Введение к работе
Актуальность проблемы. Перспективы обнаружения новых термальных ресурсов вязываются с поиском их на глубоких горизонтах гидротермальных систем. Кольце-ые структуры позволяют оценить глубинное строение этих систем, что оптимизирует оиск термальных ресурсов, прогноз оруденения, выбор мест безопасного захоронения тходов и обеспечение безопасности строительства в вулканических районах.
Основные цели и задачи исследования. Цель работы - выявление индикационных ависимостей между параметрами осесимметричного структурообразования на современ-ых гидротермальных системах и их глубинным строением. Для этого решались задачи: ыявление основных закономерностей связи кольцевых структур и строения гидротермаль-ых резервуаров; разработка метода индикации их строения по кольцевым структурам, его пробация на выбранных эталонных системах и оценка работоспособности на примере идротермальной системе кальдеры Узон (Камчатка).
Объекты исследований: гидротермальные системы Мутновская, Паужетская и истема кальдеры Узон. Использованы также результаты исследований автора на улканоструктурах, рудных месторождениях и кольцевых структурах Камчатки и дру-их регионов (Караобинская кольцевая структура, Прибалхашье; Авачинско-Корякская руппа вулканов, Камчатка и т.д.).
Научная новизна работы. Разработано новое направление в изучении современных идротермальных систем вулканических районов: индикация строения гидротермальных истем по кольцевым структурам. Создана методика такого анализа. Впервые осуществле-іа трехмерная реконструкция глубинного строения современных гидротермальных систем !амчатки. Определены факторы структурного контроля гидротермальных систем, уточнены [екоторые особенности структуры и геодинамики региона. Выявлены неизвестные ранее іеханизмьі влияния тепломассопереноса на подготовку катастрофических гравитационных ібрушений вулканических построек.
Методы исследования: дешифрирование космо- и аэрофотоснимков, компьютср-юе и аналоговое моделирование, методы структурной геологии и геоморфологии, вул-:анологии, тематическое картографирование. Разработаны методика и алгоритм (час-ично реализованный в виде программных модулей на языках С*+ и Фортран-77) инди-:ации строения гидротермальных систем.
Достоверность научных положений и рекомендаций подтверждается сходимостью модельных и наблюдаемых данных.
Практическая значимость работы: обоснован "Способ прогноза геотермальных мес-орождений"; получен патент на "Способ захоронения жидких радиоактивных и других хи-лически вредных жидких отходов"; выбраны оптимальные точки для установки пунктов мо-іиторинга деформаций на Петропавловском геодинамическом полигоне; выданы рекомен-іации по безопасному размещению ряда ответственных строящихся промышленных объек-ов Камчатской области; изучена опасность катастрофического обрушения вулкана Коряк-:кий; уточнены факторы структурного контроля оруденения на некоторых эпитермальных месторождениях Камчатки; выполнено информационное обеспечение информационно-ис-:ледовательской автоматизированной системы "Геотермальные месторождения Камчатки і Курильских островов", разработанной в Лаборатории тепломассопереноса Института вул-:анологии ДВО РАН при участии автора. Эти работы выполнялись по заказам Администра-(ии Камчатской области, а также АО "КамчатТИСИЗ", ТОО "Камчатгеология", ЧП "Шатер", ІП "Дальавиасервис", АО "Тревожное Зарево" и АО "Наука". {ащищаемые положения:
-
Кольцевые структуры являются следствием действия эндогенных факторов, :вязанных с тепломассопереносом и (в зависимости от их иерархического ранга) конт-юлируют размещение геотермальных районов, отдельных гидротермальных систем, их ілементов (пламбинги) и локальных термальных струй (глава I).
-
В условиях гетерогенности строения резервуаров гидротермальных систем, три низкой проницаемости перекрывающих и подстилающих резервуар пород, решаю-дим структурным фактором формирования пространственной структуры конвектив-
ных систем являются радиально-концентрические трещинные зоны очагового типа на высоко- и среднетепературных гидротермальных системах, и узлы пересечения региональной тектонической трещиноватости - в пределах низкотемпературных (глава 2).
-
При значительной роли линейных региональных тектонических структур, в строении высоко- и среднетемпературных гидротермальных систем доминантными являются осесимметричные структуры, которые в значительной мере определяют геометрию проницаемых зон, по которым осуществляется тепломассоперенос на этих системах (глава 3).
-
Существующие наработки в теории кольцевых структур позволяют по внешним их признакам решить, с известной долей вероятности, обратную задачу в соотношении "причина - следствие" (процесс - отклик), получив таким образом модель глубинного строения гидротермальной системы, как совокупность источников деформации и связанных с ними проницаемых зон. (глава 4).
-
Обилие в кальдере Узон воронок фреатическнх взрывов и кольцевых структур гидротермального происхождения обусловлено отсутствием первичного кэпрока, коль-матацией пород гидротермального резервуара и значительным количеством локальных источников деформаций в недрах гидротермальной системы (глава 5).
Апробация работы. Результаты исследований представлялись на Всесоюзных вулканологических совещаниях (1985, 1991 гг.); V Камчатской геологической конференции (1983г.); VII Всесоюзном палеовулканологическом симпозиуме (1986 г.); XII Совещании по подземным водам Сибири и Дальнего Востока (1988); Международном совещании по древнему, вулканизму (Канберра, Австралия, 1994 г.); 8-м Международном Симпозиуме по взаимодействию "вода-порода" (Владивосток, 1995); Международном Юбилейном Вулканологическом Рабочем Совещании к 50-летию извержения Шова-Шинзан (Япония); 5-й Международной конференции по тектонике плит, 22-25 ноября 1995 г., Москва; Международном симпозиуме по сейсмостойкому строительству на урбанизированных территориях (Петропавловск-Камчатский, 1996); Всероссийском совещании "Гранитоидные вулкано-плутоничес-кие ассоциации: петрология, геодинамика, металлогения (Сыктывкар, 1997); конференции "Науки о Земле на пороге XXI века" (1998) и на других представительных научных форумах.
Публикации. Опубликовано более 30 работ, в том числе 2 коллективных монографии. Кроме того, диссертационная работа положена в основу авторской монографии "Кольцевые структуры современных гидротермальных систем", включенной в план издательства "Дальнаука" на 1999 г. Результаты прикладных исследований изложены также в 35 отчетах по договорным и госбюджетным тематикам.
Фактическая основа работы. Работа является результатом исследований автора на гидротермальных системах Курило-Камчатского региона (Институт вулканологии ДВО РАН),,Для характеристики аналогов надочаговых зон вулканов привлечены результаты работ, выполненных в 1977-1980 г.г. при изучении строения надинтрузивных зон Прибалхашья (Караобинская ГРП, ПГО "Центрказгеология"), Исследования были начаты в рамках программы ТМК "Прикладная геотермия" ИВ ДВО АН СССР по теме N 426, занявшей в 1989 г. второе место на конкурсе Президиума АН СССР для естественнонаучных проектов. В дальнейшем работы выполнялись по программам проектов РФФИ N.93-05-8222 (1993-1995 г.г.) "Исследование методами математического моделирования зарождения и эволюции магматических очагов, питающих систем и округлых каналов вулканов" и N.96-05-66243 (1996-1998) "Моделирование нестационарных процессов, происходящих в малоглубинных магматических очагах. Эволюция малоглубинных вулканических очагов и надочаговых зон" (руководитель - академик РАН САФедотов); №97-05-96613 (1997-1999) "Экспериментальные и теоретические исследования механики оползневых процессов на основе комплексной оценки нестационарного температурного и динамических (прочностного, структурного и гидравлического) полей в условиях сейсмических и вулканических воздействий региона Камчатки" (руководитель -д.г.-м.н., к.т.н. Б.И.Кулачкин) и №97-05-96556 (1997-1999) "Трехмерное компьютерное моделирование условий локализации процессов потери устойчивости склонов на городских территориях, расположенных в областях современной эндогенной активности (в связи с проблемой прогноза оползней и вторичной сейсмической опасности для городских и промышленных центров Камчатки)" (руководитель - И.Ф.Делемень). Ис-
юльзовались также архивные материалы Камчатского, Сахалинского, Центрально-Казах-:танского ТГФ, ИВ ДВО РАН, АО "КамчатТИСИЗ", ГП "Мутновка" и АО Тепло Земли".
Структура и объем работы. Текст состоит из Введения, пяти глав, Заключения, :писка литературы, 2 текстовых и графических приложений. Объем работы 120 стра-іиц машинописного текста, иллюстрируемого 46 рисунками и 8 таблицами.
