Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Динамика извержений и петрохимические особенности глиноземистых базальтов ключевского вулкана

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Динамика извержений и петрохимические особенности глиноземистых базальтов ключевского вулкана"

6 ОА

1 «10« даз

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ЛИТОСФЦРЦ

Иа правах рукописи

03ИР03 Алексей Юрьевич

ДИНАМИКА НЗББРШШЙ И ПВТРОММНЕСЮШ ОСОБЕННОСТИ ШНОЗМЮШ БАЗАЛЬТОВ 1ШЧЕВСКОГО ВУЛКАНА

Специальность - 04.00.00 - петрография, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата гэолого-шнерплогическнх наук

Москва, 1993

Работа выполнена в ордене Трудового Красного Знэмзни Институте вулканологии Дальневосточного отделения РАН

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профеосор Т.И.Фролова

Ведущая организация:

кандидат физлко-математических наук А.И.Фарберов *

я организация: ППТГ1 "Аэрогеология"

Защита состоится " " ¿¿£¿>//4 1993 г. в // чао

на заседании Специализированного Ученого Совета Д. 003.50.01 при Институте литосферы РАИ по адресу: 109100, Москва, 1-180, Старомонетнш! пер., 22

С диссертацией можно ознакомиться в библиотек« Института литосферы РАИ

Автореферат разослан " 2У* 1993г.

Ученый секретарь

Специализированного Совета

кандидат геолого-минералогических наук Н.К.Влаоова

Актуальность теш исследования. Вулканизм - один из главных геологических процессов, определяющих формирование земной кори. О вулканизмом связан широкий спектр теоретических и практических проблем, включая эволюцию вещества в магматических .системах, динамику извержения и влияние извержений на жизнедеятельность человека.

Широкое распространение глиноземистых базальтов - одна из специфических черт островодужнсго магматизма, в том числа а в Курило-Камчатской вулканической зоне. Именно этот тип базальтов широко развит в пределах Ключевского вулкана. Это - базальтовый вулкан-гигант;' на его долю приходится почти половина ювенильного материала, поступающего на поверхность в Курило-Камчатской вулканической зоне. Между тем, проблема генезиса базальтов этого вулкана оотается до сих пор дискуссионной: тесная ассоциация высокогли-ноземиотых и высокошгнзэиалькых базальтов в пределах извястково-щэлочной серии Ключевского вулкана трактувтоя различными исследователями о прямо противоположных позиций.

Ключевской вулкан как любой другой активный вулканический аппарат излучает поступашеую в него энергию в определенном спектре частот и реализует ее в различных формах эруптивной деятельности, протекающей с различной периодичностью. Различные типы пзрио-дичностей отмечались многими исслэдователями, в основном, по визуальным наблюдениям. Но эти данные далеко не всегда пригодны для статистической обработки. С развитием геофизических методов исследования вулканических процессов стало возможным наблюдать изменение различных гасфизичеоких полей в процессе извержения. Одним из наиболее ярких эффектов извержения является вулканическое дрожание, позволяющее более детально последовать динамику извержения вулкана и выявить в ходе его извержения различные типы периода чностей.

В непосредственной близости от вулкана расположен г.Ключи. Угроза эруптивной деятельности вулканов Ключевской группы, в том числе Ключевского, является одной из важнейших проблем для обитания человека в этом районе.

Основными вадачамк исследования являются: I - выявление дериодичностей, возникающих в ходе извержений вулкана;1 2 - выяснение последовательности кристаллизации глиноземистых базальтов

и их генетических взаимоотношений с магнезиальными базальтами;

-

3 - оценка опасности для г.Ключи в связи с эруптивной деятельностью вулкана.

- о целью более глубокого познания островодужного базаль-тоидного маллатизма и влияния вулканических процессов, связагашх с ним, на среду обитания человека.

Постановкой этих задач обусловлена структура работы. В начале (глава -I) приводится общая характеристика Ключевского вулкана и его глубинного строения; дается краткий обзор исторических побочных извержений и более детальная характеристика извержений 1983 г. (побочного прорыва Предсказанный и терминального) и извержения вершинного кратера 1984 г. Этот материал является фоном для последующих глав 2-4, хотя и в 1-й главе, наряду с литератур-пыми, приведены оригинальные материалы автора. В дальнейшем при рассмотрении периодичноотей извержений (глава 2) и петрохимических особенностей глиноземистых базальтов, (глава 3) дается раздельный обзор проведенных исследований и методики изучения; еиго вызвано специфичностью исследований по каждому из этих разделов'. Глава 4 представляет собой анализ известных данных и оригинальных исследований с прикладной точки зрения - для оценки вулканической опасности для жизнедеятельности человека от эруптивной деятельности • Ключевского вулкана. По каждой из глав, освещающих результаты проведанных исследований,' предложены развернутые вывода. Заключение работы их не повторяет, в нем излагаются основные защищаемые положения.

Общий объем работы -^У стр.,'включая & таблиц,' 68 ри-, сунков, список литературы - /ЭД названий.

Фактический материал, положенный в основу работы, был собран на протяжении последах 10-ти лет. Автор в составе экспедиций Института вулканологии ДВЩ АН СССР (ныне РАН) принимал непосредственное участие в изучении побочных извержений Ключевского вулкана 1983,1988 и 1989 годов, а также вершинных его извержений 1984, 1985, 1987 и 1988 годов. Кроме того,1 было проведано детальное опробование лавовых потоков и шлаковых кощг.сов древних и современных (начиная с 1932 г.) побочных прорывов вулкана. Изучались сейсмолеаты, полученные во время, извержений 1983-84 гг., а также по литературным данным проанализирован характер эруптивной деятельности Ключевского вулкана почте за 60 последних лет.

Методика исследований. В полевых условиях выполнялись инструментальные измерения ряда параметров изваряения: скорости движения лавовых потоков, характера за распространения, температуры лавы, объемов поступающего материала и т.д. Выявление периодично-стей в ходе нзвериошц! проводилось путем изучения спектральных характеристик огибавдей вулканического дрояания, сопрпвовдавшзго извержения 1983-84 гг. Для этого била разработана методика измерений;-!, которая задавалась необходимостью исследования широкого диапазона частот и требованием эквидистантности отсчета. Полученные данные были обработаны на ЭВМ-ЕС-1033 по программе анализа временных рядов. Дня решения петрологических задач были отобраны образцы вершинных и побочных извержений Ключевского вулкана. Все они изучены с помойка оптических методов. Полные силикатные анализы отобранных образцов выполнены в Центральной химической лаборатории Института вулканологии; аналитик А.М.Округина. Исследование породообразующих минералов и кристаллических включений проводилось на рентгеноопектральном'микроанализаторе "С.АМЫВАХ"; аналитики Ананьев В.А., Чубаров В.М,, Философова Т.М. - и Пономарев Г.П. Анализировалирь* известные... экспериментальные,данные и результаты

математического моделирования. ...______

Научная новизна полеченных результатов заключается в следующем. Впервые о-достаточней полнотой исследованы периоды вулканической активности, возникающие в ходе извержений Ключевского вулкана. Установлено направление эволюции иэваотковсмцелочннх магм Ключевского вулкана - от высокомагнезиальшгх к высокоглиноземистда. Выявлен порядок кристаллизации глиноземистых базальтов. В результате обобщения имеющегося фактического материала огшеанц главные типы вулканической опасности для г.Ключи от эруптивной деятельности вулкана.

Б диссертационной работе обоснованы и сформулированы следующие защищаемые положения;-

I. На основании анализа данных визуальных наблюдений за деятельностью Ключевского вулкана с 1932 по 1978 гг. и изучения спектральных характеристик огибающей вулканического дрожания во время терминальных извержений 1983 и 1984 гг. выявлены устойчивые периодичности в динамике извераений Ключевского вулкана: Т^ = I мин 34 сек., Т2 = 6 мин 10 сек, Т3 = 40 мин, Т4 ¡= 5 чао 30.мин, Т5 = 36 час. Установлено влияние на динамику извержений 1983 и 1984 гг. лунно-солнечных приливных деформирующих процессов.

исследований

2. По результатам мтсроэощюБНхтЕшшкатных и рудных минералов установлена последовательность кристаллизации минералов, находящихся в глиноземистых базальтах: сначала образовались наиболее высокомагнеэиалышв оливин, клин»-и ортогшроксены, среда рудных шпинель; позднее кристаллизовались плагиоклаз с низкомагнезиальннми оливином и клинопироксеном, а среди рудных - магнетит; причем, виоокомагнезиалыше оливин и пироксен формировались еще на стадии магнезиального расплава.

3. Результаты детального изучения химизма известково-аделочных глиноземистых базальтов Ключевского вулкана и породообразующих минералов (как по валовому силикатному составу, так и по данным исследования с помощью рентгено-спектрального микроанализатора), сопоставление их с таковыми дая магнезиальных базальтов и расчетные данные позволяют полагать, что глиноземистые и магнезиальные известково-щслочныз базальты Ключевского вулкана являются составными частями единого ряда эволюции магматического расплава и что глиноземистые базальты являются даффаренциатами высокомагнбзи'алышх магм.

4. В результате детального изучения современных вершинных

и побочных извержений Ключевского вулкана и анализа его эруптивной деятельности выделено несколько типов вулка-

нической опасности для г.Ключи. Наиболее опасны грязевые потоки, образующиеся при внедрении лавы б толщу льда; следующее по значимости - массовое выпадение твфры. Частые побочные извержения, характерные для современного этапа эруптивной деятельности, увеличивают вероятность прямого воздействия лавовых потоков на жилые и хозяйственные постройки. Серьезный ущерб могут нанести вулканические землетрясения, сейсмотектонические обвалы и оползни.

Практическая значимое^ проведенных исследований заключается в выделении основных типов вулканической опасности для г.Ключи, возникающей в ходе извержений Ключевского вулкана.,Кроме того, дам систематического слежения за деятельностью Ключевского вулкана предложено изучение вулканического дрожания: обоснован выбор параметра - амплитуды низкочастотного вулканического дрожания; выделены основные периодичности в процессе извержений вулкана и установлено влияние лунно-солнечных приливных деформирующих процессов на его эруптивную активность. Предложенные характеристики могут быть дополнительными факторами в комплексе методов по предсказанию извер-ионий Ключевского вулкана, и учет их наряду с другими будет содействовать предсказании периодов усиления извержения и соответственно

вулканической опасности для г.Ключи, Зто поможет заблаговременно предпринимать возможные охрашше мероприятия и С1шзить опасность для жизнедеятельности человека.

Апробация. По теме диссертации опубликовано 16 работ. Материалы диссертации были доложены на международных конгрессах и конференциях: Второй мэвдунородной молодежной школа по геологии (София, 1987), на Международном симпозиума по геодинамике глубоководных желобов (Южно-Сахалинск, 1987), на Международном вулканологическом конгрессе (Кагошима, 1988), III международной гвохимико-геофизичсской школе (Москва, 1991), на 29 Международном геологическом конгрессе (Киото, 1992), а также на всесоюзных совещанлях: на У1 Всесоюзном вулканологическом совещании (Петропавловск-Камчат~ ский, 1985), на сессии Всесоюзного минералогического общества (Петропавловск-Камчатский, 1989) и на семинаре по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (Москва, ГйОХИ, 1993).

Проведению работ содействовали многие исследователи. Автор пользуется случаем и выражает сбою признательность В.А.Ананьеву, С.Т.Балеста, А.Б.Белоусову, В.А.Будннкову, О.Н.Волынцу, Л.В.Дагаэ-шевскому, В.Н.Двигало, В.А.Дрознину, Ю.ДО.Дубику, В.М.Дудченко, Н.А.Еарннову, Б.В.Иванову, В.С.Камзнецкому, Г.А.Карпову, Т.Н.Кирсановой, Н.И.Кожемяка, А.В.Колоскову, А.П.Максимову, Я.Д.Муравьеву, А.М.Округиной, В.М.Скругину, И.Л.Ототюк, В.А.Подтабачному, Г.П.Пономареву, М. .Портнягину, Л.Ф.Серковой, Н.П.Смвлову, П.Н.Токареву, Т.М.Философовой, А.ИЛечуха, В.МЛубарову, С.Н.Шилобрее-

вой, Р.А.Щувалову и Т.Г.Чуриковой. в лканологии ДВО РАН

Особая благодарность - директору Инс^итз^Ш^кадЛО.Федотову и коллегам по работе В.Н.Андрееву, Г.Е.Богоявленской, В.И.Бзлоусо-ву, В.И.Гордэеву, И.Т.Кирсанову, А.С.Конову, И.Й.Меняилову, проф. С.И.Нэбоко, И.В.Разводовскому, П.П.Фирстову, А.П.Хранову, С.А.Ху-буная, с которыми автор проводил совместные исследования или пользовался их советами и консультациями. Автор признателен также А.А.Арискину, Г.С.Барминой, А.В.Соболеву и проф. Т.И.Фроловой, которые на заключительной' стадии работы сделали ценные замечания.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ. Рассмотрена актуальность темы работы, поставлены задачи исследования,' указан фактический материал, описана структура работы. Особое внимание уделено обоснованию выбора объекта исследований - Ключевскому вулкану.

■ Глава I. КЛЮЧЕВСКОЙ ВУЛКАН

В глава но литоратухшым дашшм приводится общая характеристика Ключевского вулкана. Выполнен краткий обзор исторических извержений. Детально охарактеризованы извержения 1983 г. (побочный прорыв Предсказанный и терминальное извержение) и извержение вершишю] кратера 1984 г.,в исследовании которых автор принимал активное уча< тие. Такое описание имело своей целью, во-первых, дать более полну! характеристику вулкана и, во-вторых, представить те объекты, котор! обсувдаются в последующих главах. Следует отметить, что на примере терминальных извержений 1983 и 1984 гг. исследованы периодичности в ходе извержений Ключевского вулкана.

Изветшнне протегеа Предсказанный (1983г.). Извержение продолжалось 112 дней и протекало довольно стабильно, без резких изменений в динамике. В истории эруптивной деятельности прорыва выделены три этапа.

1. Начальный этап - 8-23 марта. Образуется эруптивный центр по трещине (длиной около 200 м) в леднике. Из него происходит фонт; нированме и излияние лавы. Расход лавы максимален. Температура поверхности лавы, замеренная автором на истоке потока, составляла I080°iI0°C. Сопровождающие явления - фреатические взрывы, лахары.

2. Основной этап - 24 ыэрта-28 мая. Формируется шлаковый конус, из которого врем от, времени происходили выбросы шлака и вулканических бомб на высоту до 100 м над кромкой кратера. Возникают и действуют лавовые трубы (лавоводь/). Наблюдается постоянная миграция русел лавовых речек, происходит формирование лавового пол Расход лавы в 1,5-2 раза меньше, чем во время первого этапа. Продо. жуется фроатические взрывы, лахары.

3. Заключительный этап - 29 мая~27 июня. Лавовые трубы отмирают. Истечете лавы происходит только из бокк шлакового конуса. Резко возрастает нестабильность расхода лавы. Наращивается мощност: лавового поля.

Особенностью прорыва Предсказанный является существование единого эруптивного центра (конуса) на протяжении всего периода извержения и формирование лавоводов. Расход лавы менялся в процессе извержения, но в целом постепенно уменьшался от начала к концу извержения - от 25 до 3-5 м3/с. Фумарольная деятельность на лавовы потоках и шлаковом конусе проявлялась крайне слабо.

В результате извержения сформировался шлаковый конус, которы к концу извержения имел следующие параметры: высоту 50 м, диаметр

основания 150 м и объем 300 ООО м3. 1!арло представляло собой вертикальную круглую цилиндрическую трубу диаметром 10-20 м. Глубина открытого канала до поверхности лавы - 50-60 м. Лавовое поло, сформированное мигрирующими лавовыми речками, имеет площадь 2,5 км", общая его протяженность - 5 км.

Извержение прорыва Предсказанный (1983 г.) - самое крупное за последние года побочное извержение Ключевского вулкана; по объему излившейся лавы (0,15 км3) оно занимает второе место после Випо-кая (0,24 км3). Оно было практически чисто эффузивным.

Извержение- вершинного кратера 1983 г. В его эруптивной деятельности выделено три этапа. Первый этап - 8 января-4 февраля. Подготовка к терминальному извержению. Над кратером несколько раз наблюдалось непрерывное свечение и слабые шлаковые выбросы.

Второй этап - 5 февраля-28 февраля. Слабое эксплозивное извержение из центрального кратера. Извержение имело прерывистый характер. В периода усиления активности над кратером наблюдалось слабое фонтанирование лавы. Выбросы бомб достигали высоты 300-600 м, а иногда - 850-1000 м. В 1фатерэ происходили газопепловые выбросы на высоту 400-600 м; реке они формировали облака типа "цветной капусты", которые поднимались на высоту 1,5-2,0 км. Над кратером постоянно наблюдалось свечение в виде сполохов. В периоды ослабления активности отмечались лишь редкие парогазовые выбросы и спокойное истечение пара из кратера. 28 февраля произошло землетрясение силой 3 балла. После этого-режим деятельности вершинного кратера резко изменился; заметно снизилась частота и мощность выбросов.

Третий этап - март-июнь. Отражает состояние вершинного кратера в период побочного извержения Предоказанный. Для вершинного кратера характерна слабая и умеренная фумарольная деятельность. В периода ее активизации парогазовая колонна поднималась на высоту 1,5-2 юл, превращаясь затем в широкий расплывчатый шлейф длиной до 15-20 км. В парогазовом облаке изредка отмечалось присутствие пепла. Дважды над кратером наблюдалось свечение, оно было бледным и непостоянным. После прекращения извержения прорыва Предсказанный фумарольная деятельность вершинного кратера практически прекратилась.

Терминальное извержение 1983 г. может быть в целом охарактеризовано как эксплозивное, слабой мощности, сравнительно кратковременное. Зависимости в эруптивной деятельности 1983 г. - между извержениями вершинного кратера и побочного прорыва Предоказанный не обнаружено.

Извергайте вощинного кпртдра 1984 г. В его эруптивной деятельности выделено три этапа.

Первый этап - эксплозивный, 6 апреля-21 мая. Жерло и дно кратера заполняются лавой и продуктами эксплозивной деятельности. Формируется внутрикратерный шлаковый конус. Его рост сопровождается почти непрерывным выбросом бомб и шлака на высоту 100-200 м и парогазовыми выделениями с незначительной примесью пепла.

Второй этап - эксплозивно-эффузивный - 22 мая-26 июля. Заметно активизируется эксплозивная деятельность; высота выброса бомб - 300400 м, иногда 700-900 м;

в эксплозиях постоянно присутствует примесь'пепла. Общее число взрывов в отдельные дни превышает 10 тыо. в сутки. Рост конуса продолжался в течение всего этапа извержения. Происходит излияние лавы по Крестовскому желобу из двух бокк у основания внутрикратерного шлакового конуса. Ниие отметки 4200.м лавовый поток трансформировался в непрерывно движущийся огненный камнепад (агломератовый поток Движение лавовых потоков отмечено такжя в Козыревском и Апахончи-ческом желобах. Суммарный расход лавы по трем желобам составил 15 м3/с (по В.А.Лндрееву и В.И.Иванченко). В желобах фиксируются мощные фреатические взрывы, вызванные взаимодействием лавовых потоко с ледниками. Следствием таких взрывов является образование лахаров, с большой скоростью устремляющихся вниз по склону.

Третий этап - эффузивно-эксплозивный, 31 июля-22 августа. В течение всего этапа происходили выбросы бомб на высоту 400-500 м и мощные газопепловые взрывы. Вновь появился лавовый поток в Крестов ском, а позднее в Апахончическом желобах. К концу извержения в вершинном кратере за счет эксплозивной деятельности сформировался шлаковый конус высотою почти 100 м, с диаметром основания около 300 м.

Извержение 1984г. - типичный пример эксплозивно-эффузивных извврпений вершинного кратера, значительной мощности и продолжительности,

В конце главы дона характеристика глубинного строения вулкана по литературным данным. Подчершгуты вашше для последующего .обсуждения обстоятельства: вулкан имеет мантийное питание; он работает довольно равномерно на протяжении всей своей истории (около 7 тыс. лет), что свидетельствует о стабильных условиях его питания; на его подводящем канале отсутствуют крупные коровые или периферические очага, в которых могли бы происходить глубокие преобразования

магматического вещества.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИИ ПШЮДП'ШОСТЕП В /ОД!') ИЗВЖЬЧСШ ВУЛКАНА

Исследование пернодичностей на материале извержений 1983-84гх'. предварялось анализом периодичностоП по визуальным наблюдениям с 1932 по 1978 гг. С 1932 г. в работах вулканологов и географов можно найти указания на ту или иную периодичность эруптивной деятельности вулкана, которая проявлялась в периодическом характере выброса бомб, фонтанировашш лавы и парогазовых выделешй. Сделан обзор зтих сведений, приведены наиболее интересные примеры таких описаний. Сводный материал представлен в таблица л на гистрограмле (рис.1), где сведены события, периоды которых превышают I мин (шгашю такие события исследованы для извержений 1983 и 1984 гг.). Анализ этого материала позволяет выделить среди пернодичностей 5 основных: групп. По визуальные наблюдения за ходом извержений имеют субъективный и отрывочный характер. С развитием геофизических методов исследова-1ШЯ вулканических процессов стало возможным вести непрерывна наблюдения изменения различных геофизических полей в процессе извержения. Од.шм из наиболее ярких эффектов извержения является вуляани-чеокое дрожание. По литературным данным приведена характеристика вулканического дрожания с особым вниманием на опубликованные материалы по Ключевскому вулкану. Описана методика исследований, разработанная совместно с А.С.Коновым.

Исходный фактический материал был получен на региональных сейсмических станциях, расположенных вокруг Ключевского вулкана -"Апахончич" и "Подкова". В качестве исходной величины вулканического дрожания измерялась максимальная амплитуда, вулканического дрожания - (амплитуда смещения почвы). По разработанной методике подучены ряды А„„„ (минимальный шаг измерения 10 сек., макси-малыши - 15 шш.); длина рядов составляла от 240 до 6624 точек. Эти ряды явились исходными для последующей статистической обработки. Анализ этих рядов был проведен на ЭВМ ЕС-1033 по программе анализа временных рядов. В дальнейшем при выявлении периодачностей использовались расчет автокорреляционных функций (автокоррелограм-мы), функций взаимной корреляции двух случайных процессов (кросс-коррелогрэммы); спектральные оценки проводились по методу максимальной энтропии.

|т. 1 т, к

гг г и п

Ц 1

£ а 4 Б Ь 7 8 »10'

Ь 3 45Ь7011[Р 4 3 "1>1

Рис. I . Распределение наблюдаемых .периодов в эруптивной

деятельности Ключевского вулкана с 1932 по 1978 гг. N - число выявленных периодов. Стрелками показаны основные периоды, выделение по сейсмическим далным во время извержений 1983-84 гг. Т,м - периоды, в мин

Т1.....% ){

■ Периодичность можно видать иногда на графиках исходных рядов (рис.2); но такая наглядная картина, к сожалению, родка, и изучение периодов возможно лишь на основе применения комплекса.методов статистической обработки.

По результатам комплексной обработки исходных рядов в диапазоне чаотот от б.б.КГ6 Гц (Тшх - 50 час.) до 2,5.Ю~2Гц (Тм«и -- 40 сек.) выделено 47 пиков (частот). Этот набор сохраняется на протяжении всего изученного времени 1983-84 гг. - I год и 7 месяцев. Наблюдаемое во времени изменение картины спектров и резкое возбуждение тех или иных частот позволило сделать вывод, что спектры исходных рядов являются спектрами резонансных процессов; соответственно в выявленном наборе частот можно выделить основные. Выделено 5 основных частот (в скобках приведены соответствующие им периоды): 1,1.Ю""2Гц (Т1=1мин.34с.), 2,5.Ю~3Гц(Т2=6шш.34с.), 4,2.10~4Гц(Т3=40 мин.), 5,1.1СГ®Гц (Т^=5ч.ЗОлин.), 7,7.1СГ^Гц (Т5=36 ч.) (рис.3).

Сопоставление полученных результатов по вулканическому дрожанию 1983-84 гг. с периодичностями прошлых лет - 1932-78 гг. показывает, что четыре основных периода - хорошо корреспон-

дируют с 4~мя группами периодов, выделенных в историческом обзоре: Т]- и Тз входят, в первую группу периодов исторического обзора (1,5-6 мин.), Т3 - в третью (35-40 мин.), Т4 вместе со своими гармониками - в четвертую группу (1,5-7 ч.). 36-часовая периодичность (Т5) в извержениях прошлых лет не отмечалась. Следует заметить, что трудно ожидать.выделение- такой длительной периодичности по.визуальным .данным. В то же время не удалось выделить на спектрах вулканического дрожания 1984 г. частоту, соответствующую 15-шнутному пику, который фиксировался на гистрограмме распределения периодов прошлых лет.

Кроме периодов 1-рГд, в составляющей вулканического дроиа-шя основного ряда 1984г. были выявлены периодичности, которые обусловлены лунно-солнечным приливным деформирующим процессом. Они выделены с помощью кросс-корреляционных функций, связывающих ряды поправок за. приливное изменение силы тяжести (дд ) и соответствующие им по времени,- ряда значений огибающей вулканического дрожания,- для трех интервалов времени. Значения , измеряемые в миллигалах, предварительно снимались с графика с отсчетом в I час. Хорошо выраженные на кросс-коррелограммах 12- и 24-часовые

а м*ис мхи

5 ' 10 15 Е5 ' 30 1,иик

I

Рис.2. Графики изменения амплитуды ( Амах ) вулканического дрожания для интервалов времени 1984 г.: а - 00 час.14 августа - 20 час.15 августа (шаг 15 мин.) и б - 03 час.03 мин. - 03 час.29 мин. 23 июля (шаг 10 сек).Хорошо выражены пульсации амплитуды вулканического дрожания с периодами 5 час. 30 мин. ( а ) и I мин. 34 сек. ( б )

-/г-

ад

I

С5

I

ау.

А'/

ЧЛллл/\_

а x

100 90

ЮО'Й 30^20 ТЬ

£

а.*/

о 1ео ьс 40 эо иь ао

13 7 к 5 4 3 г т.и1

10 ьз

Рис.3. Резонансные спектры огибающей вулканического дрожания для интервалов времени 1984 г.:

03 - 04 час. 23 июня (а ), 01 - 02 час. 23 августа ( б ), 15-19 час. 25 июня ( в ), 00 час. 14 августа - 01 час. 16 августа.( г ) и 19 июня - 2 июля ( д ) Основные частоты и соответствующие им периоды: ^

1,1-10"2Гц, = I мин. 34 сек ( а ),

= 40 мин. ( в' ),

¡¡"2 = 2,5-10 Гц, = 6 мин. 34 сек ( б ), ^з = 4,2-Ю~4Гц, Т3

= о,1-Ю"5Гц,.Т4 = о час. 30 мин. ( г ) , = 7,7-Ю~6Гц, Т5 = 36 час. ( д ) Первые и вторые гармоники см. на рис.". б - и , в - 2^ и > г _ И 3^ ид- и

из|5;

суперпозиции о

сновных частот см. на рис. в - и ^

периодические .изменения коэффициентов корреляции свидетельствуют о воздействии на динамику извержения приливных деформирующих процессов. Такие же периодичности отмечены и при анализе-исторических извержений 1932-78 гг.

Сопоставление уровня вулканического дрожания с динамикой извержоний проведено для извержений 1983 и 1984 гг. (см.описание извержений в главе 2). Показано, что уровень вулканического дрожания отражает изменения в эруптивной деятельности вулкана. На графиках изменения во времени \ЙВХ для наиболее изученного извержения 1984 г. выделены пять временных интервалов; описаны их характерные ■особенности и показано, что 1-17 интервалы совпадают со вторым, а У - с третьим эффузивно-эксшгозивными этапами извержения 1984 г. В продолах отдельных интервалов описаны корреспондирующие события на трафиках изменения А1ШХ вулканического дрожания и в -эруптивной деятельности вулкана-

Сравнение данных по вулканическому дрожанию двух рассматриваемых извержений, различных по мощности (в 1984 г. оно' было значительно интенсивнее) показало, что набор частот (периодов) в спектрах вулканического дрожания в диапазоне - 5,5.КГ6 - 2,5.10™^ Гц у них одинаков, т.е. не зависит от мощности извержения. В то же время -с изменением мощности извержения соответственно изменяется амплитуда пиков в спектре огибающей вулканического дрожания (при увеличении мощности извержения увеличивается.амплитуда низкочастотных пиков, и наоборот). Суша этих данных позволяет предполагать, что спектральный состав огибающей вулканического дрожания . определяется либо строенИ]вм и .-физическими свойствами, вулканического аппарата, либо свойствами окружающей его среды, либо сочетанием этих факторов.

Одним из возможных объяснений периодичностей в эруптивной ■ деятельности Ключевского 'вулкана является существование собственных колебаний магмы (упруго-вязкой жидкости) в выводаом канале и магматических "очагах, причем в этой системе при определенных условиях возбуждаются -резонансные колебания на выделенных пяти : основных частотах..Значения этих частот■по-видимому определяются геометрическими' размерами резонаторов, составляющих--.вулканический' аппарат, а также физическими характеристиками магмы и окружающих пород. При обсуждении возможных причин появления этих периодичностей предпочтение отдается процессам .газоотделенияв; верхней части

магматической колонии. Газоотдоление существенным образом зависит от изменения давления. Последнее может быть вызвано либо колебл-гаем магмы в питающей системе вулкана (системе связанных резонаторов) , либо волной, распространяющейся по магматической колонне и образующейся за счет колебаний резонатора. Но эта интерпретация - лишь одна из возможных. Влияние лунно-солнечных приливных процессов на динамику извержений Ключевского вулкана проявляется по-видимому в том, что приливные силы воздействуют на резервуар, заполненный магмой, сжимая и растягивая ого; и как следствие уровень магмы в выводном канале совершает колебания с приливными частотами, соответствующими периодам 12 и 24 часа.

Глава 3. ПЕТРОХШИЧЕСКОВ ИЗУЧЕНИЙ ГЛИНОЗЕМИСТЫХ БАЗАЛЬТОВ КЛЮЧЕВСКОГО ВУЛКАНА И ИХ ВЗАШООТНОШШШ С МАГНЕЗИАЛЬНЫМИ БАЗАЛЬТАМИ

В "Общих замечаниях", открывающих главу, показано положение базальтов Ключевского вулкана среди четвертичных вулканитов Камчатки. Дан краткий обзор работ: от первых исследований основателей российской вулканологии - А.Н.Заварицкого, В.И.Влодавца, Б.И.Пийпа, С.И.Набоко до последних работ.

Базальты Ключевского вулкана относятся к типу извеотково-щелочных базальтов, к двум его подтипам - магнезиальным' и глиноземистым, при значительном преобладании последних. Генетические взаимоотношения этих базальтов трактуются по-разному: одни исследователи исходной считали единую магму (без указаний возможного ее состава)/ другие рассматривали глиноземистую мащу как родоначаль-ную, третьи допускали существование двух независимых типов магм -магнезиальной и глиноземистой.

-Петрографическое изучение глиноземистых базальтов из побочных извержений 1945-1988 гг. показало, что эти породы близки между собой. Отмечаются лишь незначительные различия в размерах фенокрис-таллов, их количестве, структуре основной массы и пр. Все глиноземистые базальты имеют одинаковый набор минералов-вкрапленников (фенокристаллов и оубфенокристаллов): плагиоклаз, оливин, пироксен; они представлены как одиночными кристаллами, так и глоыеропорфиро-выми сростками. В основной массе - те же минералы, что и во вкрапленниках, к ним добавляется магнетит. Структура пород серийно-порфировая, значительно реже - порфировая. Структура основной

массы - микролитовая, гиалопшштовая, режа пилатокситовая.

Плагиоклаз - наиболее распространенный минерал. Состав его фенокристаллов варьирует - от битовнита Ал£}4-85 в Ц0НТРальных частях (ядрах) до кислого Лабрадора Апс^даз - в каймах. Центральные части оубфенокристаллов более кислые по составу, чем ядра фенокрис-таллов: содержание в них анортитовой составляющей достигает 80; краевые части отвечают составу кислого-среднего Лабрадора. Для оубфенокристаллов характерна как прямая, так и обратная зональность; в фенокристаллах наблюдается в основном прямая зональность. Микролиты имеют' состав, аналогичный краевым частям оубфенокристаллов.

Оливин по распространенности занимает второе место. Составы фенокристаллов оливина изменяются в основном от хризолитов РозО-ЭО в центральных частях до гиалосидеритов Рог,0- в краевых зонах. В субфенокристаллах содержание форстеритовой составляющей"в ядрах - а по периферии - £°б5-70* ® микролитах оно аналогично

таковому в краевых зонах оливинов.

Клинопироксен занимает третье место по распространенности. Состав ядер фенокристаллов находится в поле развития эндиопсида и обогащенного магнием авгита. Субфенокристаллы представлены железистым авгитом;1 их краевые части обеднены кальцием. Микролиты имеют тот же состав, что и краевые части оубфенокристаллов, но.некоторые из них попадают в поле обогащенного магнием'пижонита.

Ортопироксен — наименее распространенный минерал. Его кристаллы имеют состав бронзита. Микролиты ортопироксена практически отсутствуют в породах, лишь в базальтах прорыва Предсказанный встречены единичные микролиты. . .

Количественный минералогический подсчет фенокристаллов темноцветных минералов,-выполненный в шлифах глиноземистых базальтов, показал, что намечается, некоторая зависимость количества вкраплен-' ников от мощности извержения: чем слабее извержение, тем регистрируется меньшее число вкрапленников. Так,из 9-ти изученных прорывов два саше маломощные - Вернадского-Крыжановского и 8-го Марта не содержат вкрапленников темноцветных минералов размером более . I мм; в то же время в-других прорывах они присутствуют воегда, в большом или меньшем количестве.

Сравнительный анализ высокоглиноземистых и высокомагнезиальных базальтов по петрографическим признакам.показал, что фенокрис-таллы оливинов и клинопироксенов близки в обоих типах базальтов;

основное различие: плагиоклаз в глиноземистых базальтах присутствует в виде вкраплонников, субфенокристаллов и микролитов, а в ви-сокомагнезизльных разностях в основном в микролитах.

Последовательность кристаллизации породообразующих минералов в глиноземистых базальтах при микроскопическом исследовании установить не удалось: совместные выделения минералов наблюдались крайне редко,, но даже в этих случаях не представлялось возможным однозначно определить их взаимоотношения.

Химический состав базальтов изучен для 32-х побочных извержений (рис. 4 ). Каждая точка отвечает среднему составу по прорыву (извержению),.вычисленному по данным нескольких (3-20) анализов. Сравнение глиноземистых и магнезиальных базальтов Ключевского вулкана по химическому составу показало, что они образуют непрерывный ряд, в котором с -уменьшением содержания магния закономерно увеличивается содержание кремния, алюминия, натрия, калия и титана; концентрация кальция при этом уменьшается, и лишь-содержание железа сохраняется примерно на одном уровне. Эти данные позволяют полагать существование единого эволюционного ряда магматических расплавов, давших все разнообразие базальтов Ключевского вулкана. Но установить направление эволюции - от магнезиальных к глиноземистым или наоборот - на основании этих данных не представляется возможным. Решению этого вопроса способствовало исследование химизма оливинов и пироксенов из обоих типов базальтов, а также твердофазных: кристаллических включений в породообразующих минералах глиноземистых базальтов. В них "запечатана" вся история эволюции расплава,

. Магнезиальность темноцветных минералов, находящихся в глино-зе^стых базальтах, изменяется в пределах: для оливина и клиногш-роксена 91-64 и ортопирокоена 89-77. Следует особо подчеркнуть, что магнезиальность в оливинах и клиногшроксенах закономерно уменьшается от центральных частей (ядер) фенокристаллов к их краевым частям и далее к микролитам (рис. 5 ). При этом постепашю изменяется содержание всех петрогенных я рудных элементов; это проиллюстрировано на примера клинопироксена (£й02, АЕ2О3, СаО.Яа^О, МпО, ТЮ2 и Сг20д) . Интервалы магнезиальности и максимумы3" частот встречаемости высокомагнезиалышх разностей в ядах оливинов и кли-

х'Этот параметр свидетельствует о том, Что появлешь минералов, характеризующихся высокой магнезиалыюстью, не случайно, а типично для. рассматриваемых пород.

*

БШ( 53

51

Т(Ог 11

1.0

0.8

АГА

20

■ V»

-i-1 . i_i-_i—

-i-1_i—

ГеО «

СаО &

№ 15

и М

4.0

г.6 м

1Л

к Мз0,х

с

I | I I

I.

'У

-Л

. I

I.

I . '

-

I

I

_I_' '

I

••А

ю к МдО.у.;

Рис.4 . Средние химические составы базальтов Ключевского

вулкана: а - глиноземистые, б - промежуточные разности, в - магнезиальные

—.—*

1_1

I—1

чг-

оливины

КШШПИРОКС£НЫ

Рис 5 , Гистограммы магнезиальности оливинов и пироксеиов из глиноземистых базальтов прорыва Заварицкого (п - число проанализированных кристаллов )

нонцроксвнов восьма близки для глиноземистых базальтов из различных прорывов. Эти параметры в общем аналогичны таковым для ядер темноцветных минералов и из высокомагнезкальных базальтов (см. рис. в ).

Близость составов ядер оливинов и клинопироксенов из базальтов обоих тппов позволяет считать, что начало их кристаллизации происходило из одного магматического расплава, изначально более магнезиального по составу, чем глиноземистые базальты. А закономерное уменьшение магнезиаЛьнооти темноцветных минералов - от ядер фенокрнсталлов к их краевым частям и микролитам свидетельствуют об эволюции этого расплава в сторону глиноземистых тт.

Весьма информативным для решения вопроса о составе ранней ликвидусной ассоциации и порядке кристаллизации минералов из расплава оказалось исследование состава твердофазных включений. Силикатные и рудные включения обнаружены во всех породообразующих минералах глиноземистых базальтов. Доказана сингенетичность включений с минералом-хозяином. В обобщенном виде результаты исследования кристаллических включений совокупно с минералом-хозяином представлены на рис. .

Установлено, что первые, наиболее магнезиальные включения клино- и ортолироксенов (Мер - 89-88) фиксируются в минерале-хозяине оливине той же магнезиальноети. При последующей их совместной кристаллизации происходит синхронное уменьшение магнезиальности и минерала-хозяина, и заключенных в нем пироксенов. В высокомагнезиальной области минерала-хозяина клинопироксена (Мдп - 90-80) включений оливина не обнаружено; совместная их кристаллизация наблюдается при магнезиальности этих минералов в интервале 80-70 при постепенном уменьшении этого параметра. Котектическая кристаллизация орто- и .клинопироксенов начинается при магнезиальности минерала-хозяина клинопироксена и включений ортопйроксена 89. При дальнейшей их кристаллизации происходит плавное уменьшение магнезиальности обоих минералов. Котектическая кристаллизация оливина, орто- и клинопироксенов продолжается вплоть до низкомагнезиальных разностей (Мдп около 70).

В плагиоклазе в широком интервале его состава - от Апд^до Ал,-,9 отмечены только средне- и низкомагнезиальные включения оливина Шдп - 77-70, среднее 75 - на рис. 2> ). Включения клинопироксена представлены в основном низкомэгнезиальными разностями (f.lgn - 75-G7, среднее 72 - на рис. 8 ) - при составе минерала-

ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ БАЗАЛЬТЫ

пиипл л 107

1

.......,.1,

БЫЛИНКИНОИ

г •

ц.....

2АВА,РИЦКОГО п 138

80 та Мдм

число

ЛНААИ301

МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ

БАЗАЛЬТЫ

(и

-I,

БУЛОЧКА 11-265

90 и

п

] ЛУЧНЦКОГО

п-т

СЛЮНИНА

и-30

Тмдп

Рис.6. Гистограммы магнеэиальности ( Мдп ) центральных частей кристаллов оливинов из глиноземистых и магнезиальных базальтов; п - число проанализированных

зс р.';Н

-И-

.89

с-Рх оРх ^ 5р

73

71

.07

.0,1

0,1

90 35 80 75 70 65

М9п ОЕ

Ое

м91

89

79

Д.

90 85

80 75 б

Рис.7

69

„68 0.1

70 65

М<]п сРх

75

01 'сРх

72

35 80 .75

_75 Ц.72

70 65 Рис. 8

60 55

Ап,% Р1

Рис. 7. Области кристаллизации темноцветных, минералов по отношению к ыашезиальности минерала-хозяина оливина ( а •) и минерала-хозяина клинопироксена ( б ) - по результатам исследования включений; прорыв Зав.арицкого 0£ - оливин. сРх - клинопироксен, оРх - ортопмроксен, Бр -шпинель, Мдт - магнетит

На горизонтальных линиях, соответствующих областям кристаллизации 01 и Рх, цифрами показана их магнезиальность, а на линии шшнелидов ( Бр и Мс| 1 ) их Уромистость

Рис.8 . Области кристаллизации 04, сРх к Мс^ по отношению к анортитовой составляющей ( Ап ) минерала-хозяина плагиоклаза - по результатам исследования включений прорыва Заварицкого; объяснения условных обозначений см. на рис.

-и-

хозяина плагиоклаза: Лл80-Ап5д. Из этих данных следует, что плагиоклаз, начал образовываться после того, как уже выкристаллизовались • высоко- и частично срсднемагнезиалышо оливины, клино- и ортопирок-сены. Удаление из расплава магния и обогащение ого за счет этого алюминием создали условия, обеспечивающие кристаллизацию плагиоклаза.

Дополнительную информацию об эволюции расплава, из которого .образовались глиноземистые базальты,дает изучение рудных минералов - шпинелидов в оливине и плагиоклаза. В высокомагнезиальных оливинах (Мдп - 88-87} обнаружена шпинель с высоким содержанием Сг203 - 44-48$, низким ТЮ2 - 0,3-0,8$, высоким МдО - 10-11$ и соотношением Ре2+/5в3+ - 1,5-2,0; это - хромшпинель. С уменьшением магнезиальности оливина - вплоть до 76—75 - в хрог,шпинели наблюдается слабое уменьшение Сг^Од, Ре2+/Ре3+ и более заметное 1.1^0. На границе,■■соответствующей магнезиэльности оливина 75-73, содержание Сг203 в шпинелиде скачкообразно уменьшается до 3$ и менее, содержание ТЮо при этом столь же резко возрастает до 10-11$, а соотношение /Ре3+ становится меньше единицы; начинается кристаллизация титаномагнотита. Небольшое число включений шпинелидов было изучено в фенокристаллах плагиоклаза. Установлено, что на всем протяжении кристаллизации плагиоклаза (Апд2-Ап62) среди рудных минералов захватывались только титаномагнетиты; причем эти включения по составу полностью соответствуют включениям титаномаг-нетитов, находящихся в низкомагнезиальных оливинах. Таким образом, через исследование включений титаномагнетитов получено еще одно свидетельство о месте плагиоклаза в ряду последовательности кристаллизации минералов глиноземистых базальтов. Образование феиокрис-таллов плагиоклаза происходило в то время, когда из расплава кристаллизовались низкомагнезиальные оливины (Мдр ниже 76).

На основании вышеприведенных'данных последовательность кристаллизации минералов,..находящихся в, глиноземистых базальтах, может быть представлена в следующем виде: сначала образовались наиболее высокомагнезиалыше. оливин, клино-и ортопироксены, среди рудных хромшпинель; позднее кристаллизовались плагиоклаз с низ-комагнезиалъным оливином и клинопироксеном, а*среди рудных - тита-номагнетит.

Совокупное рассмотрение полученных результатов позволило, кроме того, установить .генетические взаимоотношения глиноземистых

и магнезиальных базальтов Ключевского вулкана: глиноземистые базальты/представляют собой, дйфрзренциатн высокомагнезпальных мага.

Подчеркнем ещо раз основные аргументы в пользу такого заключения: присутствие во всех глиноземистых базальтах высокомагнезиальных оливинов и клшюпирокеенов, являющихся норпвновесными по составу с глиноземистой магмой; равномерное распределите их в породах в продолах прорыва; полная аналогия их по составу ядер оливинам и клинопироксонам высокомагнезиальных базальтов; отчетливый тренд в сторону уменьшения магнезиальноети от ядер вкрапленников оливинов и пироксенов глиноземистых базальтов к их краевым частям и микролитам; установленный порядок кристаллизации минералов в глиноземистых базальтах; непрерывный ряд аволюции ылгматичоских расплавов. Но мори кристаллизации высоко»;шгнозиолынпс оливинов и пироксенов шгнсзн.члыюсть расплава уменьшалось, а последующее частичной осаадошю атих минералов приводило к измононию его состава вплоть до глиноземистого базальта.

В дополнение к вышеизложенному анализировались результаты ыатоматичоского моделирования по программе "Комаиют-З", разработанной А.А.Арисюшым и С.С.Мешшлкшшм (Институт геохимии и аналитической химии РАН), по которой продосс математического модолирова~ иия осуществлялся для состава расплава, соответствующего реальному внеокомагиоанальному базальту (прорыв Булочка) в широком интервала температур (1386-Ю85°С) и давлений (10,0-0,(Кб). Для обсулда-иия привлокались такие извоотнцо экспериментальные данные А.А.Ка-дака, 0.А.Луконина, И.В.Лапшш и А.А,Борисова (1990, 1991гг.) и Д.Дршорг/ и Л. Мои стон» (1992г.) по плавлению высокомагиозиалышх бяэплмго» и изучении продуктов плавления при понижающихся температурах и дпилелиях. Вес эти материалы не противоречат природным наблюдениям, наложенным вше, и являются ощо одним аргументом в пользу происхождения внеокоглзшоземнотих базальтов из внеокомагне-зполытх.

Наиболее вероятным мохпнизмом, обеспечивающим все разнообразие базальтов Юшчовского вулкана нредстопляится кристаллизацпон-но-гравитпциошшя дпедюранщшция. В качество гипотезы можно пред-ыоло:;а(И) следующую ситуацию. Питающая магматическая система Ключе в-окого вулкана, т/тающая мантийное залоконио, представляет собой вследствие отсутствия на его подводящем конпле крупных коревых пли периферических очагов, даффрскцировпнную, постоянно дзйстзу-мцуы ммгмогнчаскую колонну. В пределах этой колонны концзнтрацпя мтшш л рпсилгша увеличивается о глубиной, п в верхней части {'исиолпгаотоя маша, ооотввютвуадая но соотову глииоземиотим базальтам. Воамошо тонко втим ойуоловяоио широкое развитие ют-

ноземистнх базальтов в пределах постройки Ключевского вулкана и наличие магнезиальных базальтов в прорывах на гипсометрически низком уровне; с этим также может быть связано обогащение последних порций лавы в некоторых глиноземистых прорывах томноцветннми минералами.

Глава 4. ОЦЕНКА 01!АСН0СТИ ДЛЯ Г.КЛЮЧИ В СВЯП1 О ЭРЛ1Т1ШН0И ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ВУЛКАНА

Город Ключи находится в 32 км от вершинного кратера вулкана. Население города - около 10 тысяч человек; основное занятие жителей - лесообрабатывающая промышленность, рыболовство и сельское хозяйство. Город является важным речным, авиационным и наземным транспортным узлом Камчатки. В разное время года склоны вулкана посещаются охотниками, ягодниками, грибниками, приезжающими из города и его окрестностей, а также геологам и вулканологами. Город становится важным туристическим центром для отечественных и иностранных туристов. Так что влияние Ключевского вулкана следует рассматривать более широко, чем непосредственно на город. Рассмотрена роль различных явлений, связанных с эруптивной деятельностью вулкана - о точки зрения вулканической опасности, как по личным наблюдениям автора, так и по материалам других исследователей.

Лавовые потоки. В разрезах в пределах г.Ключи и его окрестностях не известны лавовые потоки голоценового возраста (соответствующие возрасту Ключевского вулкана). Нет и совремоншк потоков, достигших города. Но исключать такую возможность полностью нельзя: близлежащие древние шлаковые конусы находятся всего лишь в 4-5 км от города, а поток исторического извержения (прорыв Туйла, 1932 г.) - в 7 км. Если мы обратимся к известным историческим побочным извержениям и сопоставим протяженность лавовых потоков с расстоянием до г.Ключи старых шлаковых конусов и прорг-гва Туйла, то очевидна угроза для г.Ключи. Влияние лавовых потоков весьма угрогтюще' сказшзоотся опосредованно, через излияние лпхпров, о чем будет скащано ниже.

Пеплопади. Следы доисторических пеплоппдов Ключевского вулкана зафиксированы в виде прослоев уплотненной тифры в почвенных отложегашх в районе г.Ключи. Мощность прослоев до 2-х см. Описания пеплонодоз вследствие катастрофических тершшалылвс изваржо-Ш1й Ключевского вулкана известны по овидетельстнам жителей

ХУ11£-ХП столетий. Приведены некоторые из них. Особое внимание удели но огшеашш пеплопада при извержении 1945 г., данное Б.ИЛШь ном. Отмичоны пвплопады последних лэвержвний, наиболее оилыше в I .00 г. Щ основании рассмотренных материалов показано, что отло-, .ашш шфо*сластачеокого материала в г.Ключи при катастрофических извержениях может достигать 100 кг/м". Эта реальная опасность для легких конструкций и сооружений. Кроме того, из выпавшего нш.^а продолжалгея выделение газов, что вызывает заражение почвы, : :.>тш и как следствие отравление людей и животных. Пеплопеды весьма опасны для большой и малой авиации. При выпадении тефрц могут (ляь нарушены радио- и телефонная связь, тепло- и электроснабжение. Випадшше больших количеств пепла пагубно отразится на продуктивности лососевых рыб в р.Камчатка, на ведении сельскохозяйствен иных работ. Сильные эксплозивные извержения могут влиять на климат,

Захары. Рассмотрены совокупно о фрватическими взрывами. Сход грязевых потоков о Ключевского вулкана проявлен весьма энергично. Они рождаются, когда потоки раскаленного материала из вершинного кратера ели побочных прорывов попадают в толщу льда или снега. Этому способствует широкое развитие в постройке вулкана льда. "Ледяной-пояс" располагается на высотах от 4700 до 2200 м; кроме того, здесь развиты движущиеся ледники (4000-1100 м).

В начале извержения, вследствие быстрого таяния льда происходит мощные фреатяческле взрывы и выделяется большое количество талой воды, затем водяные потоки, все больше нагружаясь твердыми продуктами как от фрввтических взрывов, так и увлекая каменный материал по пути, с огромной скоростью (20-40 ю^час) устремляются вниз по склону. Приведены примеры, относящиеся к последним извержениям вулкана. Среди них лахары, связанные с побочным прорывом (Предсказанный, 1933 г.) и терминальными извержениями 1984 и 1985 гг. Длина грязевых потоков: для прорыва Предсказанный -15 км, для терминальных извержений 1984 г. - более 12 км и 19851 - более 30 юл; в последнем случае грязевой поток влился в реку Камчатка восточнее г.Ключи. Впадение лахар в р.Камчатка отмечалось и ранее: К.Дитмаром - для 1848 и 1853 гг. и Б.И.ДиЙпом -для извержешш 1945 г.

Резюмируя данные по грязевым потокам, следует отметить, что пока они но нанесли существенного вреда г.Ключи благодаря тому, что изливались в р.Камчатка за его пределами, хотя и в

-М-

непосредственной близости. Но сход грязевых потоков - грозное явление и может привести к трагическим последствиям. Ото продемонстрировано но примере недавнего извержения вулкана Руио (1985 г.) в Колумбии.

Кроме выше описанных следунт обратить особое внимание еще на ряд явлений, овязашшх с Ключевским вулканом. Рясът опясны сеисмотоктошпетокт) адвпш и тголзяшт отдолыипс Лчокоп, ко— торна могут прнвости к катастрофическим последствиям п уничтояпть город Ключи. Вулканические землетрясения,

вызванные движением магмы, также наносят определенный ущерб ближайшим населенным пунктам.

Далее приводятся несколько замечаний общего п.ппиа, имеющих отношение к вулканоопасности. Первое. Анализ известных данных по тефрохронологии, выделение на их основе шести возрастных групп и оценка среднего интервала между извержениями в каждой группе показывают, что самая молодая, последняя возрастная группа характеризуется несоизмеримо большой частотой побочных извержений, чем предыдущие возрастные группы. Такое заключение сохраняется и в том случае, если ввести поправки на вероятность захоронения лавовых потоков и шлаковых конусов под более молодыми образованиями. Это существенно увеличивает вероятность вулканической опасности для ныне живущих людей по сравнению с тега?, кто жил в этих местах 100 и более лет тому назад.

Второе. Расчетные данные С.А.Федотова показам, что ожидать в ближайшем будущем катастрофических извержений вулкана, с выносом больших объемов изверженного материала, не приходится. Это заключение сделано им на основе геолого-геофизических донных, свидетельствующих, что крупный периферический очаг под вулканом отсутствует, что вулкан действует довольно часто и в его питающей системе не должно накапливаться больших объемов избыточной

О

магмы (к 1993г. - не более 0,3 км ).

Третье. Выявленные периодичности в хоДо извержзшш вулкана мох'ут быть полезны для систематического слежения за деятельностью вулкана. Они должны учитываться также в работе вулканологов и геологов для набора времени подъема к активному кратеру. Кроме того, связь амплитуды пиков в спектра вулканического дрожания с мощностью извержений может быть использована в системе методов предсказания периодов усиления извержений с соответствующими выводами о вулканической опасности.

Bog вышеизложенное позволяет полагать', что г.Ключи находится в опасной зоне. Наибольшая опасность связана, во-первых, с -возникновением грязевых потоков и, во-вторых, с массовым выпадением тефры, Вероятность излияния лавовых потоков побочных из-веркений в окрестностях гЛОиочи невелика (т.к. лавовые ( -.ки тяготеют л основном к главному конусу вулкана и происходи и секторах, удаленных от города), но не исключена. Серьезный ущерб могут нанести вулканические землетрясения, сейсмотектонические обвалы и оползня, которые в катастрофическом случае могут привести к уничтожению г.Ключи.

ЗШДЗЧЕШЕ

Поскольку по каждой из глав, представляющих оригинальный материал, дани развернутые выводи, заключение их не повторяет. В нем излагаются основные защищаемые положения и практическое значение проведенных исследований.

По теме диссертации опубликованы следующее работы;

1. Состав продуктов и энергетический эффект извержения вулкана Горелого в IS80-I98I гг. // Вулканология и сейсмология.1983. JS I. С.25-12 (соавтор Кирсанов И.Т.).

2. Побочное извержение Ключевского вулкана (прорыв Предсказанный, 1983 г.) // Вулканология и сейсмология. 1985. JS I. С.3-20. (ооавтори Хренов А.П., Литасов H.H., Слазин В.Б., Муравьев

Я.Д., Жаринов H.A.).

3. Петрология продуктов извержений Ключевского вулкана (прорыв Предсказанный, 1983г.) // Вулканология и сейсмология. 1985.

ü I. С.47-70 (соавторы Хренов А.П., Ананьев В.В., Балуев Э.Ю., Литасов 11.13.).

4. Вершинное извержение Ключевского вулкана в 1984-1985 гг. // В сб.: Вулканическая деятельность, ее механизм, связь с геодинамикой, прогноз извержений и землетрясений. Петропавловск-Камчатский. 1985. С.58-60 (соавторы Федотов С.А., Андреев В.Н., Жданова 23-Ю., Хренов А.II., Чирков A.M.).

5. Петрологические особенности лав Ключевского вулкана (на примере извержений 1980-1985 гг.) // В сб.: Вулканизм и связанные с ним процессы. Петропавловск-Камчатский. 1985. С.62-64. (соавторы Хренов А.П., Ананьев В.В., Андреев В.Н.).

-и-

6. Побочное извержение в лодгансовом поясе Ключевского вулкана в 1983 г. // Вопроси географии Камчатки. 1985. № 9. С.3-23 (соавторы Виноградов В.Н., Литасов H.H., Муравьев Я.Д., Хренов А.П.).

7. Активность вулканов Камчатки и Курильских островов в 1988 г. // Вулканология и сейсмология. 1984. JS б. II4-I22 (соавторы Иванов Б.В., Гаврилснко Г.М., Двигало В.Н., Овсянников A.A.

и др.).

8. Закономерности в данпмике извержений Ключевского вулкана //

В сб.: Геологические науки и минерально-сырьевая база. София. 1987. С.20 (соавтор Конов A.C.).

9. Закономерности в динамике извержегшй Ключевского вулкана и сопровождающем их вулканическом дрожании // Вулканология

и сейсмология.. 1988. й 3. С.21-38 (соавтор Конов A.C.).

10.Активность вулканов мира в 1985 г. // Вулканология и сейсмология. 1989. JS 3. С. 102-107 (соавтор Селифонова Л.Л.).

II.Оливины и пироксены лав Ключевского вулкана как индикаторы взаимоотношения высокоглиноземистых и магнезиальных мата // В сб.г Современное минералообразование вулканических областей. Петропавловск-Камчатский, 1989. С.71-72 (соавторы Хубуная С.А., Чсругин В.М., Ананьев В.В.). :

12.Минералогические особенности магнезиальных базальтов Ключев-окох'о вулкана как критерий их петрогенеэиса // В сб.: Современное миноралообразование вулканических областей. Петропавловск-Камчатский. 1989. С.72-73 (соавтор Хубуная С.А.).

13.Геохимические и минералогические особенности базальтов Ключевского вулкана как отражение фракционирования в камере // В сб.: Вулканизм, структуры и рудообразование. Петропавловск-Камчатский. 1992. С.37-38 (соавторы: Хубуная С.А., Богоявленский С.О., Андреев В.Н., Округина А.М.).

14.Химизм оливинов и пироксенов как показатель генетической связи глиноземистых и магнезиальных базальтов Ключевского вулкана // В сб.: Постзруитивноо минералообразование на активных вулканах Камчатки. Владивосток. 1992. ч.2, С.З'Л-61 (ооавтор Хубуная С.А.).

15.Химизм силикатных и рудных минералов в свете проЛчош генезиса глиноземистых базальтов Ключевского -вулкана (экспирименталыше и расчетные данные) // В труды семинара по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (в печати)

16. Regularities in the dynamics of the KXyochevskoy volcano eruption // Proceedings Kagoshiraa International Conference of Volcanoes. Japan, 1988. p. 83-05 (Konov A.S.)

17. High-raagneaian olivines and pyroxens ao a criterion of petro-genetic relationship of calc-alkaline magmas from Klyochevskoj volcano // Abstracta of 29 International Geological Congress,

Ilo.uii. b nen. 20.05.93

3.222 T.120, BH3MG