научная статья по теме РАЗВИТИЕ МОДЕЛИ РАЙОНА УЗОН-ГЕЙЗЕРНОЙ ВУЛКАНО-ТЕКТОНИЧЕСКОЙ ДЕПРЕССИИ И ВУЛКАНА КИХПИНЫЧ (КАМЧАТКА) ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СОВМЕСТНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И ЛОКАЛЬНОЙ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «РАЗВИТИЕ МОДЕЛИ РАЙОНА УЗОН-ГЕЙЗЕРНОЙ ВУЛКАНО-ТЕКТОНИЧЕСКОЙ ДЕПРЕССИИ И ВУЛКАНА КИХПИНЫЧ (КАМЧАТКА) ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СОВМЕСТНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И ЛОКАЛЬНОЙ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ»

УДК 550.34:550.21

РАЗВИТИЕ МОДЕЛИ РАЙОНА УЗОН-ГЕЙЗЕРНОЙ ВУЛКАНО-ТЕКТОНИЧЕСКОЙ ДЕПРЕССИИ И ВУЛКАНА КИХПИНЫЧ (КАМЧАТКА) ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СОВМЕСТНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И ЛОКАЛЬНОЙ

ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ © 2015 г. Ю. А. Кугаенко1, В. А. Салтыков1, А. В. Горбатиков2, М. Ю. Степанова2

1Камчатский филиал Геофизической службы РАН, г. Петропавловск-Камчатский

E-mail: ku@emsd.ru 2 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва E-mail: avgor70@mail.ru Поступила в редакцию 05.09.2014 г.

По данным микросейсмического зондирования построена глубинная модель среды под районом Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессии и прилежащего к ней вулканического массива Кихпиныч (Камчатка) до глубины 30 км. Для этого была осуществлена регистрация естественного фонового микросейсмического поля переносными широкополосными сейсмометрами Guralp CMG-6TD в точках специально спланированной наблюдательной сети: в 60-ти точках вдоль трех профилей общей длиной около 28 км. Выявленные структурные неоднородности проинтерпретированы с учетом известных ранее результатов геологических, геолого-морфологических и петрологических исследований. Идентифицирована и пространственно локализована область малоглубинного закристаллизовавшегося магматического очага под депрессией. Выявлены области предположительной концентрации базальтовых расплавов, с которыми может быть связана наблюдающаяся в последние ~15 лет локальная геодинамическая активизация исследуемого района: периферический магматический очаг вулканического массива Ких-пиныч на глубине 5—12 км и более глубокая (15—20 км) магматическая камера. Получено согласие геометрии обнаруженных глубинных структур с локальной микросейсмичностью и моделью современного магматического внедрения в верхние горизонты коры, разработанной по данным спутниковой интерферометрии.

DOI: 10.7868/S0002333715030096

ВВЕДЕНИЕ

Узон-Гейзерная вулкано-тектоническая депрессия и вулканический массив Кихпиныч являются частью Восточно-Камчатского вулканического пояса и относится к территории Кроноц-кого государственного природного биосферного заповедника (восточное побережье полуострова Камчатка, рис. 1). Депрессия включает в себя два всемирно известных природных объекта: Долину Гейзеров и кальдеру Узон, входящих в списки объектов всемирного природного наследия ЮНЕСКО.

Вулкано-тектонические депрессии и кальдеры постоянно привлекают внимание исследователей: обычно они являются поверхностным выражением обширных, но неглубоких магматических очагов, с ними связывается гидротермальная деятельность и рудообразование.

В 1970-1990-х годах в районе Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессии был выполнен большой объем геологических, петрологических и гидрогеологических работ [Вулканизм..., 1974; Белоусов, 1978; Белоусов и др., 1983; Брайцева

и др., 1991; Леонов, 1989; 2001; Леонов, Гриб, 1998; 2004; Леонов и др., 1991]. В 2012 г. в западной части депрессии (в пределах кальдеры Узон) было проведено электромагнитное профилирование, позволившее разработать локальную глубинную гидрогеологическую модель до глубины около 5 км [Мороз и др., 2013]. Сейсмологические исследования района депрессии и прилежащих к ней территорий до последнего времени не проводились, а постоянные ОР8-пункты и региональные сейсмо-станции отсутствуют. Поэтому геофизическую изученность района можно считать слабой, в особенности это касается вулкана Кипиныч и восточной части депрессии и их глубинного строения.

В условиях отсутствия какого-либо инструментального мониторинга исследуемой территории важным (и неожиданным) фактом, свидетельствующим о продолжающейся геодинамической активности этого района, может служить зафиксированное средствами спутниковой интероферомет-рии поднятие восточной части депрессии и примыкающего к ней вулканического массива Кихпиныч

[Lundgren, Lu, 2006; Pritchard, Simons, 2004]. Также неожиданной является активизация процессов склоновой неустойчивости долины реки Гейзерной, обернувшихся геологическими катастрофами для Долины Гейзеров и уничтоживших часть гейзеров и других природных достопримечательностей: гигантский оползень 03.06.2007 г. (объем отложений около 21 х 106 м3) [Пинегина и др., 2008; Двигало, Мелекесцев, 2009] и крупный обвал борта депрессии 3-4.01.2014 [Леонов, 2014].

Отчетливо обозначились проблемы ограниченности наших знаний об опасных эндогенных и экзогенных процессах этой уникальной территории, связанные с отсутствием систем мониторинга и недостаточными представлениями о глубинном строении магматической системы.

Появление в арсенале геофизических методов новой эффективной технологии для оценки параметров геологических объектов - методики микросейсмического зондирования [Горбатиков и др., 2008; Горбатиков, Цуканов, 2011] — позволило в определенной мере развить модель глубинной структуры района Узон-Гейзерной депрессии, уточнить имеющиеся представления о магматическом очаге и выявить новые особенности строения земной коры. С этой целью в районе депрессии в соответствии с требованиями технологии микросейсмического зондирования была осуществлена регистрация естественного фонового микросейсмического поля переносными широкополосными сейсмометрами Guralp CMG-6TD в точках специально спланированной наблюдательной сети.

Описание особенностей технологического подхода, представление проведенных исследований, а также интерпретация полученных результатов составляют содержание данной статьи. Также для развития представлений о глубинном строении магматической системы мы постарались обобщить все имеющиеся независимые сведения о районе исследований, в том числе факты о его геодинамической активизации, и сопоставить их с новыми сейсмологическими данными — результатами выполненного нами микросейсмического зондирования.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Термин "вулкано-тектоническая депрессия" обычно применяется для обширных просадок, включающих в себя вулканические постройки и часто группы кальдер, с которыми практически во всех случаях связаны извержения кислой пирокла-стики. Этот термин традиционно относится и к Узон-Гейзерной структуре.

Узон-Гейзерная вулкано-тектоническая депрессия представляет собой вулканическую структуру овальных очертаний, вытянутую в широтном направлении и имеющую размеры по кромке ограни-

чивающих ее уступов ~9 х 18 км (рис. 1, рис. 2). В тектоническом отношении она приурочена к крупному прогибу мел-палеогенового фундамента (Восточно-Камчатскому, или Тюшевскому), заполненному преимущественно неогеновыми вулканогенно-осадочными отложениями. История геологических исследований депрессии наиболее полно отражена в библиографиях к работам [Леонов, 1989; Леонов, Гриб, 2004].

Вулкан Кихпиныч нельзя отнести к числу хорошо исследованных объектов. История эруптивной деятельности Кихпиныча и представления о его возможной активности в будущем представлены в статьях [Брайцев и др., 1985; 1991; Брай-цев, Пономарев, 1991]. О сейсмичности этого вулкана в настоящее время известны лишь сведения, приведенные ниже в нашей статье, ранее локальные наблюдения здесь не проводились.

Ранее предполагалось, что в образовании Узон-Гейзерной вулкано- тектонической депрессии большую роль играли тектонические процессы [Вулканизм..., 1974]. Однако детальные исследования по изучению бортов выявили, что для выделения крупных разломов, формирующих границы этой структуры, нет оснований. Узон-Гейзерная депрессия состоит не менее чем из 6 отдельных разновозрастных кальдер [Леонов, Гриб, 1998; 2004], образовавшихся от ~280 до ~40 тыс. лет назад [ВМетап й а1., 2010], но их выделение и описание затруднены из-за того, что вся внутренняя часть впадины заполнена мощной толщей озерных отложений и экструзивными куполами. Границы депрессии образованы фрагментами этих слившихся кальдер. В данном случае по отношению к Узон-Гейзерной структуре правильнее было бы применять термин "кальдерная система".

Западная часть Узон-Гейзерной кальдерной системы представляет собой впадину с относительно плоским дном, где расположены многочисленные озера, грязевые котлы и термальные источники. Она носит собственное название — кальдера Узон. Вдоль восточной границы депрессии пролегает глубокий каньон с разнообразными термальными источниками, в том числе гейзерами, — Долина Гейзеров. Эту часть депрессии относят к Гейзерной кальдере, наиболее древней части каль-дерной системы, возраст которой по последним данным оценивается в ~280 тыс. лет [ВМетап е1а1., 2010].

Над восточным бортом Узон-Гейзерной депрессии возвышается сложный средне-верхнеплейстоценовый вулканический массив Кихпиныч, который состоит из нескольких слившихся разновозрастных вулканических сооружений [Брайцева и др., 1991]. Его основание — вулкан Старый Кихпиныч — сформировался до этапа кальдерообразования в Восточном вулканическом поясе (средний—верхний плейстоцен). Кихпиныч относится к актив-

ным вулканам на основании современной слабой фумарольной деятельности и достаточно свежим лавовым потокам. Наиболее молодой конус Са-вича образовался около 1400 лет назад и остается активным до настоящего времени. Последняя активизация вулкана произошла менее 600 лет назад.

Прогноз будущей эруптивной деятельности неоднозначен [Брайцева и др., 1985; Брайцева, Пономарева, 1991]. По одному из сценариев, описанных в указанных работах, конус Савича находится в состоянии покоя, завершающем длительный цикл его активности. Исходя из истории развития вулкана Кихпиныч, текущий период покоя может длиться еще более 2 тыс. лет, после чего последует либо разрушение вершины взрывом, либо смещение эруптивного канала и построение нового конуса вулкана. По второму возможному сценарию в настоящее время наблюдается лишь перерыв в нормальной деятельности конуса Савича и уже в ближайшее время не исключается мощное эксплозивно-эффузивное извержение, поскольку состояние покоя длится уже довольно долго — несколько сотен лет.

В работе [Белоусов, 1978] в качестве активной самостоятельной структуры выделен Кихпиныч-ский долгоживущий вулканический центр (ДВЦ) (рис. 2), который включает массив Кихпиныч и

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