научная статья по теме ПЕРИФЕРИЧЕСКИЙ МАГМАТИЧЕСКИЙ ОЧАГ БАЗАЛЬТОВОГО ВУЛКАНА ПЛОСКИЙ ТОЛБАЧИК, КАМЧАТКА: ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, ПОЛОЖЕНИЕ И ГЛУБИНА, РАЗМЕРЫ И ИХ ИЗМЕНЕНИЯ ПО ДАННЫМ О РАСХОДЕ МАГМ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ПЕРИФЕРИЧЕСКИЙ МАГМАТИЧЕСКИЙ ОЧАГ БАЗАЛЬТОВОГО ВУЛКАНА ПЛОСКИЙ ТОЛБАЧИК, КАМЧАТКА: ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, ПОЛОЖЕНИЕ И ГЛУБИНА, РАЗМЕРЫ И ИХ ИЗМЕНЕНИЯ ПО ДАННЫМ О РАСХОДЕ МАГМ»

УДК 521.21

ПЕРИФЕРИЧЕСКИЙ МАГМАТИЧЕСКИЙ ОЧАГ БАЗАЛЬТОВОГО ВУЛКАНА ПЛОСКИЙ ТОЛБАЧИК, КАМЧАТКА: ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, ПОЛОЖЕНИЕ И ГЛУБИНА, РАЗМЕРЫ И ИХ ИЗМЕНЕНИЯ ПО ДАННЫМ

О РАСХОДЕ МАГМ

© 2011 г. С. А. Федотов1, 2, И. С. Уткин1, Л. И. Уткина1

1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

123995 Москва, Бол. Грузинская ул., 10, e-mail: isutliut@mail.ru, karetn@list.ru

2 Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9,

e-mail: fedotov@kscnet.ru Поступила в редакцию 14 .07.2011 г.

Наиболее мощным вулканическим центром на островных дугах и в зонах подвига литосферных плит является Ключевская группа вулканов (КГВ), Камчатка. В голоцене вулканическая деятельность в южной части КГВ сосредоточена в крупном базальтовом вулкане Плоский Толбачик (ПТ), высота 3085 м, и его Толбачинской зоне шлаковых конусов (ТЗ), длина 70 км, которые сходны с вулканами гавайского типа и их рифтами. Извергаются базальты разного типа с расходом 18 х 106 т/г. В работе приводятся сведения о периферическом магматическом очаге ПТ, полученные несколькими независимыми способами. Использовались данные о развитии, извержениях, расходе магм, деформациях, землетрясениях ПТ и ТЗ, а также расчеты размеров проточного магматического очага ПТ. По сейсмологическим и геодезическим данным этот очаг располагается под вершинной кальдерой ПТ, его поперечные размеры менее 6 км, кровля очага находится на глубине 2 км. По данным проведенных расчетов поперечный размер очага равен 4.9—5.8 км, вертикальный размер 3.2—3.9 км, объем очага 40—70 км3, а его центр находится на глубине около 4 км.

Приведенные сведения поясняют свойства этого источника глиноземистых базальтов ПТ и ТЗ, а также всей сложной магматической питающей системы КГВ.

ВВЕДЕНИЕ

Ключевская группа вулканов (КГВ), которая располагается на Камчатке в области сочленения Курило-Камчатской и Алеутской дуг, является наиболее мощным вулканическим центром островных дуг и зон подвига литосферных плит на Земле [Влодавец, 1940; Влодавец, Пийп, 1940; Действующие вулканы ..., 1991; Федотов и др., 2010; Бе^оу ^ а1., 2010] (рис. 1).

В южной части КГВ находится массив двух крупных базальтовых стратовулканов возраста 40— 50 тыс. лет — потухшего вулкана Острый Толбачик (ОТ) и действующего вулкана Плоский Толбачик (ПТ) (рис. 2).

Вулкан Плоский Толбачик, высота 3085 м, имеет ряд особенностей, которыми он отличается от других вулканов Курило-Камчатской дуги: вершинная кальдера гавайского типа, диаметр 3.5 км; появление лавового озера и выбросы базальтовых нитей ("волосы Пеле") и кристаллов плагиоклазов в ней; две радиальные линейные зоны шлаковых конусов общей длиной 70 км; сходные с рифтами гавайских вулканов; волнистые базальтовые лавы

гавайского типа и лавовые трубы в Толбачинской зоне шлаковых конусов, и др. По своей продуктивности (17.4 млн т/год) ПТ относится к числу наиболее мощных вулканов Курило-Камчатской дуги вместе с вулканами Ключевской и Шивелуч.

Магматическая питающая система ПТ и Толба-чинской зоны шлаковых конусов образует южную часть гигантской питающей магматической системы всей КГВ. В этой части находится периферический магматический очаг ПТ В данной работе рассматриваются и рассчитываются свойства этого очага: источники магм, питание, деятельность, размеры очага и их изменения по данным о расходе магм вулкана со времени его образования.

В разделе 1 кратко рассматриваются вулканические сведения о формировании, развитии, деятельности и составе базальтов массива вулканов Острый и Плоский Толбачик и Толбачинской зоны шлаковых конусов и о вероятных свойствах их магматической питающей системы.

В разделе 2 приводятся вулканологические и геодезические данные о вершинной кальдере гавайского типа, ее свойствах, деятельности и круп-

160.1 160.2 160.3 160.4 160.5 160.6 160.7 160.8 в.д.

Рис. 1. Схематическая карта района извержения Ключевской группы вулканов (КГВ).

а — расположение активных и потухших вулканов: 1 — лавовые потоки Северного (Б) и Южного (В) прорывов БТТИ; 2 — свежая кальдера обрушения на вершине Плоского Толбачика, образовавшаяся в ходе БТТИ (А); 3 — крупнейшие кратеры; 4 — голоценовые шлаковые конусы и их лавовые потоки; 5 — позднеплейстоценовые шлаковые конусы и их лавовые потоки; 6 — крупные голоценовые стратовулканы; 7 — крупные позднеплейстоцен-голоценовые вулканы; 8 — щитовой вулкан в основании Ушковского и Крестовского вулканов; 9 — голоценовые кальдеры обрушения на вершинах вулканов Плоский Толбачик и Ушковский; 10 — сильно разрушенный вулкан Горный зуб; 11 — лавовые плато; 12 — щитовой вулкан Николка; 13 — дочетвертичные породы складчатого фундамента; 14 — разломы, выраженные в рельефе, и погребенные. Номерами на рис. 1а обозначены вулканы: 1 — Ключевской, 2 — Камень, 3 — Безымянный, 4 — Средний, 5 — Крестовский, 6 — Ушковский, 7 — Острый Толбачик, 8 — Большая Зимина, 9 — Малая Зимина, 10 — Большая Удина, 11 — Малая Удина.

б — плановый космический снимок КГВ, номера вулканов те же.

ном проседании и оттоке магм, происходивших во время Большого трещинного Толбачинского извержения 1975—1976 гг.

В разделе 3 приводятся данные о местоположении и развитии роев землетрясений, происходивших под ПТ во время проседания его вершинной

Рис. 2. Вулканы Острый и Плоский Толбачик (ОТ и ПТ). Вид с юга вдоль Ключевской группы вулканов (см. рис. 1). На переднем плане: слева — ОТ, справа — вершинная кальдера ПТ, расстояние между вершиной ОТ и восточным краем кальдеры ПТ равно 7 км; в центре массива провал кальдеры диаметром 1.7 км, образовавшийся во время БТТИ в 1975— 1976 гг. На заднем плане: слева — вулканы Ушковский и Крестовский, справа — вулканы Ключевской, Камень и Безымянный. Снимок В.Е. Гиппенрейтера [Действующие вулканы ..., 1991].

кальдеры во время Большого трещинного Толба-чинского извержения 1975—1976 гг.

В разделе 4 на основании данных 1—3 выбирается модель проточного периферического магматического очага ПТ и по данным о расходе магм в течение его деятельности рассчитываются размеры и объем очага, их изменение во времени и современные размеры.

В заключительном разделе содержатся обсуждение результатов и краткие выводы.

1. ВУЛКАНОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ О СТРОЕНИИ, РАЗВИТИИ, ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

И РАСХОДЕ МАГМ ВУЛКАНОВ ОСТРЫЙ И ПЛОСКИЙ ТОЛБАЧИК, КГВ

История формирования, строение, деятельность, количество и петрология продуктов извержений массива Острого и Плоского Толбачиков и мощный голоценовый вулканизм шлаковых конусов Плоского Толбачика рассматривались в большом числе работ, начиная с 30-х годов [Влодавец, 1937; Попков, 1940; Пийп, 1946, 1954; Ермаков, Важеевская, 1973; Кирсанов, Пономарев, 1974; Гу-щенко, 1979; Поляк, Мелекесцев, 1981; Двигало и др., 1984, 1991; Брайцева и др., 1984; Федотов и др.,

1991; Кожемяка, 1994; Ермаков, Ермаков, 2006 и др.].

Данные названных и других исследователей по геологическим и вулканологическим данным показывают, что образование ОТ и ПТ началось 40— 50 тыс. лет т. н. В основании этих стратовулканов находится щитовой базальтовый вулкан. В начале голоцена произошла перестройка деятельности ОТ и ПТ ОТ затих, а в стороны от ПТ протянулась линейная Толбачинская зона шлаковых конусов, в которой к северо-востоку и югу от ПТ стали происходить основные следующие извержения.

Названные выше работы показывают, что в течение 50—10 тыс. лет до н. в. происходили сложное развитие и рост двойного стратовулкана ОТ и ПТ. Их массив сложен базальтами разного типа. Под ним могли существовать отдельные или связанные неглубокие магматические очаги и общий периферический очаг под средней частью массива.

Большие изменения в деятельности вулкана произошли около 10 тыс. лет назад в начале голоцена. У Плоского Толбачика образовалась очень крупная Толбачинская зона шлаковых конусов, протянувшаяся на 20 км на северо-запад от вершинной кальдеры ПТ и на 50 км к юго-западу от него, рис. 1, 3, 4 и 5. Она сходна с рифтами вулканов гавайского типа.

Рис. 3. Карта распространения глиноземистых и магнезиальных голоценовых базальтов в Толбачинской зоне шлаковых конусов.

1 — магнезиальные базальты умеренной щелочности, тип I; 2 — магнезиальные промежуточные базальты, тип II; 3 — субщелочные глиноземистые базальты, тип III; 4 — глиноземистые промежуточные базальты, тип IV; 5 — лавовые потоки прорыва 1941 г., Северного и Южного прорывов 1975—1976 гг.; 6 — шлаковые конусы; 7 — эруптивные центры и бокки крупных шлаковых конусов, показанные вне масштаба; 8 — конусы стратовулканов; 9 — кальдеры вулкана Плоский Толбачик; 10 — стенки обвальных цирков; 11 — изолинии высот. Цифрами I, II, III и VIII обозначены конусы Северного и Южного прорывов 1975—1976 гг. Составлена по данным Г.Б. Флерова [Большое трещинное ..., 1984].

Рис. 4. Двойной стратовулкан Толбачик, вид с севера. Справа — Острый Толбачик (выс. 3682 м), слева — вершинная кальдера Плоского Толбачика (выс. 3085 м). Видно выделение газов из провала в кальдере ПТ. От средней части подножия ПТ протягивается северо-западная часть Толбачинской зоны шлаковых конусов. 1976 г. Снимок С.А. Федотова.

В голоцене в вершинной кальдере ПТ извергались только субщелочные глиноземистые базальты (характерные жидкие мегаплагиофировые лавы). Они же преобладали на всей площади обеих частей Толбачинской зоны шлаковых конусов, рис. 3. Их главным источником мог быть Плоский Толбачик и его периферический магматический очаг, из которого базальты этого типа могли внедряться по неглубоким зонам нейтральной плавучести на десятки км вдоль Толбачинской зоны шлаковых конусов. Данные о таких перемещениях приведены в работах [Федотов и др., 2010; БеёоШу е! а1., 2010 и др.].

В течение всего времени деятельности Толба-чинской зоны шлаковых конусов в ней преобладали субщелочные высокоглиноземистые базальты, весовая доля которых превышала 81%. Кроме них извергались 4% глубинных высокомагнезиальных базальтов и около 15% базальтов промежуточных типов [Брайцева и др., 1984].

Высокомагнезиальные базальты Толбачин-ского дола, наиболее глубинные изверженные породы Камчатки, поступают на поверхность в осевой части Толбачинской зоны к югу

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