Пятнадцать лет из Жизни вулкана Мутновского
Г.М.Гавриленко, Д.В.Мельников
Один из наиболее крупных вулканов Камчатки — Мутновский — более 40 лет находился в фазе спокойной фумарольно-гидро-термальной деятельности. Однако 17 марта 2000 г. произошло извержение сразу в двух из трех его действующих кратеров: в так называемой Активной Воронке и в непосредственно примыкающем к ней Юго-Западном кратере, точнее в воронке, расположенной в его северной части, где за много лет скопился мощный слой снега и льда. После извержения там образовалось кислое термальное озеро с высокой минерализацией вод (около 17 г/л), низкими значениями рН=1.3 и температурой 40 —50°С [1]. Впоследствии оно стало остывать и к зиме 2002—2003 гг. замерзло. В начале мая 2003 г. взрывная воронка опять активизировалась: за три-четыре дня мощная толща льда и снега в ней растаяли, а талые воды прогрелись до 35°С [2, 3]. А через три года, в апреле 2007 г., произошло еще одно извержение вулкана [4]. Всем этим событиям предшествовали очень похожие, постоянно наблюдаемые нами изменения гидрогеохимических характеристик термальных вод, которые в большом количестве имеются в пределах постройки Мутнов-ского вулкана.
Для выбора и апробации методов геохимического прогно-
© Гавриленко Г.М., Мельников Д.В.,
2008
Георгий Михайлович Гавриленко, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Института вулканологии и сейсмологии РАН. Область научных интересов — гидрогеохимические исследования активных вулканов, морская вулканология, современное вулканогенно-осадочное рудообразование.
Дмитрий Владимирович Мельников,
старший научный сотрудник того же института. Круг научных интересов охватывает вулканическую геоморфологию, структурную геологию, дистанционные методы исследований, геоинформационные системы.
за извержений вулканов Камчатки и Курильских о-вов вот уже более 15 лет проводится гидрогеохимический мониторинг вулкана Мутновского — одного из самых активных вулканов Южной Камчатки [5—7].
Вулканологам хорошо известно, что гидротермальная деятельность присуща всем обводненным активным вулканам, в недрах которых в межпароксизмальные фазы формируются и функционируют вулкано-гидротермальные системы. Глубинные флюиды, выделяющиеся из магмы при ее дегазации в спокойные периоды, поступают на поверхность в основном в виде паро-газовой фазы или растворенные с термальными водами. Именно термальные воды и являются главным объектом наших гидрогеохимических исследований. Состав и количество выделяющихся магматогенных флюидов и соотношение в них тех или иных компонентов зависят от происходящих на глубине процессов, а соответственно состав и свойства той их части, которая поступает на поверхность в растворенном виде с термами, отражает состояние самих вулканов.
На Мутновском, помимо большого количества фумарольных (парово-газовых) выходов, зафиксировано множество разрозненных и разноде-битных, постоянно мигрирующих термальных источников, разгружающихся в речку Вулканную, дренирующую его активные кратеры. Река аккумулирует практически весь растворенный и нерас-творенный минеральный материал термальных вод вулкана. Контролируя вариации состава речных вод, можно судить об изменениях общего (интегрального) состава всех термальных источников вулкана и следить за степенью его активности. Иначе говоря, систематический гидрогеохимический мониторинг воды р. Вулканной может использоваться при прогнозе изменений активности вулкана Мутновского. К сожалению, нами пока апробирован лишь среднесрочный (несколько месяцев — два-три года) прогноз.
На практике этот метод представляет собой режимное, ежегодное (как правило в паводковый сезон) гидрогеохимическое опробование речных вод на двух створах: верхнем, расположенном в южной части Северо-Восточного (СВ) кратера, и нижнем, находящемся в 3 км ниже по течению реки, на западном склоне вулкана. В полученных пробах по стандартным гидрохимическим методикам определялись все растворенные макрокомпоненты, в частности такие анионы, как Б04-2, С1- и Б-.
Из собранных за 16 лет гидрогеохимических данных и построенных на их основе графиках видно, что отношения сульфат-иона к галоидным ионам в период 1992 — 1997 гг. колебались в сравнительно небольших пределах.
После 1997 г. их значения стали увеличиваться, достигнув максимума: на верхнем створе для 804-2/Б- в 1998 г. и для 804-2/С1- в 1999 г. Эти максимумы были зафиксированы с разницей в один год при «шаге» режимных наблюдений, также составлявшем один год. Похожая, но обратная картина наблюдалась для соответствующих отношений и на нижнем створе реки: для 804-2/Б- в 1999 г., а для Б04-2/С1- в 1998 г.
Через шесть месяцев после отмеченных максимумов на вулкане произошло извержение, после которого отношения главных анионов в водах р.Вулканной быстро снизились. В конце 2001 и в 2002 г. они стали снова расти. А через полгода последовало повторное усиление активности в Юго-Западном кратере вулкана. Еще в первых числах мая 2003 г. озеро в нем было покрыто льдом и снегом. Спустя несколько дней лед и снег растаяли, а вода прогрелась до 35°С, приняв характерный для кислых вулканических озер бирюзовый цвет. При этом на поверхности наблюдалась активная конвекция кратерноозерных вод (по всей вероятности, за счет усилившейся на дне озера фумарольно-гидротермальной деятельности).
После активной фазы на вулкане вновь наступило затишье, и все рассматриваемые гидрогео-
Вулкан Мутновский (вид с северо-запада). 12 июля 2007 г.
Фото Г.М.Гавриленко
Карта-схема вулкана Мутновский:
1 — горизонтали;
2 — кромки кратеров;
3 — речка Вулканная;
4 — верхний (ВС) и нижний (НС) створы;
5 — кратерное озеро в Юго-Западном кратере.
Вариации гидрогеохимических параметров за период 1992—2007 гг. с временными отметками произошедших на вулкане в последние годы событий. ВС — данные для верхнего створа; НС — для нижнего створа.
152 154 156 158 160 162в.д. S02 ED
0.0 0.3 0.5 0.9 1.2 1.5 1.8 2,1 2.4 2.7 3.0
Интерпретация спутникового снимка (17 апреля 2007 г.), демонстрирующая аномально высокие содержания сернистого газа ^02) в атмосфере на высоте 5 км над вулканами Мутновский (Камчатка) и Чикурачуки (Северные Курилы). ЕД — единицы Добсона, используемые для измерения в атмосфере концентрации SO2 (1 ЕД равна 0.01 мм толщины сжатого слоя озона при 0°С или 2.69-1020 молекул озона на 1 м2. Типичное фоновое значение SO2 в атмосфере < 1 ЕД).
химические параметры во второй половине 2003 г. снизились до минимальных значений. Однако на этом вулкан не успокоился. В 2004 г. гидрохимические параметры стали увеличиваться, сохраняя эту тенденцию в 2005 и 2006 гг. Наметившийся в последние три года тренд напомнил нам ситуации перед двумя предыдущими активизациями вулкана в начале 2000-х годов. Поэтому мы не исключали возможность очередного усиления активности вулкана в ближайшие месяцы [8].
В апреле 2007 г. радиотелеметрической сетью Камчатского филиала Геофизической службы РАН в районе Мутновского стал регистрироваться высокий уровень непрерывного спазматического вулканического дрожания. Его значения превышали фон в несколько раз. 16 апреля спутник NOAA-17 зафиксировал к юго-востоку от вулкана пепловое облако размером 22x34 км, которое в дальнейшем стало смещаться в сторону Тихого океана. Кроме того, 10—17 апреля спутник AURA I в атмосфере над Мутновским зарегистрировал мощную эмиссию сернистого газа (SO2), наблюдавшуюся несколько дней. По данным сотрудника NASA Симона Карна (Simon Carn), абсолютное содержание SO2 в «облаке» составляло: 10 апреля — 74, 11-го — 103, 12-го — 201, 13-го — 212, 14-го — 111 и 15-го — 116 т с максимальными значениями
16 и 17 апреля — 611 и 488 т соответственно. Эти значения одномоментно зафиксированы во время пролета спутника над вулканом и показывают общую массу Б02 в данном районе. Кроме того, на снимках наблюдалась эмиссия Б02 от вулкана Чикурачики (о.Парамушир, Курильские о-ва), которая исключалась при расчете эмиссии газа на Мутновском. Все изложенные данные косвенно свидетельствовали о том, что на вулкане Мутнов-ском, возможно, произошло извержение.
Для проверки этого предположения в двадцатых числах мая 2007 г. на вулкане были проведены полевые работы сотрудниками Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН. В результате исследований было установлено, что в самом активном кратере вулкана — Активной Воронке — действительно произошло извержение, причем взрыв в апреле 2007 г., в отличие от фреатическо-го извержения в марте 2000 г., был преимущественно «сухим» за счет выброса в атмосферу скопившегося над близповерхностными магматическими массами сернистого газа.
Образовавшийся взрывной кратер размерами 180x215 м и глубиной около 30 м оказался врезанным в юго-западную стенку Активной Воронки. На дне и стенках самой Воронки лежали обломки пород материнской постройки вулкана, а на внешних склонах Мутновского был обнаружен свежий пепел серого цвета. Предварительное макро- и микроскопическое его изучение показало, что это мелкий резургентный материал с преобладающей фракцией частиц <0.1 мм, которые главным образом представлены раздробленными пироксеновыми андезитами с небольшой приме-
Аэрофотоснимок Мутновского вулкана (16 августа 2003 г.). Красным обведен контур взрывной воронки апрельского извержения в Активной Воронке 2007 г. Стрелки показывают положение дайки [9, 10], отчетливо «читающейся» в рельефе вулканической постройки: на северо-западе по трещине в многолетнем леднике, на юго-востоке — на склоне вулкана.
Фото Н.И.Селиверстова
Воронка взрыва в кратере Активная Воронка. 22 июля 2007 г.
Фото Д.В.Мельникова
сью пемзы. Обломки измененных пород не превышали 10% от общей массы пепла (описание выполнено М.Ю.Пузанковым).
В Юго-Западном и Северо-Восточном кратерах вулкана Мутновского каких-либо изменений в морфологии выявлено не было.
Вулканические события на Мутновском произошли после 40 лет спокойного периода фума-рольно-гидротермальной деятельности, которая, однако, характеризовалась аномально высоким
Цифровая модель рельефа постройки вулкана Мутновский. Стрелками показано [1
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.