Толбачинская группа вулканов

Толбачинский вулканический массив. Вулканы Острый Толбачик (Ostry Tolbachik Volcano) и Плоский Толбачик (Толбачик, Толбачинская сопка, Тулуач, Plosky Tolbachik Volcano, Tolbachinskaya Sopka, Tolbachik, Tuluach) образуют крупный вулканический массив, занимающий всю юго-западную часть Ключевской группы вулканов. Основание массива представлено здесь щитовым вулканом средне-верхнеплейстоценового возраста. Сложен вулкан оливин-пироксеновыми и плагиоклазовыми базальтами и андезито-базальтами. Диаметр этого щитового вулкана равен 22 км и высота 1500 м. К концу верхнего плейстоцена на этом пьедестале сформировались вулканы Острый и Плоский Толбачики. Это два сросшихся стратовулкана с характерными чертами строения, морфологии и вполне самостоятельными центрами извержений.

Вулкан Острый Толбачик представлен стратовулканом, имеет острую, обледенелую вершину. Юго-восточная часть вершины представлена крупным открытым цирком обрушения. Нижняя часть его перекрыта мощным покровом льда и фирна, который распространился и на западную часть вулкана Плоский Толбачик. Из цирка берет свое начало четко выраженный в рельефе ледник Шмидта, спускающийся на южные склоны вулкана. На этих же склонах хорошо видны глубокие барранкосы. Западные склоны вулкана сильно разрушены и прорезаны многочисленными радиальными и концентрическими дайками базальтового состава. Дайки четко выражены в рельефе и предстают взору в виде протяженных зубчатых стен, причудливых замков, иглообразных штоков и т. д. Высота их меняется от 3 до 20–30 м. Они интересны как для ученых, так и для туристов, альпинистов. Вулкан потухший. Возможно, действовал он в голоцене, параллельно с вулканом Плоский Толбачик.

Вулкан Плоский Толбачик примерно такой же, но действующий стратовулкан, как и Острый Толбачик. Сложен переслаивающимися лавами и шлаком, прорезан радиальными дайками. Вершина его срезана кальдерой гавайского типа диаметром 3 км. Она почти целиком заполнена продуктами посткальдерных извержений, а в верхней части перекрыта мощным прослоем льда и фирна. Это придает ей вид горного плато. До извержения 1975–1976 годов в западной части вершины наблюдался активный кратер-колодец диаметром 350 м и глубиной 150–180 м. В процессе БТТИ (Большое трещинное Толбачинское извержение) в 1975 году в этой части вершины произошел крупный провал и образовался новый кратер диаметром 1700–1800 м и глубиной 450–500 м. В первые два года после извержения и его образования на дне отмечалось кратерное озеро бирюзового цвета и многочисленные фумаролы по его берегам и в нижних частях его крутых стенок.

Извержения вулкана до 1975 года происходили в вершинном и изредка в побочных кратерах. В вершинном кратере происходили эксплозии различной силы с выбросом газов и пепла. В 1939–1942 гг., 1961–1962 гг. и 1966–1970 гг. кратер периодически заполнялся жидкой лавой, образуя лавовое озеро, в котором отмечались подъем и опускание лавы на разные уровни, бурные всплески и лавовые фонтаны с выбросом материала на высоту до 30–50 м. Происходили и довольно сильные эксплозии с выбросом стекловатых шлаков, кристаллолапиллей плагиоклаза, образований, напоминающих стекловату, и длинных стеклянных нитей типа "волос Пеле". В 1940 году произошло побочное извержение на юго-восточном склоне вулкана. В результате извержения образовался довольно низкий шлаковый конус с открытым на запад кратером, из которого излился лавовый поток длиной до 5 км. В настоящее время в вершинном кратере озеро исчезло, фумаролы прекратили свою деятельность.

При рассмотрении вулкана Плоский Толбачик необходимо отметить следующие интересные моменты. Образование кальдеры гавайского типа, которая разрушила вершину вулкана, сопровождалось появлением субщелочных мега- и мезоплагиофировых лав андезито-базальтового состава, характерных для основания Ключевской группы вулканов. Одновременно с кальдерой в северо-восточном и юго-западном подножиях вулкана (или Толбачинского массива) стали формироваться региональные трещинные зоны шлаковых конусов с лавами такого же типа, как и в кальдере и основании Ключевской группы вулканов.

Толбачинская региональная трещинная зона шлаковых конусов тянется от верховьев русла реки Студеной на севере до верховьев русла реки Толбачик на юге. Протяженность ее составляет 70 км, площадь 875 км². Это мощная зона проявления вулканизма, почти сравнимая с вулканизмом Ключевского вулкана. В северной части, на склонах Толбачинского массива, трещинная зона имеет юго-западное простирание, в южной она меняет его на юго-юго-западное и называется Толбачинским долом. Вдоль осевой части в полосе 3–5 км сосредоточена основная часть эруптивных центров в виде трещин с воронками взрывов, отдельных шлаковых конусов и их цепочек. Некоторые из них, такие, как Алаид, достигают высоты больше 400 м. Эти образования вместе с лавовыми потоками образуют увалоподобную вулканическую гряду, четко прослеживающуюся к югу от Толбачинского массива. Поверхность гряды покрыта обширными палями застывших жидких клинкерных и волнистых лав, очень похожих на гавайские. В настоящее время в разных местах здесь сохранились лавовые пещеры (лавоводы) различной протяженности и сохранности. На старых лавовых потоках отмечается обилие грибов и ягод малины, красной смородины и др. В этой же зоне в июле 1975 года, в 18 км (Северный прорыв) и 28 км (Южный прорыв) от вулкана Плоский Толбачик образовались Новые Толбачинские вулканы.

Новые Толбачинские вулканы. Северный прорыв произошел по трещине в 18 км к юго-юго-западу от центрального кратера вулкана Плоский Толбачик, в северном подножии более старого шлакового конуса горы 1004. В результате извержения в июле — сентябре 1975 года сформировались три шлаковых конуса, четко выраженных в рельефе, цепочкой вытянувшихся в северо-северо-восточном направлении, серия лавовых потоков, спускающихся по западному склону Толбачинского поля, и пепло-лавовый покров площадью в 1000 км².

Первый конус морфологически правильный, имеет вершинную воронку. Высота его 299 м, Он назван в честь известного вулканолога ч.-к. АН СССР Г. С. Горшкова. Своим южным подножием он примыкает к г. Высокой.

Второй конус примыкает к Первому с севера. Высота его 278 м, он имеет подковообразный кратер, открытый на запад. Из него излилась серия лавовых потоков, образовав лавовый увал с довольно высокими боковыми бортами.

Третий конус имеет высоту 108 м и сдвоенный кратер.

Склоны конусов сравнительно ровные, покрыты пепло-шлаковым материалом. На поверхности, и особенно в подножии конусов, встречаются вулканические бомбы и бомбы обволакивания различной формы и размеров. Бомбы обволакивания образовались путем накипания и обволакивания чуждых обломков (застывшая старая лава, песчаники и сланцы фундамента, метаморфиты и т. д.) жидкой лавой в процессе извержения. Кроме того, на конусах, особенно в прикратерных частях, центральных частях лавовых потоков, отмечаются многочисленные концентрические и радиальные трещины с прогретыми участками, фумарольными полями и обильными возгонами. К лавовым потокам, излившимся из кратера Второго конуса, примыкает серия потоков жидкой лавы с севера и юга. Они образуют довольно широкое лавовое поле с лавовым увалом в центре. На поверхности отчетливо видны русла потоков, различные структуры течения — валы коробления, складки сжатия, хаотическое нагромождение обломков и глыб. Во фронтальной части потоков наблюдаются аккреционные шары диаметром 7–10 м.

Южный прорыв произошел в 28 км южнее центрального кратера влк. Плоский Толбачик и в 1 км западнее шлакового конуса г. Каменистой. Представлен он одним шлаковым конусом высотой 165 м. Подножие конуса сильно деформировано с четко видимыми элементами проседания и растаскивания в момент излияния лавы. Воронкообразный кратер с юго-запада осложняется более мелкими воронками взрыва, которые захватывают и склоны конуса. Кроме того, у Южного прорыва отмечается широкое лавовое поле, образованное многочисленными потоками жидкой лавы. Площадь поля 39,5 км², протяженность к западу — 9,5 км. Лавы южного прорыва очень сходны с гавайскими типа "пахоэхоэ" (волнистые) и "аа" (обломочные, шлакомелкоглыбовые). Они очень разнообразны по морфологии и структуре. Поверхность их в основном плоскоглыбовая и пластинчатая, иногда канатная и волнистая. Складки дугообразно выгнуты по направлению течения лавы. Часто в результате коробления эти места труднопроходимы. Между коркой лавового потока и текучей лавой наблюдались полости, заполненные раскаленным газом. Происходило плавление лавовой кровли с образованием стекловатых базальтовых сосулек-сталактитов. Во фронтальных частях потоков и их бортах наблюдалось образование "тюбиковой", или "пальчиковой", лавы "пахоэхоэ". На особенности строения, морфологии и структуры потоков влияли уклон местности, образование резервуаров — накопителей лавы и лавоводы (лавовые трубы). Крупные и протяженные лавовые трубы-пещеры еще ждут своих открытий.

Сам процесс образования Новых Толбачинских вулканов относится к крупнейшим базальтовым извержениям Курило-Камчатской вулканической дуги в нашем столетии. Началось оно в июле 1975 г. и закончилось 10 декабря 1976 г., т. е. продолжалось около 1,5 лет.

Северный прорыв начал свою деятельность с образования трещины длиной 250–300 м северо-северо-западного направления (аз. 315–325°). Вдоль всей трещины происходило фонтанирование раскаленной лавы и пирокластики. Такое же начало извержений было характерным для всех активных центров БТТИ. При формировании Первого конуса СП (Северного прорыва) фонтанирование раскаленного лавового материала сменилось вначале умеренными, затем мощными эксплозиями с выносом огромного количества пеплов, шлаков и вулканических бомб. Пепловая колонна поднималась на 5–6 км вверх. Выше инверсионное облако, расширяясь, уходило в стратосферу на 10–18 км. Шлейф газов с пеплом, в зависимости от направления ветров, прослеживался на расстоянии 800–1000 км. В нижней части колонны почти постоянно наблюдались огненные протуберанцы и просто свечи высотой до 1–2,5 км. Скорость истечения газов достигала 100–200 м/сек, а и иногда сверхзвуковой. Разлет вулканических бомб и обломков размером до 30 см достигал 2–3 км. К концу июля извержение Первого конуса приобрело эксплозивно-эффузивный характер, а 9 августа первый активный центр прекратил свою деятельность.

Второй активный центр прорвался после 12-часового перерыва, в 750–800 м к северу от Первого. После активной эксплозивной деятельности сформировался кратер Второго конуса, который в юго-западном секторе был разрушен лавовым потоком, активно изливавшимся из жерла. Наслаиваясь друг на друга, порции лавы образовали единый крупноглыбовый поток, мощность которого на фронте достигала 80 м. 16 августа севернее Второго конуса открылась новая система трещин субмеридионального простирания, а 17 августа началось извержение третьего центра. 21–22 августа к западу от него раскрылась еще одна система субширотного простирания, и начали действовать четвертый центр и серия лавовых котлов, значительно меньшей мощности по сравнению с предыдущими центрами. С 25 августа эксплозивно-эффузивная деятельность сосредоточилась в кратере Второго конуса. 8 сентября в северо-западном и юго-восточном подножиях этого конуса открылась серия лавовых бокк, из которых стала изливаться жидкая лава. 11 сентября из двух бокк (северо-западной и северной) стали изливаться самые жидкие лавы Северного прорыва. 15 сентября извержение Северного прорыва закончилось. Продолжалось оно 72 дня.

Извержение Южного прорыва также началось с раскрытия трещины протяженностью в 600 м (аз. 330–340°) и фонтанирования и истечения лавы из десятка жерл. Главной особенностью Южного прорыва был ярко выраженный эффузивный характер. Формирование единого жерла происходило примерно в 10–15 дней. В кратере наблюдалось бурлящее лавовое озеро размером 20 × 30 м. Лава единым потоком вытекала из разрыва в формирующейся постройке. Затем разрыв в кратере был закрыт и лава стала вытекать из лавовых бокк в подножие конуса. Извержение южного прорыва наблюдалось 450 дней. Увеличение площади лавового поля отмечалось первые три месяца. Позже только увеличивалась его мощность, причем значительная часть лавы перемещалась по лавоводам, скрытым от наблюдателей.

На Северном прорыве температура лавы замерялась оптическим пирометром и равнялась 900–1050 °С, на Южном — контактным способом — 1060–1070 °С. Температура газовых струй под лавовой коркой на 20–30 °С выше, а в гарнитосах — 180–1300 °С. Вязкость лавы на Северном прорыве составляла 106–108 Пуаз, последних порций — 104 Пуаз. На Южном прорыве — (2–6) × 104 Пуаз. Продукты извержения Северного и Южного прорывов БТТИ представлены двумя типами базальтов со всеми промежуточными разностями. Базальты Северного прорыва относятся к магнезиальному типу с умеренной щелочностью, Южного — к субщелочному глиноземистому.

Кроме твердых продуктов, кратерами БТТИ выносилось большое количество газов. Общее количество газов составило 180 млн т. Это сопоставимо со средним ежегодным поступлением газов в атмосферу при извержении всех наземных вулканов мира. Приблизительно оценен вынос в атмосферу породообразующих (Al, Fe, Na, К, Мg, Са), летучих (Cl, F, В, S, Br, As, P), рудных (Сu, Мо, Li, Cs, La, Rb, Pb, Zn и др.) элементов. За 72 дня извержения Северного прорыва газов вынесено в 20 раз больше чем за 450 дней на Южном прорыве.

Сразу же по окончании извержения (на СП после сентября 1975 г., на ЮП — после 10 декабря 1976 г.), стабилизации на лавовых потоках начался мощный постэруптивный процесс, который проявился в интенсивном эксгаляционном и пневматолитовом метасоматозе с образованием рудной минерализации (медной, медно-никелевой, гематитовой, ванадиевой, с образованием самородных элементов: золота, серебра, железа, платиноидов, а также солей ртути, мышьяка и др. минералов). Наиболее интенсивно эти процессы протекали в верхних частях вновь образовавшихся шлаковых конусов, их кратерах и в устьевых частях лавовых потоков. В верхних частях стенок и на кромках кратера по концентрическим и дуговым трещинам наблюдалось активное выделение газов, на поверхности выходов шло активное изменение пород, а в полостях — отложение возгонов. Процесс полностью подчинялся температурному фактору. С понижением температуры сульфатно-хлоридная минерализация заменялась на хлоридно-сульфатную и окисло-хлоридно-сульфатную. При изучении этого процесса на конусах БТТИ сотрудниками Института вулканологии ДВО РАН определено 48 минералов, из них 16 новых, не известных до настоящего времени, таких, как толбачит — СuCl2, пийпит — KCu2O(SO4)2, ключевскит, набоковит и др.

Дата добавления: 2015-10-16