление в очаге. Утверждается, что именно с такими скачками связано начало и прекращение высокоинтенсивной плинианской стадии катастрофических эксплозивных извержений. Необходимое условие возможности таких извержений - глубина очага меньше некоторой критической.

4. Предложенная теоретическая модель позволяет рассчитать максимальный объем вещества, который может быть выброшен при плгшнанехом извержении, и оценить влияние внешних воздействий на систему "извергающийся вулкан".

5. Полученные результаты закладывают теоретическую базу для разработки методов прогноза опасности ожидаемых извержений, а также резких изменений в ходе извержения на основе информации о состоянии магматичесхой системы вулкана в данный момент.

Список

опубликованных работ по теме диссертации

1. Ковалев Г. Н„ Калашникова JI.B., Слезен ¡O.E. О связи между

энергией извержений и периодами покоя действующих вулканов. // Геология и геофизика. -1971. - No 3. - С. 137-141.

2. Слезии Ю.Б. Некоторые особенности распределения вулканических

извержений по энергиям. // Геодинамика вулканизма и гидротермального процесса (краткие тезисы IY всесоюзного вулканологического совещания). - Петропавловск-Камчатский, 1974. - С. 168.

3. Kaecviea Г.Н.. Слезии Ю.г Некоторые вопросы динамики

вулканического процесса. II Геодинамика, магмообразование и вулканизм. - Петропавловск-Камчатский, 1974. - С. 287-297.

4. Федотов С.А.. Ковалев Г.Н., Мархинш! Е.К.,Слезим Ю.Б., Цюрупа

А.И. и др. Хронология и особенности Южного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения 1975-1976 гг. II Геологические и геофизические данные о Большом трещинном Толбачинском извержении 1975-1976 гг. - М.: Наука, 1978. - С. 11-22.

5. Федотов С.А., Мархинип Е.К., Ковалев Г.И., Слезии Ю.Б., Цюрупа

А.И. Большое трещинное Толбачинскоё извержение: Южный прорыв 1975-76 гг. // ДАН СССР. - 1977. -т.237, No 5. - С.П55-1158. .

6. Fedotov S.A.. MarWnin E.K. Chirkov A.M.. Kovalev G.N.. Slezin

Yu.D., Tsyurupa A.I.. k'hrenoy A.P. The 1975-1976 Eruption of Tolbachik Volcano, Kamchatka. It International Geodinamic Conference "Western Pacific" and "Magma Genesis" . Tokyo, March 13-18 1978. Abstract of paper. - Tokyo, 1978. - P. 230.

7. Ковалев Г.Н., Окзин Ю.Б. Динамика дегазации магмы при

извержении Южного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения 1975-1976 гг. // Бюлл. Вулканол. станций. - 1979. - No 56. • С. 15-24.

8. Слезая Ю.Б. Условия возникновения дисперсионного режима

течения при вулканическом извержении.//Вулканология и сейсмология. -1979. - No 3. - С. 69-76.

9. Ковалев Г.Н.. Самойденко Б.И.. Слезим Ю.Б. Воздушные

вулканические взрывы. Ч ДАН СССР. - 1979. - т. 248. No 1. -С. 175-177.

10. Сяезип Ю.Б. Два режима эксплозивной вулканической

деятельности и условия их осуществления. II сб. тезисов У Всесоюзн. Вулканол. Совещ.: "Современный вулканизм и связанные с ним геологические, геофизические и геохимические явления". - Тбилиси, 1980. - С. 15-16.

11. Слезип Ю.Б. Влияние размера частиц на стабильность

газопирокластического потока. // Сб тезисов У Всесоюзн Вулканол. совещ.: "Соврем, вулканизм и связанные с ним геол., геофиз.,и геохим. явления". -Тбилиси, 1980. - С. 18-19.

12. Счезин Ю.Б. Определение скоростей частиц и отношения масс

газ/пирокластика в дисперсионном потоке с учетом взаимодействия частиц. // Сб. тезисов У Всесоюзн. Вулканол. Совещ.: "Соврем, вулканизм и связанные с ним геол., геофиз. и геохим. явления". - Тбилиси, 1980. • С. 17-18.

13. Слезии Ю.Б. Стационарный дисперсионный режим при

эксплозивных вулканических извержениях. // Вулканология и сейсмология. - 1980. - No 2. - С. 56-66.

14. Слезии Ю.Б. Взаимодействие частиц в стационарном

газопирокласгнческом потоке в канале вулкана. // Вулканология и сейсмология. - 1980. - No 5. - С. 40-47.

15. Fedotov S.A., ("hirkov A.M., Gusev N.A., Kovalev G.N.. Slezin Yu.B.

The Large rissure Eruption in the Region of Plosky Tolbachik Volcano in Kamchatka, 1975-1976. // Bulletin Volcanologique. -• 1980.-v. 43-1.-P. 47-60.

16. Сяезип Ю.Б. Уровень диспергирования при сгационарном

дисперсионном режиме извержения. II Вулканология и сейсмология. - 1982. - No 2. - С. 3-11.

17. Сяезип Ю.Б. Динамика дисперсной струи при эксплозивных

вулканических извержениях. // Вулканология и сейсмология, 1982.-No З.-С. 18-29.

18. Слезим Ю.Б. Динамика дисперсионного режима вулканических

извержений: 1. Теоретическое описание движения магмы в канале вулкана. II Вулканология и сейсмология. - 1983. - No 5. -С. 9-17.

19. Слезин Ю.Б. Динамика дисперсионного режима вулканических

извержений: 2. у словие неустойчивости расхода и природа катастрофических эксплозивных извержений. // Вулканология и сейсмология. - 1984. - No 1. - С. 23-35.

Д> Большое трещинное Толбачинское извержение. Камчатка 19751976. - Коллект. монография под ред. С.Л.Федотова. • М.: Наука, 1984.-637 е.: Фсдои в С.А., Map хинин Е.К., Слезин Ю.Б.. Цюрупа А.И. Глава III:

Южный прорыв. - С. 84-142. Федотов С.A., Omuu Ю.Б. Глава 1Y: Физические характеристики извержения.-С. 143-176. Л. Хренов Л.П.. Озеров Ю.Л., Литшов Н.Е., Сткн Ю.Б., Муравьев ЯД., Жаринов Н.А. Побочное извержение Ключевского вулкана (прорыв Предсказа шй, 1983 г.). И Вулканология и сейсмология. - 1985. - No 1. - С. 3-20.

22. Чанов В.К., Слеши Ю.Б., Сторчеус А.В. Механ: .еские свойства

лавы побочного прорыва Предсказанный (1983 г. Ключевской вулкан). II Вулканология и сейсмоло! ня. - 1985. - No 1. - С. 21-28.

23. Cicjua /О.Б. О механизме катастрофических эксплозивных

извержений. - Тезисы YI Всесоюзн. вулканол. совещ.: Вулканизм и процессы, связанные с ним. Вып. первый: вулканическая деятельность, ее механизм, связь с геодинамикой, прогноз извержений и землетрясений. II Петропавловск-Камчатский, 1985.-С. 113-114.

24. Сяаип Ю.Б. Изучение механизма вулканических извержений. И

Тезисы YI Всесоюзн. вулканол. совещ. Вып. первый: Вулканическая деятельность, ее механизм, связь с геодинамикой, прогноз извержении н землетрясений. - Петропавловск-Камчатский, 1985. - С. 110-112.

25. Сазан Ю.Б. Механизм спусгошения очага при образовании

кальдер. II Вулканология к сейсмология. - 1987. - No 5. - С. 3-15.

26. Skim I'u.S. Mcchanism of devastation of volcanic peripheral chamber

during the caldera-forming eruption. // International Union of . Geodesy and Geophysics (1UGG) XIX Assembly, Vancouver, Canada, August 9-22. 1987. Ahstr V2, 1AVCEI, IAGA. - Vancouver, 1987, - p. 395.

27. Slezits I'u.B. The Basic Stationary regimes of volcanic eruptions and the

conditions of their implementation. II Kagoshirna International Conference Abstracts. - Kagoshirna 1988. - P. 24.

28. Слгзан ¡0,1». Некоторые закономерности стромболиаиской

деятельности II Вулканология и сейсмология. - 1990. - No 1. - С. 16 26.

29. SUiin Yu.B. Correlation between' lava and gas mass rates and

estimation of gas diffiisivity during the 1975-1976 Tolbachik eruption. - lntemation il Volcanological Congress IAVCEY, Mainz (FRG) 3-8 Sept 1990. Abstracts. - Mainz, 1990.

30. Мельник О.Э., Сизин Ю.Б. Неустойчивость двухфазного потока в

канале вулкана как причина катастрофического усиления извержения. II Седьмой Всесоюзный с'езд по теоретической и прикладной механике. Аннотации докладов. Москва 15-21 августа 1991. - М. 1991. - С. 246.

31. Слезип Ю.Б. Изменение расхода вещества й процнссе крупного

эксплозивного извержения. II Вулканология и сейсмология. -1991.-Ыо 1.-С. 35-45.

32. Слезин Ю.Б. Изменение расхода вещества при плкиианском

извержении (результаты численного эксперимента). II Тезисы доклада на VII Всесоюзн. вулканол. совет.; Иркутск, июнь 1992. - Петропавловск-Камчатский, 1992. - С. 31.

33. Слезай Ю.Б. О проблеме прогноза вулканической опасности. //

Тезисы доклада на VII Всесоюзн. Вулканол. Совещ., Иркуюс, Июнь 1992. - Петропавловск-Камчатский, 199?.. - С. 30.

34. Слезип Ю.Б., Мельник О.Э. Динамика газопирокластичгского

извержения вулкана с высоковязкой магмой. II Вулканология и сейсмология. - 1994. - N0 1. - С. 3-12.

35. Слезип Ю.Б. Влияние свойств магмы на характер извержения

(результаты численного эксперимента). // Вулканология и сейсмология. - 1994. - N0 4-5. - С. 121-127.

36. Слезин Ю.Б. Основные режимы вулканических извержений. //

Вулканология и сейсмология. - 1995. • N0 2. - С. 72-82.

37. Слезин Ю.Б. Механизм экструзивных извержений.7/ Вулканология

и сейсмология. - 1995. - N0 4-5. С. 76-84.

ЗАКАЗЫ ф C!TÛ/ef <j&rV№k1t //¿> ЗИ

ооп камчатского областного komlfrtta государспшшой статистики