Общая характеристика действующих вулканов Камчатки

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Геология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

http: ///

http: ///

Аннотация

Работа посвящена рассмотрению типов вулканов, типов их извержений, изучению продуктов вулканических извержений. Приведена систематизация географического расположения вулканических построек.

В работе также приводится описание процесса эволюции вулканологии. Описываются строение современных вулканов и продукты их извержений. Рассматриваются закономерности географического расположения вулканических построек на поверхности планеты. Также установлена взаимосвязь между объектами изучения вулканологии и других отраслей геологической науки.

Современные действующие вулканы представляют собой яркое проявление эндогенных процессов, доступных непосредственному наблюдению, сыгравшее огромную роль в развитии географической науки. Однако изучение вулканизма имеет не только познавательное значение. Действующие вулканы наряду с землетрясениями представляют собой грозную опасность для близко расположенных населенных пунктов. Моменты их извержений приносят часто непоправимые стихийные бедствия.

Содержание

Введение

Глава 1. Исторический обзор

Глава 2. Объекты изучения, цели и задачи исследований в выбранном разделе геологии

Глава 3. Современные знания в данной области

3.1 Типы вулканов Камчатки

3.2 Морфология вулканов северной Камчатки

3.3 Историческое развитие вулканов Камчатки

3.4 Вулканы и их деятельность

3.5 Действующие Вулканы Камчатки

3.6 Авачинско-Корякская группа вулканов

3.7 Вулкан Ключевская сопка

3.8 Толбачинская группа вулканов

3.9 Вулкан Шивелуч

Глава 4. Современные методы и средства исследований

Глава 5. Связи с другими научными дисциплинами

Глава 6. Исследования, проводимые в институтах геологического профиля Новосибирского центра СО РАН и лекционные курсы на ГГФ НГУ по данной теме

Заключение

Словарь основных терминов

Список использованной литературы

Введение

Объектом рассмотрения данной курсовой работы являются вулканы, их типы, строение, продукты извержения. Выбор автором данной темы для написания курсовой работы обусловлен рядом причин. Одной из таких причин является высокая практическая значимость непосредственного рассмотрения данного вопроса. Проявления вулканизма представляют собой один из наиболее характерных и важных геологических процессов, имеющих огромное значение в истории формирования земной коры. Ни одна область на Земле- будь то континент или океаническая впадина, складчатая область или платформа — не сформировалась без участия вулканизма. Несомненно важен тот факт, что непосредственное формирование поверхности Земли посредством вулканической деятельности продолжается и по сей день. Без глубокого и досконального изучения данной проблемы станет невозможным своевременное и оперативное реагирование на какие-либо проявления вулканической деятельности, что, в последствии, может привести к человеческим жертвам. Как указывает Г. Тазиев: «Несмотря на то, что геологические эпохи длятся миллионы лет и геологические процессы протекают очень медленно, несомненно также, что внезапные подземные толчки, вызываемые вулканической деятельностью, способны моментально расколоть и сдвинуть слои земной коры, завершить то, что длилось миллионы лет»

Основной целью работы является исследование вулканов и вулканизма. В соответствии с поставленной целью в работе рассматриваются следующие задачи.

1) Определение понятия «вулкан» с целью получения наилучшего представления о непосредственном объекте изучения. Рассмотрение строения вулканов, его основных частей и составляющих.

2) Рассмотрение классификации типов извержений. Производится строгая градация действующих вулканов по типам извержений (центральный, трещинный, площадный и др.).

3) Выявление типов вулканов. Производится разделение вулканов непосредственно по характеру их вулканических построек.

4) Изучение состава продуктов извержений. Рассматриваются основные типы продуктов вулканических извержений, которые представлены жидкофазными (лавовые потоки), твердофазными (обломочный материал, выделяющийся при извержении- вулканические бомбы, вулканический пепел, лапилли) и также газофазными (газовые выделения). Проводится рассмотрение среднего химического состава лав.

5) Рассмотрение географической распространенности вулканов. Выявление закономерностей распространения вулканических построек по поверхности планеты. Установление очагов наибольшей вулканической активности.

6) Знакомство с современными методами исследования вулканической деятельности.

7) Ознакомление с историей развития вулканологии.

Написание курсовой работы позволяет получить значительные навыки, как непосредственно в области вулканологии (см. пункты 1−7), так и в освоении основ реферирования научной литературы, освоение приемов обобщения и краткого изложения научных знаний.

Курсовая работа состоит из 6 глав, в которых будет по мере возможности представлен некоторый исторический обзор в исследовании вулканологии, описаны современные знания в данной области, связи с другими научными дисциплинами, указаны исследования, проводимые в институтах геологического профиля СО РАН, посвященные данной теме.

Глава 1. Исторический обзор

Изучение вулканов Камчатки началось около 300 лет назад. Первые сведения о «горелых сопках» (вулканах) на Камчатке были сообщены русскими казаками и промышленниками, поселившимися на Камчатке в конце ХVII в. Планомерные исследования природы и вулканов Камчатки относятся к первой четверти ХVIII в. Крупные вулканы Шивелуч, Ключевской и Авачинский были нанесены на карту Северо-востока Азии и Камчатки, составленную в 1725 — 1730 гг. Первой Камчатской экспедицией этой и последующей, Второй Камчатской экспедицией (1733 — 1743 гг.) командовал Витус Беринг. Его имя увековечено в названиях Берингова моря, Берингова пролива и о-ва Беринга в группе Командорских островов. Участником Второй Камчатской экспедиции был С. П. Крашенинников, знаменитый исследователь Камчатки. Он высадился на берег Камчатки в октябре 1737 г. и провел здесь в неустанных наблюдениях и путешествиях четыре года, 1737 — 1741. Его «Описание земли Камчатки», вышедшее впервые в 1755 г., относится к числу классических географических трудов ХVIII в. [Крашенинников, 1949]. Так более 250 лет тому назад было положено начало научному исследованию вулканов Камчатки.

Среди исследователей Камчатки ХVIII и ХIХ вв. были А. Эрман, наблюдавший извержения Ключевского вулкана в 1828 — 1830 гг. и оставивший первое петрографическое описание его лав, и К. Дитмар, проводивший исследования на Камчатке в 1851 — 1855 гг. К. И. Богданович начал в 1897 — 1898 гг. систематическое изучение геологии Камчатки и ее вулканических районов. Участник Камчатской экспедиции Русского географического общества Н. Г. Келль издал первую карту вулканов Камчатки [Келль, 1926]. Известный камчатский краевед П. Т. Новограбленов в 1932 г. опубликовал первый «Атлас вулканов Камчатки», в котором были даны сведения о 127 действующих и потухших вулканах, описаны формы извержений и петрография пород 19 вулканов [Новограбленов, 1932].

1 сентября 1935 г. была открыта Камчатская вулканологическая станция АН СССР. С этого времени начались непрерывные вулканологические исследования. Станция была создана по предложению академика Ф.Ю. Левинсона-Лессинга. Он и академик А. Н. Заварицкий были инициаторами широких современных исследований по вулканологии в СССР. Первым руководителем станции был В. И. Влодавец. В 1945 г. А. Н. Заварицкий основал Лабораторию вулканологии АН СССР, которая успешно изучала вулканы Камчатки в 40-х и 50-х годах. Среди итоговых работ Лаборатории был «Каталог активных вулканов Камчатки» [Влодавец, Пийп, 1957]. Его международное издание появилось двумя годами позже. В этих каталогах, сделанных по форме «Каталога активных вулканов мира», включающих сольфатарные поля, приведены сведения о положении и форме, строении, геологии, петрографии и извержениях вулканов. Кроме этих каталогов, был выпущен «Атлас вулканов СССР», составителем которого был А. Е. Святловский [1959]. Атлас содержал первое хорошо иллюстрированное описание форм вулканов Камчатки. Каталоги действующих вулканов Камчатки В. И. Влодавца и Б. И. Пийпа и «Атлас вулканов СССР» были подготовлены около 30 лет тому назад. Справочные данные об извержениях более поздних лет собраны в каталоге И. И. Гущенко «Извержения вулканов мира» [1979] и каталоге, выпущенном Смитсонианским институтом в США. Позднее очень сжатый очерк вулканов Камчатки был дан В. И. Апродовым в его книге «Вулканы мира» [1982].

В 1962 г. в Петропавловске- Камчатском был создан Институт вулканологии АН СССР. Основателем института стал известный вулканолог член-корреспондент АН СССР Б. И. Пийп, он же был директором института в 1962 — 1966 гг. Затем Институт вулканологии возглавляли член- корреспондент АН СССР Г. С. Горшков (1966 — 1969), доктор геолого-минералогических наук К. К. Зеленов (1969 — 1970) и член-корреспондент АН СССР С. А. Федотов (1971 — 1989). Институт проводит всестороннее изучение современного вулканизма и связанных с ним геологических, геофизических и геохимических процессов, геотермии, сейсмичности, разрабатывает методику прогноза извержений и землетрясений, исследует механизм вулканической деятельности. В ходе многолетних исследований было изучено в той или иной степени большинство четвертичных вулканов Камчатки, включая все действующие.

Глава 2. Объекты изучения, цели и задачи исследований в данном разделе геологии

Объектами изучения вулканологии являются вулканы. Активно проводится классификация действующих вулканов, по форме и строению вулканов.

Предметами изучения являются:

а) Анализ химического, минерального и породного состава как пород, слагающих сам вулкан, так и продуктов его извержений.

б) Анализ динамики вулканических процессов, протекающих в различных точках Земли.

в) определение формы вулканической постройки для последующей классификации.

Вулканы также являются одним из предметов рассмотрения тектоники, науки о строении и составе литосферы, о процессах ее изменения.

Целями и задачами в изучении вулканов являются:

1) Классификация вулканов по типам вулканических построек.

2) Классификация вулканических извержений.

3) Изучение сопутствующих вулканизму процессов (землетрясения, цунами).

4) Классификация вулканов по их географической принадлежности (тихоокеанская зона, атлантическая, континентальная и др.) Выявление закономерностей в их географическом расположении.

5) Прогнозирование вулканических извержений. Эта цель является одной из самых значимых, поскольку своевременный прогноз извержения поможет избежать катастрофических последствий.

Вулканическая деятельность, относящаяся к ряду наиболее грозных явлений природы, часто приносит огромные бедствия людям и народному хозяйству. Поэтому необходимо иметь в виду, что хотя не все действующие вулканы вызывают несчастья, тем не менее, каждый из них может быть в той или иной степени источником негативных событий, извержения вулканов бывают различной силы, однако к катастрофическим относятся только те, которые сопровождаются гибелью людей и материальных ценностей. Как пример можно рассмотреть извержение вулкана Везувий в 79 г. н.э., полностью уничтожившее города Помпею, Геракуланум, Стабию. Все население этих городов погибло, погребенное под толстым слоем вулканического пепла и обломками вулканических бомб. Из относительно недавних примеров разрушительной деятельности вулканов можно привести извержение вулкана Кракатау в 1883 году. В результате чудовищного взрыва 27 августа газово-пепловое облако поднялось на высоту 80 километров. Огромные волны высотой до 30 м, возникшие от взрыва и сотрясения Земли, называемые цунами, вызвали большие разрушения на прилежащих островах Индонезии, ими было смыто с берегов Явы и Суматры около 32 тыс. человек. Также извержение сопровождалось огромной по силе взрывной волной, жертвами которой стали 4 тысячи человек.

Эти примеры наглядно показывают всю важность рассматриваемого явления вулканизма

Вулканом называют гору или другое природное возвышение с чашеобразным углублением-кратером на вершине и уходящим в глубь Земли каналом-жерлом, по которому из раскаленных недр Земли поднимаются извергаемые продукты. Лава и рыхлые пирокластические материалы откладываются вокруг кратера и, в зависимости от их характера, образуют вулканические постройки разного типа (рис 1).

Как известно, с увеличением глубины повышается и температура горных пород. В среднем она увеличивается на один градус Цельсия на каждые 33 метра. На глубине 35−45 км, где земная кора переходит в верхнюю часть следующей оболочки земного шара -- мантии, температура достигает 1100−1200 °С и выше. В условиях обычного атмосферного давления все горные породы находились бы в расплавленном состоянии, но колоссальные давления вышележащих толщ препятствуют этому, и они находятся в твердом или полутвердом состоянии.

Строение вулкана (рис. 1)

В этом раскаленном веществе -- магме обычно содержится по массе до 4% растворенных паров и газов, состоящих на 98−99% из паров воды. Пары по объему, приведенному к атмосферному давлению и температуре 100 °C, превышают объем магмы более чем в сто раз. Содержащаяся в ней вода при температурах, превышающих для нее критическую в 374 °C, и давлениях порядка 15 000 атмосфер теряет свое свойство двухфазности пар -- жидкость и называется флюидом.

Если разлом достигает этих областей, то под влиянием пониженного давления в нем или других причин магма в зоне его воздействия становится текучей и вместе с флюидом устремляется в его полость и, достигнув поверхности земли, дает начало вулкану. По пути она может образовать наполненную жидкой магмой камеру магматического очага или даже две последовательные, из которых и будет питаться вулкан. Существуют вулканы, питающиеся и непосредственно от мантии. Магма, потерявшая при извержении газы, называется лавой.

По мере подъема магмы по жерлу гидростатическое давление вышележащего ее столба уменьшается, растворенные в ней газы начинают расширяться. Магма начинает вспухать, увеличиваться в объеме, разрываться на частички вплоть до самых мельчайших. Скорость движения подъема по жерлу увеличивается, приобретает неспокойный, турбулентный характер, а выход из кратера становится пульсирующим, взрывным.

Глава 3. Современные знания в данной области

3. 1 Типы вулканов Камчатки

На Камчатке преобладают вулканы конической формы, сложенные чередующимися слоями лавы и рыхлых продуктов. Такие вулканы называются стратовулканами (рис. 2), или слоистыми. При излиянии только одних, и притом очень жидких, лав, растекающихся во все стороны, образуются щитовые вулканы диаметром до 50 км, при относительно очень небольшой высоте и с очень пологими склонами. На Камчатке все щитовые (рис 2.) вулканы относятся к потухшим. При излиянии вязкая, слаботекучая лава не растекается, а принимает форму купола, не имеющего вершинного кратера.

Рисунок 2.

Иногда при сильном взрыве сносится вся верхняя часть вулкана и образуется обширный кратер-кальдера, со дна которого вырастает новый конус, и тогда вулкан приобретает двухступенчатое, изредка даже трехступенчатое строение. Остаток старого вулкана называется соммой, а все сооружение -- двойным или сомма-вулканом.

Кальдера -- чашеобразная впадина -- образуется как при взрывах, так и вследствие опускания свода (кровли) над магматическим очагом.

Крупные вулканы остаются активными в течение многих тысяч и даже десятков тысяч лет. В них короткие периоды активности сменяются длительными периодами покоя. Но существуют вулканы и одноразового действия. Их активность продолжается немногие месяцы. Если происходит извержение только раздробленных материалов, так называемых пирокластических, образуются шлаковые конусы. Высота их редко превышает первые сотни метров. Если изливается лава, образуются невысокие лавовые купола с растекающимися лавовыми потоками. Эти мелкие вулканчики чаще всего являются побочными образованиями крупных вулканов и располагаются или в нижней части их склонов, или по подножиям. Но иногда они появляются независимо от крупных вулканов, располагаясь на вулканических плато.

Встречаются и своеобразные вулканические образования очень кратковременного, часто, возможно, почти мгновенного действия -- воронки взрыва, так называемые маары. Они образуются при взрывах скапливающихся на небольшой глубине и под большим давлением вулканических газов. При этом возникает воронка, а выброшенная порода откладывается вокруг земляным валом с пологими внешними склонами. Диаметр мааров достигает 4 км. Самый крупный маар на Камчатке -- «Сухое озеро» -- диаметром около 2,5 км, расположен у южного подножия вулкана Малый Семячик и сейчас почти весь заполнен наносами песка и шлака. Большинство мааров заняты озерами. Самое крупное и красивое озеро этого типа -- Дальнее находится в кальдере Узона.

Есть и еще один вид вулканических построек -- высоко поднятые над уровнем моря обширные плато, образованные трещинными лавовыми излияниями, иногда с небольшим участием мелких вулканов центрального типа, погребенных, кроме самых молодых, в толщах плато.

Как видно из изложенного, типов вулканов довольно много. Среди камчатских вулканов, кроме описанных здесь форм «чистого» типа, часто встречаются и их различные сочетания.

К числу наиболее активных вулканов Камчатки, перечисляя их в порядке расположения с севера на юг, относятся: Шивелуч, Ключевской, Безымянный, Плоский Толбачик, Карымский, Мутновский, Горелый, Авачинский. К менее активным можно отнести: Кизимен, Малый Семячик, Жупановский, Корякский, Ксудач, Желтовский. Остальные вулканы находятся либо в стадии фумарольной деятельности различной интенсивности, либо в состоянии полного покоя.

Кроме действующих вулканов, на Камчатке имеется большое количество потухших -- различных типов и величин и разной степени разрушения. Крупных и средних вулканов насчитывается около 150, мелких -- шлаковых конусов, лавовых куполов и воронок взрыва -- свыше 1000.

Фумаролы, о которых упоминалось выше, это выходы вулканических паров и газов. Они поднимаются из вулканических очагов или других мест питания вулканов. Состоят они на 98−99% из водяного пара и примесей газов, в большинстве агрессивных и едких -- сероводорода, хлористого и фтористого водорода, сернистого и углекислого газов, окиси углерода. Не все они могут присутствовать одновременно, но при наличии даже только некоторых из них в зону действия фумарол без противогаза заходить опасно.

Если вулканические газы на своем пути не встречают грунтовых вод, они выходят сухими струями разной температуры -- фумаролами. При встрече же с приповерхностными водами они образуют источники так называемого фумарольного типа с очень кислой водой и небольшим дебитом.

За фумарольной деятельностью наиболее активных и более близких к населенным пунктам вулканов ведутся наблюдения. По изменению интенсивности их действия и химического состава судят о процессах, происходящих в магматических очагах, -- спокоен ли вулкан или идет повышение давления вулканических газов, которые, достигнув какого-то предела, вышибают закупорившую канал старую лавовую пробку или разрывают склон вулкана трещиной, и начинается извержение. О его приближении судят по сейсмическим толчкам, возникающим при подъеме магмы по каналу, когда она преодолевает какие-либо препятствия. Перемещение центра, из которого исходят толчки, их частота и интенсивность дают возможность довольно точно предсказать начало и место извержения.

3. 2 Морфология вулканов Северной Камчатки

Формы вулканических построек тесно связаны с характером деятельности вулканов. Действующие вулканы района — Ключевской, Безымянный, Толбачик, Шивелуч — по типу деятельности сильно отличаются один от другого. Ключевской характеризуется деятельностью стромболианского, вулканско-стромболианского и вулканических типов. Деятельности Толбачика присущи те же типы вулканической активности, но, кроме того, отдельные его извержения приближаются к гавайскому типу.

Вулкан Шивелуч на первой стадии своего существования имел характер деятельности от стромболианского до вулканического. На втором этапе деятельности наблюдались извержения от стромболианского до вулканического типов. На третьем этапе его деятельность характеризуется извержениями от вулканско-пелейского до катмайско-безымянного типов. В деятельности Безымянного можно отметить, разнообразие типов извержений от вулканско-стромболианского и вулканического до катмайско-безымянного. Из ныне потухших вулканических центров вулканы Камень, Харчинский, Заречный, Средний и Зимина (на первом этапе) имели сходный характер деятельности от стромболианско-вулканского до вулканского типов. Вулканы Ближняя и Дальняя Плоские имели резко отличные типы деятельности, приближающиеся к трещинным излияниям, а так же гавайскому типу. Деятельность вулканов Большой и малой Удин, а также вулкана Зимина на втором этапе характеризовалась сходством с современными извержениями вулкана Шивелуч, т. е. деятельностью вулканско-плинианского, пелейского и катмайско-безымянного типов.

Указанные различия в типах вулканической активности нашли свое отражение и в формах рельефа. Четыре вулкана: Ключевской, Камень, Ближняя и Дальняя. Плоские по абсолютной высоте представляют собой наиболее крупные вулканы материка Евразии. По относительным высотам (свыше 4000 м.) они относятся к крупнейшим в мире.

Наряду с такими вулканическими постройками, как вышеуказанные вулканы, имеются многочисленные одноактные побочные вулканы. Общее число их свыше 300. Основная масса их сосредоточена вокруг Ключевской группы вулканов. Извергнутый материал, отложившийся вследствие деятельности побочных кратеров, также является весьма существенным фактором, определяющим морфологический облик отдельных периферийных участков вблизи крупнейших полигенных вулканов. Особенно заметна их роль в формировании рельефа в южной зоне адвентивного вулканизма вулкана Толбачик и на восточных склонах Ключевского вулкана.

Почти все рассматриваемые вулканические постройки несут следы ледниковой деятельности, что в своё время позволило ряду исследователей (Влодавец, 1940; Пийп 1956) дать приближенную возрастную оценку для большинства из них.

Влияние типа вулканической активности на формы рельефа особенно хорошо видно на примере вулкана Шивелуч. На этом вулкане северный и южный склоны заметно отличаются один от другого. Северные склоны имеют черты, характерные для вулкана сформированного главным образом в результате активности вулканско-стромболианского типа. Его правильная коническая постройка эродирована последующей деятельностью ледников и горных рек. Южные же склоны имеют форы рельефа, присущие вулканам с преобладающим эксплозивным характером деятельности (куполы с окаймляющим пирокластическим шлейфом).

То же можно сказать о формах вулканических построек других вулканов. В каждой из них форма отображает наиболее характерный тип деятельности вулканической постройки по отношению к процессам денудации.

В ряде случаев вулканические постройки осложнены тектоническими подвижками (Камень, Шивелуч, Плоская, Толбачик). Все перечисленные особенности в той или иной мере оказывают влияние на интенсивность и характер осадконакопления рыхлых континентальных вулканичеких толщ. [И. И. Гущенко]

3. 3 Историческое развитие вулканов Камчатки

Вулканизм Камчатки имеет длительную историю развития. Он происходил еще в меловое время. Усиленная вулканическая деятельность проявлялась на обширной территории Камчатки с верхнего плиоцена в течение последних 2−2,5 млн лет. В четвертичное время на Камчатке образовались два вулканических пояса, которые значительно различаются между собой. Один из них приурочен к Срединному хребту Камчатки, другой -- к Восточной Камчатке.

Подавляющее большинство действующих и потенциально активных вулканов Камчатки расположено в Восточном вулканическом поясе. Длина пояса около 850 км, ширина 50−100 км, общее простирание северо-северо-восточное. За последний миллион лет здесь было сформировано более 100 крупных многоактных вулканических сооружений (щитовых вулканов, стратовулканов, кальдер) и 1000−1100 мелких одноактных шлаковых и лавовых конусов, экструзивных куполов, взрывных воронок и мааров, образовались игнимбритовые покровы. Вулканические продукты покрывают, по данным реконструкции, не менее 50 тыс. км?, а их объем составляет около 14−15 тыс. км?. Среди них много пород среднего и кислого состава.

Северное окончание ряда действующих вулканов Восточного вулканического пояса находится в Центральной Камчатской депрессии, где располагаются гигантская Ключевская группа вулканов и вулкан Шивелуч. Это один из крупнейших вулканических центров мира, в котором извергается более половины продуктов всех вулканов Камчатки и Курильских островов.

Данные о тектоническом строении, размещении действующих вулканов явно свидетельствуют о том, что новейший вулканизм Восточного вулканического пояса является глубинным наложенным процессом.

Срединно-Камчатский вулканический пояс располагается в центральной и северной частях Срединного хребта, тяготея к его водоразделу и отчасти к западным склонам. Общая протяженность пояса свыше 450 км. В его пределах проявился интенсивный четвертичный вулканизм. Общая площадь распространения четвертичных вулканических образований более 19 тыс. км?, а объем вулканитов превышает 5 тыс. км?. Здесь выявлено 120 четвертичных полигенных вулканов и свыше 1000 мелких моногенных ареальных вулканических образований с преимущественно базальтовым и андезито-базальтовым составом продуктов извержений. Для этого региона характерны относительно однообразная вулканическая деятельность, преобладание щитовых построек, максимальные для Камчатки масштабы базальтового вулканизма (в том числе ареального), отсутствие сильных вспышек кислого вулканизма, игнимбритов. Активная вулканическая деятельность прекратилась здесь в историческое время, всего несколько сот лет назад. В настоящее время лишь на одном Ичинском вулкане периодически отмечается слабая сольфатарная деятельность.

Вулканические пояса заложились и развивались преимущественно в наземных условиях. Положение и конфигурация поясов в ходе их развития мало менялись, о чем можно судить по распространению неогеновых и четвертичных вулканических и вулканогенно-осадочных образований. Вулканизм неогена и четвертичного периода сколько-нибудь существенным перерывом не разделяется, поэтому можно говорить о пространственно-временной унаследованности процесса. Положение в вулканических поясах современных действующих вулканов отражает последнюю стадию развития поясов -- миграцию вулканизма к осевым их зонам, широкое развитие в них кальдерообразования, концентрацию вулканической активности на отдельных участках. Все это отчетливо прослеживается на космических снимках Камчатки, где на фоне более или менее однородного рельефа четко выделяются монументальные постройки крупнейших центров новейшего вулканизма -- Шивелуч, Ключевской, Кроноцкий, Жупановский, Авачинско-Корякский.

Современный период истории Земли — четвертичный, охватывает более миллиона лет и является временем формирования вулканического рельефа и современного географического облика Тихоокеанского вулканического пояса, а следовательно, и Камчатки.

Человечество на заре своего существования было свидетелем грандиозных вулканических извержений, сопровождавшихся горообразованием, то воздымавшим громадные блоки земной коры, то погружавшим их в океан. В пределах Тихоокеанского огненного кольца извержения вулканов происходили синхронно с горообразованием не только на отдельных звеньях вулканических цепей, но и по обе стороны Тихого океана на расстоянии десятков тысяч километров.

Следует подчеркнуть, что в поединке между глубинными, эндогенными процессами -- вулканизмом и горообразованием -- и внешними, экзогенными, силами природы, разрушающими творчество сил эндогенных, создавался рельеф окраин континентов, окружающих Тихий океан.

Какова же была Камчатка в начале четвертичного периода и как менялся ее облик вплоть до наших дней? История полуострова -- это противоборство стихий горообразования и вулканических извержений и деятельности океана.

По мнению А. Е. Святловского, Камчатка пережила бурную геологическую историю, превращаясь из подводных вулканических гряд в цепи островов, подобных современным Курильским островам, прежде чем сделалась частью Азиатского континента. Ведь подводные вулканы, обрамляющие тихоокеанские берега Азии, должны были подняться над океаническим дном, превратиться в подводные хребты и примкнуть к континенту, достигнув его гипсометрического уровня.

Позднее, в третичное время, морские воды, затоплявшие обширные площади Камчатки, выровняли ее рельеф. В плиоцене произошло поднятие Камчатки. В нижнечетвертичное время последовали излияния базальтовых покровов, создавших вулканические плато. В это время Камчатка была невысокой горной страной, сходной по облику с современной Исландией. По склонам гор и в речных долинах росли северные леса, горные вершины были покрыты ледниковыми щитами, а языки ледников спускались к морскому побережью. Казалось бы, все затихло, но в глубинах Земли зрели новые силы -- предвестники грозных вулканических событий. Под давлением насыщенной газами, перегретой глубинной магмы, стремившейся вырваться на поверхность Земли, лавовые плато Камчатки были сводообразно приподняты. Достаточно было открыться трещинам и воде проникнуть в магму, как под давлением раскаленного газового флюида на поверхность Земли стали выбрасываться вскипевшие магматические расплавы.

Новые извержения охватывали обширные пространства, затопляя их раскаленными лавами и покрывая пеплом. Несколько раз огромные территории оказывались под покровами пемзово-игнимбритовых отложений. При извержениях подобные выбросы происходили с большой скоростью и способствовали выравниванию гористой местности, вызывая коренные изменения в окружающем ландшафте. Страна представляла собой безжизненное пепельно-серое плоскогорье. Над плато поднимались раскаленные лавовые купола и «обелиски», объятые удушливыми газами. Со склонов этих куполов обрушивались огненные лавины, нагромождая новые покровы, сложенные рыхлыми отложениями. Но это было только началом создания современного ландшафта страны.

По мере опустошения громадных магматических резервуаров по трещинам происходило проседание огромных блоков лавовых плато в полости вулканических очагов земной коры. В результате проседаний древнечетвертичных вулканических поясов глыбы земной коры, опустившись на глубину не менее одного километра, создали новые формы рельефа Камчатки, соответствующие ее современному вулкано-тектоническому облику, -- горные хребты и плато, разделенные глубокими рифтовыми долинами. Это были обширные впадины протяженностью в сотни километров, обрамленные уступами хребтов и лавовых плато. По ширине они достигали нескольких десятков километров. Когда грохот взрывов и землетрясений стал затихать, над испепеленной страной еще раздавался рев газов, вырывающихся из вулканических жерл, и все было окутано струями раскаленного пара. В результате этой катастрофы вновь в пучины океана погрузились тысячи кубических километров обломков вулканических выбросов, образовавших осадочные слои на дне океана.

Камчатка вступила в новую стадию своей истории, когда вулканическая деятельность оказалась приуроченной главным образом к днищам вновь образовавшихся грабенов -- долин, окаймленных по бортам глубокими трещинами.

Многие участки этих долин опустились ниже уровня моря и были затоплены водами океана, проникавшими по разломам в горячие недра, вызывая новые пепловые взрывы и выбросы пара. Эти грабены-рифты на протяжении дальнейшей истории Камчатки, вплоть до наших дней, служат современными вулканическими поясами. Над их поверхностью поднимаются громадные вулканы, масштабы деятельности которых стали более умеренными, хотя в некоторых районах Камчатки и ныне продолжаются крупные извержения. При этом в недавнем прошлом извержения сопровождались формированием кальдер -- вулкано-тектонических депрессий сравнительно небольших размеров, если вспомнить раннечетвертичное прошлое Камчатки, историю которой в миниатюре повторяют современные вулканические события. При этом следует напомнить о синхронности вулканических катастроф по периферии Тихого океана, сохранившейся ныне только для отдельных вулканов по обоим побережьям океана. В течение тысячелетий одновременно происходили извержения на Камчатке и в Каскадном хребте Северной Америки.

Современные вулканические пояса Камчатки входят в систему тектонических структур, продолжающихся в Курильской и Алеутской грядах вулканических островов, которые охватывают северо-западные окраины Тихого океана. Эти рифты наложены по разломам на раннечетвертичные вулканические пояса, причем охватывают значительно меньшие площади и отличаются более умеренным вулканизмом. Вулканические пояса соответствуют глубокому разлому, по которому происходит надвиг континентальной окраины на дно Тихого океана, обрамленного вдоль берегов Камчатки глубоководным желобом-рвом глубиной до 10 тыс. м.

Глубоководный желоб сопровождает вулканические цепи. Здесь, над дном океана, по крутому разлому проходит высокий континентальный уступ. Смещения по разлому порождают пояс глубокофокусных землетрясений с очагами на глубине до 700 км, а разломы, в свою очередь, -- надвиг континента на океан, сопряженный с поддвигом океанского дна под континент.

На фоне продолжающегося относительного погружения блоков фундамента вулканических поясов происходит одновременно рост вулканических аппаратов и образование вулкано-тектонических депрессий и кальдер -- все это в рамках вулканического пояса. В голоценовое время на Камчатке отсутствовали такие вулканические явления, как излияние платобазальтов, большие извержения игнимбритов, образование крупных кальдер, и только местами происходили ареальные вулканические извержения с образованием базальтовых шлаковых конусов. Главнейшим событием этого времени было формирование громадных конусов вулканов. Федотова С. А., Масуренкова Ю. П. ]

3. 4 Вулканы и их деятельность

Несмотря на разрушительную силу вулканических извержений, причины, порождающие их, относятся к процессам, формирующим верхние оболочки нашей планеты, особенно литосферу. Приурочены они к определенным структурам Земли. Наибольшее количество вулканов сосредоточено на сочленении плит, глубинных разломах, рассекающих плиты и дно океанов, а также в горячих точках Земли. Из двух тысяч действующих вулканов планеты 2/3 находятся в Тихоокеанском огненном кольце. Располагаются они на островных дугах, которые обрамляют северную, западную и юго-западную части дна Тихого океана (Алеутская, Курило-Камчатская, Японская, Филиппинская и др.), в окраинных частях морей (восточная часть Тихого океана), глубинных разломах, рассекающих центральную, юго-восточную, южную части дна Тихого океана, и в горячей точке (Гавайские острова), которая также располагается в центральной части дна Тихого океана.

Камчатка входит в состав Курило-Камчатской островной вулканической дуги и занимает ее северную часть. Всего вулканов на Камчатке около 300, действующих -- 29. Сосредоточены они в двух вулканических поясах: Срединном и Восточном. Последние в рельефе выражены довольно четкими хребтами.

Срединный вулканический пояс

Срединный хребет является основной горной системой полуострова, протянувшейся на 900 км от долины реки Плотниковой на юге и до Парапольского перешейка на севере. Ее южная часть состоит из отдельных хребтов с острыми гребнями и вершинами, достигающими высоты до 1200 м, и узких, глубоких долин с крутыми склонами. Северная ее часть занята Западной вулканической зоной.

Срединный вулканический пояс наиболее древний. В геологическом плане нижнюю часть разрезов слагают метаморфические, интрузивные и древние вулканогенные образования, с которыми связаны месторождения и рудопроявления полиметаллов, золота, серебра, меди, никеля и даже платины. На эти комплексы пород как бы накладываются разновозрастные вулканы, такие, как Ичинский, Уксичан, Хангар, Большой, Большая и Малая Кетепана, Чашаконджа, Алней, Кэбеней, Тигильский и многие другие. Всего их насчитывается более 120 (Н. В. Огородов выделяет в Срединном вулканическом поясе 9 вулканических районов -- Ичинский, Козыревский, Уксичанский, Анаунский, Алнейский, Калгаучский, Седанкинский, Северный и Западный). Значительная часть их разрушена, и на склонах обнажаются экзотические дайки, штоки, обелиски экструзий.

Особое место в Срединном хребте занимает действующий вулкан Ичинский, самый высокий в хребте (3621 м). Своей величиной, красотой, необычайной формой и современной деятельностью он издавна привлекает ученых и туристов.

Восточный вулканический пояс

Восточная вулканическая зона начинается в 15 км севернее оконечности мыса Лопатка и занимает вначале всю ширину полуострова. Далее она сначала проходит восточнее хребта Восточного, пересекает его в районе хребта Тумрок и вторгается в Центральную Камчатскую депрессию, расположившись там Ключевской группой вулканов. На севере она заканчивается действующим вулканом Шивелуч и группой мелких потухших вулканов на полуострове Озерном.

Восточный вулканический представлен несколькими хребтами (Ганальский, Валагинский, Тумрок, Кумроч), кулисообразно замещающими друг друга. Основание их сложено вулканогенными образованиями третично-четвертичного возраста. На эти отложения накладываются потухшие и действующие вулканы пояса.

Всего действующих вулканов здесь 28 (перечислим их в алфавитном порядке: Авачинский, Безымянный, Высокий, Гамчен, Горелый, Дикий Гребень, Желтовский, Жупановский, Ильинский, Камбальный, Карымский, Кизимен, Кихпиныч, Ключевской, Комарова, Корякский, Кошелева, Крашенинникова, Кроноцкий, Ксудач, Малый Семячик, Мутновский, Опала, Плоская Дальняя сопка, Плоский Толбачик, Тауншиц, Ходутка, Шивелуч), потухших -- около 150. Расположены они группами и рядами различной протяженности. Самая северная -- Ключевская. Она располагается несколько западнее пояса и как бы венчает северную часть Центрально-Камчатской депрессии. С севера к этой группе примыкает действующий вулкан Шивелуч, южнее Ключевской располагается протяженный Кизимен-Гамченский ряд вулканов. Южная часть этого ряда венчается красивейшим, с правильной формы конусом вулканом Кроноцким. Западнее, за одноименным озером, располагается не менее интересный вулкан Крашенинникова с телескопическим кратером на одном из конусов и кальдерой диаметром 8 км. Южнее наблюдается сложное сооружение вулкана Кихпиныч, западнее его -- кальдера Узон, южнее -- группа конусов вулкана Большой Семячик. Затем Карымско-Семячинская, Жупановская и Коряко-Авачинская группы вулканов.

Южнее Авачинской бухты уже идут вулканы Южной Камчатки. Одни исследователи считают их продолжением Восточного и частично (вулкан Ипелька) Срединных поясов, другие -- относят восточную часть к северному окончанию Курильской гряды.

За бухтой хорошо виден правильный конус вулкана Вилючинского. Южнее, в 70−75 км от г. Петропавловска-Камчатского, находятся крупные сооружения действующих вулканов Мутновско-Гореловской группы. С северо-востока к этой группе примыкает древний, разрушенный вулкан Жировской, а с юга -- вулкан Асачинский. Это группа разновозрастных вулканических сооружений различной сохранности, к которым приурочены золото-полиметаллическое оруденение и большие запасы вулканической серы.

Южнее вулкана Асачинского находится вулкан Ходутка, затем идут вулканы Ксудач, Желтовский и Ильинский. Западнее этого ряда вулканов располагается довольно мощная ареальная зона шлаковых конусов Толмачевской депрессии, крупнейший щитовой вулкан Ипелька и кальдерный вулкан Опала. На самом юге Камчатки находятся вулканы Дикий Гребень, Камбальный, Кошелевский. Последний по своему строению, многочисленным активным фумаролам и термопроявлениям очень похож на вулкан Мутновский.

Камчатский полуостров является одним из звеньев протянувшегося вокруг Тихого океана вулканического, огненного пояса. Геологи чаще называют этот пояс тектоническим или сейсмическим, или подвижным. Вдоль него проходит граница подвижного взаимодействия между более мощными континентальными частями земной коры и более тонкой океанической.

В северо-западной части этого пояса образовался выступающий над поверхностью океана своими вершинными частями громадный хребет, протянувшийся на 2500 км между глубоководной частью Охотского моря и еще более глубоким Курило-Камчатским желобом. На широте Петропавловска, например, высота вершин хребта над дном желоба достигает 11,5 км.

Северную, наиболее широкую надводную часть хребта занимает Камчатский полуостров, вытянувшийся на 1200 км, с максимальной шириной 450 км. В южной части над поверхностью океана выступают лишь отдельные вершины и части гребня, образующие цепь из 23 Курильских островов.

Тектонические силы продолжают действовать и в наше время. Резкие перемещения отдельных блоков земной коры вызывают сейсмические толчки -- землетрясения, которые могут ощущаться за многие тысячи километров от места возникновения. Для Камчатки эпицентры ощущаемых ею наиболее сильных землетрясений располагаются в зоне глубоководного желоба, менее сильные -- в пределах ее сухопутной восточной части.

Возникавшие по наиболее глубоким разломам вулканы изливали лаву, извергали рыхлые материалы -- пепел, шлак, вулканические бомбы, создавая высокие плато, конические и щитообразные вулканические горы.

В результате деятельности всех природных сил рельеф Камчатского полуострова оказался состоящим из чередующихся низменностей и горных хребтов, вытянувшихся вдоль его оси: Западной Камчатской низменности, Срединного хребта, Центральной Камчатской депрессии, Восточного хребта, Восточной вулканической зоны и расположенных вдоль побережья Тихого океана Берегового хребта и горных массивов полуостровов -- Камчатского мыса, Шипунского и Кроноцкого.

3. 5 Действующие Вулканы Камчатки

Действующие вулканы -- важнейший объект вулканологических исследований. Однако до настоящего времени научно обоснованного критерия для деления вулканов на действующие и потухшие не существует, хотя это весьма важно как с теоретической, так и, особенно, с практической точки зрения -- оценки вулканической опасности. Именно для оценки вулканической опасности необходимо прежде всего иметь четкое представление о том, является ли вулкан действующим (потенциально активным) и следует ли ожидать его извержения в будущем.

Под действующим или активным вулканом традиционно понимается вулкан, для которого известны исторические извержения или исторически документированные извержения, а также проявления фумарольной или сольфатарной активности.

Вулкан Тауншиц расположен в пределах Восточной вулканической зоны. Он был активен в раннем голоцене, а около 8500 лет назад на вулкане произошло катастрофическое извержение с обрушением склона конуса и формированием вершинного кратера 1,5 км в диаметре. После извержения в кратере возник экструзивный купол. С ним было связано сильное извержение, имевшее место около 2400 лет назад, в ходе которого сформировались пирокластический и лавовый потоки. Текущий период покоя вулкана (последние 2400 лет) не превышает максимальную длительность таких периодов (3000−3500) для других вулканов, которые после этого возобновляли свою активность. Вследствие этого мы предлагаем относить Тауншиц к действующим вулканам (подгруппе потенциально активных вулканов).

Вулкан Ходутка на Южной Камчатке был активен в голоцене. Около 2900 лет назад у подножия вулкана произошло мощное извержение с объемом продуктов 1−1,5 км?, во время которого образовался кратер Ходуткинский «маар». Извержение самого вулкана имело место 2000−2500 лет назад, когда произошло излияние лавового потока из его центрального кратера.

В рамках рассматриваемого вопроса большой интерес представляет вулкан Дикий Гребень, расположенный на Южный Камчатке восточнее Курильского озера. Постройка вулкана состоит из главного экструзивного купола (г. Неприятная) и нескольких экструзивных куполов на его склоне с лавовыми и пирокластическими потоками. Дикий Гребень -- это крупнейшее экструзивное сооружение в пределах Курило-Камчатской области. Вулкан начал формироваться сразу после образования кальдеры Курильское озеро -- Ильинская ~8500 лет назад. Вторая фаза активности имела место ~4800 лет назад. Последнее извержение вулкана произошло всего 1500 лет назад. Вулкан Дикий Гребень никогда и никем не рассматривался как действующий. Однако исходя из того, что последний период покоя составляет всего 1600−1500 лет, его можно отнести к категории потенциально активных. Именно в деятельности Дикого Гребня обнаружен самый длительный (3500) период покоя между моментами активизации.

Недавно полученные данные позволяют отнести к действующим также вулкан Хангар в Срединном хребте Камчатки. Его наиболее молодые извержения имели место всего 1000 и 400 лет назад.

По данным тефрохронологических исследований установлено, что такие камчатские вулканы, как Вилючинский, Бакенинг, Козельский и, возможно, Камень, действовали только в раннем голоцене. Однако с тех пор в течение более 7000 лет они не проявляли вулканической активности, и можно полагать, что их не следует относить к действующим. Утверждение В. А. Ермакова о направленном взрыве на вулкане Камень VI—XI вв. н. э. является ошибочным. На самом деле на вулкане Камень около 1000 лет назад произошел гигантский обвал, субсинхронный предпоследнему катастрофическому извержению рядом расположенного вулкана Безымянный.

У некоторых вулканов, помещенных в каталоги действующих вулканов, при отсутствии известных исторических извержений основанием для отнесения к действующим служит наличие сольфатарной активности. Однако следует отличать собственно фумарольную активность вулкана от сольфатарной, связанной с гидротермальной деятельностью, которая проявляется на вулкане и в его окрестностях. Так, отмеченная гидротермальная и сольфатарная деятельность позднеплейстоценовой кальдеры Узон, района Центрального Семячика (позднеплейстоценовый вулкан Бурлящий), среднеплейстоценового вулкана Дзендзур непосредственно не связана с деятельностью этих давно потухших вулканов. Гидротермальные проявления здесь, как и в Долине гейзеров и на Паужетке, приурочены к большеобъемным остывающим очагам кислой магмы кальдерообразующих извержений средне-позднеплейстоценового этапов.

Что касается самого вулкана Узон (Бараний Пик) на северо-западном борту кальдеры Узон, то он еще старше одноименной кальдеры и прекратил свою деятельность как минимум в среднем плейстоцене. Самым же молодым вулканическим образованием в кальдере Узон является маар озеро Дальнее, возникший ~7600 лет назад.

Якобы происходившее, по наблюдению охотников, на сильно разрушенном, с типичным альпийским рельефом среднеплейстоценовом вулкане Дзендзур извержение («во время сильного февральского землетрясения 1923 г. Зензур горел») очень сомнительно, поскольку никаких следов его никто не смог обнаружить. Вероятно, это был обычный сейсмотектонический обвал в одном из каров, каких на вулкане Дзендзур много, на что указывает и синхронность «извержения» 1923 г. с землетрясением. Об извержении не упоминает и один из последних работавших там исследователей -- Ю. П. Масуренков.

В связи с этим имеющиеся в каталогах вулканы Камень, Бурлящий, Дзендзур, вулкан и кальдера Узон следует исключить из числа действующих.

Нет достаточных оснований для отнесения к действующим также позднеплейстоценовых вулканов Острый Толбачик и Большая Удина. Приводимые в качестве соответствующего аргумента 6 шлаковых конусов на западном склоне Острого Толбачика связаны не с этим вулканом, а с наложенной на него голоценовой региональной зоной шлаковых конусов. Убедительных же доказательств молодого (1−3 тыс. лет) возраста последних извержений вулкана Большая Удина не имеется.

Нельзя относить к действующим и конкретные одноактные вулканические формы (шлаковые и лавовые конусы, кратеры, маары и воронки взрыва, экструзивные купола), включая и те, которые возникли в историческое время, поскольку они, даже по определению, не способны снова извергаться в будущем.

Однако поля позднеплейстоцен-голоценового базальтового ареального вулканизма Южной и Восточной Камчатки, а также Срединного хребта возможно рассматривать как потенциально активные, так как вулканические формы (шлаковые и лавовые конуса, кратеры) во многих из них возникали фактически на протяжении всего голоцена. Поэтому нельзя исключить их образования там и в будущем.

Предлагается включить в состав потенциально активных и Толбачинскую региональную зону шлаковых конусов, возникшую в начале голоцена и остающуюся весьма активной вплоть до настоящего времени. Наиболее молодые вулканические проявления имели там место в 1740, 1941 и 1975−1976 гг. Несомненно, что новые одноактные вулканические формы разных типов станут появляться здесь и в дальнейшем.

Одним из эруптивных центров 70-километровой дугообразной в плане линейной зоны растяжения, с которой ассоциируется Толбачинская региональная зона шлаковых конусов, является и вершинная часть вулкана Плоский Толбачик. Свидетельством этого служит, в частности, многоцентровое Большое трещинное Толбачинское извержение (БТТИ) 1975−1976 гг., в ходе которого на вершине Плоского Толбачика возникла кальдера гавайского типа размером (17 сентября 1976 г.) 1604? 1180 м и объемом 0,347 км?. Ее появление здесь является, по нашему мнению, реакцией на отток магмы из-под постройки вулкана в район Южного прорыва БТТИ, где она и излилась, сформировав обширный (35,87 км?, объем 0,968 км?) лавовый покров. Именно наложение на обычный конусовидный позднеплейстоценовый стратовулкан голоценовой зоны растяжения и мощная инъекция по ней базальтовой магмы способствовали возникновению на вершине последнего и более ранних кальдер гавайского типа, продлению его активной жизни до настоящего времени и появлению названия Плоский Толбачик. Тогда как расположенный рядом однотипный и одновозрастный с Плоским Острый Толбачик, не затронутый этой трещиной, прекратил свою деятельность в конце позднего плейстоцена -- начале голоцена.

Приуроченность к единой структуре формально позволяет объединить Плоский Толбачик с Толбачинской региональной зоной шлаковых конусов, но сделать это не допускает разница в особенностях проявления у них эруптивной активности. Деятельность Плоского Толбачика (одно и то же местоположение эруптивного центра, единый эруптивный аппарат -- кальдерный комплекс и множественность извержений) отвечает деятельности нормального многоактного вулкана, эруптивные же центры Толбачинской зоны постоянно мигрируют, а возникающие вулканические формы всегда одноактные. Поэтому эти образования рассматриваются как самостоятельные, хотя и тесно связанные между собой.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой