Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Современные пирокластические отложения вулканов Камчатки и их инженерно-геологические особенности

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Современные пирокластические отложения вулканов Камчатки и их инженерно-геологические особенности"

Б ОД

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

ГИРИНА Ольга Алексеевна

СОВРЕМЕННЫЕ ПИРОКЛАСТИЧЕСКИЕ ОТЛОЖЕНИЯ ВУЛКАНОВ КАМЧАТКИ И ИХ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

Москва, 1994

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.Ломоносова

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра инженерной геологии и охраны геологической

среды

Гирина Ольга Алексеевна

Современные гшрскластичесшз отложения вулканов Камчатки и их инженерно-геологические особенности

Специальность 04.00.07 -- инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па соискание ученой степени кандидата геолого —минералогических наук

Москиа, 1994

Работа выполнена в Институте вулканической геологии и геохимии ДВО РАН (Камчатка) и на кафедре инженерной геологии и охраны геологической среды геологического факультета Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор геолого — минералогических наук, профессор, академик АЕН России В.Т.Трофимов

Официальные оппоненты:

доктор геолого — минералогических наук, профессор, академик АЕН России В.Т.Фролов (МГУ)

кандидат технических наук, профессор Дудлер И.В. (МГИСА)

Ведущая организация: Институт вулканологии ДВО РАН

Защита состоится ' Г- 11 1'1 ^ в аудитории

на заседании диссертационного совета по защите кандидатских диссертаций К 053.05.06. в Московском государственном университете им.М.В.Ломоносова. Адрес: 119899,Москва,Воробьевы горы,МГУ,Геологический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ (зона А, 6 — й этаж)

Автореферат разослан " I сОJ1^, 1994 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять но адресу: 119899 ГСП Москва, Воробьевы горы, MIT, Геологический факультет, Ученому секретарю Специализированного Совета

Ученый секретарь Специализированного. Совета но гидрогеологии, инженерной геологин и мерзлотоведению доктор геолого — минералогических

-I-

Осй'ая характеристика работы Актуальность теки исследоватгоя. Пирокластичеекив.отложения -рыхлый обломочный материал, поступавадай па поверхность зе&да в результата извержений вулканов - являются самыми распространен-нши вулканогенными продуктам.

. Актуальность изучения современных.йироклас.тпчосстх образований состоит в том, что благодаря методу актуализка ышно раскадровывать генезис пирокластических отлозкетй любого возраста, а таказ восстанавливать эруптивный механизм их формирования, мге-штабн эксплозивных извержений вулкана, вулкаиоспасность и т.д. Изучение взаимосвязи состава и 1га>кэн9рна-геологкчес1шх особенностей шфокластических пород актуально такаю для. .шдэлировэшя процессов извержения, интерпретации' данных дистанционных наблюдений, в связи с исследования?,® аналогов грунтов других планет, ишкенерно-геологичвсктя! изысканиями при .освоении -территорий.

Целью работа являлось ксшлекснов изучошз пярскластшеских отлояешй андезетовых н базальтовых вулканов 'Камчатка для описания кнЕенерпс-геологических особенностей атак отлозэнай к поиска количественных критериев выделения их генетических ткпов В задачи настоящей работы входило: I. Когяыюксше йсследовашгя инженерно-геологических особенностей коздого из генетнчёс:ал типов шфокластических пород андезитовых и вазяльтовых вулканов.

2. Сравнительная характеристика таковых особенностей.ппргааюс-.тических отложений различных генетических типов-андезитовых,, л, в целом, андезитовых и базальтовых вулканов..

3. Изучение структурно-текстурных особенностей образцов ненарушенного строения шфокластических отложений яа макроуровне.

4. 'Разработка критериев" Енделення генетических .типов пярскластз-чзених образований андезитовых вулканов.

5. Величественное Подтверждение гипотезы "даМэрвнцаеций рзсс.поз!пгя пирокластики".

6. Определение изменения физических и физико-механических свойств базальтовой тефры в результате воздействия кв нее экзогэшшх ж посшагмзтических факторов.

Фактический материал, положенный в основу работа, бил собран автором ео вре?.*я полевых исследований" в составе лаборзторй! "Оптической и шпфозовдовой" и "Активного вулканизма" Института вулканологии ДВО Ail СССР на действующих вулканах Камчатки -

Бззшллшшй, Окволуч и Тоябачик,- в перпод с 1982 по .1989 гг. Автор являлся участником изучения четцр&х цзвзрпзпий в.Безимянный: 1984, 1985, 1936, 198Э г., прозодйшгахея• лсд руководством И.Т.Кирсанова (1934) и Г.Е.БогюпсдакскоЙ. Были исследованы пироклартячвсккз отлоээшш изварззнЕй 1958 г.и 1984-89 гг. в.Безышщшй,; 1964 г. и прошли (предоставленных В.В.Пономаревой - и.о. ЙНГиГ ДВО РАН, Камчатка) в.Шшэлуч; 1976-1976 ГГ. й прошлых в.Толбачнк. Было отобрано более тысячи образцов' пироклас-тики различит: генетических типов. В работе представлены материалы количественного исследования примерно 600 образцов ппроклас-тшгеских отложэнвй, шогив из которых подверглись комплексному анализу. На склонах вулканов изучались их отложения в массиве, _ в лаборатории - заполнитель типов пирокластическнх образований. (частица, двамэтром шнее- 2 ш)-. •

Научная новизна. I. Впервые дано столь детальное описание всех генетических, типов шгрокластпческкх отложений андезктовых Ёулка-ноз Камчатки в соответствии, с современной классификацией пцро-кластшш, принятой в мкроаой вулканологии Впервые дана характеристика отлояешй Шиловых- облаков.пирокластическнх потоков.

2. Введен новый термин "дифференциация расслоения пкрокластики" опнсыевхцей процесс.формирования из низвергающейся на склон,вулкана шрокластической масси тргх генетических типов отложений: ш.рокластичосшгь потоков, пирокластичоскпх волп,пошюз облаков шгаоклаетичгски: потоков-.. Существование этого процесса количественно гюдтьерздэно данныш состава и физических свойств генетических тазов пирокластическиж образований.

3. Детально исследованы пошла кониш методами шикенерно-геологк-чаские особенности современных пирокластических отложений И их заполнителей андезктовнх и базальтовых вулканов. Показали их различия как' мзкду пврокластическимя. отложениями генетических типов андэзитовых, так'к, в целом, мезоду таковш® образованиями андэзктовых и базальтовых вулканов.

• 4. Впервые изучена на иякроуровне структурно-текстурше особенности образцов ненарушенного сложения отлокений тефри и пиро-кластичос1спх. волн андззатовнх вулканов.

5. Обосновано, что ишкшерна-геологкчэсгаш характеристики пирокластических .омовений андезитовых вулканов могут использоваться в качестве критериев выделения их генетических типов.

-36. Получепц даштиэ о ©тт'оашх п илшшо-глэхшпвсгак; свойствах базальтовой тефрн, подвергшейся посшагкатпчвсяш п гкйсгэшшм преобразованиям.

7. Обоснован принцип сграткграфичесхо'гр расчленения базальтовой тефры- вблизи вулкана, гдэ отсутствует шчзещю-шфокнастйчвскай чехол.

8. Дана расширенная шкгэнйрно-гсологичвскйя характеристика пиро-класшчосгаге отлсзкеютй Кк.макаГ и подтверэдена вероятность использования та в качество аналогов грунтов планет Земной группу

(ЛугаVВенеры, Марса).

•Практическая знау^мрсут. определяется 'шогоплановостьа и комплексностью вшодкеетого исследования: наряда с обоснованием •подразделения шфокластическнх оо'разонаний вулканов Кшчотки на пять генетических типов,- даш-детальнее списание кс шгажорно-геолсгяческих особошостей. 'Данные по <шганврно-гоологяческсЗ характеристике генетических тиков пяротдастк:« вулгсшгоз Ра'-патш могут быть использованы нзнскательскимя-оргакфзащикя прл состгв-лэшш проектов .детальшх исследований территорий, пртгшсзжо; к вулканам; научными учре:хд<знйями, раесгдотриващккя вулк^-югвмю отложения в качестве грунтов-аналогов других гоюпзт аз^ой групш вулканологами в качестве критериев выделения генетичесхтгс т/лгов голоцёповнх к более древних' пирокластпчвскнх'толщ н т.д.

Обоснованный принцип стратиграфического расчленения Сптлъ-говой. тгрокластики вблизи вулкана, где отсутствует гочвешэ-ш-рсяшстпческий чехол, позволяет -более» .точно оЦевиеать грсяицч •распространения пнрокластических 'отложений кадцого азЕбртеаая, восстанавливать масштабы эруптивных ■ е'обнхий и т.д.

Шошша шштш ШЙРВШ'

1. В соответствии с современной хчше.тнческой класогфзкаттай .пирокласйоа!, принятой в иировод вулканологии, -сбссЕсзаш> ш доказано подразделение пироклаотачесйцх. сбравовгияЗ апдззитошг. вулканов Камчатки на пять лвлоа: • -отло*зшя 1-. тг^рт; . 2-пирокластаческнх потоков; 3- тфсэдясачесгегг.-'еолп; 4- шгшгнз облаков гшрокластаческих потоков; £К непременного взрн?а.

2. Установлены шгазнерпо-геологическке особенности кегдого е'з-Г0Н9ТПЧ9С1ЯХ типов современных щрокл?стй'19СГГМЗГ с'г.<тг,?г'гл гитовых и -базальтовых вулканов Камчатка. Доказало, что различал инкенарно-гоологическпх осо0еаносгзй.гензгдчосках тгатоз пгфэгсла-з-

стичоских-образований .акдезитовых вулканов обусловлены, главным образом, их генезисом. - Обосновано, что различия таковых особеп-•ностей пирокластическш; пород андеЗотовых и базальтовых вулканов . Камчатки связаны с разним составом и характеристиками их магм.

3. Введено понятие ■ "дифференциация расслоения Шфокластики" . аидеактовых вулканов. Данине' вошческого,' минерального> грануло-. метрического составов и плотности твердой фазы отлоаанйй/ различные- для заполнителей Гофоклаогаческих потоков, шхрокластических ■ёоМ и'типов облаков пирокласпгческйх потоков, подтверждают существование процесса'расслоения тафокластшсп при движении во по склону вулкана.-

4. Обосновано, что для диагностики генетических'типов шгроклас- , тики андезитсвых вулканов необходимо комплексное их. изучение. Ккженэрхю-геологкчесгаю особенности гофяююстических отлонсзний. шгут йспольаоватьса в .качестве критериев ввделзкия их генеткчес-гзз типов. Гласдыш крЙтвряяш являйтся: стратиграфический!, с.трук-турко-такстурхИй Нэ шфо- и >зйфоу ровнях, Ёеществэпьщй состав'' (хшлчэокий,..шнэргм:ь1ш£; • гра^яоЯе^йескййЬ' фгшичзсккэ своё- . етвз. Наиболее существенную .poiib. в. этой доагностико кграйт три взаякорэязашш. .-Показателя грануло;«,®трйческого состава пород (раеирэдвленаа фрахщкй занолйцеЛя, фр;лa if ктзста на графике кумулятивна • крпвих, чполошкэ; заводная гранулометрических стахыстачесглх коэф&щхэнтеБ - .itej&aisi';- Сродного разбора и т.д.)

5. .-Доказано, что. грааухЛчЗтр:ио'йкиЙ состой, га®ц£с частиц, .величины показа-галей физпчзскж и физжсо-глзхйтчаспзх свойств (плотностей естзот'вопюгЬ- слоЕанкя, йорлетости, прочностных и дофориацнэшаг.- хйразрерпстдк) базальтовой тефрц* подвергшейся воздействию екзогвшах а тстыап.зт11чосшк. .процессов, по сравнения с таковыми херайтэристикаглп азвзргнутой пкрокластпки значительно' 'кзмэшшся в точзнш первых десятков - сотен лот. . Выявлено взаимосвязь шгщу • .габитусов. частиц .тефры и . вракенон воздействия па- ши'огеашх факторов. Обосновано, что габитус ' частиц базальтовой тефра и щ^гооть внвотрэлой зоны ее отлоганий вблизи центра пзвергзния <В—10 km) могзно использовать для стратиграфического ^асчдэазнйя шрокластпки 'зтого вулкана.

Ащюбагозд :раба-та. Результаты' исследований докладывались и . обсуздадась. на Всзсоязекых Вулканологических соЕзцапиях (1985, 1992), 'да Научных-сессиях и Вулканологических cewmapax. ИВГиГ ДВО

■ -б-

PAIE {13:90, нарт ISS3, апроль IS93, J894), иа ¡'ов^рэшлш: кгмадас ' ■учета 'I© ДВО АН СССР. -(1925, ÏÊ8S, 1983, 1?а9),'.нг? заседании Лаборатории динамической вужашясгшл. ИГЗГпГ ДСЗ РАН 1.139 í), из Ызходународасм вулканологическом 'Коягрэс.ся Ш?Яйц, ÏCS0). ■ Публикации. По дкссорш^а спуЛтакоясно 12 статей к 7 • тезисов докладов..-

Объем jjgcgro,. Диссортацm состой? .из Евздащгя, 5 глвв, Заключения, приложения. Работа кзло?-вцэ • на '• стр. .меюшспис-ного. текста, содержит 20 табл., 55. рис'.;, список литератур-включает 147 названий. В прилокошэя прявздещ:'' ДиагрШеэд гранулометрического состава гафокластзческих отдоаанй:' андезц'гсвнг . вулканов Камчатки.

Диссертационная работа была виполяена ■ в Шютлтугб вулканической геологии и геохимия ДВО РДЦ па Камчатке к на Кафедра инженерной геологии и охрани; геологической сряди геологического факультета МГУ ш.М. В.Ломоносова.'

Автор благодарит за помощь в исследованиях гсфоклзст'пчесгдг. образованна Камчатки преподавателей и сотрудников Кафэдрн пгплчгзр-ной геологии к охраны геологической срада Геологического факультета МГУ В.М.Ладапша, В.Н.Соколова, Н.А.Румянцеву, П.Э.Роота, В.Н.Широкова, Н.Большакову, 0.Дементьеву, А;Н.Реастгсшко п др?г:к. Особую благодарность за большую помощь и поддоршсу гртоеж; автор руководителю диссертационной работа шгадвгляу АЩ Россаз,' профессору В.Т.Трофимову.

Автор очень признателен сотрудникам Шютатутя вудкаийюгпл « Института вулканической геология и геохимия Д80 PAIE: ' в парзую очередь К.Т.Кирсанову, Г.Е.Богопвлэпской.и O.A.Bpaí'Jíenoñ, a И.В.Мэлекеецеву, Т.П.Кирсановой, Н.М.Кравченко/ВЛЗЛйгрьгагоЕу, В.В.Яойоморевой, П.П.Фирстову, А.ВЛСояоскову,- В ЛЕ ЛГечаёву, сотрудникам фотолаборатортш ИВ ДВО РАН и инйгпм друтл, слово» а дзлсп помогавшая, появиться этой работа на свет.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ • Ео "Паодегаз" обоснована актуальность. изучения Щ!ро:гластнчос-KIB-: образованна- вулканов, показаш цели и задачи, исщзпз исследования, его практическая значимость, оепогаш? заадагиз-полёсопая работи.

Глава I. Шфсвдссттсс^т ргужлпоп

В этой главе описана генезис, состав, структурио-тгкстурпиз

кокоторыо гранулометрпчеекве особенности пирокластичесют отло-£ений ацдэзитоБйх и базальтовых вулканов замли. Показано, что в • соответствии с современной классификацией пирокластических отло-кэгозй, принятой в маревой вулквнолопш, пнрокласткчэскио образования авдезитовых вулканов Камчатки подразделяются из пять генетических типов: отлокегая тфра, пироюастичеашх потоков (pyroclastlc flovi), пирокиаашческих врлн (pyroclastlc surge), пэгиовых облаков пироклаатчеаких полонов (alis cloud, of pyroclastlc ilovi ШЕ se ash cloud), тправлатого вариба (deposit of directed blast).

Глаза 2. Соо-гав ;> шнеазршьгеолоияаседе осоЗейпоотн совранеШш шфовдастетаских c6pac;cEais:u Совор::оД; rppinit 'вулканов Кагйаткй .

2.1. Эта часть главы посвящена списаний распространения, вещественного состава твфрн базальтового вулкана -Толбачпк, струк-а-урко-тэйстуркых особенностей ее' отяскенкй, габитуса, ча'стпЦ; зцчоских и 5шиконгеХаш1т1зскЕК свойств (табл.1).

В результат© шогочисленных- эксшюзщшых кзвэрйздкй. в окрестностях в.Талбачкк-' сформировался кацшай слоистый шгроклости-чзсяа! похол.' & '6.-ЦШ1ЭЙ гона вуяшга преобладают слои ¿шашшэй '(плаксв), на удздзшш от-него - иейлы. Мощности отложзьшй'qt;20-SO (л у вулкана -бистро (на -. протякэнш .'кзсколышх кшюштро®-) уменьшается до чкзрвнх ыэтров н делез -. на протжшгош 100-200 км - до сзктшотрав и киляклэтров.--

•Для ■ извергэшюй базальтовой «gei^pa характерна углова'тне рглнсфоринна частица, шзкадаэ котазгз.- выступы,

ВоздэЁстапз процессов вывотрзваная яа пзвзразннуа пирохласткку. . бликнпй бонн базальтовых вулканов проводит-it иав&нешт гябйгуса • частиц тофрн в верхнем- слоо отлсавнвй' какого-либо 'йзвэрЕЗщда.. Чек' длительнее шре'рыв'.ш'зду изверганияш вуяЕ-саиа -(чей дольше 'сограяпе-гся "откратая система" -.суШэртаговгше те^рй 'iia nosapx-носш земли до захоронения ее под толщгйа пирокластнни нового 'пзверйзкшО. тем большей обработке, окататгости подвергаются- ее ' '-частица. То есть« окатшюсть к степень окатанпостп частиц верхнего слоя TOigpa Слйзяой зопп базаяьтошх вулканов отражает воздействие на них зхгзогешшх процессов в перерывах, цзцду извергшими, Слодоватвльно, • габйтус 'частиц 'тё$рц. позволяет разделять тойци щрокластккп блшнзй з'ош базальтового вулкана на слои, относящеюся к разным'изверзэнийл.этого вулкана.

■Таблица Г

•Физические и физшсо-шханичоскге свойства ипрокластическвх отлонешгй базальтовых и аидезятовпх вупсаиоз Северной груши

Камчатки

Вулканы - базальтовые епдезитовые

Плотность, 1.77(310)

г/см 3 0.55-1.72 0.G7-1.90

ПЛотность тв. -ЛЖ1Ш1 _2,72i§4)

фазы, г/см 2.54-3.01 2.46-2.76

■ Елеигость, 13 i30i „611702

% -0.25-22.7 0-32.

КОЭОДСЩПбПТ 2.371301 0.77(310)

пористости,ед. 0.71-3.77 . 0.43-2.06

Пористость, 66(30) ..mmi

. й 41 -80 30-67 •

Сцепление, " 0.03(30) 0.01 (27)

': ' та 0-0.11 0-0.C3

Угол внутрон . 301302 mm

. трешш.град 19-55 ; - 22-50

Модуль'общей JMiSQL. :■■.■

дефзрмац., Ш1а' 1.5-11 2.2-16.6

В скобках - количество образцов.

• На рис I. показан разрез тефры в.Толбачшс, в котором1-го-' габитусу частиц шлаков' к опуОласозпш^л 'Дапгапл (по О.Л.ВрайцвЕсЯ й др.) были выделена- 'породи трзх пзворлзнйй: Северного .прортзз (изверйэшга 1975 г),. ШСчашя' горок• ^вОО-ЭСЙ'- Л. и,), Алзада (SCO-1000 (?) лет п.). Dee- отлргйшэд по составу мало отлиаатся друг.'

h ... :

Кзвержзшт:

■ 1975-1976 гг. \(БШ)"

800-300 л.т.н. (Посчаша горки)

inт

о sh

ш

от друга, принадлежат примерно одному типу извержений. НаЗоль-шой перэрцв еле ладу извержения-ш'Песчаных горок и Ллаида (50 -150 лэт) и прошедшие 19 лет после извержения Северного прорыва, обусловливают сходство в габитусе частиц отло-■ я;ешй1 извержений Манда и . Северного прорыва - их частицы стали полуокаташ-шми. Между пзверзкзштаа северного прэры- • ва' к Песчаных горок аронло ■около 800-1000 лет, что " сэбствошло более длительному тздгрщющ' прообразовашш отлонэвей Песчшш горок и увеличению в цех доля мелких фра-■1СЩ1Й.Г- частица их сшаков х.ороао' скатана. Величина мощности слоя шлегэдв, в. которых частацд окетсин или полуокатанн,. .стрекает продолжительность . перорыва ш.зду извераеншшя; чём более

900-1000 л.т.н. _(Длаэд)

у] ПЕ!Ш|

FI1C.

ES3 ,

I. Разрез атлойекка тефри Толбачяясксго дола.

№

V 1,01

0.3

ед

ну.

сз

V й-

Е.

МП»

га s.3-

пг~Т

t,a

в,з-0,1'

0,5-

OA

"г

О,!

Т

бпи ■

6Ш

6«!№«

Рис. 2. «йхзкчоскиэ и физико-шханнчзские. свойства отлешний Тодбачинского дола. Извержения: БТТИ-Большое трещинное ТолОа-чянское, ПГ - Песчаных горок, А - Длаидв. —;—_ шлаки ---— пепла

длителен nepspiiB, тем мощнее слой шветрелой шрокластпкя. Ыдакн, частицы 'которых окатаны п шлуокзтаго, плешграаше 'фтзаческке п фнзнко-моханпческне свойства (рис.2). •

Таким образом, благодаря детальным. исследованиям габитуса частиц базальтовой тефрц и«саруктурю-тонстурпнх особенностей оз. отложений .вблизи центра изврпэштя (5-IO км), натаю проводчть стратиграфическое расчленение шцюкласткческах тощ стого вулкана там, где отсутствует почвенно-шфокластический чехол.

В результата воздействия зкзогепных процессов на нзвергнутуп пирокластику, ее структурно-текстурные особенности,- физические и физико-механические свойства значительно .изменяются в течение'-первых десятков im-i сотен лот. Показано, что гранулометрический -состав отложений обогащается то'ишми фракциями, угловатые бесформенные частицы приобретают вид окатакних.' Плотность тефры, подвергшейся выветриванию (в результате еоловнх процессов, :,;орэз-ного выветривания и т.д.), визе, чем пзвергпуа-ой - п• среднем, .1.05 г/см3 и 0.78 г/см3, соответственно. Пористость их, в- среднем, равна 69 % я 7S %, соответственно. Прочность образцов '.ccfj:*, преобразованной под влиянием экзогенных процессов," тг.тг/-з нся-::г!>-ется, что обусловлено увеличением тонких фракций в.-зе. составе' и большей плотностьи отлойяшй. . '

2.2. В этой части главы кратко опясывашся исторзп'• разцггаг.л.': основные • черты • извержений андезитовых йузканов Бз?ш.:якны& Шве луч, детально - ипкзпорно-габлогичелтспа особенности (химический, минеральный, граяулометрический составы» структу]й*о-тгй- ' стурнне характеристики, физические и (Тазжо-глохашнойто спсйет-ва) кавдого нз генетических тшсв шрокластцчёскзх отлог-зг:'й этих вужанов (табл. 2). ' .- '■'■■'.'''

Отлотатя всех генетических типов шгрогшс-п&и' отнсоя-тол тшшы 'андезитам. Для их заполштелей характерно внеокое carop--йоние плагиоклаза (от 30 до 50 %), зулхг о rj о л (<т »6 до 35 ",), пироксена (от I до 10 %), маг i»*» (о- ' тг » облогков пород - от Г> до 35 % (по дмшки П тй м юза - ' " Л

Отлогения шрокластнчоскнх потоков ri ш* о! с п ^ 1 заполнят' каньоны на склоке и долщш > а ч -ч"* •> } , пэшово-глпбоопх ттрокластотоснт: потоке , ■до 10 км,, для ювенильных потоков порйсИ "V. ^ - ,о " км; при -мощности первых до ГО и п вторых- - до 3-5 и прп пакета- -:'

строфачэских и до 20 и - при катастрофических изввраанши вулкана (см. табл. 2).

Отложения агломерата взрыва' в. плане' занимает некий сектор (около 60-70°) поверхности окрестностей, а основная масса его находится в интервале от 2-5 да 15 юл ..от кратера вулкана, где мощность отлокений могэт достигать 15-20 м. Отмечается гнездооб- . разный характер скоплений крупных, обломков ii примерно одинаковая' мощность отлокекий на склонах и верищах возвышенностей и на дащах отрицательных $ор&» рельефа; .перепад'высот подошвы.отлош-ннй модот достигать 100-150- U. ' - •

Распространение всех остальных отлошэкзй генетических типов шроздастики - плоцадноё, форма■залегания эллипсообразная.

Для отлоекеий' обеих разновидностей гофокластическкх волн типично залеганио как в основании,- так и на поверхности образований гогрокластических потоков, а тавдэ вне связи с. вши. "Sjinnns". отлокзкий mipoKx.acTOTscKirx: .воли в- зависимости от кдсстабо пзворзанЕй вулкана. да десятки шы. сотни метров_. тире "тела" П5фо:«ластячзского штока.

0тд?Ш1тольноЗ чертой лрдзешых волн является начеткий,; постепенный переход их отаюззшй в образования шрокластичвских потоков п-набольшая их мощность - до 10-15 сы при нокатастрофидвскиг :: до 2-3 прп катастрофических .нзвер^зкиях вулканов. . ■ .'•• • Характерной чзртой отлсл&апй.волн пеплошх: облаков является то, 'что она поргкрззайхся образованиями ташювых облаков щрокласти-'ЧЗСйЕХ потопов. Кощиооть этой разновидное'!'»! пнрокластпчвскйх 'вола досткгаэг 1-2 гл при некагастрофкчосках и 3-5 м при '-'катастрофических сзворгеикях вулканов.

0ТЛОГ.31Е1Я ''песка надавленного взрыва" Армируются при кзтастфофнчзскщ: ила крупналаезтабнах. нзвераэшшх' андэзитовнх ' вдосанов, дельность ах распространения иногда превышает 30-35 км ■'Ш.сти'ггльной чертой этих образований. является несогласованность *с'рельефогл - на'.одинаковы. расстояниях от вулкана она' ишют. одну 'моо^кст ъ кек в 'долинах, .-тек ц на .бззенезнностях его окрестностей.

Валзгенкэ п его форма- отлогзшй теург и пепловых облаков потоков одинаковы, однако ось распространения эллипса образований rTscj-pii совпадает с направлением ветра, пенлов облаков потоков -'"о*црсстирэннз«. пзрокяасткческого' потока. Протяженность эллипса' "образований пеплових облаков потоков оценивается в десятки, теф-

Имченеэно-гаалогичвскиа особенности лкрокласт.ических отловемий рэзлвчммк

■ Та5.етда 2

.геиетячвскях tzaon элзезятоаях сяяавов Камчатаи

1 Отлохаяия Штрокластяче сале патоки ' Пирокластате сг.гм еолгу ! - патлы сблалсв 'ПОТОКОВ - таФрз. ■ Н2ЛРЯЛ.ТСПТГОГО ■ ' '

паплозо-глыбовыо вгаекильнше порис тьиг андезитов приземные ЯВПЛОЗСГО облака "агдоггарат" '"ПЕСОК"'

* j Ф j И 1 к о о со В j 1 pq 1 i залогание Согласуется с рельефом .Плсиаяное.в основании потоков, вне связи. с нима В разрезо-постеп переход к потоку Плеэддное'.на по верхностя,за про долами,в основая потопов.На Зар:ш гранпц-oish cloud Плояадяов.эллипс формы, ОСЬ эллипс совпадает с про-тягеняоетью пото ка Плскалггое, озлкпе ФОр!Ш.ОСЬ элякп. соспад.с иапрап-лекпем ветра Локальное,у32кя ч-ектором.у по дно 22ия вуяааиа . ПДа-з;элг»а, к.ггг се:;торси,н согласуясь с ральелом-'

Протяженность ДО 10 км ло 20-25 ЮМ Соизмер.с длин.потоков я прев, еа "десятки км сотли км ДО 15 1Я до 30-35 ка

Моипость до 10 м до 3—5 м-кекатас до 20 к— катастр до 10-15 см до 2-3 и до 3,—2.г: пеаатас jr,o 3-5 м катастр 2-5•ск-негсатает. 10 см-катаст.иза до 2-^5см на рас-стоян;50-70 кл •до 15-20 м з 10-15 SOT до 1—2 м лбтлгг 1-2СЯ вдояк от

Слоистость песлоясты. неслоисты.ппогда локальные линзы крупных сблсмгссз Слоистость• яеясновырааенпая Слоист. четкая, иногда конолитя. овлпк отлогэлпй Неслоисты.в по- доива•кокет бить слоя аккрзшюп. „палил лай Страта Фицировани в каздом егз слоев .Наслоиста.хаоти чесхоа распродал катериала Слоистость четггая

Количество облом ков. 5s ДО 40-50 ДО 30-40 до 10 до 20-25 ■ IIQT . вблизи вулкаиа-ДО 70-90' до S0 до 10—20

Максимальный размер облошсов'. ДО 5-7 М до 0.3- 1 м . до 1 см -^некат. до 10 см-катаст до 3-5 ся-нвхат нет •вблизи вулкана-бомбы .лапилли до 10 м ДО 10-20 см

Отсортяроваяность ■посортярованы • насортированы Хорошосортирова-ИЬ,однородны Сортир 0S.:i;\H0CTb каждого слоя • Хорозюсортиров. однородны Сортированы Несортяровано Сортированы

■ Плотность слояэ— ЕПТЯ. С/СМ^ 1.56(127) 1.44(13) 1.53(55) £.41(10) 1 .■ 30-1' 67 1.09(3) 0.89-1.06 .Ji^JZlLQL. 1.60(4)

1.27-1.83 . 1.19-1.72 1.30-1.64 0.97—1.20 1.09-1.75 1.50-1.77 .

Пористость. % 42 (127) 47 (13) 43 (55) 49 (10) 59 (3) 56 (2) 47 (10) 41 (2)

21 с-з j ® ! и ! 53 со ; я-1- о ■ 2 i 3 i 11 о i s Преобладавшая Фракция заполнителя . ми пекатастроФичес: 0.125 - 0.25 катастроФичес: да извертезгая : 0.125 - 0.25 -сие изверкения 0.125 - 0.25 0.25.- 0.5 Такая как. потока 0.125 - 0.25 или 0.25-0.5 Кек-атастроФ. изв. 0'. 125 - 0.25 -Катастроф.изверз 0.125 - 0.25 0.25 - 0.5 менее 0.056 по мере удален, от вулкана -меняется •0.125 - 0.25 0.25-0.5 0.5- 1.0 конае 0.055 0.5 - 1.0

Содержание частиц менее 0.05С мм » кекатастрсфическне пзвертенкл . до 10-15 % | до 5 катастрофические извергепия J до 15 до 5-10 % до 35 % до 55^65 % На расстояниях до сотея 35« -90-100.'56 ВО 20 й ДО 5 %

Медиана. км нейатастрофичасг.ие изйергения 0. 26(28) i 0. .25 f 24) веката.строфические иззгергения 0.17(261 . 1 0.12(9) 0.05(9) 0.24(11) 0.42(19)

0.21-0.37 j 0.19-0.32 катастрофические извервенкя I 0..26 (3.5) | 0.19-0.34 0.12-0.21 катастроФич( 0.24(2) 0.09-0.15 зсжио изветшшгоя 0.17(3) 0.01-0.07 • Некатаст.кзвер. 0.24-0.2S 0.37-0.50

Средний размер некатастровячбекив' кз—ния 0.33(23) 1 0.38(24) ивкАтастроФ1г-1ес5ске па—пяя 0.22(26) . I 0.16(9) 0.07(9) 0.38(11) 0.56(19)

0.32-0.50 катастроФичес; 0.30-0.47 сие 'иэввр5:анг:я 0.36(151 0.31-0.41 0.1Э-0.27 катастроФкчггс: 0.35(2) 0.12-0.23 ;иа лзвергмния 0.22 (8) 0.05-0.10 НекатастроФггчос. нгверггшя су л;;. 0.38-0.41' 0.47-0.62

КоЕФФкцяечт сортировки / пекатастрефическпо извераения 0.33(23) 1 0.35(24) яекатаетрсфичс-r-k pxsmsi 0.16(26) " i 0.14(9) 0.05(9) • 0.40(11) ■ 0.50(19)

0,24—0.43 катастроФичес 0.28-0 42 :к.ие и?Вйртке1»ия 0.32(15) 0.30-0.36 0.07-0.23 кат&строФкчс' . 0.30(2) t). 09-0 . 22 ■ r e. яззерхеиия' 0.25(8) • 0.01-0.08 КзкатастроФячесв; квверзеккя зулхс. 0.39-0.42, 0.40-0.54

/ чость tbppt i Азы, г/смэ 2.60(14) 2.71(10) " 2.69(16) "2.56-2.75 2.70(6) 2:53(10) ■ , ' 2.76(41 2.73(41

2.6 4-2.74 2.64-2.74 . 2.69-2.71 2.46-2.66 2.72-2.76 2.72-2.74

' /-J^e. И Па 0.02 (4) 0.02 (5) • 0 (7) 0.04 (2) 0.04 (2) 0-0.02 0.01 (4) 0 (4)

/ ¿'0'/т. -31Ш1 22-51' 33(5) 42(7) 24-53 41(2) . 55(2) 54-5Т 33-38 35(4) 29-50 47(3)

25-53 . " 30-52 33-55

5.0 (4) 10.8(3) 6.0 (В) 5.3(3) 5.0(1) 2.7-4.4 2.7(1) 5.9(3)

2.2-7.В 7.6-16.6 2.5-15.6 ' 3.3-В.1 2.9-9.0

ры - в сотни -километров. Мощность отложений зависит от масштаба извержений: пеплов облаков потоков - до 2-5 см при некатастрофи-ческйх и до 10 см при катастрофических извержениях вулканов, тёфрц от -нескольких десятков сантиметров до первых метров вблизи'вулкана и-до 2-5 си на расстояниях 50-70 юл от наго.

Различия в содержании обломков и их максимальных размерах в разщх типах гогрскластшси показаны в табл. 2. Повторим, что .наибольшее количество обломков (до 80 %) при их максимальном размера (до 10 м) присуща, несоргнроващщм продуктам агломерата, направленного взрыва, в хороиоотсорткровзнннх-отложениях пепловых облаков шфокластячвскпх потоков обладт отсутствуют.

'•Выявлено, -что' каздому генетическому типу щфоклэстических отло.*;:анМ соответствует отрэдедвшюе распределение фракций заполнителя,- причем превалируищз Фракции заполнителей пироклас-' тичесшх потоков разных вулканов неодинаковы (рис. 3). Например,, несмотря на разные масктзбц кзБврневйй в.Безымянный з 1-956 и-IS34-IS39 гг. их прзйалпрущая Фракция одна -и -та же. - 0.12.5 -0.25 мл. Для заполнителей отлокенкй гшрокластическнх потоков вЛШгаелуч превалирующей является фракция 0.125-0.6 им,'хотя рас-'прэдеденпем фракций отясшния* потеков в.Шнвелуч похожана ТСК0ВН9 В.БвЗЫМЯШШЙ.

Яркой особенностью заполнителей отдюзсений прнзомннх волн является одпомодальное' распределение фракций - резкое вфеобладанне частиц диаметром 0.125 - 0.25 шл (до 30-42 в^Безгашннй) или 0;25 - 0.5 кй (до 37-45 %, в ЛШвелуч). Содержание обломков крупнее 2 ш содерэдтся з них не более. 10 %. Характерно, что преобладающие фракщш заполнителей приземных вадй и пирокласти-ческих потоков. - одинакова.

Заполнители отлокений воли пепловых облаков имеют бимодаль-Еоэ распределение фракций - преобладание частиц размером менее 0.G5S до и крупнозернистой фракщш, которая, как правило, совпадает с таковой заполнителей пирокластическпх потоков. Содержание облошов в отлояэняях .таких волн достигает 20-25

Могло утверждать, что проведеннце.. исследования помогут с большей достоверностью диагностировать разновидности отложений' пцрокластических волн и, следовательно, точнее определять вулканоспаспость территорий, так как известно, что наиболее опасными считаются такие извержения андезитоЕых вулканов, при

пегош облаков потоков

50-

В -

X 30-

Л £ И-

и.

Ч 10-

и В-

£Иъ

волна пеплового облака

го-в-■ О

.призевдая.пнрокластическая волна

-

П~1

шрокластичэский поток

которнх форшрувтся отлохюнчя ■ волн,пеплового облака.

Распределение фракций за-' полнителя "песка направленно- ■ го взрива" очень похоже на таковое прцзешшх волн, но пре-•■обладающей является крупнозернистая фракция 0.5-1.0 ш, а гранулометрические характеристики (медиана, средний размер к. др.')- Ьтлогший имеют саше рисокле-по сравнению с другими типами йирокластики численные значения.'

' Кумуля-гпвныэ крише гранулометрического состава заполнителей агломерата направленного взрпва резко нореоокавт на трафгасе хсривне состава от--лолшик других генетичэскш: •типов.' •Преобладающими фракциями: ьшолшхтелой агломерата взрыва.являются 0.125-0.2.5, • 0.25-0.5, 0.5-1.0 к <0.05 км, то есть всо те".Фракции, которое преобладают у заполнителей ¿фу пас генетических тшов дорокласткческхк отложений Некатастрофическшс. и катастрофических извержений вулканов. Возыошо, вто связано с тем, что в процессе формирования отдокехшй агломерата онн но подвергались иерамеайзанню и "расслоению", как нкро-Рис. 3. Диаграммы гранулометрического кластето'сшю штоки, а состава заполнителей ййрокластичееких. дшгалиоь единой.массой. отлойэшй.' андезитових вулканов Каыадямя.

га -к -о -

ал

1

"песок направленного взрыва

г— Г— —I

..го~гп.....

"аглошрат направленного взрыва*'

"оЗзб' о'нз' о'.

О 071 й£5

г.з

1.0 _

ДЧЬНЕТ!! ЧАСТИЦ,КМ

Вероятпо, что гранулометрический состав- заполнителей агломерата подтверждает же эксплозивное происхождение, а название этого типа пирокластических отложений ("агломерат направленного взрыва") -генетически верное.

Различные 'распределения фракций заполнителей пирокластических отложений каждого из ген&тшюских типов обусловливают неодинаковые форма кумулятивных кривых и-их местоположение на графике, а, следовательно, и численные значения -их'статистических гранулометрических коэффициентов (медианных диаметров, среднего размера частиц'и т.д.) ,(см. табл. 2).

Наименьшими величинами ' гранулометрических статистических козффшдаентов обладают пешщ облаков потоков и тефра, содержание в этих отложениях тонких фракций Может достигать 55-65 % и 90100 %, соответственно. ■

Комплексный учет всех характеристик гранулометрического состава (распределения фракций, форщ п места па .графике кумулятивных кривых, статистических коэффициентов5 пярокластических отлохекнй позволяет достоверно диагностировать их генетические тиш.

Количественные показатели других 1Ш:ейерн'о-геолагнческих осбботоостай раздичпих генетических. *ишоб пирдкластпчэсхих отлокониа авдезитовых вулканов Камчатки приведет?.в табл. 2.

Глава 3. Сравнительная характоркстйка- Мшёцарнс-геалогачесша особенностей пирокластическкх отлекзмшй оулйаков Йшиаткв ■ 3.1. Срабнзжелъная хараюперислула инленерпо-геологинреких особенностей геиешчостх тпов гшроншжим- сщдевтсВих вулканов Показано, что наибольшее.'содержание 310^, присуще тефре дальнего разноса (в 20-50 км от. вулкана п даяоо), что обусловлено золовой гравитационной дифференциацией пйрскластпян; несколько меньшое - пешши облаков парокластических потоков-, (связано с процессом доЕфэрэщщщик расслоения пирокг.остпки}. Заполнители отложений пврокластичоских. потоков имовт иг.'.'.'.'.орпо такую'.же кислотность, что I! облощеи лав потоков, заполн«т0^й1 пирокластических золи - меньшую, чем отложешм таплов облаков потоков я большую, чем заполнителя отложений пироклзстичесхяее потеков.

Такая т тенденция постепенного уменьшения содзряагак компо-пента от заполнителей отложений ппроклас.тических штоков к заполнителям отлояэний пирокластических волн и- к- пеплам облаков потоков- наблюдается в отношении оксида келеза и менее внраяешая -

Е отношении оксидов магния и кальция. ■

Изучение микростраения образцов ненарушенного сложения тефрц в.Шпвелуч и отложений обеих разновидностей ппрокластйческих волг! в.Безымянный с помощью электронного сканирующего микроскопа по--— казало, что отложения волн пёплошх облаков потоков и тефрн агрегированы, а приземных еолн - нет. . Тефра ■ и образования волн пеиловых облаков форгдяровались из "пепловых облаков" (тефра из эруптивной тучк, ash. cloud surge - из "всшщ пеплового облака"). Различный генезис отложений обусловил разную крупность их агрегатов, на что указывает большая внутриагрегатная, по сравнению с Мэзкаграгатной пористость тёфрц. Следовательно, использование электронного сканирующего микроскопа позволяет уточнять диагностику генетических типов пирокластики.

Гранулометрический состав заполнителей генетических тшов шфокластических отложений различением, табл. 2). Это'обстоятельство мошо использовать для диагностики генетических тшов голоценовых или более древних толщ пирокластики.

Плжноат твёрдой' ноллонент заполнителей отложэшШ разшх генетических тшов пирокластики андезитовых вулканов, в целом, похож, .(см.табл. 2), -но средние значения плотности заполнителей , агломерата направленного взрыва (2.76 г/см3).несколько вкшз, а пеплов облаков ' потоков (2.58 т/см ) - 'нижа других тгагов пород (в среддам, ;'ош варьируют от 2.69 до 2.V3 г/ск^).

Платность естественного сложения Ш1роклаотических отложений в среднем находится в пределах 0.85 - 1,60 г/сы3. Самые высокие ее значения характ'ерда.для пород песка направленного взрава (от 1.50 до 1.77 г/ом3), сайна ' низкио - для тефры дальнего разноса и пвплов облаков штоков (0.89-1.06 и Î.G9 г/си3, 'соответственно). Плотность.отложений цоплово-глыбовых потоков., в связи с большим сокержадаем в них мелких обломков йород и наполнителя, несколько више, чем "юЕенилйШх" (s среднем, Î.5S (127 образцов) и 1.44 ,' (13) г/см3, соответственно). . .. _

Порижощь отдокзний в естественном залегании. наибольшая, у отложений пэшювых облаков потоков (В среднем, БЭ %) - благодаря вксокой агрвгированностй материала, на&еньшая - у "песка направленного ; взрыва" (в срежем, А1%), в'связи с .крушюзернистостью и высокой плотностью их пород. ■ • ' ."

• . Плотность слокения, количество 'обломков и тонких .фракций ■ Б

заполнителе, . агрегировашюсть • материала повлияли йа то, что пористость ' отлояенпй • гйшюео-глпСовнх потоков ниже, чем "ювеиилышх" (в средааг!, 42 (127) и 47 (13) соответственно), а пористость порол г.ол! гюплоеух облаков' пцше, .чем приземйых • •волн (в'среднем, -49 (10)- й 43 (55) соответственно).

Пористость отлокепий агломерата сравнима с таковой продуктов, ппрокластотеских потоков ювенилышх- поркотшс андезитов' и волн пепловшс облаков,•' пористость тефрм - с пзплзтщ'сблзков потоков. . . . Исдулъ общей дсфср^ацт заполнителей. отлогеИиЙ разных • генетических типов .пирскластшш в срэднегг имеет величины около 4-6 . Ша.хотя вариации его значений значительна - от 2.2 до, 16.6 Ша. , Прочностиив зарактерихжиш заполшттелзй 'шт^жлаейпееких о?- ". локещй ранних генетических типов варьируют в 'Пределах: ецзпяошкэ . - в средней, от. О до 0.04 Ша, угол внутренней', троши.-'.в среднем,-от 34 до 55°. Наибольшими прочпоск-шш. показателягл! обладает заполштееш отлозешй! волн пешкшх облаков ':п • йошаг- облаз-оз '. потоков (С= 0.04 Ша, у- 41 н 55°, соответственно), а связи й-высоким содержанием в них тонких Фрзквдзй; нахетпьшп'я- заполнители отлопезний щюавкных волн и ' "песка нщфЬвШвда 'г-граёз* (0=0, -у»42 и 47°, соответственна), в 'связи с 1фущасфго10тсйгаэ и хорошей отсоргкровгшюстью их материала (см. теЬл. 2), -

Вышзуиазашше различия хшаперно-гоологачоотсик особейксатой пкроклпетичеекпх отлокзний разхта: тенетшеекпх- тшов; обусловлена, • главный 'образом, пеодинакошш условняш лга (¡«рйфотюш- в 'процессе кулылшацкошшх фаз лзвердаяшй андеэптоЕНК вуйшйов.' 3 2. Срав1шл&.*.ькаа' зарешядриехшеа гЬ12шф10-££ого2т9йиил *

осабзююаязй, тро1аао!тес1шх сииожгтяхй оивсгжювт и ■ ... баятыпових вумтов:' .'"...

В целом, ПЕройластотаские оо'рас-овашш басЬяьтовш: вулканов представлены одной развоЕпдаостш -"' тзТ.рсй, опдезлтошх - отла-овняякя тефры, , шгропластцческих штоков « волн, направленного взрыва, хгоплов облаков гшрсгмсстячестах потоков.' ," •

■• Те®рз базальтовых--.вулкексв. состоит прей'ду'дествошю. из. вулканического стекло базальтового состава с содержанием: вхфа'пленншгов породосбрсзусзпгх • ?.':шералоз (плапкнелеза; шгроксопа,. 'олпвяна, магнетита) кз лфовышащаг'20-30• % ебш'.а порода. .

• йивдральшй состав 'шфохлфтячэскнх отлапегагй* разных генетических тотов апдозитоБнх -вулканов ''одинаков -по.' комтюнапшшу

содаркаик» (отложения состоят в основном из хфиетадпов плагиоклаза, пироксена, ыагнетнта, роговой-обмашш и шс сростков, пулса-нического стекла андезитевого состава и облогасов пород), но раз- . личеь по их количественным соотношениям. Яркой чертой ггинералъ-ного состава; отложений всех типов является' гуйпЯвп^ятад ■ дд'оттп-

Для базальтовой тефры характерен частицы пзометричной' и удлиненной Форш. Заполнителям шдезитових-. гофокластическкх отлр-кений-также присущи частицы,.изометретной и-удлиненной форш. Но если на базальтовых вулканах разная форма частиц, обусловленная-вариациями состава базальтов, моко'т -наблвдаться на одном вулкане, то на. андезитовых- '-' дл.ч' каз,;дого из вулканов существует характерная лишь, ему форма и.структура частиц отлоаений.'Например, в.Бе-зкыяшшй гфпсущи преимущественно цзоиетрпчннЬ частицы монолитного облика, в.Йшолуч'.-- тонкие, несколько удлиненные частица.

¿!зу«1вщшв 'отложений, базальтовой тефрц по гранулометрическому . составу относятся к -пцплш .(пескам' крупны!-,! и средней крупности)-и лашшшм (граажЕдам ¿.дресвяным грунтам) ..Заполнители отло^эний разных- генетических. типов. Шфокластики аадезитошх вулканов — к пескам афэкого спектра/Зернистости,- от"крупнозернистых до. гашватых.'. : ^ ■ -

-. Средняя шощисстъ "ягДерЗсй.фаш • базальтовой . тефрц (2.93 и 2.56 г/см^ для ызгнааизлькых и глинозещстах -базальтов, ссответ ■ стЕ-е1шо) .почти о.1р1какова о шютностьа лав 'в.Толбачяк - 2.91 -2.98, в''Среднем'-'. 2.85 (9 обр.), г/см3 и 2.85 - 2.88, в среднем -2.88 (9) г/ем"3 С^авы Северного и Шного прорывов изьзраешвд 1975-1976 гг,. соответственно; данные В,Ы.Ладогшю, Геологический факультет ИГУ). Средняя;.плотность 'заполнителей шфоклас-шчаских. отлокёний андезитовых вулканов (в среднем 2.72 (64) г/см3) почта равна плотнсстш лад-аадезйга. Например, плотность роговообызшсо-ьых андезитов купола в.Щивалуч 1980-1981 гг. -имеет значения 2.69 -- 2.72 г/см3; плотность лав в.Безымянный {изваркения-1979 г.) -2.69 ~2.ео,в среднем - 2.75 (II) г/ел5 .(даШш'е В. М.. Ладыгина, МГУ)

Плагяасха естественного.. сложения пирокластики варьируют в широких пределах - 0.55 - 1.72 г/сы тефри базальтоьых-. вулканов и 0.67 - 1.90 г/см^ отложений андезитовых-вулканов -(табл. I).. Замечательно то, что в отлоаэниях андезитових вулканов «акмвныйей плотностью обладают паши облаков, потоков,

то йсть саша тошно пирскластпчвскиа '-отложения (0.87 - 1.20 г/см3); з-тефре базальтовых - шлаки (0.62 - 1,16.г/см®).

В целом, отложения базальтовпх вулканов, по сравнению- с анде-зитошмя, имеет меньшую. плотность в естественном ' залегании ' (в . среднем'1.05 г/см1' и 1.77 г/см3, соответственно).

Пористость базальтовой гофры ёшге, чем андозатовой пироклас-тики (в среднем, 6в % и 42 %, соответственно). Высокая пористость отлокеннй базальтовнх шлаков обусловлена структурой и высокой пористостью их частиц, рцхлш слоизпивм пород. .Высокая пористость андезитовой тефрц, вероятно., - болеэ сильным дроблением андезитовой .мзгш, пеколи /базальтовой, и -образованием более тонких частиц, на поверхности которых адсорбируются газн„и пары , воде, что способствует агрэгащя ггешкшух чаотц и ■ препятствует их плотной упаковке.

Дсфсрлацьдизтз характеристикизаполнителей пнрокластйческих отлокэнкй базальтовых и эндезитових .вулканов варьируют-в разных пределах (1.5 -II и 2.2 - 16.6 "Шз, соответственно),но средние их значения вшо У базальтовой тефрц (7.4 п 5.2 Ша, соответственно) (см. табл. I). Большая деформируемость под нагрузкой базальтовой тефрц по сравшгаэ с заполнителя,51 ай,дозитсвнх отложений разных генетических типов обусловлена различит,м габитусом их частиц и гранулометрическим составом.

Прочносялыэ характеристики пирокластшш баззльтовнх и анде-зитових вулканов,в цолом.одтшакоЕп.'-Сцзплешю базальтовой тефрн равно в среднем 0.03 Ша, 'заполнителей -андезптоврй пирокластизи - 0.01 Ша (см. табл.1); Углы внутреннего тренйя равны в среднем. 30° и 39°, соответственно. Вероятно, что но прочностные показатели базальтовой тефры большее влияние оказывает сцепление частиц механической природа, а андезитовой пкрокл'асФшо! - больная плотность сложения о.тлогений и значительное, количество- тонких'частиц.

В целом, физические и фазико-механическйэ свойства ппроклас-тических отлокзний базальтовнх к андезгшшшс ву^сайов :разлачш. Это обусловлено, в первую очередь, составом Н характеристиками• (газонасыщенностыо, температурой, вязкостью й-.т.д.) -магм этих 'вулканов, которые предопределяют ганэзйс- тгрткластшси, структур-ко-текстуршхе особенности ео частиц- и отлейзний. Главное елйяниз на различия вышеуказанных свойств базальтовых и. айдезктовых отложений оказывают габитус их частиц и гранулометрический состав.

-18. Тязва 4. Д5$*1зр.л;; р&оадоецс« дефздитсжщн к ■ "ЁЦДсяёй»и1-'.гако1:лдск51& тапоа •щфоходсшчзскос отдалений •■ ■

' вулканов Каитатш!

4.1. Дифференциаций, расслоения'пфэ/масяшдц при'двиз&нии ее по саиому вулкана 6 процессе иулъ^ицацио'нных фаз избвржзтий Разделен!»-; низвергнутой на склон вулкана пироклаотической • массы на' "слоя", из- ко'торих под действием'гравитации фарщутея шфдкдйсйшеские 'обложения трех генетических .типов (Ш)рокласти-чйсхфэ 'потоки • и -волна, "пдоа,- облаков потоков), автор назвал "даф^рещршцибй ра.селошшя тфокластики". Этот процесс является. ' ие'ртадуущмой частью общего процесса даЗфзреициации- тфскластичес-•кой ..'цасси в процессе кульметшщюннык' фзз изБвршгай.. '.Веля валовая гравитациетщая /дафхвревджция характеризует "горизонтальную™ составляющую -эуого общего 'ироца5са', то дкйррзнцыоция расслоения - его "вертикальную". '' . • ' ■

Г-

Л _

.. ^ ii] даплн облаков потоков

• * * ■

> г

Наибольшая масса - твердых частиц на единицу- • шгацадл принадлежит потоку (слой' I), в ко-• тором глыби и -обломки составляй? помимо заполнятся -50-70S найапьшая.- деплоьим облакш потока (слой III). Слой II занимает щ)Ьм-а5;;уточЕоо meto в ■ •-резрэгв- (рис 4) - .¿одаргдши ланнллей в'ньм Moioi'достигать 20-25 S. ■/, ■ '■' ' ".-.'" '

■ . .Соотношешй мощностей трех ■'слоив" -дзиЗДейся Шфокласти-ческой массн, возюкно, будет . близко ■ следущему: 1:11.: Щ ' ¿как 1: 1-2: 50-100. Ыощюсти ; сортировавшихся отлокзняй на яоВёрхности земли соотносятся-пр&мэрно так: 1:11:1'П как ЕМ.: 100: I. (оценки автора по ®этогр£!|шш кульминаций кзвзр-едшй.. в.Еазш,1шшй а но изучений мощностей .омкжвний- этого вужаяа нзвер2;ещй IS5S, I984-I9S9 гг.). .

vvv.'i.v. "

JJL. -и- -£..'-

йтт

^7ТГГГТГР

¡1 волна пепловогс f сбЛака

l гшрохишотичееккй поток

Рис. 4. Схематический разрез . низвергнутой- ШфОШШСТИЧЗСКОЙ иассы, ,двщ|ущэйся по1 склону , _ андеайтовога.вулкана. -:.

Количественноэ подтвэрздешв существования дифференциации расслоения дано автором на примере отлозшгай в.Везкмяшшй извержений '1584-1989 гг. Показано, что наибольшим содержанием оксида тсрешпш обладают облежи пирокластических потоков, к шэд близки состава'заполнителей потоков (53.72 вес. % 3102 (33 образца) и 06,88 вес.'й (16), соответственно], далее - заполнители пирокластических волн - 57.18 вес. % (10). Наиболее кислыми являются пешш облаков потоков (60.61 вес.55 (8) и тефра (61.72 вое. % (7)),' что отмечали н другие авторы.

Обобщенный минеральный состав лав сопоставил с составом заполнителей шрокластич»ских потоков, состав'заполнителей отложений пирокластических волн отлич.аотоя от них большей долей плагиоклаза и обломков пород. Плотности твердой фазы заполнителей отложений потока, волн'и даплов облака потока, например, извержения В.Безымянный в 1984 г., имеют значения 2.6Э (4), 2.56 (4) и ч

2.47 (4) г/см , соответственно. •

Показано, что распределение фракций заполнителей трех типов пирокластики (см.рис. 3), расположение их кумулятивных'кривых на графиках, а тага® их гранулометрические статистические коэффициента неодинаковы. Например, Медианный'диаметра заполнителей пи-' рокластпческих штоков, волн и пеплов облаков потоков в.Еезымян-ный извержений 1384-1939 гг. ишзот значения-0.26 (28), 0.12 (9) Е 0.05 (9) мм, Средний размер - 0.20 (28), 0.16 (9) и 0.07 (9), соответствешо (см. табл. 2).

■ Таким образом, различия в составах, плотностях твердой фазы отложений разных генетических тшов подтверждают 'существование' процесса дифференциации расслоения пирокластики андезитовыз вулканов. ■'

. 4.2. Критерии, выделения.< генетических типов пирсниасттесшт . оггио.тешй аядезипобъх вулканов Показано, что кагущй из генетических тшов пйрокластачаских отложений андезитовых вулканов обладает определенными инженерно-геологическими особенностями (залеганием, протяженностью, мощностью, отсортироваигастью, гранулометрическим. химическим, &ти-нералышм составами, физическими и физико-механическими'.свойствами). Обосновано", что эти особенности могут быть иснользоваш в качестве критериев выделения генетических типов, современной и болея древней пирокластшш. Доказано, что наиболее значимыми

критерияш являются: стратиграфический, структурнр-токстурний, гранулометрический. .Для уточкевия- и додтверзденця диагасстдка-типов пирокластикп необходимо изучение их химического, мшшраль-ного составов к физических свойств. -

•Глава б..Вуяквшгенсйа образования.Зешш как аналога

грунтов других плаает. Ыщсй 'грушш Описана известные данные о -поверхностях и о свойствах реголита Лунн, Венера и Марса. Проведено сравнение их пород с ппрокластвгавшвж.-сбразоваияяки вулканов Камчатка. Показано, что аналогами грунтов Душ может выступать первичная тофра Толбачинско-го - дола; Венеры - тефра Толбачшского дола, преобразованная в результате посткашатическях процессов; Марса - щфокд&сжчаскав отлс-зения-в.Безымянный.

Основные вурощ работы закличватся в ела душе?!. '

1. Обосновано и-доказано существование на -дойейсувдих вулканах Камчатка пяти типов совре«э1ашх обложений: I) чгефрп, 2)- щ-рокяастачабких потоков, 3) -пирокдасткчбских еояв (пркоешшх -ground surge й волннещошк облаков - aeh cloud surge), 4) аеа-ловцх облаков'- шфокластичвсшос потоков (ash. cloud), 5) направленного ьзррва -{еглсмёрата н песка взрыва), Вшэдош шшаперно-гео-логическне особенности; кеудзго -из .этих генетических типов пород (структурно-текстурные tía' макро- и макроуровнях; хшерйгекий, ш-ввракьный, .грелхудоиауричеекий. составы, фжкчеекпз а $азшсо-ш£&-иичеекке свойства . заполнителей ■ отлоканиЗ, а хшг.е физические свойства - плотность- естествзнного слокешш к пористость - щро-кластнче'сэдж образований в массиве).

2. Обосновано, -что различия инженерно-геологических особенной тей генетических типов пи|рокласткческих отлоаазний" зцдезнтовых вулканов обусловлены их генезисом. Различия таковых особенностей пнрокластяки. аидезиговах и базальтовых вулканов абгаыа разный составам и характеристикам (газонаащекшетьЕ-, температурой, вязкостью и т.д.) кх. каш.

3. Шявлеио, что кжвнзрво~геологачвс:щ0 осоСакзостн нарэкла-стическшс отяокеквй авдезитовах вулканов' могут бнть использованы в качест&э критериев Евдзлвиия ах генетических типов-Показанз,' что-изучение шзгроотроеншя образцов ненаруиенн'ого сложения шрокластшш позволяет существенно уточнять диагностику генетических типов.

-214. Введен новый термин "дифференциация расслоения",описывакщий процесс формирования из низвергающейся пирокластической массы трех генетических типов отлокеиий. Существование этого процесса количественно подтверждается дайкнмк составов и свойств пород*.-

5. выявлено, что кавдому генетическому типу пирокластических отложений соответствует отределзшюе -распределение фракций заполнителя, причем'превалирующие фракции заполнителей пирокластических потоков разных вулканов ноодкпакови. Показано, что заполнителям приземных пирокластических волн присуще одношдальное рас-пределенив фракций, а содержание облогжов крупнее 2 т но превышает 10 %. Заполнителям пирокластических волн пепловых облаков -бимодальное распределение Фракций, содержание обломков не более 20-25 %. Яркая черта стлокений волн пепловых облаков - залегание на их кровле материала пеплов облаков пирокластических потоков.

6. Показано, что значительное изменение гранулометрического, состава и физических свойств извергнутой базальтовой тефры под влиянием экзогенных 'или посздагкатпческях процессов происходит в течение первых десятков-сотен лот. •

7. Обосновано, что изучение габитуса частиц'базальтовой тефрц . вблизи центра извернешш позволяет проводить стратиграфическое расчленение пирокластических толщ вулкана там, где отсутствует почвенно-пирокластический чехол.

Список опубликованных работ по тойв диссертаций •

1. Гирина O.A. Влияние паствулканкческнх процессов на изменение физико-механических свойств шлаков БТТИ 1975-76 гг.//Вулканологические' исследования на Камчатке. Ii-Камчатский. 1985. С.7-12. *

2. Андреев В.И., Гйрина O.A., Шутова Г.С. Физико-маханическае■ свойства пирокластичесгасх отлояений Толбачинской - региональной зоны и причини их изменения.//Вулкану и связанные с ним процессы. Тезисы докл.VI Всесоюзн. вулканологич. совещан. П-Камчатский IS85. С. 5-6.

3. Кирсанов И.Т., Двигало В.Н., Гирина O.A. и др. Изверяение в.Безымянный в 1984 г., его продукта, геологический и энергетический эффекта.//Вулканы и езязаннне с ,кикк процесс«. Тезисы докладов VI-Всесоюзн. вулканологич. совещания. П-Камчатский. 1935. С. 34-35.

4. Гирина O.A. Инженерно-геологические особенности шлаков Толбачйнскогя дола к их преобразование в ходе поствулканических

процессов.//Инженерная геология. 1986. Н I.G. 32-33.

5. Гирина Q.L. Тиш гогрокластическшс отлойэнлй вулкана Безымянный ц критерии их выдолэкия.//Вулканологические исследования на Камчатке. П-Камчатекий. IS88. С. 9-14.

6'. Алидпбиров М-Л., Богоявленская Г.Е., Кирсанов И.Т., Фирстов II.П., Гирина O.A. и др. Извержение вулкана Безымянный в 1985 г.//Вулканология и сейсмология. 1988. IT 6.С, 3-17.

7. Гирина O.A. Пирокластические отлоыешя извержения вулкана Безымянный в октябре 1984 г.//Вулканология и сейсмология. 1990. N3.0.82-91.,

'8. Максимов А.П., Фирстов П.П., Гирина O.A.,. Малышев'А.И. Извержение вулкана Безымянный в дащо 1986 г.//Вулканология и сейсмология. 1991. HI. С. 3-20.

9. Гирина O.A. Отложения пирокластических волн вулкана Безымянный. //Вулканизм, структура и рудообразование. Тезисы' докладов VII Всесоюзн.'вулканология,совещания. П-Камчатский. IS92. С. 14.

10. Кирсанов И.Т., Гирина O.A. Особенности вулканогенных отложений Камчатки как аналогов грунтов''других планет (на примере вулканов Клотйвской группы, Авачинского, Горелого, Мутновского)// Вулканизм, структуры ■ и' рудообразованке. Тезисы докладов VII Всесоюзн. вулканология, совещания. П-Камчатскпй. 1992. С. 20-21.

11. Гирина O.A., Богоявленская Г.Е., Демянчук Ю.В. Изверженйе вулкана Безымянный 2 августа 1989 'г.//Вулканология и сейсмология. 1993. Н 2. С. 8-16. • ;

12. Гирина O.A. Пмрокластические образования вулкана Безымянный извержений 1984-1989 гг.//Вулканология и сейсмология., 1993. Н 4 С. 88-97. '"■'.■'

13. Гирина O.A., Румянцева H.A. Микростроение "тефрц вулкана Шивелуч.//Вулканология и сейсмология. 1993. N 5. С.

14. M.A.Alidiblroy, G;E.Bogoyavlenskaya, I.T.Kirsanov, P.P.Pirstov, .0.A.GIrina, A.B.Belousov, E.Yu.Zklanova and. A.I.Malyshev. The 1985 Eruption of Eezymyannyl.//Volcanology and--seismology. 1990. No 6. p. 839-863. - .

16. Bogoyavlenskaya G.E., Girina O.A. Types of pyroclastic' deposits of 35-year ■ Bezyrclanny eruptive circle. Abstracts. International volcanological congress. Mainz. 1990.

IG. G.E.Bogoyavlenskaya, T.T.Kirsanov, P.P.Pirstov and O.A.Girina. Bezymlarmy (Kamchatka). 1984-1985 eruptions and

related pyroclastio deposits. SEAII Bulletin.II 4. 1926. p.15-20. ' 17. O.A.Girina.Pyroclaatlc deposits oi the Eezysyjarmyi eruption in october 1984//Yoleanology and esis,-?:ologT.199f.li 3.p.407-417.'

18. A.P.fiaksintov, r.P.PirBtov, O.A.Girina and A.I.L'alyaliev, Tlie Yurie 1936 Eruption of BeEpriyarffiyi.//Volcanology and aeieffiology. 1992. III. p. 1 -20.

19. P.P.Firstov, A.P.rialsir,o? and O.A.Glrtna. Beayrnisnny (Kamchatka). lava extrusion, pyrocla3tic i'loiva. SFA1I Bulletin. N 7. 1936. p. 12.