/>
Брайцева О.А., Мелекесцев И.В., Пономарева В.В.,Базанова Л.И., Сулержицкий Л.Д.
Выделены30 эксплозивных извержений на Камчатке в голоцене с объемом продуктов />0,5км3, в том числе крупнейшие из них с объемом пирокластики 10-120 км3.Установлен возраст извержений, характер связанных с ними отложений, объем исостав изверженных продуктов, главные оси пеплопадов и ареалы распространениятефры. Датированные прослои тефры этих извержений являются возрастнымиреперами, которые используются для расчленения и корреляции вулканогенных иосадочных голоценовых отложений.
Интереск сильным и катастрофическим эксплозивным извержениям определяется во многомтем, что с ними связана наибольшая вулканическая опасность. Страх передкатастрофами заставляет людей изучать характер, параметры и продукты этихизвержений. Кроме того, наблюдения над современными извержениями показали, чтоони могут быть причиной краткосрочных изменений климата, особенно в техслучаях, когда поставляют значительное количество SO2 длявулканических аэрозолей.
/> Рис. 1
Созданиекалендаря крупнейших вулканических извержений мира для длительного отрезкавремени и оценка их воздействия на окружающую среду — одна из актуальных задачсегодняшней вулканологии и палеогеографии. Вкладом в решение этой проблемы быловыделение и изучение нами крупнейших эксплозивных извержений на Камчатке запоследние 10 тыс. лет.
Эпизодическиеисторические свидетельства об извержениях камчатских вулканов ограничиваютсявсего последними тремя столетиями, более или менее систематизированные XXвеком. Узнать о более ранних извержениях возможно только в процессегеологических исследований, среди которых первостепенную роль играет тефрохронологическийметод/>. Суть метода заключается ввыявлении, прослеживании и датировании прослоев тефры (вулканических пеплов),фиксирующих, как правило, наиболее сильные вулканические извержения. Онизалегают в так называемом почвенно-пирокластическом чехле, представляющем собой«слоеный пирог» из чередующихся горизонтов пеплов и погребенных почв(рис.1).
/> Рис. 2
Такойголоценовый почвенно-
пирокластическийчехол представляет собой своеобразную летопись вулканической активности запоследние 10 тыс. лет. Пеплы разных извержений отличаются по положению вразрезе, цвету, крупности, химическому и минеральному составу. Нами былпроложен профиль протяженностью 650 км вдоль всего Камчатского полуострова отвулкана Шивелуч на севере до Курильского озера на юге (рис.2). Вдоль этогопрофиля (он был пройден пешком с использованием вьючных лошадей) осуществлялосьпрямое прослеживание пеплов от разреза к разрезу, расстояние между которыми непревышало 10-15 км. В процессе такого непосредственного полевого прослеживанияможно было видеть, как тот или иной пепел увеличивал мощность и крупность помере приближения к конкретному вулкану, а затем уменьшал их при удалении отнего (рис.3) Это давало возможность установить центры извержений, с которымибыли связаны определенные пепловые горизонты. Результаты прямой полевойкорреляции подтверждались изучением химического и минерального состава тефры.Для горизонтов пеплов были установлены минералы-индикаторы, среди которыхглавную роль играли роговая обманка и биотит; присутствие или
/> Рис. 3
отсутствиетаких минералов позволяло отличать тефру отдельных извержений. Различное содержаниеК2О дало возможность отнести пирокластику к тому или иномугеохимическому типу пород, выделенных О.Н. Волынцом [39]. Это также явилосьхорошим критерием идентификации продуктов разных вулканических центров (рис.4,табл.1). Более детально тефрохронологические работы велись вблизи действующихвулканов: здесь проводилось дешифрирование аэрофотоснимков и полевыеисследования с картированием центров извержений (кратеров и кальдер),пирокластических потоков и покровов; в разрезах изучались как тефра, так иотложения пирокластических волн и пирокластических потоков.
Датированиеизвержений осуществлялось радиоуглеродным (14С) методом по углям идревесине, захороненным в пирокластических отложениях, и по погребенным почвам- маломощным гумусированным горизонтам, залегающим между слоями тефры.Датировки по почвам, подстилающим и перекрывающим пепел, как бы зажимают его вопределенный возрастной интервал. Всего для крупнейших извержений было полученоболее 300 дат. Причем датировки пирокластики вблизи вулкана хорошосогласовывались с датировками пеплов того же извержения, полученными нарасстоянии десятков и сотен километров от источника [10, 34]. Для каждогоизвержения был определен его средний 14С возраст [33], а послекалибровки и календарный возраст [11].
/> Рис. 4
НаКамчатке к настоящему времени установлено 30 эксплозивных извержений с объемомпирокластики />0,5 км3 (табл.1). Среди них выделяются три группыизвержений: 1) кальдерообразующие, 2) субкальдерные и 3) сильные икатастрофические извержения вулканов центрального типа.
/>Кальдерообразующиеизвержения
НаКамчатке в голоцене образовалось 5 кальдер типа Кракатау. Они представляютсобой обширные впадины, достигающие несколько километров в поперечнике, которыевозникли в результате обрушения кровли магматического очага после интенсивногоизвержения больших объемов ювенильной пирокластики. Общий объем материалакальдерообразующих извержений обычно превышал 10 км3.
КальдераКурильское озеро-Ильинская/> на югеполуострова образовалась в результате крупнейшего голоценового извержения собъемом выброшенного материала 140-170 км3 [22] Оно произошло ~7700 14Сл.н., или ~6500 лет до н.э. Тефра этого извержения отлагалась в широком секторепреимущественно в западном и северо-западном направлениях (рис.5). В Магаданеего мощность в разрезах составляет сейчас 5 см на расстоянии 1000 км отисточника. На о.Онекотан, в 300 км к юго-западу от центра извержения, мощностьпепла 8-10 см. Длина пирокластических потоков превышала 40 км, они доходили назападе до берега Охотского моря, а на севере до подножия вулкана Ксудач. Связанныес пирокластическими потоками пирокластические волны распространялись нарасстояние более 50 км. Первичный объем полости кальдеры достигал, вероятно,70-80 км3. На дне заполнившего кальдеру озера появились более 10подводных и подводно-надводных экструзивных куполов. По объему пирокластикиописываемое извержение превышает извержение Кракатау 1883 года минимум в 7-8раз, что позволяет поставить его в один ряд с крупнейшими эксплозивнымиизвержениями земного шара не только исторического времени, но и голоцена вцелом. По своему климатическому эффекту оно было, по-видимому, сравнимо с самыммощным катастрофическим извержением XIX-XX веков — извержением вулкана Тамборав 1815 году.
/> Рис. 5
Карымскаякальдера/> сформировалась почти одновременно(~7900 14С л.н., ~6600 лет до н.э.) с вышеописанной [7,11]. В нейсейчас располагается Карымский вулкан. По характеру и параметрам это извержениеочень сходно с извержением вулкана Кракатау 1883 г. Общий объем пирокластикикальдерообразующего извержения — 13-16 км3, размер кальдеры 5х6,5км, объем полости кальдеры 7-8 км3. Извержение началось с выбросовювенильной пемзовой тефры («нижние лапилли»); основная ось пеплопадабыла ориентирована в ВЮВ направлении. Затем последовало образование сериипирокластических потоков, главные ветви которых прошли по рекам Крестьянская иКарымская (рис.6). Пирокластические потоки покрыли общую площадь 150 км2и имели длину 10-15 км. Сопутствующие пирокластическим потокам «палящиетучи» отрывались от них, распространялись на расстояние более 30 км идостигали берега Тихого океана, покрывая обширные территории тонким пеплом,содержащим мелкие рассеянные угли. Вслед за извержением пирокластическихпотоков произошла новая серия эксплозивных выбросов, самый мощный из которыхдал горизонт «верхние лапилли»; ось пеплопада прошла в ВСВнаправлении. Объем отложений пирокластических потоков составил 4,5-6 км3,суммарный объем тефры — 8-10 км3. Главный сектор рассеяния пепларасполагался к востоку от кальдеры и значительная его часть выпала надакваторией океана (рис.5). В разрезах на Командорских островах в 450 км отисточника пепел этого извержения имеет мощность 3 см [19]. Отсутстиве в пеплеКРМ роговой обманки и биотита позволяет отличать его от стратиграфическиблизких пеплов кальдеры Курильское озеро-Ильинская (КО), вулкана Кизимен (КЗ) ивулкана Хангар (ХГ) [33].
/> Рис. 6
Свулканом Ксудач/> связано четыре кальдерообразующихизвержения [23] (табл.1). С каждым из них ассоциируются мощные пирокластическиеотложения (рис.7). Самым сильным было последнее извержение, которое произошло~1800 14С л.н., или в 236 г. н.э. (извержение КС1,кальдера V). Это было крупнейшее извержение нашей эры на Камчатке и второе вголоцене после извержения, связанного с кальдерой Курильское озеро-Ильинская.По характеру и параметрам оно близко к извержению Кракатау 1883 года. Общийобъем пирокластики составил 18-19 км3, из них 14-15 км3пришлось на тефру [9]. Высота эруптивной колонны во время извержения была 23 км[35]. Ось пеплопада прошла в северо-восточном направлении (рис.5), пепелвыпадал над всей территорией восточной и южной Камчатки, и на удалении 900 км впос. Оссора его мощность в торфянике составляет 1-2 см. Пепел этого изверженияявляется одним из главных маркирующих горизонтов практически в пределах всегополуострова к северу от вулкана Ксудач [9,33]. От стратиграфически близких емупеплов вулканов Шивелуч и Опала (ОП) он отличается низким содержанием К2Ои отсутствием роговой обманки и биотита. Пирокластические потоки извержения КС1достигали длины 20 км; их отложения заполнили все долины на склонахвулкана за исключением южного сектора, где они экранировались высокими бортамиболее старых кальдер. Вблизи вулкана потоки, слившись между собой, образовалиобширный пирокластический покров (рис.8). Общий объем отложенийпирокластических потоков составил около 4 км3. В результатеизвержения возникла кальдера обрушения размером 4х6,5 км с объемом полости6,5-7 км3. Сразу после образования кальдеры в ней вырос небольшойэкструзивный купол. Через короткое время (не более 100 лет) здесь началформироваться стратовулкан конус Штюбеля. Последствия извержения КС1 (каки других кальдерообразующих извержений) для Камчатки можно оценить какэкологическую катастрофу. Так, при описанном извержении Ксудача минимальнаяплощадь уничтожения всего живого составила около 500 км2.Растительность была серьезно повреждена на площади порядка 12000 км2.
/> Рис. 7
Формированиекальдеры IV на вулкане Ксудач связано с двумя сближенными во времениизвержениями КС2 и КС3, которые произошли соответственно~6000 14С л.н. (~ 4900 лет до н. э.) и ~6130 14С л.н. ( ~5050 лет до н. э.). Из этих извержений к настоящему времени лучше изученоизвержение КС2. Оно началось мощными взрывами с дроблением субстратаи формированием грубообломочных брекчий [23]. Образовавшиеся затемпирокластические потоки распространялись по долинам рек северного склона, длинаих достигала 10 км (они были вдвое короче, чем потоки извержения КС1),объем отложений составил около 2 км3. Ось пеплопада была направленана северо-восток [23,33]. Тефра прослежена на расстояние около 400 км и еемощность в разрезах в районе Кроноцкого озера составляет 1 см. Отличительнойособенностью тефры КС2,наряду с низким содержанием К2Ои отсутствием роговой обманки, является повсеместный андезитовый состав. Вблизиборта кальдеры бомбовая тефра этого извержения при мощностях 5-8 м спекалась собразованием игнимбритов-агглютинатов.
Вовремя извержения КС3, которое предшествовало вышеописанному,пирокластические потоки распространялись по р.Теплая и долинам северо-западногосклона вулкана. Тефра этого извержения изучена вблизи вулкана, где онапредставлена дацитовыми и риолитовыми бомбами и лапилли белой шелковистойпемзы. Ось пеплопада была направлена на запад. Можно ожидать, что пепел КС3залегает в донных осадках Охотского моря. В результате мощного выносапирокластики во время извержений КС2 и КС3 возниклакальдера обрушения размером 5х6 км. Затем в ней сформировалась серияэкструзивных дацитовых куполов, включающая экструзию Парящий Утес.
/> Рис. 8
Самаяранняя голоценовая кальдера Ксудач — кальдера III — сформировалась в ходеизвержения КС4 ~ 8800 14С л.н. (~ 7900 лет до н.э.).Ювенильный материал извержения представлен тефрой и отложениямипирокластических потоков. Ось пеплопада была направлена на юго-запад. Тефраэтого извержения четко прослеживается до широты вулкана Ильинский, где онаперекрывается мощными пирокластическими отложениями, связанными с формированиемкальдеры Курильское озеро-Ильинская. Крупные бомбы в местах их максимальногоскопления вблизи центра извержения спекаются и образуют игнимбриты-агглютинаты,аналогичные таковым для извержения КС2. Пирокластические потокиотмечены в долине р.Теплая и на северо-восточном склоне вулкана. Общий объемювенильного материала извержения составляет 1,5-2 км3. В ходеизвержения происходили также мощные взрывы с разрушением субстрата иформированием грубообломочных брекчий [23]. В результате извержения КС4сформировалась кальдера III. Ее точные границы и конфигурация не могут бытьустановлены из-за того, что этот участок был кардинально преобразован приформировании более молодых кальдер. Предполагаемый поперечник кальдеры 2-3 км.
Субкальдерныеизвержения
Похарактеру, объему продуктов (до 10-15 км3), набору фаций и составупирокластики эти извержения очень сходны с кальдерообразующими. Однако, ониассоциируются не с кальдерами, а с крупными эксплозивными кратерами без видимыхпризнаков обрушения. Кратеры располагаются как на вершине вулканов, так и у ихподножия. Причем отмечается явное несоответствие между значительным объемомвынесенной ювенильной пирокластики и объемом образовавшегося кратера.
Крупнейшееиз субкальдерных извержений произошло ~6900 14С л.н. (~ 5700 лет дон.э.) и привело к формированию вершинного кратера на вулкане Хангар/>. Объем пирокластики извержения ХГ сопоставим собъемом продуктов кальдерообразующих извержений и составляет 14-16 км3.С ним были связаны мощные пирокластические потоки длиной 15-20 км ипирокластические волны [20]. Распространение пирокластических потоков в целомограничено уступом кальдеры, в которой располагается вулкан Хангар, толькодолина р.Правый Хейван служила магистралью, по которой они выходили за пределыкальдеры. Объем отложений пирокластических потоков составил 2-3 км3.Ось пеплопада была направлена на северо-восток (рис.9) и обширные территории насевере Камчатки оказались засыпанными тонким пеплом. В районе Ключевской группывулканов мощность пепла составляет 5 см, вблизи вулкана Шивелуч — 4 см, ксеверо-западу от него, в долине р.Озерная, на расстоянии 500 км от источника — 2 см. Пепел ХГ — прекрасный маркирующий горизонт для районов Северной,Центральной и Восточной Камчатки [33], его отличительной особенностью являетсяприсутствие биотита. Общий объем тефры — 12-13 км3. В возникшем врезультате извержения кратере размером 2,1х2,8 км сейчас находится озероглубиной более 150 м. На дне кратера эксцентрично расположен экструзивный купол(купола?), вершина которого поднимается над поверхностью воды примерно на 20 м.
/> Рис. 9
Второекрупное субкальдерное извержение произошло на вулкане Опала/> ~1480 14С л.н. (606 г. н.э) при образованииу его подножия кратера Бараний Амфитеатр/>(рис.10) размером 1,3х2 км [20]. С формированием этого сравнительно небольшогократера был связан огромный объем пирокластики (9-10 км3),представленной почти целиком риолитовой тефрой. Главная ось пеплопада быланаправлена на восток (рис.9), мощность тефры на побережье океана составляет вразрезах 12-15 см. Здесь тефра погребла неолитическую стоянку, существовавшуюболее 1000 лет [21]. Значительная часть пепла выпала над акваторией Тихогоокеана. Юго-западным ветром пепловое облако было снесено на северо-восток,поэтому тонкий пепел покрыл значительную часть Восточной Камчатки, и прослеженздесь на расстояние 300 км от источника. Пепел этого извержения (ОП), наряду спеплом КС1, служит важнейшим маркирантом для Восточной вулканическойзоны Камчатки: его отличительные особенности — белый цвет, высокое содержание К2Ои присутствие биотита. В результате извержения сформировался кратер Баранийамфитеатр глубиной более 200 м и предполагаемым объемом ~0,5 км3. Назаключительной стадии в нем вырос экструзивный купол.
/> Рис. 10
ИзвержениеБараний Амфитеатр — второе (после извержения вулкана Ксудач 236 г.) крупнейшееизвержение нашей эры на Камчатке. Общий облик пирокластики, ее однородныйкислый состав, общий значительный объем изверженных ювенильных продуктов — всеэто свидетельствует о сходстве этого извержения с кальдерообразующим. Сам жеэруптивный аппарат — Бараний Амфитеатр — обычный, хотя и весьма крупныйэксплозивный кратер, а не маленькая кальдера типа Кракатау из-за резкогонесоответствия объема полости кратера объему изверженной магмы и отсутствияявных следов обрушения. Эти признаки делают его эталоном субкальдерногоизвержения [24]. Извержение Бараний Амфитеатр можно рассматривать как аналогзнаменитого извержения вулкана Катмаи в 1912 году, когда из небольшого кратераНоварупта у его подножия было вынесено около 17 км3 тефры.
ИзвержениеХодуткинский «маар»/> произошло ~2800 14Сл.н. (~900 лет до н.э.) у подножия вулкана Ходутка, когда образовались двакратера, более крупный из которых назван Ходуткинским «мааром» [20].Пирокластические потоки этого извержения имели весьма скромные размеры, длинаих не превышала 4 км, а общий объем отложений составил 0,04-0,05 км3.Ось пеплопада была направлена на юго-запад. Крупность тефры быстро убывала помере удаления от центра извержения: на широте вулкана Желтовский это белыйпепел с линзами серого вулканического песка, близ оз.Курильское и пос. Озерная- тонкий белый пепел. Такой же пепел мощностью 1 см обнаружен вг.Северо-Курильск на о-ве Парамушир. Тефра ХД — прекрасный маркирующий горизонтна юге Камчатки. От пеплов вулкана Ксудач ее отличает присутствие роговойобманки и более высокое содержание К2О. В результате извержениясформировались два эксплозивных кратера. Меньший, диаметром 0,6 км, остался впервичном виде. В большем, размером 0,9 км, в конце извержения вырос почтицеликом заполнивший его эффузивно-экструзивный купол. Объем купола около 0,1 км3.
Сильные и катастрофические извержения стратовулканов
Чащевсего сильные и катастрофические извержения в голоцене происходили на двухвулканах — Авачинском, расположенном в 25-30 километрах от города Петропавловск-Камчатский,и Шивелуче — на севере полуострова, в 50 км от г.Ключи.
ВулканШивелуч/> — один из самых активных и продуктивныхвулканов Камчатки [17]. В голоцене с ним было связано не менее 15 сильныхизвержений с объемом ювенильной пирокластики > 0,5 км3. Пеплыэтих извержений покрывали большие площади в северной части полуострова, ихмощность на территории г.Ключи достигает в разрезах 15 см.
Всекрупнейшие извержения вулкана Шивелуч были плинианскими и поставляли материалпреимущественно андезитового состава. С ними ассоциировались сильные пеплопады(бомбы и лапилли вблизи вулкана, грубый и тонкий пепел на удалении от него),пирокластические волны, а с некоторыми извержениями также пирокластическиепотоки. Не менее 10 извержений предварялись крупномасштабными разрушениямипостройки вулкана [31,37]. Максимальная длина пирокластических потоков была 20км, но генерированные ими лахары неоднократно доходили до р.Камчатка на юге ир.Еловка на западе, как, например, при извержении 1854 года, когда крупныекамни, принесенные лахарами, взломали лед по обеим рекам [16]. До районасовременного г.Ключи обвалы, пирокластические потоки, пирокластические волны,лахары, связанные с извержениями вулкана Шивелуч, не доходили, однако здесь поменьшей мере пять раз за последние 2800 лет выпадали его пеплы с мощностьюболее 5-10 см, не говоря о более слабых пеплопадах, которые происходилизначительно чаще.
Наиболееизвестно и хорошо изучено катастрофическое извержение Шивелуча 1964 года[3,13,16]. Извержение началось с разрушения постройки вулкана и образованиягигантской обломочной лавины. Ее отложения объемом 1,5 км3 покрылиплощадь около 100 км2 при мощности от нескольких метров до 50-60 м[13]. Затем начался массовый вынос ювенильной пирокластики. Высота эруптивнойколонны составляла 10-15 км. Ось пеплопада была направлена на юго-восток,сильный пеплопад наблюдался в г.Усть-Камчатск, а тонкий пепел выпадал наКомандорских островах. Пирокластические потоки достигали длины 18 км, общийобъем их отложений 0,3-0,5 км3 [13]. Извержение было кратковременными продолжалось не более часа. В результате образовался сдвоенный кратерразмером 2,3х3,5 км.
Предыдущеесильное извержение, с которого начинается непрерывная летопись историческихизвержений вулкана Шивелуч, произошло в 1854 году. Белая пемзовая тефра этогоизвержения плащом покрывает северные склоны вулкана, а пирокластические потокии лахары обнаружены также на его южном и западном склонах [37]. Общий объемпирокластики близок к 1 км3.
Втечение нашей эры помимо вышеуказанных исторически документированных изверженийпроизошли еще четыре сильные извержения с выбросом не менее 1 км3пемзовой андезитовой пирокластики — Ш1, Ш2, Ш3, Ш1450(табл.1). Аналогичные сильные извержения имели место и ранее — Ш5(~2550 14C л.н.), Ш2800 (~2800 14C л.н.), Шдв(~4100 14C л.н.). Пеплы всех перечисленных извержений слоем более 3см (первоначальная мощность при отложении) отлагались на расстоянии не менее200-300 км от вулкана.
Впоследние 2000 лет отмечается увеличение частоты крупных извержений. Так,извержения 1964 и 1854 года были разделены периодом ослабления активностидлительностью всего 110 лет. Период относительного покоя между извержением 1854г. и предшествовавшим ему Ш1 может быть оценен в 200 лет, а серия изверженийв V-VI веках происходила с перерывами не более 50 лет.
/> Рис. 11
САвачинским вулканом/> в голоцене связано не менеесеми крупных эксплозивных извержений с объемом пирокластики близким илипревышающим 0,5 км3. Большинство из них приурочено к этапуактивизации вулкана, когда на поверхность поставлялись продукты андезитовогосостава [4]. Все крупные извержения этого этапа были плинианскими. Для них былихарактрены сильные пеплопады, пирокластические волны, а для некоторыхизвержений также и пирокластические потоки. Для большинства изверженийсущественна фреатомагматическая составляющая, на что указывает присутствиеотложений базисных пирокластических волн, плохая сортированность тефры, частоналичие аккреционных лапилли, сильное обогащение пирокластических отложенийрезургентным материалом. Высота эруптивных колонн во время изверженийколебалась от 16-18 км до 21-28 км [4].Пирокластические потоки имели длину неболее 17 км и не достигали местоположения современных населенных пунктов,однако связанные с ними лахары неоднократно пересекали территорию современногог.Елизово и находящегося здесь главного аэропорта Камчатки. Оси пеплопадов быличаще направлены на восток и северо-восток, реже — на северо-запад, в то времякак южное подножие, где находятся сейчас гг.Петропавловск-Камчатский и Елизово,было подвержено пеплопадам в минимальной степени (рис.11). Вообщеместоположение г.Петропавловск-Камчатский было выбрано крайне удачно: его недостигают пирокластические потоки и пирокластические волны, а возвышенность, накоторой расположен город, обтекается лахарами.
Самоемощное (объем продуктов 8-10 км3) извержение Авачинского вулкана(IАв2) произошло 7150 14С л.н. (~6000 лет до н.э.). Оно открываетэтап голоценовой активизации после более чем 2000-летнего периода покоя.Продукты извержения представлены тефрой. Ось пеплопада была направлена насеверо-восток в сторону Командорских островов (рис.11), где мощность пепла вразрезах составляет 5-7 см.
Входе извержений АВ4 и IАв16 происходило как выпадение тефры, так иформирование пирокластических потоков. Извержение АВ4 имело место~5500 14С л.н. Пирокластические потоки прошли по долинам р.Желтуха иоврага Широкий на расстояние 15-16 км от вулкана, объем их отложений составил0,2 км3. С пирокластическими потоками ассоциировались ипирокластические волны. Ось пеплопада извержения АВ4 была направленана северо-восток. Пепел мощностью 0,5 см обнаружен в торфянике нижнего теченияр.Камчатка на расстоянии 400 км от вулкана. В пределах Восточной вулканическойзоны тефра извержения АВ4 и предшествовавшего ему извержения АВ5(два желтых вулканических песка, разделенных маломощной почвой) являютсяпрекрасными маркирующими горизонтами для средней части голоценового разреза. Ихотличительные особенности — низкое содержание К2О и отсутствиероговой обманки.
ИзвержениеIАв16 произошло ~5000 14С л.н. Во время извержения формировалисьмощные и протяженные пирокластические потоки, которые прошли по всем главнымдолинам южного подножия вулкана — Сухой Елизовской, Сухой Халактырской иЖелтухи, где их отложения выделяются своей желто-охристой окраской и содержатмногочисленные угли. Длина потоков составила 16-17 км, объем отложений 0,3 км3.С пирокластическими потоками были парагенетически связаны пирокластическиеволны. Ось пеплопада во время извержения была направлена на ВЮВ в сторону устьяр.Налачева. Значительная часть пепла выпала над акваторией океана.
Продуктыизвержений АВ3 (~4500 14С л.н.) и АВ 2 (~4000 14Сл.н.) представлены только тефрой. Ось пеплопада извержения АВ3 быланаправлена на восток. Пепел этого извержения мощностью 0,5 см отмечен вторфянике на Командорских островах. Тефра извержения АВ2 распространяласьк западу от вулкана, где она является хорошим маркирующим горизонтом.Характерная особенность этой тефры — присутствие многочисленных ксенолитов ультрабазитови, наряду с пемзой, шлаков основного состава.
Сильнейшееизвержение начала следующего («андезито-базальтового») этапапроизошло около 3500 14С л.н., когда в вершинном кратере начал растиМолодой конус. Объем пирокластики составил ~4 км3, пирокластическиепотоки и пирокластические волны распространялись на расстояние 12-15 км.Главная ось пеплопада была направлена на северо-северо-восток, пепел прослеженв разрезах на протяжении 300 км от источника; он присутствует также в торфяникеКомандорских островов (мощность 0,5 см). Пепел АВ1 с характернымандезитобазальтовым составом является прекрасным маркирантом для Восточнойвулканической зоны Камчатки [33]. Рассматриваемое извержение открыло новый этапв жизни вулкана — андезитовые пемзовые продукты его предшествующей голоценовойистории сменились темными шлаками андезитобазальтового состава. В дальнейшемМолодой конус давал частые (с интервалом от нескольких лет до десятков, режесотен, лет) извержения, наиболее сильным из которых в историческое время былоизвержение 1945 г. Во время этого извержения менее чем за 7 часов быловыброшено около 0,3 км3 шлаков, которые явились прекрасным подаркомгороду как замечательный строительный материал.
Извержениевулкана Безымянный/> 1955-56 гг. — одно из самыхсильных и интересных извержений ХХ века [1,2,13,15 и др.]. Именно на примереэтого извержения Г.С.Горшковым впервые в вулканологической науке было введенопонятие «направленный взрыв» [15]. В процессе извержения произошлоразрушение вершинной части вулкана с образованием обломочной лавины икатастрофический направленный взрыв, отложения которых покрыли площадь ~500 км2.На этой территории вся растительность погибла — многие деревья были сломаны иповалены, у оставшихся стоять содрана кора. Над вулканом на высоту 30-40 кмподнялось эруптивное облако, а связанный с ним пеплопад прошел полосой шириной50 км в направлении на северо-восток. Были сформированы обширныепирокластические потоки, которые, в свою очередь, вызвали мощные и протяженныегрязевые потоки. Кульминационная стадия извержения продолжалась около часа.Общий объем ювенильной пирокластики превысил 1 км3, а общий объемизверженного и перемещенного материала составил 2,6-2,8 км3 [13]. Врезультате извержения высота вулкана уменьшилась на 200 м, а на его вершинепоявился кратер размером 1,5х2,8 км. Позднее в кратере начал расти экструзивныйкупол Новый, и наблюдения за ним в течение 40 лет позволяют нам полагать, чтоэто не столько купол, сколько новый стратовулкан, формирующийся на нашихглазах.
Свулканом Кизимен/> связано одно из крупнейшихголоценовых извержений (КЗ), общий объем пирокластики которого составил 4-5 км3.[26]. Ось пеплопада извержения КЗ была направлена на восток (рис.11), так чтозначительная часть пепла выпадала над акваторией океана. Севернее вулканаКизимен эта тефра отмечена в разрезах г.Ключи, а южнее — в торфянике районавулканического массива Большой Семячик. Она является прекрасным маркирующимгоризонтом для района Ключевской группы вулканов и Восточной вулканической зоны[33]. От стратиграфически близкого пепла в.Хангар (ХГ) пепел КЗ отличаетсяотсутствием биотита. Во время извержения формировались также обширныепирокластические потоки, объем отложений которых был 1,5-2 км3.
Двасильных эксплозивных голоценовых извержения связаны с конусом Штюбеля/> — стратовулканом, который возник в последней кальдереКсудача ~1700 л.н. Извержения произошли в X веке н.э. (КШт1) и в1907 г. (КШт3) [23]. Для них характерна лишь тефра объемом,соответственно, ~1 км3 и 1,5-2 км3. Высота эруптивнойколонны для извержения КШ3 составила >15 км, а для извержения1907 г. >22 км [35]. Вблизи конуса Штюбеля горизонты тефры обоих изверженийимеют двучленное строение: нижняя часть представлена чернымиандезитобазальтовыми лапилли и бомбами шлака, верхняя — светлыми пемзовымилапилли и бомбами. Ось пеплопада извержения 1907 г. была направленапреимущественно на северо-восток и выпадение пепла наблюдалось в 90oсекторе от г.Охотск до п.Оссора. Пепел этого извержения служит прекрасныммаркирующим горизонтом к северу от вулкана Ксудач вплоть до широты Авачинскоговулкана. Тефра извержения КШ1 (~109014C л.н.)распространялась в направлении на юго-восток и хорошо диагностируется благодарядвучленному строению: темно-серый грубый пепел в основании и более мощныйгрубый желтый пепел в верхней части слоя. Отличительная особенность тефрыконуса Штюбеля — низкое содержание К2О и отсутствие роговой обманки.
Сизвержением Ильинского вулкана/>, котороепроизошло ~4600 14С л.н. (~3360 лет до н.э.) связана тефра,представленная крупными пемзовыми бомбами и лапилли. Ранее [10,23] эта тефраотносилась нами к вулкану Желтовский и поэтому получила индекс ЖЛТ. Однако, какотмечалось в работе [33], последующие исследования показали, что эти отложенияскорее всего принадлежат вулкану Ильинский. Однако пока мы сохраняемпервоначальный индекс ЖЛТ до окончательного решения вопроса о принадлежностиэтой тефры. Ось пеплопада прошла в северо-восточном направлении. Общий объемотложений 1,2-1,4 км3. Горизонт ЖЛТ служит важным маркирантом дляЮжной Камчатки в районе Курильского озера и Желтовского вулкана.
Извержениеиз кратера оз.Чаша/> вызывает особый интерес какпример крупного эксплозивного извержения с продуктами кислого состава средиполя ареального базальтового вулканизма Толмачева дола [18]. Тефра этогоизвержения по составу риолитовая, ее общий объем около 1 км3. Осьпеплопада была направлена на северо-восток. Ранее эта тефра (ОПтр)связывалась с вулканом Опала [33], однако дальнейшие исследования показали, чтоона принадлежит извержению из кратера оз.Чаша [18]. Пепел ОПтрявляется прекрасным маркирантом для района Мутновского и Горелого вулканов и далеек северу до широты Авачинской группы вулканов. Он легко идентифицируется повысокому содержанию К2О и присутствию биотита.
/> Рис. 12
Датированныепрослои тефры крупнейших эксплозивных извержений являются прекрасными маркерамии создают достаточно детальную стратиграфическую шкалу для голоценовыхотложений Камчатки. Такие прослои можно использовать для датирования икорреляции различных вулканических (рис.12) и невулканических форм рельефа иотложений. Датирование вулканических образований (лавовых и пирокластическихпотоков, шлаковых конусов и др.) и вулканических отложений путем изученияперекрывающих их разрезов тефры в сочетании с радиоуглеродным датированиемпозволило нам определить возраст большинства действующих вулканов Камчатки[10,32] и реконструировать эруптивную историю вулканов Безымянный [8], Кизимен[26], Крашенинникова [28], Кихпиныч [12], Малый Семячик [5], Карымский [7],Авачинский [4], Ксудач [23], Мутновский [21], Горелый [30], Дикий гребень [36].Маркирующие прослои тефры были использованы также для датирования речных иморских террас, обвалов, лахаров, цунами, разломов [21,25,27], голоценовыхподвижек ледников [29,38] и первобытных стоянок [6,21].
Учитываяобъемы выброшенного пирокластического материала и высоты эруптивных колонн,можно полагать, что крупнейшие голоценовые извержения вулканов Камчатки должныбыли оказать влияние на климат и состояние озонового слоя Земли и найтиотражение в виде кислотных пиков в Гренландском ледниковом щите. Созданиекалендаря таких извержений позволило нам предположить, какие из установленныхпиков Гренландского щита могут быть связаны с камчатскими извержениями [11].
Интересноотметить, что в сравнительно коротком интервале 7500-7900 14С л.н. вКурило-Камчатской области отмечается мощная вспышка вулканической активности[11,22]. В это время почти субодновременно произошло несколько крупнейшихэксплозивных извержений, связанных с формированием кальдер Курильскоеозеро-Ильинская, Карымская и Тао-Русыр (последняя на Курильских островах)[10,32], имели место мощные извержения вулканов Кизимен (КЗ) и Авачинский(IАв2). В это же время произошла сближенная во времени серия извержений навулкане Шивелуч с общим объемом продуктов 2-3 км3 [22]. Несколькопозднее (6900 14С) имело место мощное извержение вулкана Хангар. Вработе [40] обращается внимание на вклад крупнейших извержений начала голоценав похолодание климата этого времени. Можно полагать, что указанные камчатскиеизвержения составили существенную часть этого вклада.
Работавыполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант00-05-64299 а, грант 05-15-98611 л).
Список литературы
1.Белоусов А.Б., Белоусова М.Г. Отложения и последовательность событий извержениявулкана Безымянный 30 марта 1956 г. (Камчатка): отложения обломочной лавины //Вулканология и сейсмология. 1998. N 1. С. 25-40.
2.Белоусов А.Б., Белоусова М.Г. Отложения и последовательность событий извержениявулкана Безымянный 30 марта 1956 г. (Камчатка): отложения направленного взрыва// Вулканология и сейсмология. 2000. N 2. С. 3-17.
3.Белоусов А.Б., Белоусова М.Г. Извержение вулкана Шивелуч в 1964 г. (Камчатка) — плинианское извержение, предварявшееся крупномасштабным обрушением постройки //Вулканология и сейсмология. 1995. N 4-5. С. 116-126.
4.Брайцева О.А., Базанова Л.И., Мелекесцев И.В., Сулержицкий Л.Д. Крупнейшиеголоценовые извержения вулкана Авачинский на Камчатке (этап 7250-3700 14Слет назад) // Вулканология и сейсмология. 1998. N 1. С. 3-24.
5.Брайцева О.А., Егорова И.А., Сулержицкий Л.Д., Несмачный И.А. Вулкан МалыйСемячик // Вулканический центр: строение, динамика, вещество (Карымскаяструктура). Москва.: Наука, 1980. С. 199-235.
6.Брайцева О.А., Литасова С.Н., Пономаренко А.К. Применение тефрохронологическихметодов для датирования опорной стоянки на Восточной Камчатке // Вулканология исейсмология. 1983. N 5. С. 18-25 .
7.Брайцева О.А., Мелекесцев И.В. Вулкан Карымский: история формирования, динамикаактивности и долгосрочный прогноз // Вулканология и сейсмология. 1989. N 2.С.14-31.
8.Брайцева О.А., Мелекесцев И.В., Богоявленская Г.Е., Максимов А.П. ВулканБезымянный: история формирования и динамика активности // Вулканология исейсмология. 1990. N 2. С. 3-32.
9.Брайцева О.А., Мелекесцев И.В., Пономарева В.В., Кирьянов В.Ю. Последнеекальдерообразующее извержение на Камчатке (вулкан Ксудач) 1700-1800 14Слет назад // Вулканология и сейсмология. 1995. N 2. С. 30-50.
10.Брайцева О.А., Мелекесцев И.В., Пономарева В.В., Сулержицкий Л.Д., ЛитасоваС.Н. Возраст действующих вулканов Курило-Камчатского региона // Вулканология исейсмология. 1994. N 4-5. С. 5-32.
11.Брайцева О.А., Сулержицкий Л.Д., Пономарева В.В., Мелекесцев И.В. Геохронологиякрупнейших эксплозивных извержений Камчатки в голоцене и их отражение вГренландском ледниковом щите // Доклады РАН. 1997. Т. 352. N 4. С. 516-518.
12.Брайцева О.А., Флоренский И.В., Пономарева В.В., Литасова С.Н. Историяактивности вулкана Кихпиныч в голоцене // Вулканология и сейсмология. 1985. N6. С. 3-19.
13.Богоявленская Г.Е., Брайцева О.А., Мелекесцев И.В., Кирьянов В.Ю., Миллер Д.С.Катастрофические извержения типа направленного взрыва на вулканах Сент-Хеленс,Безымянный и Шивелуч // Вулканология и сейсмология. 1985. N 2. С. 3-29.
14.Волынец О.Н., Пономарева В.В., Бабанский А.Д. Магнезиальные базальтыандезитового вулкана Шивелуч, Камчатка. Петрология. 1997. Т. 5. N 2. С. 206-221.
15.Горшков Г.С., Богоявленская Г.Е. Вулкан Безымянный и особенности его последнегоизвержения. М.: Наука, 1965. 171 с.
16.Горшков Г.С., Дубик Ю.М. Направленный взрыв на вулкане Шивелуч // Вулканы иизвержения. М.: Наука, 1969. С. 3-37.
17.Действующие вулканы Камчатки (отв. ред. Федотов С.А., Масуренков Ю.П.). М.:Наука, 1991. Т. 1. 302 с. Т. 2. 415 с.
18.Дирксен О.В., Пономарева В.В. Маар Чаша — источник большеобъемной риолитовойтефры ОПтр // Тезисы докладов Международной конференции по вопросамсейсмологии, вулканологии и процессам субдукции Камчатско-Алеутского региона:«Современный вулканизм Курило-Камчатской и Алеутско-Аляскинской островныхдуг». Петропавловск-Камчатский, Россия, 1-9 июля 1998 г. С. 18.
19.Кирьянов В.Ю., Егорова И.А., Литасова С.Н. Вулканические пеплы на о.Беринга(Командорские острова) от голоценовых извержений Камчатки // Вулканология исейсмология. 1986. N 6. C. 18-28.
20.Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Базанова Л.И., Пономарева В.В., СулержицкийЛ.Д. Особый тип катастрофических эксплозивных извержений — голоценовыесубкальдерные извержения Хангар, Ходуткинский «маар», БаранийАмфитеатр (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 1996. N 2. С. 3-24.
21.Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Пономарева В.В. Динамика активности вулкановМутновский и Горелый в голоцене и вулканическая опасность для прилегающихрайонов (по тефрохронологическим данным) // Вулканология и сейсмология. 1987. N3. С. 3-18.
22.Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Пономарева В.В., Сулержицкий Л.Д.«Век» вулканических катастроф в раннем голоцене Курило-Камчатскойобласти // Глобальные изменения природной среды. Новосибирск, 1998. С. 146-153.
23.Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Пономарева В.В., Сулержицкий Л.Д.Катастрофические кальдерообразующие извержения вулкана Ксудач в голоцене //Вулканология и сейсмология. 1995. N 4-5. С. 28-53.
24.Мелекесцев И.В., Кирьянов В.Ю., Фелицин С.Б. Извержение вулкана Опала около 500г. — крупнейшее эксплозивное извержение нашей эры на Камчатке // Вулканология исейсмология. 1991. N 1. С. 21-34.
25.Мелекесцев И.В., Курбатов А.В., Певзнер М.М., Сулержицкий Л.Д.«Доисторические» цунами и сильные землетрясения на полуостровеКамчатском (Камчатка) по данным тефрохронологических исследований //Вулканология и сейсмология. 1994. N 4-5. С. 5-32.
26.Мелекесцев И.В., Пономарева В.В., Волынец О.Н. Вулкан Кизимен (Камчатка) — будущий Сент-Хеленс // Вулканология и сейсмология. 1992. N 4. С. 3-32.
27.Пинегина Т.Л., Базанова Л.И., Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Сторчеус А.В.,Гусяков В.К. Доисторические цунами на побережье Кроноцкого залива, Камчатка,Россия (предварительное сообщение) // Вулканология и сейсмология. 2000. N 2. С.66-75.
28.Пономарева В.В. Вулкан Крашенинникова: история формирования и динамикаактивности // Вулканология и сейсмология. 1987. N 5. С. 28-44.
29.Савоскул О.С. Применение лихенометрии и тефрохронологии для датированияголоценовых ледниковых отложений Камчатки // Вулканология и сейсмология. 2000.N 5. С. 45-55.
30.Селянгин О.Б., Пономарева В.В. Строение и развитие Гореловского вулканическогоцентра, Южная Камчатка // Вулканология и сейсмология. 1999. N2. С. 3-24.
31. Belousov A.B., Belousova M.G., Voight B. Multiple edificefailures, debris avalanches and associated eruptions in the Holocene history ofShiveluch volcano, Kamchatka, Russia. Bulletin of Volcanology. 1999. V. 61. P.324-342.
32. Braitseva O.A., Melekestsev I.V., Ponomareva V.V., SulerzhitskyL.D. The ages of calderas, large explosive craters and active volcanoes in theKuril-Kamchatka region, Russia // Bulletin of volcanology. 1995. V. 57/6. P.383-402.
33. Braitseva O.A., Ponomareva V.V., Sulerzhitsky L.D., MelekestsevI.V., Bailey J. Holocene key-marker tephra layers in Kamchatka, Russia //Quaternary Research. 1997. V. 47 (2). P.125-139.
34. Braitseva O.A., Sulerzhitsky L.D., Litasova S.N., Melekestsev,I.V., Ponomareva V.V. Radiocarbon dating and tephrochronology in Kamchatka.Radiocarbon. 1993. 35/3. P. 463-476.
35. Bursik K.M., Melekestsev I.V., Braitseva O.A. Most recentdeposits of Ksudach volcano, Kamchatka, Russia // Geophysical Research Letters.1993. V. 20. P. 1815-1818.
36. Ponomareva V.V., Dirksen O.V., Sulerzhitsky L.D. Eruptivehistory of Dikiy Greben volcano — the largest Holocene extrusive edifice inKamchatka, Russia // Abstracts of the Internatinal Workshop on VolcanoesCommemorating the 50-th Anniversary of Mt. Showa-Shinzan. 1995. P. 159.
37. Ponomareva V.V., Pevzner M.M., Melekestsev I.V. Large debrisavalanches and associated eruptions in the Holocene eruptive history ofShiveluch volcano, Kamchatka, Russia // Bulletin of Volcanology. 1998. V. 59. N7. P. 490-505.
38. Solomina O.N., Muravyev Ya.D., Bazanova L.I. Little Ice Ageglaciers in Kamchatka // Annales of Glaciology. 1995. 21. P. 240-244.
39. Volynets, O.N. Geochemical types, petrology and genesis of LateCenozoic volcanic rocks from the Kurile-Kamchatka island-arc system,International Geological Review. 1994. 36/4. P. 373-405.
40. Zielinski G.A., Mayewski P.A., Meeker L.D., Whitlow S., TwicklerM.S., Morrison M., Meese D.A., Gow A.J., Alley R.B. Record of volcanism since7000 B.C. from the GISP2 Greenland ice core and implications for thevolcano-climate system. Science. 1994. V. 264. P. 948-952.