ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2007, № 5, с. 14-28
УДК 551.21
КАРЫМШИНА - ГИГАНТСКАЯ КАЛЬДЕРА-СУПЕРВУЛКАН НА КАМЧАТКЕ: ГРАНИЦЫ, СТРОЕНИЕ, ОБЪЕМ ПИРОКЛАСТИКИ
© 2007 г. В. Л. Леонов, А. Н. Рогозин
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 683006
Поступила в редакцию 10.02.2007 г.
Приведены данные об открытой в 2006 г. кальдере, которая сформировалась на Южной Камчатке в эоплейстоцене (1.2 - 1.5 млн. лет назад). Реконструированы границы кальдеры, определены ее размеры - примерно 15 х 25 км. В северо-западной части кальдеры выявлен поднятый блок, который рассматривается как следствие внедрения вязких риолитовых магм на более позднем этапе (около 0.5 - 0.8 млн. лет назад), то есть как резургентное поднятие. Восстановлены границы крупного озерного бассейна, сформировавшегося в кальдере после образования резургентного купола. Приведены расчеты объема пирокластики, выброшенной при образовании кальдеры. Показано, что по объему выброшенного материала извержение, при котором образовалась кальдера, относится к крупнейшим на Камчатке и входит в группу наиболее крупных извержений мира. Проанализированы структурные позиции расположенных в рассматриваемом районе современных гидротермальных систем и рудных проявлений, показана их связь с кальдерой и расположенным в ней ре-зургентным куполом.
Понятие "супервулкан" появилось в вулканологической литературе совсем недавно [5, 23, 28, 30, 31]. Под ним понимается место, где происходят очень крупные извержения, при которых на поверхность выбрасываются вулканические породы, по объему на порядок или даже на два порядка превышающие продукты извержений обычных вулканов. В качестве примеров "супервулканов" обычно называются кальдерные комплексы Тоба на о. Суматра в Индонезии и Иеллоустон в США. Первый имеет размеры 100 х 30 км, объем кислой пирокластики, выброшенной только в последний этап его формирования 74 тыс. лет назад, составил 2800 км3 [24]. Размеры второго - 85 х 45 км, объем выброшенного при последнем извержении материала - более 1000 км3, возраст 640 тыс. лет [25]. Подобные извержения являются катастрофами для всего живого на Земле - огромные пространства покрываются пеплом, на десятилетия меняется климат. Если подобное извержение произойдет в районе кальдеры Иеллоустон сейчас, а по мнению некоторых исследователей оно вполне возможно в течение ближайших десятилетий, то будет уничтожена не только большая часть США, но от понижения температуры, кислотных дождей и повышенной радиации пострадают миллионы людей на всей планете. Не случайно, что в последнее время к "супервулканам" приковано особое внимание, а на очередное заседание IAVCEI, которое состоится в Перуджи, Италия в 2007 г., в качестве одной из основных тем вынесена тема "крупнообъемные
извержения в истории Земли, эксплозивные "супервулканы" (http://www.iugg2007perugia.it).
На Камчатке до сих пор наиболее крупные извержения связывались с четвертичными кальдерами, при формировании которых выбрасывалось до 100-150 км3 кислой пирокластики [11]. Более крупных извержений, которые можно было бы приравнять к извержениям известных "супервулканов", имеющих объем изверженного материала до 1000 км3 и более, на Камчатке не было известно. В то же время предположения, что такие извержения могли быть в более ранний период, делались [13]. Они основывались на том, что в скважинах, пробуренных у берегов Камчатки, были встречены многочисленные прослои пепла и наиболее мощные слои имели возраст 1.1-1.6 млн. лет. Один из районов, где можно было предполагать существование "супервулкана", - Южная Камчатка. На стыке ее с поперечной Начикин-ской складчато-глыбовой зоной еще в 70-е годы XX в. при геолого-съемочных работах был выявлен обширный район, в котором преобладают породы кислого состава. Эти породы были выделены в особую дацит-риолитовую формацию, а район, где вскрывались эти породы, рассматривался как крупная вулканотектоническая депрессия [12]. В дальнейшем существенно менялись представления о возрасте и об объеме дацит-риолито-вой формации, а также размерах вулканотекто-нической депрессии, что было связано со слабой изученностью района. В последних работах [19, 20, 22] были приведены новые датировки пород формации, свидетельствующие о ее эоплейстоце-
Рис. 1. Местоположение кальдеры Карымшина и ее сопоставление с вулкано-тектоническими депрессиями, выделявшимися в данном районе ранее. I - Карымшинская вулкано-тектоническая депрессия [12], II - Банно-Карымшинская вулкано-тектоническая депрессия [22], III - кальдера Карымшина (выделена впервые в данной работе). 1, 2, 3 - группы термальных источников (1 - Больше-Банные, 2 - Карымшинские, 3 - Верхне-Паратунские). На врезке в верхнем правом углу показано местоположение рассматриваемого района на Камчатке.
новом возрасте, были значительно сокращены размеры депрессии, которая все же до сих пор имела очень условные границы (рис. 1).
В 2004-2006 г. нами были проведены специальные работы по уточнению геологического строения рассматриваемого района с целью определения структурных позиций расположенных здесь Больше-Банного и Карымшинского геотермальных месторождений. Проведенные работы позволили не только во многих местах установить фактические границы депрессии, определить ее истинные очертания, но и выявить особенности вулканизма более позднего этапа, реконструировать связанное с ним резургентное поднятие. В итоге мы пришли к выводу, что в рассматриваемом районе необходимо выделять крупную кальдеру, испытавшую этап резурген-ции. В настоящее время еще не все границы этой структуры выявлены достоверно, что связано, с одной стороны, с ее большими размерами, а с другой стороны, с древностью, с тем, что границы ее, в основном, не проявлены в морфологии района, частично перекрыты более поздними лавами. Тем не менее, уже сейчас можно говорить о том, что эта кальдера является наиболее крупной из известных кальдер Камчатки, что она приближается по параметрам к тем структурам, которые сейчас называют "супервулканами".
Выделенная структура близка, хотя и не совпадает полностью с описанной ранее Банно-Карым-шинской вулканотектонической депрессией [22]. В связи с этим, чтобы не было путаницы, мы даем выделенной структуре новое название - кальдера Карымшина (так называется хребет, расположенный в пределах депрессии, и река, прорезающая ее).
Общие данные о районе и истории изучения толщи кислых туфов и игнимбритов в верховьях рек Банная, Карымшина, Быстрая. Рассматриваемый район расположен в южной части полуострова Камчатка, примерно в 50 км на юго-запад от г. Петропавловск-Камчатский. Он представляет собой горный массив с отдельными вершинами высотой до 1200-1300 м (рис. 2). Наиболее высокой является гора Толстый Мыс (1343 м). Со склонов этой горы и ближайших вершин берут начало многие реки района, текущие как на восток, в сторону Тихого океана (реки Паратунка, Лев. Быстрая), так и на запад - к Охотскому морю (реки Банная, Карымчина). Севернее расположена депрессия Начикинского озера.
Район расположен к западу от вулканов Восточно-Камчатского вулканического пояса. Ближайшие наиболее крупные вулканы - Горелый (1828 м) и Вилючинский (2173 м) - расположены к юго-востоку от рассматриваемой территории.
158°00'
Рис. 2. Восстановленные границы кальдеры Карымшина (жирный пунктир). Четырехугольниками показаны районы, изучавшиеся детально: I - верховья р. Банная, II - перевал Карымчина-Карымшина, Ill - Бабий Камень. Черным цветом показаны экструзии риолитов, внедрившиеся на посткальдерном этапе. Тонкие пунктирные линии - изолинии глубин кровли мелового фундамента [7], цифры означают глубину в км.
В структурном отношении район приурочен к стыку Начикинской складчато-глыбовой зоны северо-западного простирания, расположенной северо-восточнее, и Камбально-Гореловского грабена, расположенного южнее. Границей между этими структурами является так называемый "Вилючинский линеамент" - крупная зона дислокаций северо-западного простирания, пересекающая всю южную часть полуострова [2]. И.Д. Петренко [14] выделяет в рассматриваемом районе два параллельных сброса, которые он рассматривает как часть протяженной Южно-Камчатской системы рудоконтролирующих сбросов, отделяющих поднятые участки, расположенные на северо-востоке и востоке, от опущенных участков, расположенных южнее.
На схеме рельефа кровли мелового фундамента для Южной Камчатки, составленной М.И. Зуби-ным [8], видно, что с рассматриваемым районом связан локальный прогиб фундамента до глубин более 3.5 км (рис. 2). Локальная депрессионная
структура выделяется в данном районе также по гравиметрическим данным [3].
Область распространения толщи кислых туфов и игнимбритов, которые занимают значительную часть рассматриваемого района, имеет ограниченное распространение, а зона ее развития четко вытянута в северо-западном направлении. Размеры ее составляют примерно 50 х 20 км. В.С. Шеймович [18], основываясь на проведенных в этом районе в 1958-1962 гг. геологическом картировании и тематических работах группы М.А. Фаворской [17], относил кислые породы района к среднемиоценовой "березовской свите". Площадь, на которой вскрываются эти породы, оценивалась в 1000 км2, мощность пород "березовской свиты" - около 1000 м. Доля игнимбритов оценивалась в 25%, а объем кислых пород - в 300 км3.
Необходимо отметить, что в ранних работах крупные вулканические аппараты, расположен-
ные по краям поля развития кислых пород (вулканы гор Шемедоган, Шапочка, Горячая и др.), и многочисленные крупные экструзии и потоки липаритов, встречающиеся в поле развития туфов и игнимбритов, относились к алнейской серии верхнемиоцен-плиоценового возраста [4, 16, 18].
После того как в конце 1970-х годов XX в. в районе была проведена среднемасштабная геологическая съемка, от понятия "березовская свита" отказались, а кислые туфы и игнимбриты рассматриваемого района были разделены на несколько формаций - липарито-дацитовую (игнимбрито-вую) среднемиоценовую, андезито-базальтовую позднемиоценовую и контрастную базальт-липа-ритовую позднемиоцен-плиоценовую [12]. Была выделена к
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.