К ВОПРОСУ ИЗУЧЕНИЯ ВУЛКАНА-КАЛЬДЕРЫ КСУДАЧ (ЮЖНАЯ КАМЧАТКА)
,
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, *****@***ru
Ксудач – один из интересных, сложно построенных, действующих вулканов. Из-за своей удаленности от других вулканов и большой мощности пирокластического чехла, образовавшегося в результате последних извержений, вулкан изучен хуже других активных вулканов Камчатки. Поэтому в представлении о его морфологии, геологии, возрасте и истории развития нет единого мнения: от кольцевого хребта в виде кальдеры [Гущенко, 1979; Мелекесцев и др., 1987] до кальдерного комплекса, сложно построенного из пяти наложенных одна на другую кальдер разного возраста и строения [Гущенко, 1979] и от среднечетвертичного возраста [Гущенко, 1979; Пийп, 1937] до второй половины раннего – начало среднего плейстоцена [Селянгин, 1987].
Постройка Ксудача в современном виде представляет собой пологий усеченный конус с основанием 18х22 км с расчлененной вершиной в виде кратерных депрессий, молодого конуса Штюбеля, тремя озерами и многочисленными экструзиями, вертикальными дайками, разломами, обрамляющими озера и внутренние склоны кальдеры. Максимальная высота стенок Ксудача от 1000 до 1100 м на юго-востоке, ~700 м на северо-востоке и от 890 до 950 м на западе. Возникновение самого вулкана, вероятно, произошло на границе второй половины раннего и началом среднего плейстоцена (~30-40 тыс. лет назад) в доледниковый или ледниковый период, произошедший 100 и 20 тыс. лет назад [Леонов и др., 2004], о чем свидетельствует ряд небольших цирков в верхней части северо-восточной стенки кальдеры [Селянгин, 1987; Шеймович, 1963].
Вулкан располагается на северо-западном крыле антиклинория Берегового хребта, представленного складчатыми толщами палеоген – неогенового возраста, которые перекрываются слабо дислоцирующей толщей туфогенных и существенно лавовых образований поздненеогенового – четвертичного времени, и толщей древнечетвертичных покровных оливиновых базальтов, разделенных слоистыми псаммито-псефитовыми туфами аналогичного состава, наблюдаемые в основании вулкана. Возможно, это – лавы древнего вулкана Пра-Ксудача с центром излияния, очень близко расположенным к жерловой части современной вулканической постройки Ксудача.
Палеомагнитное опробование, проведенное , выявило положительную намагниченность почти всех лав фундамента Ксудача за исключением самого нижнего из вскрытых горизонтов.
Обратная намагниченность самого нижнего из вскрытых горизонтов фундамента Пра-Ксудача, как и обратная намагниченность пород фундамента, произошедшая ~100-110 тыс. лет назад на Большом Семячике и Узоне [Флоренский и др., 1985], свидетельствуют об изменении в период накопления этих осадков магнитного поля Земли. Это [Новиков, 1980] ведет к изменению силы тяготения и электромагнитности, движению массы ядра Земли, изменению напряженности магнитного поля, которое может привести к активизации недр Земли, движения плит, землетрясениям и магматическим процессам: извержению вулканов, смещению центров извержений, образованию кальдер вулканов или вулканов-сателлитов и т. д. и т. п. Сопоставление палеомагнитных данных пород фундамента различных вулканов, их геологии позволит определить породы одинакового возраста, уточнить периоды активности вулканов и предсказать их.
Проведенная и [Попруженко и др., 2000] гравиметрическая работа с интерпретацией гравиметрических аномалий в редукции Буге выявила интенсивную (20х24.10-5 м/с2) изометричную вулкано-тектоническую структуру (ВТС) с min полем силы тяжести (ПСТ) диаметром 11-12 км, являющуюся основанием вулкана Пра-Ксудач, расположенного к юго-западу от вулкана Ксудач, полностью закрытого молодыми кластическими отложениями. Кальдера Пра-Ксудач является кальдерой проседания с глубиной до 2-2,5 км, с отрицательной эффективностью слагающих ее образований порядка 0,3 г/см3 [Попруженко, 2000].
Эту вулкано-тектоническую структуру (ВТС) связывают с кислым коровым очагом [Зубин и др., 1971], хотя чаще ВТС можно связывать и с размещением четвертичных аппаратов в качестве возможных зон их питания. Вероятно, это неоднократно повторяющийся процесс. В том или другом случае название кальдера-вулкан или вулкан-кальдера свидетельствуют, что они являются промежуточными образованиями от вулкана к кальдере и наоборот – этапами развития вулканизма.
Анализ топографических карт, дешифрирование аэрофотоснимков, анализ кольцевых и дуговых фрактур на основании карт трещиноватости и гидросети выявили в плане почти округлую форму кальдеры вулкана Ксудач, внешние и внутренние контуры которого смещены вдоль линий тектонических нарушений, образовавшихся до и после возникновения кальдеры. Удлиненность – растянутость внешней кальдеры также связаны со смещением ее по линиям тектонических нарушений, появившихся еще в период существования стратовулкана Ксудач. Давление продвигающейся магмы и эрозионные процессы отделяют постепенно отторгнутую разломами часть вулканической постройки от основания. Кальдера образовалась в результате мощных неоднократных взрывов и последующих обрушений. Свидетельство этому наземная гравиметрическая и аэромагнитная съемки, проведенные в 1986 г., показавшие значительную по площади изометричную положительную аномалию силы тяжести на глубине 3,5 км, связанную с внедрением магмы цилиндрической формы, а на северо-западном склоне вулкана, на кальдерном комплексе – отрицательную аномалию магнитного поля, экстремальную для конуса Штюбеля. Аналогичные двойные гравиметрические аномалии характерны для вулканов Горелый, Мутновский и других вулканов.
Все это показывает сложную обстановку и условий формирования кальдеры вулкана Ксудач, и кратерно-озерных осадков на данном этапе развития
Изучение внутрикальдерных разрезов кратерно-озерных отложений в южной части кальдеры подтверждает формирование осадков в условиях одного кратерного озера, но на разных участках и глубинах. Свидетельство этому – маркирующие горизонты транзитной тефры других вулканов, одновозрастные кратерно-озерные осадки и пролювиальные отложения, набор пирокластики, размывы и т. д.
Своеобразное строение разреза, расположенного на северо-восточном склоне Ксудача, связано, вероятно, с внутрикальдерными системами разломов северо-восточного простирания, почти разделяющими кальдеру на две части. А по разломам СВ простирания, расположенным вдоль водоразделов ручьев Куропачьего и Сухого, вероятно происходило извержение пирокластического материала, внедрение экструзий, а вокруг озер и выходы термальных источников.
Структурный анализ кольцевых неоднородностей позволил сделать некоторые выводы и выделить в пределах кратера вулкана Ксудач радиально-концентрические инфраструктуры, которые четко оконтурили экструзиями первую кальдеру [Мелекесцев, Селянгин, 1987] – она вторая, кольцевую структуру южного участка кальдеры вокруг озера Ключевого, вулкана Штюбеля и Малого озера, а на западе и на северо-востоке экструзии, не вскрытые эрозией. Кроме того, были оконтурены молодые одновозрастные экструзии, которые образовались после формирования вулкана Штюбеля, так как их структуры перекрывают юго-западную часть вулкана Штюбеля и глубокую провальную часть озера Ключевое, образовавшуюся до появления вулкана Штюбеля. Структурный анализ неоднородностей позволил восстановить площади более глубоких участков древних озер на западном, восточной и северном участках кальдеры, засыпанных породами последующих извержений вулкана Штюбеля.
Анализ кольцевых структурных неоднородностей показал, что эндогенная деятельность вулкана активизируется в восточной, северной частях и под вулканом Штюбеля, по сравнению с 1952 г. Это может свидетельствовать о приближающемся извержении, возможно, из кратера Штюбеля, т. к. его последнее извержение было в 1907 г., что приближает его к 90-летнему периоду активности Солнца.
Морфометрический анализ показал, что наиболее "древним" ручьем в кальдере является Сухой ручьем, затем Лагерный, потом Пемзовый в западной части кальдеры. К этому периоду относится и образование большинства ручьев кальдеры. Самым молодым из них является ручей Куропачий.
Проводимый анализ вод озер и источников вулкана во времени показал, что в 1968 г. отмечалось усиление активности вулкана против 1937 г. [Герасимов и др.,1967], затем уменьшение и вновь небольшое возрастание в 1991 г. [Пилипенко и др., 2001].
Это подтвердил состав вод источника Трещинного и вод оз. Ключевое, когда в 1968 г. [Шеймович, 1963] резко возросли содержания: Mg2+ в 2,5 раза, Cl-- в 2 раза, SO42- в 3 раза, НСО3- в 1,5 раза, но уменьшилось содержание К+ в 8,5 раз, появился NH4-, Na+. В источниках Горячего пляжа содержание SO42- в 40 раз, Mg2+ и Са2+ – в 10 раз больше. К 1991 г. в оз. Ключевом отмечалось снижение всех компонентов, хотя на отдельных участках содержания Na+, Ca2+, Cl-, SO42-, H3BO3 продолжали расти. Воды озера Штюбеля менее минерализованы, чем термпроявления Горячего пляжа, отмечается повышенное количество Cl - – в 10 раз и SO42- – в 3 раза, HCO3- – в 6-8 раз, H3BO3 – в 5 раз и Mg, F.
Судя по химическому составу кратерных озер, можно предположить, что в 1968 г. [Шеймович, 1963] более активным был район оз. Ключевого, а в 1991 г. – зона оз. Штюбеля. Наблюдается пульсирующий характер деятельности вулкана во времени. Оба озера, находясь в одной кальдере и имея сходные глубины, имеют различный гидрологический режим. Зимой озера замерзают, перемешивание водных масс происходит в оз. Штюбеля до 40-50 м, в оз. Ключевом – до дна. Увеличение минерализации отмечается ко дну в оз. Штюбеля, тогда как в оз. Ключевом она не меняется по глубине. С глубиной в оз. Штюбеля растет концентрация Na+, K+, Ca2+, Mg2+, HCO3-, SО42-, но стойкое увеличение концентрации Si и уменьшение Р ко дну. Растворенные Fe, Mn, Cu в оз. Ключевом меняют свои концентрации незначительно, а концентрация Zn с глубиной увеличивается более, чем в 10 раз. Небольшое увеличение концентраций Mn и Zn на горизонте 10 м совпадает с концентрацией их во взвешенной форме. Распределение взвешенного Fe в 2-4 раза больше сходно с растворенной формой. Вертикальное распределение микроэлементов в оз. Штюбеля отмечается лишь увеличением растворенного Zn. На 10-м горизонте отмечается увеличение всех элементов во взвешенной форме. Так Mn и Zn увеличиваются на 30-м горизонте, экстремум Zn и Fe на 5-м горизонте. Наиболее интересными являются анализы спонтанных газов термопроявлений обоих озер, определены сложные углеводороды: CH4.10-4, C2H4.10-6, C2H6.10-6, C3H8.10-6 и Не в значительных количествах, как признаки газоносности.
Наличие в гидротермально измененных участках экструзий серы, различной по изотопному и микрокомпонентоному составу, вероятно, поможет выделить одновозрастные экструзии. Если учесть, что в расплавных включениях в оливине Ol – An - сегрегаций из пирокластических отложений вулкана Ксудач определен гранат, по составу близкий к гранату из гроспилитов кимберлитовой трубки "Удачная" [Ананьев и др., 1984], то наши предположения становятся более реальными.
Деятельность кальдеры-вулкана Ксудач, относится к ослаблению вулканической активности: вулкан перестает расти, отрицательный баланс вещества, начало интенсивного разрушения [Мелекесцев и др., 1987]. Но в такие периоды жизни вулканов начинается другая жизнь – процесс созидания: образование месторождений полезных ископаемых, гидротермальных систем, рудообразования, в том числе и образование алмазов, нефти, газов и т. д., а структурные неоднородности фиксируют начало этого этапа жизни вулкана, под ним и вокруг него.
Список литературы
, Гранат в расплавных включениях из оливина Ol – An – сегрегаций (вулкан Ксудач, Камчатка) // Докл. АН СССР, 1984, Т. 274, № 2. С. 402.
, Каталог действующих вулканов Камчатки // Бюлл. вулканол. ст. , 1957, № 25. С. 5-95.
, Понятия "морфоструктура" и " морфоскульптура" и их использование в целях геоморфологического анализа // В кн.: Рельеф Земли. М.: Наука, 1967. С. 300-331.
Извержения вулканов мира. М., Наука, 1979, 474 с.
, Газогидротермальная деятельность кальдеры Ксудач// Бюлл. вулканол. Станций, 1971, № 47. С. 40-43.
, , и др. Четвертичные кальдеры Камчатки // Вулканизм и глубины Земли. М.: Наука, 1971. С. 10-19.
, Структурные позиции и вулканизм четвертичных кальдер Камчатки // Владивосток, Дальнаука, 2004, 188 с.
, Вулкан Ксудач (Камчатка) за последние 10 тыс. лет // Вулканология и сейсмология, 1987, № 4. С. 28-39.
Планета загадок. Л., Недра, 1980, 143 с.
О названиях вулкан Ксудач и вулкан Штюбеля // Бюлл. вулканол. ст., 1937, № 9. С. 26-28.
Маршрутные геологические наблюдения на юге Камчатки// Тр. Камчатской вулканол. Станции, 1947, Вып. 3. С. 89-134.
, , Гидротермы кальдеры вулкана Ксудач// Вулканология и сейсмология, 2001, № 6. С. 43-57
, Погребенные плиоценовые кальдеры Восточной и Южной Камчатки// Вулканология и сейсмология, 2000, № 6. С.13-20.
Геологическое строение и эволюция кальдерного комплекса вулкана Ксудач// Вулканология и сейсмология, 1987, 3 5. С. 16-27.
, Новейшая тектоника и вулканизм Восточной вулканической зоны Камчатки // Геотектоника, 1985. № 4. С. 78-87.
Вулкан Ксудач в августе 1963 г. // Бюлл. вулканол. Станций, 1966, № 47. С. 25-28.
