Введение к работе
Актуальность темы исследования. Вулканизм - один из главных геологических процессов, определяющих формирование земной коры. О вулканизмом связан широкий спектр теоретических и практических проблем, включая эволюцию вещества в магматических .системах, динамику извержения и влиянии 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 зоно. Между тем, проблема генезиса базальтов этого вулісана оотаотся до сих пор дискуссионной: тесная ассоциация высокогли-ноземиотых и выоокошгнваиалышх базальтов в пределах извястково-щэлочной серии Ключевского вулкана трактуетоя различными исследователями о прямо противоположных позиций.
Ключевской вулкан как любой другой активный вулканичеокнй аппарат излучает поступающую в него энергию в определенном спектре частот и реализует ее в различных формах эруптивной деятельности, протекающей с различной периодичностью. Различные типы парно-личностей отметались'многими исследователями, в основном, по визуальным наблюдениям. Но эти данные далеко не всегда пригодны для статистической обработки. С развитием геофизических методов исследования вулканических процессов отало возможным наблюдать изменение различных гесфизичеоких полей в процессе извержения. Одним из наиболее ярких эффектов извержения является вулканическое дрожание, позволяющее более детально последовать динамику извержения вулісана и выявить в ходе его извержения различные типы перио-личностей.
В непосредственной близости от вулкана расположен г.Ключи. Угроза эруптивной деятельности вулканов Ключевской группы,' в том числе Ключевского, является одной из ваишейших проблем для обитания человека в этом районе.
Основными вядачами исследования являются: I - выявление периодичностей, возникающих входе извержений вулкана;1 2 - выяснение последовательности кристаллизации глиноземистых базальтов и их генетических взаимоотношений с магнезиальными базальтами;
-/-
З - оценка опасности для г.Ключн в связи с эруптивной деятельностью вулкана.
- о цолья более глубокого познаїшя островодужного базаль-тоидного машатизма и влияния вулканических процессов, связагашх с ним, на среду обитания человека.
Постановкой этих задач обусловлена структура работы. В нача
ле (глава -I) приводится общая характеристика Ключевского вулкана
и его глубинного строения} дается краткий обзор исторических по
бочных извержений и более детальная характеристика извержений
1983 г. (побочного прорыва Предсказанный и терминального) и извер
жения вершинного кратера 1984 г. Этот материал является фоном
для последующих глав 2-4, хотя и в 1-й главе, наряду с литератур
ными, приведены оригинальные материалы автора. В дальнейшем при
рассмотрении периодичноотей извержений (глава 2) и петрохпмических
особенностей глиноземистых базальтов, (глава 3) дается раздельный
обзор проведенных исследований и методики изучения; єїо вызвано
специфичностью исследований по каждому из этих разделов'. Глава 4
представляет собой анализ известных данных и оригинальных иссле
дований с прикладной точки зрения - для оценки вулканической опас
ности для жизнедеятельности человека от эруптивной деятельности
Ключевского вулкана. По каждой из глав, освещающих результаты про
веданных исследований, предложены развернутые выводы. Заключение
работы их не повторяет, в нем излагаются основные защищаемые по
ложения. ,,.'
Общий объем работы ^У стр.,'включая Ь таблиц,' 68 ри-, сунков, список литературы - / названий.
Фактический материал, положенный в основу работы, был собран на протяжении последних 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,' было проведено детальное опробование лавовых потоков и шлаковых конусов древних и современных (начиная с 1932 г.) побочных прорывов вулкана. Изучались сейсмоленты, полученный во время, извержений 1983-84 гг., а также по литературным данным проанализирован характер эруптивной деятельности Ключевского вулкана почте за 60 последних лет.
-Z-
Методика исследований. В полевых условиях выполнялись инструментальные измерения ряда параметров изверкения: скорости двиха-ния лавових потоков, характера за распространения, температуры лавы, объемов поступающего материала и т.д. Выявление пердодичлс-стой в ходе извериошц! проводилось путем изучения спектральных характеристик огибавдей вулканического дрокания, сопровождавшего извержения 1983-84 гг. Для этого быта разработана методика измерений;-!, которая задавалась необходимостью исследования широкого диапазона частот и требованием эквидистантности отсчета. Полученные дашпге были обработаны на ЭВМ-ЕС-1033 по программе анализа временных рядов. Для решения петрологических задач были отобраны образцы вершинных и побочных извержокий Ключевского вулкана. Все они изучены с помощь» 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 рентгеноопектральноммикроанализаторв "САМЫВАХ"; аналитики Ананьев В.А., Чубаров В.М,, Философова Т.М. и Поношрев Г.П. Анализировались* известит ..экспвргодаэтальнне.данные и результаты
математического моделирования. ...
Научная новизна полеченных результатов заключается в следующем. Впервые о-достаточней полнотой исслвдованн периоды вулканической активности, возникающие в ходе извержений Ключевского вулкана. Установлено направление эволюции извеотковемцелочных магм Ключевского вулкана - от выоокомагнезиальных к высокоглиноземистда. Выявлен порядок кристаллизации глиноземистых базальтов. В результате обобщения имеющегося фактического материала описаны главные типы вулканической опэсности 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: Tj = I мин 34 сек., Т2 = 6 мин 10 сек, Т3 = 40 мин і Т4 *= 5 чао 30. мин, Т5 = 36 чао. Установлено влияние на динамику извержений 1983 и 1984 гг. лунно-солнечных приливных деформирующих процессов.
исследований 2. По результатам шікрозондоБНхтбйликатішх и рудных минералов установлена последовательность кристаллизации минералов, находящихся в глиноземистых базальтах: сначала образовались наиболее высокомагнеэиалыше оливин, клино-и ортогшроксены, среди рудных шпинель; позднее кристаллизовались плагиоклаз о низкомагнезиальннми оливином и клинопироксеном, а среди рудных - магнетит; причем, высокомагнезиалыше оливин и пироксен формировались еще на стадии магнезиального расплава.
-
Результаты детального изучения химизма извеотково-аделочных глиноземистых базальтов Ключевского вулкана и породообразующих минералов (как по валовому силикатному составу, так и по данным исследования с помощью рентгено-спектрального микроанализатора), сопоставлешіе их с таковыми для магнезиальных баэальтов и расчетные данные позволяют полагать, что глиноземистые и магнезиальные известково-щслочныз базальты Ключевского вулкана являются составными частями единого ряца эволюции магматического расплава и что глиноземистые базальты являются даффаренциатами высокомагнбзи'альных магм.
-
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 лави б толщу льда; следующее по значимости - массовое выпадение тефры. Частые побочные извержения, характерные для современного этапа эруптивной деятельности, увеличивают вероятность прямого воздействия лавовых потоков на жилые и хозяйственные постройки. Серьезный ущерб могут нанести вулкаїшчвские землетрясения, сейсмотектонические обвалы и оползни.
Практическая значимость, проведенных исследований заключается в выделении основных типов вулканической опасности для г.Ключи, возникавшей в ходе извержений Ключевского вулкана.,Кроме того, для систематического слежения за деятельностью Ключевского вулкана предложено изучение вулканического дрожания: обоснован выбор параметра - амплитуды низкочастотного вулканического дрожания; выделены основіше периодичности в процессе извержений вулкана и установлено влияние лунно-солнечных приливных деформирующих процессов на его эруптивную активность. Предложенные характерне тиші могут быть дополнительными факторами в комплексе методов по предсказанию извер-иений Ключевского вулкана, и учет их наряду с другими будет содействовать предсказании периодов усиления извержения и соответственно
_*_
вулканической опасности для г.Ключи, йто поможет заблаговременно предпринимать возможные охрагаше мероприятия и снизить опасность для жизнедеятельности человека.
Апробация. По теие диссертации опубликовано 16 работ. Материалы диссертации были доложены на международных конгрессах и конференциях: Второй мзждунородной молодежной школе по геологии (София, 1987), на Международном симпозиуме по геодинамике глубоководных желобов (Южно-Сахалинск, 1907), на Мездународнбм вулканологическом конгрессе (Кагошима, 1988), III между народной гэохимнко-геофизической школа (Москва, 1991), на 29 Международном геологическом конгрессе (Киото, 1992), а также на всесоизных совещаниях: на УІ Всесоюзном вулканологическом совещании (Петропавловск-Камчатский, 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.Балеота, А.Б.Белоусову, В.А.Будинкову, О.Н.Волинцу, Л.В.Дагаэ-шевскому, В.Н.Двигало, В.А.Дрознину, Ю.ДО.Дубику, В.М.Дудченко, Н.А.Еарннову, Б.В.Иванову, В. С. Каме не цк ому, Г.А.Карпову, Т.Н.Кир-сановой, Н.И.Кокемяка, А.В.Колоскову, А.П.Максимову, Я.Д.Муравьеву, А.М.Округиной, В.М.Округину, И.Л.Ототюк, В.А.Подтабачному, Г.П.Пономареву, М. .Портнягину, Л.Ф.Серковой, Н.П.Смелову, П.И.Токареву, Т.М.Философовой, А.ИЛзчуха, В.МЛубарову, С.Н.Шилобрее-
вой, Р.А.Шувалову и 'Г.Г.Чуриковой. п_л _,„
пах тя вулканологии ДВО. РАН
Особая благодарность - директору ИнституТ'аТШад.ТГ.А.Федотову
и коллегам по работе В.Н.Андрееву, Г.Е.Богоявленской, В.И.Белоусо-ву, В.И.Гордэеву, И.Т.Кирсанову, A.G.Конову, И.ЇЇ.Меняйлову, проф. С.И.Набоко, И.В.Разводовскому, П.П.Фирстову, А.П.Хренову, С.А.Ху-буная, с которыми автор проводил совместные исследования или пользовался их советаші 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.