научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ РАЙОНА СЕВЕРНОГО ПРОРЫВА БОЛЬШОГО ТРЕЩИННОГО ТОЛБАЧИНСКОГО ИЗВЕРЖЕНИЯ 1975–1976 ГГ. (КАМЧАТКА) ПО ДАННЫМ НИЗКОЧАСТОТНОГО МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ РАЙОНА СЕВЕРНОГО ПРОРЫВА БОЛЬШОГО ТРЕЩИННОГО ТОЛБАЧИНСКОГО ИЗВЕРЖЕНИЯ 1975–1976 ГГ. (КАМЧАТКА) ПО ДАННЫМ НИЗКОЧАСТОТНОГО МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ»

УДК 550.34:550.21

ОСОБЕННОСТИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ РАЙОНА СЕВЕРНОГО ПРОРЫВА БОЛЬШОГО ТРЕЩИННОГО ТОЛБАЧИНСКОГО ИЗВЕРЖЕНИЯ 1975-1976 ГГ. (КАМЧАТКА) ПО ДАННЫМ НИЗКОЧАСТОТНОГО МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

© 2013 г. Ю. А. Кугаенко1, В. А. Салтыков1, А. В. Горбатиков2, М. Ю. Степанова2

1Камчатский филиал Геофизической службы РАН 683006Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail: ku@emsd.ru 2Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН 123995 Москва, ул.Б. Грузинская, 10, e-mail: avgor70@mail.ru Поступила в редакцию 29.03.2012 г.

С целью развития представлений о глубинном строении магматической системы и питающих каналов Северного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения 1975—1976 гг. в 2010— 2011 гг. широкополосной цифровой аппаратурой выполнена съемка фонового микросейсмического излучения вдоль двух параллельных линейных профилей, заложенных через эруптивные центры разного возраста вкрест основного магмоподводящего разлома. Методом низкочастотного микросейсмического зондирования построены глубинные разрезы до 20 км, отражающие распределения относительных скоростей поперечных сейсмических волн вдоль указанных профилей. Под обоими прорывами показаны элементы магматической системы, которые проявляются как низкоскоростные аномалии. Локализованы разноглубинные области магматических очагов и соединяющие их питающие каналы. Обнаружено, что поступление магмы в приповерхностные очаги могло идти из разных глубинных источников по пространственно обособленным магмоводам, что является одной из возможных причин изменения состава базальтов в ходе извержений. Для зоны ареального вулканизма впервые продемонстрировано изменение характера магмоподводящих каналов извержений при переходе от кристаллического фундамента к вулканогенно-осадочной толще: субвертикальные каналы сменяются наклонными формами. Показано, что элементы магматической питающей системы под обоими изученными эруптивными центрами схожи между собой. Выдвинуто предположение, что существует закономерность в конфигурации питающих систем извержений средней части Толбачинской региональной зоны ареального вулканизма.

Б01: 10.7868/80203030613050039

ВВЕДЕНИЕ

Большое трещинное Толбачинское извержение (БТТИ) [Большое ..., 1984] является одним из интереснейших и мощнейших проявлений современного вулканизма и вот уже более 30 лет привлекает внимание широкого круга специалистов. Оно происходило на Камчатке, в южном секторе Ключевской группы вулканов с 6 июля 1975 г. по 10 декабря 1976 г. Район извержения относится к крупной зоне ареального базальтового вулканизма, именуемой Толбачинским Долом, протянувшейся на юг от действующего вулкана Плоский Толбачик. В истории эруптивной активности Толбачинского Дола извержения происходили не менее 60 раз, а на последнем этапе, длившемся около 2000 лет, неоднократно возникали крупные шлаковые конусы, сходные с конусами БТТИ. В

настоящее время это одно из наиболее изученных вулканических извержений на планете, существенно дополнившее теорию механизма трещинных извержений и давшее обширный материал для понимания многих вопросов, связанных с механизмом внедрения базальтовых магм, формированием магматических очагов и пр. [Геологические ..., 1978; Бюллетень ..., 1979; Большое ..., 1984; Федотов и др., 1991, 2010, 2011]. Но ряд проблем остался нерешенным и требует дополнительных исследований. Прежде всего, это вопросы, связанные со строением и свойствами промежуточных магматических очагов и питающих каналов и основной особенностью БТТИ — резкой сменой состава изверженных базальтов от высокомагнезиальных через промежуточные разности к субщелочным глиноземистым.

Применение для регистрации сейсмических сигналов цифровой широкополосной аппаратуры и развитие принципиально новой технологии оценки параметров геологических объектов — методики низкочастотного микросейсмического зондирования [Горбатиков и др., 2008а] — позволило подойти к изучению глубинной структуры района БТТИ на современном уровне, уточнить ранее полученные результаты и выявить новые особенности глубинного строения Толбачинско-го Дола.

В качестве источника информации о глубинном строении исследуемого района используются сейсмические сигналы естественной природы — фоновое микросейсмическое излучение в широком диапазоне частот.

В статье приведены результаты применения метода низкочастотного микросейсмического зондирования [Горбатиков и др., 2008а] для исследования структуры земной коры вдоль двух линейных субширотных профилей (П-1 и П-2, рис. 1), пересекающих среднюю часть Толбачин-ского Дола, где сосредоточены самые крупные (относительная высота более 300 м) шлаковые конусы: Северный прорыв БТТИ, гора Алаид, Песчаные горки, горы 1004 и Высокая, конус Лагерный.

Профиль П-1 пересек цепочку конусов Северного прорыва БТТИ. Профиль П-2 прошел на 3 км южнее, через область более древних извержений, представленную вулканическими постройками горы Высокой (возраст — менее 1000 лет) и горами 1004 и Пра-Высокой (возраст — около 2000 лет).

О РАЙОНЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

История вулканизма Толбачинской региональной зоны шлаковых конусов и детальное описание БТТИ изложены в коллективной монографии [Большое ..., 1984], обобщающей многолетние всесторонние исследования этого извержения, выполненные коллективом Института вулканологии ДВНЦ АН СССР в творческом сотрудничестве с учеными других институтов стра-

ны. Приведенный ниже краткий обзор базируется на данных этой монографии.

Вулканическая деятельность

Толбачинский Дол — южная региональная зона шлаковых конусов вулкана Плоский Толбачик — расположен в юго-западном секторе Ключевской группы вулканов (см. рис. 1). Это линейная область четвертичного базальтового ареального вулканизма, сформировавшаяся в течение последних 10 тыс. лет и сохраняющая высокую эруптивную активность. Простирание зоны — север-северо-восточное, длина — 40 км, ширина — около 15 км. Главной особенностью Толбачин-ского дола является большая концентрация шлаковых конусов в его осевой части: в узкой полосе шириной 3—4 км, отвечающей крупной зоне разломов, сосредоточено около 80% всех эруптивных центров в виде многочисленных трещин и цепочек шлаковых конусов, образующих отчетливо выраженную в рельефе вулканическую гряду.

Вулканическая деятельность на Толбачинском Доле не прекращалась в течение всего голоцена [Брайцева и др., 1984]. На первом этапе вулканизма (10—2 тыс. лет назад), охватившем всю площадь Толбачинского Дола, происходили многочисленные извержения существенно эффузивного характера, высота шлаковых конусов не превышала 100 м. Для этого этапа характерны излияния субщелочных глиноземистых базальтов, которые имели низкий коэффициент эксплозивности, в пределах 1—12%. Второй этап вулканизма (2 тыс. лет назад — настоящее время) имеет ряд отличий: приуроченность вулканических проявлений к узкой осевой полосе Толбачинского Дола и контрастность состава поступающей на поверхность магмы (магнезиальные базальты умеренной щелочности, субщелочные глиноземистые базальты и их промежуточные разности). На этом этапе коэффициент эксплозивности возрос до 30—70% и в центральной части Толбачинского Дола начали формироваться крупные шлаковые конусы высотой до 300 м.

Рис. 1. Толбачинская региональная зона шлаковых конусов.

а — схематическая карта: 1 — крупные вулканы; 2 — голоценовые шлаковые конусы; 3 — кальдера обрушения на вершине Плоского Толбачика, образовавшаяся в ходе БТТИ; 4 — голоценовые лавовые потоки; 5 — конусы (а) и лавовые потоки (б) Северного (СП) и Южного (ЮП) прорывов БТТИ. Номерами на рис. 1а обозначены вулканы: 1 — Острый Толбачик, 2 — Плоский Толбачик, 3 — Большая Удина, 4 — Острая Зимина.

б — космический снимок района, схематически изображенного на рис. 1а, номера вулканов те же. Прямоугольником на рис. 1а, 1б выделена область, более детально представленная на рис. 1в.

в — фрагмент схемы вулканических образований Толбачинской региональной зоны шлаковых конусов (схема составлена Г.Б. Флеровым, приводится по рис. У.2 из монографии [Большое ..., 1984]): 1 — шлаковые конусы; 2 — эруптивные центры и бокки крупных шлаковых конусов, показанные вне масштаба; 3 — Новые Толбачинские вулканы - шлаковые конусы (а) и лавовые потоки (б) Северного (СП) и Южного (ЮП) прорывов БТТИ; 4 — голоценовые конусы прорыва гор 1004 и Пра-Высокой; 5 — профили микросейсмической съемки (П-1 и П-2); 6 — опорная сейсмическая станция.

Благодаря особенностям проявлений эруптивной активности, Толбачинская региональная зона шлаковых конусов включена в ряд действующих и потенциально активных вулканических образований Камчатки в качестве самостоятельного объекта [Мелекесцев и др., 2001].

Извержение 1975—1976 гг. в центральной части Толбачинского Дола (БТТИ) предварялось короткой, но интенсивной сейсмической подготовкой и было успешно предсказано по сейсмическим данным [Токарев, 1976]. Это извержение было представлено Северным и Южным прорывами (СП и ЮП), расстояние между которыми около 10 км, и сопровождалось обрушением вершинного кратера вулкана Плоский Толбачик с образованием новой провальной кальдеры, появление которой связывают с оттоком магмы из-под вулкана. В ходе БТТИ рои землетрясений, свидетельствовавшие о скрытом внедрении базальтовых даек и перераспределении напряжений в среде, вытянулись на 50 км к югу от вулкана Плоский Толбачик, иллюстрируя масштабы происходивших явлений.

Извержение СП длилось 72 дня (с 6 июля по 15 сентября 1975 г.) и имело эксплозивно-эффузивный характер. Основными элементами СП являются цепочка из трех шлаковых конусов высотой до 330 м, образовавшихся вдоль единой трещины, лавовые потоки площадью около 9 км2 и обширное пеплошлаковое поле, покрывающее территорию площадью более 1000 км2. Особенностями СП являются разобщенность центров эксплозивной и эффузивной деятельности и смена химического состава магмы в последние дни активности прорыва.

Особенности фундамента

По геофизическим данным установлено, что вся региональная зона шлаковых конусов Толба-чика, включая район БТТИ, приурочена к слож-нопостроенной рифтовой структуре опускания глубинных границ зе

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.

Показать целиком