Description:

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ, ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И ГЕОХИМИИ им. акад. А.Н. Заварицкого, Малышев А. И., Жизнь вулкана, Екатеринбург 2000, УДК 551.21, Малышев А. И. Жизнь вулкана. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. ISBN 5-7691-1071-6. В основу работы положены многолетние наблюдения автора за процессом извержений одного из наиболее активных вулканов Камчатки – вулкана Безымянного. В ходе исследований выявлены некоторые закономерности развития вулканического процесса, они проанализированы, обобщены и дополнены в теоретической части работы. Обосновывается, что источником движения вулканического процесса является динамическая активность магматических систем в приповерхностных условиях, возникающая как следствие выделения из расплава кристаллической и газовых фаз. Развитие вулканического процесса реализуется в форме полициклических автоколебаний, проявляющихся как в изменении количества поступающего на поверхность ювенильного материала, так и в циклической эволюции вулканического процесса по составу и формам извержений. Количественная сторона автоколебательного процесса описывается нелинейным дифференциальным уравнением второго порядка. Рассмотрена проблема практического использования выявленных закономерностей, в том числе примеры прогноза вулканических извержений. Работа может быть полезна широкому кругу специалистов в областях вулканологии, магматической геологии и геофизики. Отв. редактор академик РАН, доктор геол.-мин. наук Коротеев В. А., Рецензент профессор, доктор геол.-мин. наук Прокин В. А. Введение Более подробное знание вулканических сил и явлений, последовательности вулканических событий когда-нибудь откроет нам скрытый ритм в их деятельности и таким образом поможет сохранять жизнь и имущество, предупреждая об опасности. Г. В. Тиррель. Жизнь человека слишком мала по сравнению с длительностью многих природных процессов и поэтому окружающая нас действительность воспринимается скорее в статике, чем в динамике. О том, что внутреннее развитие нашей планеты продолжается и в настоящее время, постоянно напоминают такие грозные явления природы, как вулканические извержения. Целостное восприятие внутреннего единства и многогранности реального природного процесса – необходимая предпосылка для его понимания. Лишь в этом случае процесс познания начинает приносить определенную практическую пользу, тем большую, чем выше уровень понимания закономерностей развития природных систем. В этом плане изучение вулканического процесса особенно актуально, так как позволяет решить ряд важных практических задач, которые по степени непосредственной практической значимости можно подразделить на три группы. Во-первых, действующий вулкан испокон веков представлял для человека источник повышенной опасности. Эффективные попытки прогноза этой опасности возможны лишь при условии правильного понимания процессов, протекающих в вулканической системе. Во-вторых, вулкан, по образному сравнению Г. Макдональда, представляет собой окно в глубины Земли. Это справедливо постольку, поскольку действующий вулкан является единственным источником информации о современных процессах формирования вулканических горных пород. В-третьих, вулкан можно рассматривать как окно в глубины Земли еще и потому, что он является единственным источником информации о реальных закономерностях развития магматических систем, динамике процессов, в них происходящих. Данная работа – это попытка создания на примере исторических извержений вулкана Безымянного динамической модели развития вулканического процесса. Выбор в качестве объекта исследований этого вулкана не случаен. В плане выявления закономерностей вулканического процесса наибольшее значение для автора имели режимные наблюдения за эруптивным процессом этого вулкана. За семь лет наблюдений автору представилась возможность стать свидетелем последовательности из 9 сравнительно кратковременных эксплозивно-эффузивных и 5 затяжных деформационно-экструзивно-эффузивных извержений. Уникальность этой последовательности заключается в том, что Безымянный в настоящее время – не только один из наиболее активных вулканов мира, но и, пожалуй, единственный вулкан со столь быстрой эволюцией эруптивного процесса, за сравнительно небольшой период собрать представительные данные. Можно утверждать, что для получения такого же объема знаний по другим, не менее активным, но более медленно эволюционирующим вулканам, потребовалось бы не одно столетие. В основу исследования положен системный анализ. Это направление методологии научного познания, рассматривающее объекты исследования как системы, ориентирует на раскрытие целостности объекта, выявление многообразия типов связей в нем и сведение их к единую теоретическую картину. Если предположить, что развитию вулканического процесса действительно свойственны некие внутренние закономерности, то они должны проявляться в различных плоскостях, отражающих разные стороны этого процесса. В частности, при изучении количественного и качественного состава вулканитов, изменчивости форм извержений, особенностей сейсмического сопровождения мы фактически имеем дело с различными каналами информации, в которой в той или иной мере должны быть отражены общие закономерности процесса как единого целого. В первой части работы предпринята, на взгляд автора, достаточно успешная попытка выявления этих закономерностей для процесса исторических извержений Безымянного. Однако любая вулканическая система представляет собой лишь частный случай выхода на поверхность магматической системы. Следовательно, если в деятельности конкретного вулканического центра установлены некоторые закономерности, то становится вполне обоснованной проверка их значимости в деятельности магматических систем вообще и вулканических – в частности. Это обстоятельство потребовало расширения сферы применения системного анализа и включения в нее поиска по литературным источникам аналогов этих закономерностей в деятельности различных вулканических систем. Наряду с расширением сферы применения системного анализа возникла необходимость и его углубления в плане улучшения качественной и количественной интерпретации выявленных закономерностей. Эти аспекты рассматриваются во второй, теоретической, части работы. Третья часть посвящена возможности практического использования выявленных закономерностей. Основное внимание уделено прежде всего перспективам применения этих закономерностей в плане качественного и количественного прогноза вулканических извержений. В этой же части рассмотрено возможное влияние динамической модели вулканического процесса на некоторые проблемы рудной геологии. В заключение следует заметить, что автора, вероятно, будет трудно упрекнуть в излишней любви к различным классификациям. Загоняя реальные природные процессы, их развитие, в прокрустово ложе неких идеализированных представлений, мы очень часто теряем самое главное – восприятие внутренней целостности, единства и многогранности процесса, заменяем живую функционирующую природную систему мертвым скелетом наших абстрактных представлений о ней. «Разделение природы на ее отдельные части, разделение различных процессов и предметов природы на определенные классы… – все это было основным условием тех исполинских успехов, которые были достигнуты в области познания природы за последние четыреста лет. Но этот же способ изучения оставил нам привычку рассматривать вещи и процессы природы в их обособленности, вне их великой общей связи, и в силу этого – не в движении, а в неподвижном состоянии, не как существенно изменчивые, а как вечно неизменные, не живыми, а мертвыми». Поэтому попытку передать восприятие живого вулканического процесса можно рассматривать как сверхзадачу работы. Земля живая, и вулканы наиболее ярко свидетельствуют об этом. В работе сделана попытка выявить внутренние связи вулканического процесса, их взаимозависимости, самоорганизацию и саморазвитие, рассмотреть его «биологию». И через вулканы прикоснутся к тайнам Природы. Не властвовать, а хотя бы попытаться понять… Часть 1. Наблюдения Объект исследования – вулкан Безымянный. 1 Геологическое положение и история развития Вулкан Безымянный (55°58’ с.ш., 160°35’ в.д., абс. высота до 1955 г. – 3085 м) расположен в самом центре Ключевской группы вулканов. Рельеф в районе вулкана сильно расчленен и активно формируется в настоящее время. Положение вулкана и сложный рельеф окружающей территории обусловливают локальную климатическую специфику района на фоне общих черт муссонного климата. Речная сеть в основном представлена руслами временных водотоков. Растительный и животный мир в окрестностях вулкана беден и однообразен. В целом район труднодоступен и абсолютно не освоен в хозяйственном отношении. Геологическая обстановка района определяется его расположением в центре Ключевской группы вулканов, представляющей собой крупнейшее на Камчатке скопление из 13 вулканов. Из них к действующим относятся Ключевской, Плоский Толбачик, Безымянный. Помимо вулканических форм центрального типа, на территории Ключевской группы широко представлены лавовые плато и лавовые равнины, в образовании которых значительное участие принимали трещинные излияния. В развитии Ключевской группы вулканов просматриваются тенденции, во-первых, к локализации вулканической активности вдоль сравнительно узкой линейной зоны северо-восточного простирания и, во-вторых, к постепенному переходу от преимущественно ареального вулканизма к формированию долгоживущих вулканических структур центрального типа. Состав извергаемых продуктов и формы извержений закономерно эволюционируют с течением времени. К концу 70-х годов в недрах расположенной к востоку от вулкана обширной Хапиченской впадины работами ГСЗ был обнаружен аномальный объект. Расчеты позволили аппроксимировать этот объект расплавами андезитов и андезитобазальтов. В то же время в районе Хапиченской впадины выявлен минимум силы тяжести. Обсчет этой аномалии привел к заключению о... Ключевые слова: парообразный состояние, пировойлочная текстура, поверхностный иссушение, магма, извержение, пирокластик, направление, безымянный, уэйджер, лава, газовый фаза, движение, образование, количество, мин, ван беммелен, экструзивный, работа, долинный сеть, курильский остров, роговой обманка, богоявленский, теория, кластический фация, течение, горячий грязепирокласт, ход, фаза октябрь-ноябрь, пирокластический поток, извержение вулкан, небольшой, потенциальный барьер, токарев, жданова, мощность, свободный фаза, хребет кумроч, сст апахончич, пепловый, вулканол, точка съемка, анализ, кигать, вулканический центр, вулканология сейсмология, эксплозивный форма, камчатка, горельчик, вид, телеметрический передача, первичный-понятийный аппарат, цветной капуста, закупоренный жерло, центр, ермаков, вершина, блок, взрыв, расстояние, обычный, тектоника плита, меняйл, ключевский, км, аккреционный лапилли, сейсмический, расплав, серьезный затруднение, система, жарин, непрерывный-спазматический дрожание, эруптивный, коржинский, огород, период, толбачинский дол, содержание, обломочный материал, структура, состояние, тенденция, вулканический нагорье, интенсивный грязепад, обвальный лавина, последний, магматический канать, магматический, ст, ювенильный материал, день, ювенильный, практически, подобный, мнение, обломок, высота, возможный, пассивный всплывание, постройка вулкан, плагиоклаз, пеплово-глыбовый, объём, уровень, растворенный состояние, результат, выделение, июнь, автоэксплозивный, точка обзор, кирсанов, кратер, лавовый поток, рис, поверхность, горицкий, лавовый равнина, восточный, пепел, газопепловой столб, активность вулкан, эруптивный колонна, кальдера, развитие, летучий, условие, автоэксплозивности участвующий, редакция журнал, форма, исследователь, пирокластический, деятельность, разрушение, пирокластический материал, активность, вулкан безымянный, зональность, счёт, подвергнувшийся переработка, русеть истечение, заварицкий, пепловый туча, кристаллический фаза, жизнь, предел, утро, температура, обвал, модель, покрасневший край, экструзивный купол, обвальный, объем, зона, место, башарин, дубик, сера, изменение, лавина, склон, давление, вулкан, грязевой смесь, вулканический, поток, свежевыпавший материал, вулканический канал, мера нарастание, точка зрение, мезо микроплагиофировой, гиперболический закон, газ, определяемый микрокомпонент, создавшийся ситуация, момент, конец, год, формирование, лавовый пробка, тип, магматический флюид, прогноз, мощный, мины, значительный, сейсмология, иванов, федотов, процесс, мочь, район, эруптивный туча, слабый, фаза, материал, черных курильщик, равновесный состояние, землетрясение, эксплозивный, скорость, кристаллизация, разность, гонтовой, крайний мера, андезит, стенка палатка, лавовый, баллистический траектория, постройка, группа, вулканический процесс, порода, набоко, отложение, октябрь, геологический словарь, малышев вулкан, камчатка скопление, малышев, сводовый поднятие, горшок, марс, размер, вулканокластическа пыль, цикл, серного перехват, минеральный фаза, вулканология, бортовой вал, неправильный зерно, марта, пестрый хребтика, случай, эволюция, март, наблюдение, острый толбачик, плоский толбачик, магматический колонна, окружающий среда, мина, купол, характер, состав