Изучение отложений каменных лавин показало, что они не раз бороздили склоны вулкана Рейнир. Лавинные образования представлены смесью крупных и мелких скальных обломков с шероховатой поверхностью. Все они - продукты разрушения темно-красно-коричневых андезитовых лав и брекчий. Их резкое отличие по цвету и структуре позволило установить не менее чем семь разновременных обвально-лавинных обрушений, наложенных друг на друга. Остатки двух наиболее ранних лавин находятся у самого северного края общего поля обломочных отложений и покрывают конечную морену ледника Эммонс. Их легко отличить друг от друга. Одна из лавин состояла только из обломков светло-серого андезита, другая, красноватого цвета, совершенно лишена таких компонентов. Третья, наиболее мощная лавина покрывает две первые, имеет тоже красноватый цвет, но включений обломков андезита в ней гораздо меньше, чем в первой лавине. По таким же признакам отличаются друг от друга и другие лавинные образования, которых насчитывается еще четыре, но при их дифференциации кроме цвета и состава приходилось учитывать и величину обломков. Несомненным оставалось то, что сложная по составу и строению толща вулканогенных отложений, обнаженная на склоне горы Литл-Таома, выборочно питала обвалы и возникающие из них каменные лавины. В одном случае рушились прослои серых, в другом - красноватых андезитовых лав, в третьем-андезитовые брекчии того же цвета или комбинации этих пород в разном процентном сочетании.
Эти факты говорят о малой прочности и слабой сцементированности лавовых покровов вулкана Рейнир, что подтверждалось не прекращающимися в течение всего лета 1964 г. обвалами. Они поднимали громадные облака пыли, и посетители парка Якима (рис. с. 24) принимали их за начало вулканических извержений. Эти облака уступали по размерам пылевой завесе, возникшей в момент прохождения каменной лавины 14 декабря 1963 г. Тем не менее, например, на склоне горы Рут хвойные деревья были покрыты слоем пыли толщиной до 2,5 см, выпавшей из этих облаков и впоследствии смытой дождями.
Трудно установить время и механизм образования всех обнаруженных лавин. Представляется, что по меньшей мере пять из них двигались на воздушной подушке. Максимальные размеры перенесенных ими на расстояние около 6 км блоков андезитовых лав, лежащих на конечной морене, достигают 4,5x6 м и 7,2x9x13,8 м. Там, где р. Белая вытекает из-под ледника Эммонс, лежит самый большой скальный блок размером 18x39x48 м, весящий около 50 тыс. т.
Ширина поля лавинных отложений колеблется от 270 до 480 м, а максимальная толщина составляет 30 м. Ниже ледника Эммонс объем их достигает 9 млн. м. Обломочная масса в несколько миллионов кубических метров покрывает территорию в 3,3 км 2 на самом леднике. Общая же площадь, занятая лавинными отложениями, равна 5,12 км, а суммарный объем - 10,5 млн. м.
Таким образом, даже паровые взрывы вулканов, вызывая местные сотрясения на их склонах, могут стимулировать возникновение скальных обвалов и оползней, превращающихся в стремительные каменные лавины.
Южная Америка
Большую-восточную - часть территории Южной Америки занимают обширные средневысотные нагорья и низменные равнины. Они прорезаны многочисленными реками, в том числе крупнейшими, такими, как Амазонка, Ориноко, Парана и др. Здесь неизвестны сильные землетрясения, а слабая освоенность громадных пространств континента делает маловероятной возможность возникновения антропогенных обвалов и оползней.
В западной части материка вдоль тихоокеанского побережья расположена горная система Анд - одна из крупнейших на Земле. Это одна из самых протяженных (9 тыс. км) и вторая по высоте (7014 м) горная цепь земного шара. Она является продолжением пояса Кордильер, обрамляющих с запада Северо-Американский континент. Естественно, что многие геолого-геоморфологические черты, характеризующие предрасположенность склонов хребтов Кордильер в Северной Америке к гравитационным смещениям, присущи и Андам. Их горные цепи протянулись от Карибского моря до Магелланова пролива. Высота гор нередко превышает здесь 6 км, а высочайшая вершина Анд - гора Аконкагуа - достигает 6960 м. Ниже мы расскажем об отдельных горных пиках Южной Америки, ибо на их склонах рождались невиданные по объемам оползни и каменные лавины.
Анды сложены молодыми (мезозойско-палеогеновыми) осадочно-вулканогенными толщами (песчаники, сланцы, эффузивы и т. д.), включающими ядра более древних пород, и прорванными интрузиями грани-тоидов. Почти на всем протяжении горная система Анд, за исключением района верховий р. Амазонки и побережья Карибского моря, насыщена вулканами (76 огромных вулканических конусов высотой до 6885 м). Нередко они образуют длинные цепи, венчая величественными снежными шапками центральные части хребтов. Склоны их покрыты продуктами извержений: шлаками, лавами разного состава. Вместе с молодыми толщами лавы слагают борта глубоких каньонов и ущелий. Пласты таких слоистых образований нередко наклонены вниз по склонам и нависают над речными долинами, что способствует срыву гигантских пакетов пород.
Мощное оледенение, особенно грандиозное в районе Патагонских Анд, предрасполагает к образованию здесь крупных снежно-ледовых обвалов. Большое количество атмосферных осадков, выпадающих в горных районах Тихоокеанского побережья, приводит склоны в неустойчивое состояние. Именно предельная увлажненность при явной подготовленности склонов к гравитационным смещениям и приводит к возникновению оползней. И наконец, высокая сейсмичность Анд и сопряженного с ними глубоководного Чилийского океанического желоба способствует обрушению и оползанию со склонов гор огромных масс скальных и рыхлых пород.
За период с 1904 по 1976 г. в этом регионе произошло 10 крупнейших землетрясений. Три из них имели магнитуду от 7,5 до 7,8, а семь относились к разряду сейсмических катастроф, магнитуда которых достигала 8,1–8,6, что в пределе соответствует 11 и 12 баллам. Эпицентры землетрясений распределялись равномерно в тихоокеанской береговой зоне, включая Чилийский глубоководный желоб и хребты Анд. Склоновые смещения, возникшие при некоторых из этих подземных толчков, дают представление о том, к каким последствиям в горных областях могут привести сейсмические сотрясения земной поверхности.
На громадном грохоте
22 мая 1960 г. в Чили произошло сильнейшее за всю историю этой страны землетрясение. Оно вошло в число самых грандиозных сейсмических катастроф, известных на Земле. При магнитуде 8,5–8,6 сила его в эпицентре, расположенном на акватории Тихого океана, могла достигать 12 баллов.
В обширном районе между 39°30 и 41°30 южной широты, охватывающем отроги Андийских Кордильер, произошли многочисленные обвалы и оползни. Объем пришедших в движение масс горных пород, преимущественно вулканических туфов, составил сотни миллионов кубических метров.
При крутосклонном, резкорасчлененном рельефе Анд не было ничего удивительного в том, что огромные обвалы и оползни, обрушившись с высоты в сотни и тысячи метров, получали достаточное ускорение, для того чтобы проделать длинный путь к подножиям гор.
Поразительным было другое. Большие массы рыхлых, совершенно сухих пород объемом до нескольких миллионов кубических метров, оторвавшихся от уступов высотой всего 40-100 м, проходили по ровной поверхности долин значительные расстояния. Ускорение, полученное ими в момент отрыва от коренного склона при подземном ударе, не могло вызвать подобных перемещений.
В районе оз. Риниху один из таких оползней в озерно-речных осадочных отложениях имел объем 5 млн. м. От 100-метровой стенки отрыва он переместился на 1000 м по ровной поверхности дна долины р. Сан-Педро.
В районе оз. Нельтуме слой вулканических туфов толщиной 4–5 м сорвался с высоты 30 м, стремительно переместился по плоскому дну долины на 85 м и начал подъем на ее противоположный склон.
Другой оползень толщиной слоев 8–9 м, обрушившись с высоты около 50 м в виде "сухого потока", покрыл расстояние в 250 м, пройдя путь, в 5 раз превышающий высоту стенки отрыва. В чем же дело?
Описанные оползни и срывы пород произошли в зоне, где сила Чилийского землетрясения 22 мая 1960 г. достигала в среднем 9 и 10 баллов, а продолжительность колебаний земной поверхности составила 200–210 секунд. Прохождение сейсмических волн большой амплитуды с короткими периодами в течение более чем 3 минут создало в предгорьях Андийских Кордильер гигантский грохот, своеобразный "вибрирующий стол" громадного масштаба. Сухие массы пород, попав на волнующуюся, подобно морю, земную поверхность, обретали небывалую подвижность и устремлялись вперед, подобно снежным лавинам, поднимаясь на противоположные склоны долин.
Землетрясение произошло после продолжительного засушливого периода, и поэтому, казалось, была значительно уменьшена опасность образования оползней. В условиях резкорасчлененного горного рельефа Анд с большими перепадами высот склоновые смещения разных типов обычны в момент землетрясения при любой метеорологической обстановке. Но никто не мог даже предположить, что с террасовых уступов высотой всего в несколько десятков метров могут сорваться сухие грунтовые лавины и стремительно мчаться по практически горизонтальным днищам речных долин. Многие сотни людей были застигнуты врасплох и убиты стремительно несущимися земляными потоками.
Трагедии в Перуанских Андах
События, о которых пойдет речь, произошли на западе Южной Америки, там, где зеленый пояс экваториальных джунглей сменяется каменистыми плоскогорьями Перу, с которых открывается величественная панорама Анд.
В северной части Анд почти параллельно тихоокеанскому побережью протягиваются хребты Кордильера-Негра и Кордильера-Бланка, разделенные долиной р. Санта. Они сложены гранитными, осадочными и вулканическими породами и расчленены глубокими ущельями.
Район распространения обвалов и оползней (ограничен прямыми линиями), вызванных землетрясением 31 мая 1970 г. (по Дж. Плафкеру и др., 1971): 1 - наиболее крупные оползни; 2 - новые озера в долинах рек, подпруженные оползнями; 3 - автомобильные дороги
Кордильера-Бланка - Белый хребет - получила свое название от почти непрерывного покрова ледников и снежных полей, венчающих ее остроконечные пики. Самая высокая вершина хребта - гора Уаскаран - имеет северный пик высотой 6663 м и более грандиозный южный пик высотой 6768 м. Гора Уаскаран входит в пятерку самых высоких гор западного полушария. На вершине Уаскарана, словно корона, лежит "умирающий" ледник толщиной несколько сот метров. Многие другие, покрытые льдом вершины Кордильера-Бланки достигают 5500 м и более. Склоны гор в верхней части крутые, обычно от 45 до 90°, и очень неустойчивые.
Вершинный ледник горы Уаскаран нависает над другим, расположенным на 1 км ниже, лежащим в цирке, из которого начинается узкое ущелье, следующее к плодородной долине Кальехон-де-Уайлас (Зеленый коридор). Эта ситуация сыграла роковую роль в развитии последующих событий. Именно здесь дважды на памяти людей произошли самые грандиозные в истории лавинные катастрофы, на несколько лет превратившие зеленую равнину предгорий Уаскарана в бесплодную пустыню в полосе длиной 16 км и шириной в несколько километров.
Уаскаранская лавина 1962 г
Одна из таких катастроф, описанная охотником за лавинами М. Отуотером, разразилась 10 января 1962 г. Она не была вызвана землетрясением, но оказалась предтечей крупнейшей из известных ледово-каменных лавин, образовавшихся в этом же районе.
В 6 часов 13 минут вечера с вершины Уаскарана сорвалось белое клубящееся облако и послышался сильный гул. От ледяной короны горы Уаскаран оторвалась гигантская глыба шириной почти 1 км и толщиной более 30 м. Пролетев 1 км по вертикали, эта громадная масса снега и льда объемом 2–3 млн. м упала на другой, расположенный ниже ледник, удара лед раздробился на мелкие частицы. Как пишет М. Отуотер, "в крутом цирке под вершиной Уаскара родилось страшное чудовище: смесь из раздробленного льда, оторвавшихся от обрыва глыб из песка и гальки, сорванных с морены, и из талой воды. И эта змея с головой более чем в 50 м понеслась, извиваясь, вниз по ущелью". Свою всесокрушающую мощь лавина демонстрировала, забрасывая валуны весом в тысячи тонн на уступы, возвышающиеся на 60 м над дном ущелья. По пути движения она захватывала новые массы рыхлого материала, и в итоге ее объем возрос до 10 млн. м. Спустившись с гор на 4000 м и пройду расстояние в 16 км, лавина запрудила р. Санта. После прорыва возникшей плотины река снесла все мосты, расположенные ниже по течению, и вынесла погибших в океан почти на 200 км от побережья.
Под толщей лавинных отложений были погребены тысячи жителей г. Ранрахирки и девяти селений. Никто не знает точного числа убитых. По предварительным подсчетам, погибло 4 тыс. человек и 10 тыс. домашних животных.
Механизм возникновения Уаскаранской лавин 1962 г. довольно прост. Скапливающаяся на вершине Уаскарана толща снега и льда под действием сил тяжести и по причине пластичности медленно сползает вниз, нависая гигантскими козырьками над крутыми обрывами. Когда вес снежно-ледяной доски превысит силы сцепления, часть ее обламывается, и возникают лавины. На протяжении многих десятилетий они не причиняли вреда жителям этих мест. Но в 1982 г. ситуация изменилась. Сверхобильные снегопады зимой 1961 г. в Кордильера-Бланке многократно увеличили толщину и массу вершинных ледников. Последующее необычайно влажное и дождливое лето еще более усугубило обстановку: дождевая вода, поглощенная снегом, в свою очередь увеличила его массу, а кроме того, сыграла роль смазки, ослабив сцепление во всей толще. Возможно, именно поэтому возросла скорость сползания снежно-ледяной шапки на вершине Уаскарана, что привело к быстрому росту напряжений в ее толще и, наконец, к отрыву тяжелого слоя снега и льда. Фронтальная часть ледника откололась и обрушилась вниз. Нельзя не согласиться с М. Отуотером, что Уаскаранскую лавину 1962 г. можно было предвидеть и в значительной мере избежать ее гибельных последствий, конечно, при соответствующей организации стационарных полевых наблюдений за снежно-ледовыми шапками. Однако эти наблюдения не были организованы даже после описанного стихийного бедствия. Причины возникновения ледово-каменных лавин остались неопознанными. Жителям долины Кальехона, раскинувшейся у подножия Уаскарана, предстояло снова пережить катастрофу, перед которой померкла печальная слава Уаскаранской лавины 1962 г.
Уаскаранская лавина 1970 г
31 мая 1970 г. в 3 час. 23 мин. местного времени центральная часть тихоокеанского побережья Перу вместе с обрамляющими его горными цепями Анд содрогнулась от мощного подземного удара. Эпицентр его находился в 25 км от г. Чимботе на акватории Тихого океана, а сила землетрясения, судя по магнитуде (73/4), могла достигать 10 баллов.
Землетрясение 31 мая было тщательно изучено Дж. Плафкером и другими американскими учеными. Оно было одним из самых гибельных исторических землетрясений в западном полушарии и уникальным по характеру проявления обвалов и оползней. На площади в 65 тыс. м, охваченной наиболее сильными сотрясениями, погибло 40 тыс. и было ранено 50 тыс. человек. В руины превратились многие селения, в том числе города Юнгай, Уарас, Ранрахирка, Манкос. Было разрушено 186 тыс. зданий, что составило 80 % всех строений в этой области.
На востоке область сотрясений охватила хребты Кордильера-Негра и Кордильера-Бланка. Здесь, в царстве льда и снега, на расстоянии 150–200 и более километров от очага землетрясения, возникшего под дном Тихого океана, мощный подземный удар привел в движение не менее чем 200 млн. м грунтов на горных склонах. Тысячи обвалов и оползней ринулись вниз, к подножиям хребтов, сокрушая все на своем пути, запруживая реки и создавая новые озера. О самом, грандиозном из этих явлений мы и расскажем.
Уаскаранская лавина 1970 г. по степени разрушительности, высоте падения, скорости и, возможно, объему далеко превосходит все известные до сих пор лавины.
В момент главного толчка землетрясения 31 мая 1970 г. от северного пика горы Уаскаран на высоте от 5500 до 6400 м оторвался гигантский блок горных пород и льда объемом в несколько миллионов кубических метров. Вся эта масса почти с километровой высоты обрушилась на ледник и, пройдя по нему около о 4 км, набирая скорость, ринулась вниз, разделившись на два языка. Один из них пронесся по долине Квебрада-Армапампа, другой выбрал более прямой путь и, пересекая моренные гряды, устремился к яолине Квебрада-Инкейок. Затем, снова соединившись вместе в один основной язык, лавина по долине рио-Шакша понеслась дальше к долине р. Сайта. Таким образом, в течение нескольких минут от начала землетрясения лавина прошла 16 км от пика Уаскаран до р. Санта, заблокировала эту реку и заставила ее течь некоторое время в противоположном направлении. Общая масса двигавшихся раздробленных горных пород, крупных кусков льда и захваченных по пути рыхлых ледниковых и прочих отложений составила не менее 50 млн. м.
Уаскаранская ледово-каменная лавина 31 мая 1970 г. (по Дж. Плафкеру и др., 1971):