Сибирские вулканологи совместно с российскими и зарубежными коллегами определили, где находятся очаги магмы под вулканами Авачинский и Корякский на Камчатке, что позволяет оценить их потенциальную опасность. Результаты опубликованы в высокорейтинговом журнале Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Действующие вулканы Авачинской группы, Авачинский и Корякский, — ближайшие к городу Петропавловск-Камчатский, местные называют их «домашними». В ясный день они видны практически из любой точки города. Каждый год эти красивейшие и достаточно доступные места привлекают сюда множество туристов.
При этом Авачинский вулкан — один из самых активных на Камчатке. Ему около 190 тысяч лет, по строению он относится к тому же типу, что Везувий. Петропавловск-Камчатский стоит на смеси пепла и осколков горных пород, которые изверглись из Авачи примерно 30 000 лет назад. Всего в историческое время зафиксировано более 15 крупных извержений этого вулкана.
До девяностых годов прошлого века на вершине вулкана был кратер глубиной 173 метра и диаметром 370 метров. В 1991 году произошло достаточно сильное извержение, и кратер полностью заполнила лава. Застыв, она образовала пробку, но не остановила активность Авачи: грунт на его вершине теплый, кое-где даже горячий, из фумарол вырываются газы, температура которых местами достигает 800 °C. За день вулкан выбрасывает в воздух около 5,5 тысяч тонн газов (около 90 % из них — вода в виде пара, остальное — углекислый газ, оксид серы и сероводород).
«В 2001 году Авачинский вулкан снова трясло, и с юго-западной стороны лавовой пробки образовалась крупная трещина, которая постепенно увеличивается. Во время следующего извержения часть кратера может поехать вниз вдоль это трещины. Были опасения, что в этом случае из магмы резко выйдут газы, спадет давление, и произойдет разгрузка магматической системы. Этот процесс можно сравнить с тем, что происходит при откупоривании бутылки шампанского, — давление падает, и внутри тут же образуется множество пузырьков воздуха. Стоит газам начать выходить, процесс становится лавинообразным: давление падает еще сильнее и освобождается еще больше газов. Если магматический очаг расположен на малой глубине, и магма находится в состоянии, близком к критическому, этого может быть достаточно, чтобы произошел направленный взрыв», — объясняет заместитель директора Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН заведующий лабораторией сейсмической томографии член-корреспондент РАН Иван Юрьевич Кулаков.
Недавно Ивану Кулакову с коллегами удалось определить, где находятся и как выглядят магматические очаги под Авачинским и Корякским вулканами. Для этого ученые обработали информацию о землетрясениях, происходивших в этом районе с 2009 по 2018 год. Дело в том, что землетрясения рождают сейсмические волны, которые бывают двух типов — продольные и поперечные. Их скорости зависят от состава, давления, плотности и температуры горной породы, через которую они проходят. Эту информацию анализируют с помощью специальных алгоритмов, выявляют аномалии, где меняются скорости волн и их соотношение, и получают достоверную картину строения земных недр (такой метод называется сейсмической томографией).
«В течение многих лет на Авачинском и Корякском вулканах постоянно работают семь сейсмических станций Камчатского филиала Единой геофизической службы РАН. Они зарегистрировали десятки тысяч землетрясений. Это колоссальный объем данных, который раньше никто не использовал для томографии, так как предполагалось, что такого количества станций недостаточно, — рассказывает Иван Кулаков. — Мы решили попробовать, отобрали для анализа около 5 000 землетрясений, и в итоге получили рабочую сейсмическую модель, надежность которой подтвердилась серией тестов».
Ученые увидели, что большая часть сейсмической активности сосредоточена непосредственно под вулканами. Количество землетрясений под Корякским и Авачинским вулканами примерно одинаковое, при этом под обоими вулканами есть аномалии с чрезвычайно высоким отношением скоростей волн, которое возникает за счет более высоких значений скоростей продольных волн и более низких — поперечных.
«Продольные волны крайне чувствительны к составу пород. Их скорость обычно возрастает в магматических породах, поднявшихся с больших глубин. А скорость поперечных волн снижается из-за наличия жидкости в системе. То есть аномалии, которые мы видим, — это породы, пришедшие с большой глубины, при этом они насыщены жидкостью, расплавами или флюидами. Такие области с повышенным соотношением продольных волн к поперечным под вулканами интерпретируются как магматический очаг», — говорит Иван Кулаков.
Верхний край магматического очага под Авачей расположен примерно в двух километрах ниже поверхности, именно здесь сосредоточена большая часть сейсмичности. Это говорит о том, что вещество здесь находится под большим давлением и стремится вырваться наружу. С вулканическим конусом магматический очаг связывает канал, похожий на бутылочное горлышко, по которому мигрируют расплавы и флюиды и через который время от времени происходят извержения.
По словам Ивана Кулакова, полученные выводы говорят о том, что трещина в лавовой пробке Авачинского вулкана, скорее всего, не представляет угрозы. «Во-первых, мы увидели, что магматический очаг соединяется с поверхностью, значит, у газов есть выход наружу, что не позволяет накапливаться критическому давлению. Во-вторых, источник магмы находится на достаточно большой глубине, два-три километра, и даже если пробка сместится в результате увеличения трещины, он не почувствует изменения давления, а значит, такого эффекта, как в бутылке с шампанским, не произойдет, и взрыва не будет. У Корякского вулкана, насколько мы видим из модели, магматический очаг напрямую не связан с поверхностью, и находится еще глубже, в семи километрах от вершины», — говорит ученый.
У проделанной работы есть и другое практическое значение: она показывает, что Авачинский и Корякский вулканы не годятся на роль источников гидротермальной энергии. «Некоторые специалисты рассматривают седловину между этими вулканами как потенциальное место для строительства гидротермальной электростанции, подобной Мутновской, которая снабжает энергией весь Петропавловск-Камчатский. Однако полученная нами сейсмическая модель показывает, что геотермальных месторождений между вулканами нет, а есть только толстый слой осадков», — объясняет Иван Кулаков.
Для того чтобы получить еще более детальную информацию о строении Авачинского вулкана, в 2018 году ученые из ИНГГ СО РАН установили на нем временные сейсмические станции, которые снимали данные о сейсмической активности до июля 2019 года. Сейчас вулканологи обрабатывают полученные данные.
Александра Федосеева
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии