С.И. Набоко, доктор г.-м.н.
Вулканологияв России получила развитие только в годы Советской власти.
Зародыширусской вулканологии можно видеть в описаниях вулканов почти у всехпутешественников и исследователей Камчатки, начиная с С. Крашенинникова (1755 г.), затем А. Эрмана (1836), К. Дитмара (1901) и особенно К.И. Богдановича (1904).
Изучениегеологии и вулканов продолжали ученики К.И. Богдановича — С.А. Конради, Е.В.Круг и Н.Г. Келль.
Всеработы первого периода до 1931 года имели геологический и геоморфологическийхарактер.
Второйпериод вулканологии относится к 1931-1935 годам. Толчком к началу болееглубокого изучения вулканов Камчатки явилось извержение вулкана Авача в 1926 г.
В 1929 г. бывшим Геологическим комитетом и Академией наук СССР было решеноначать систематическое изучение вулканов Камчатки. Вулкан Авача — один изнаиболее активных вулканов Камчатки и в то же время расположен внепосредственной близости от г. Петропавловска, поэтому было решеноисследования направить на изучение этого вулкана. Работы проводилисьэкспедицией под руководством А.Н. Заварицкого; в состав экспедиции входил Б.И.Пийп, впоследствии первый директор Института вулканологии СО АН СССР. В XVIII иXIX столетиях отмечено 10-11 извержений Авачи, в ХХ столетии изверженияпроисходили в 1908-1910, 1926-1927, 1937-1938 гг. и в 1945 г. В начале работ в 1931 г. вулкан находился в спокойном состоянии, и группой Заварицкоговпервые в нашей стране были изучены вулканические газы и минералы: в нихопределены соединения хлора, серы, бора, мышьяка и др. металлов. Этим былоначато геохимическое направление изучения поствулканических процессов. Тогда жеА.Н. Заварицкий обратил внимание на то, что на склонах Авачи не обнаруживаетсясвежих лавовых потоков, которые упоминались в описаниях извержения 1926-1927гг. Вместо них у подошвы конуса находились скопления шлаков; за лавовые потокибыли приняты лавины раскаленных камней, скатывающихся по склону. Этопредположение впоследствии подтвердилось для Авачинского вулкана и былоустановлено, что такой тип извержения характерен для многих вулканов Камчатки имира.
Вэти же годы начато детальное изучение термальных источников Камчатки ученикомА.Н. Заварицкого — Б.И. Пийпом.
В 1932 г. участник экспедиции Заварицкого В.С. Кулаков был командированЛенинградским Горным Институтом на Камчатку для сбора материалов для музея. Этосовпало с извержением Ключевской сопки и прорывом на его склонах группы побочныхкратеров (Туйла и другие). Более месяца В.С. Кулаков в непосредственнойблизости наблюдал извержение растущего шлакового конуса и изливающегося потока,сделал ряд ценнейших наблюдений. Это были первые работы советских ученых подинамике вулканов.
Такимобразом, в этот период исследований были заложены геологическое, петрохимическое,геохимическое и динамическое направления в советской вулканологии.
Третийэтап вулканологических исследований относится к 1935-1946 гг. Он ознаменовансозданием на Камчатке Ключевской вулканологической станции Академии наук СССР.Еще в 1929 г. Тихоокеанский комитет АН СССР в связи с извержением Авачинскоговулкана признал необходимым организовать стационарные наблюдения наддеятельностью наиболее крупного и неизученного вулкана — Ключевской сопки.Станция была построена в поселке Ключи в 1935 г. по инициативе академика Ф.Ю. Левинсона-Лессинга. Ее первым начальником был В.И. Влодавец. С этого момента начатонепрерывное изучение вулканов. Ключевская станция является колыбельювулканологии. Практику вулканологических исследований на ней прошли всесоветские вуланологи (В.И. Влодавец, Б.И. Пийп, А.А. Меняйлов, В.Ф. Попков, Г.С.Горшков, А.Е. Святловский, Е.К. Мархинин, П.И. Токарев, И.И. Гущенко, А.Н.Сирин, И.Т. Кирсанов, автор этих строк и многие другие).
Поматериалам исследований, начатых на Ключевской вулканологической станции, созданымонографии и статьи по динамической, геологической, петрологической игеохимической вулканологии, являющиеся основным вкладом в советскуювулканологию. Этот период знаменуется началом изданий БюллетенейВулканологической станции.
Ссозданием в 1946 г. в системе Академии наук СССР Лаборатории вулканологии начинаетсячетвертый период. Первым директором Лаборатории вулканологии АН СССР былакадемик А.Н. Заварицкий. С этого момента вулканологические исследованиярасширяются на другие районы Советского Союза — Курильские острова, Кавказ, Закарпатьеи приобретают более общее теоретическое значение. К этому году приуроченооткрытие на Ключевской вулканологической станции сейсмического отдела, и этоположило начало геофизическим исследованиям активных вулканов.
В 1946 г. для изучения морфологии Камчатских вулканов впервые использованасъемка вулканов Камчатки с самолета. Этот метод впоследствии нашел широкоеприменение для изучения вулканов и их активности. Результатом первыхаэровулканологических исследований явилось издание под редакцией А.Е.Святловского Атласа вулканов СССР. Материалы детальных наземных исследованийвулканов были обобщены В.И. Влодавцем, Г.С. Горшковым и Б.И. Пийпом и завершеныизданием Каталога вулканов СССР.
Кэтому же периоду относится начало исследований по практической вулканологии — вулканическомурайонированию и работы по использованию термальных вод в народном хозяйстве:организуются геотермическая экспедиция (нач. А.Е. Святловский) и геотермическаястанция (нач. Б. И. Пийп).
Вряде учреждений создаются вулканологические ячейки для изучения вулканизма потерритории Советского Союза: лаборатории вулканологии в Сахалинском комплексномИнституте, палеовулканологии в Казахской ССР, в Уральском филиале АН СССР и др.
Большоезначение в организации и развитии вулканологических исследований сыграло ПервоеВсесоюзное вулканологическое совещание, созванное лабораторией вулканологии АНСССР и Геологическим Институтом АН Армянской ССР в 1959 г. с изданием докладов в сборнике “Проблемы вулканологии”.
Углубленнойразработке отдельных аспектов вулканологии способствовали ежегодные симпозиумыпо гидротермальным процессам в областях активного вулканизма, по петрохимиимолодых вулканических образований, по туфолавам и игнимбритам, пометаллоносности вулканогенных формаций, по вулкано-плутоническим формациям сизданием специальных сборников.
Сэтим периодом связано начало международных связей по вулканологии. Советскиевулканологи участвуют в работе Международных Ассоциаций, Конгрессах иСимпозиумах, выступая с докладами по достижениям вулканологических исследованийи конструктивными предложениями по организации и развитию международнойвулканологии.
Пятыйпериод развития вулканологии связан с организацией Института вулканологии СО АНСССР в г. Петропавловске-Камчатском в 1962 г. Направления в вулканологических исследованиях, наметившиеся в предшествующие периоды, получили дальнейшееразвитие, при этом значительно расширились геофизические и геотермическиеисследования. Создаются Лаборатории наземного вулканизма, подводного вулканизма,взаимосвязи глубинного и поверхностного вулканизма, поствулканических процессов,геотермии, сети геофизических стационаров, Авачинская вулканогеофизическаястанция, Вулканологический Музей; расширяются работы на Ключевскойвулканологической станции. К вулканологическим исследованиям привлекаетсяширокий круг специалистов геологического, геофизического и геохимическогопрофиля. Расширяется издательская деятельность. На Втором Всесоюзномвулканологическом совещании в г. Петропавловске-Камчатском (1964) ученыеСоветского Союза выразили удовлетворение по поводу создания на КамчаткеИнститута вулканологии СО АН СССР и наметили пути дальнейшего развитиясоветской вулканологии.
К50-летию Советской власти советская вулканология пришла с большими научнымидостижениями и завоевала одно из ведущих мест в мировой вулканологии.
Врезультате сопоставления вулканической деятельности на Земном шаре дан анализизменения ее во времени. В последнее столетие произошло 1044 извержения из 320вулканов, т.е. в последнее время действовало 54% вулканов мира; большинствоизвержений имело взрывной характер. Активность вулканов носила пульсационныйхарактер с максимумом в 1951 г. Первое место по числу извержений в предыдущемстолетии принадлежало Этне (Сицилия), а в ХХ веке — Карымскому вулкану наКамчатке (В.И. Влодавец). Подсчитано общее количество извергаемого вулканамимира материала — 3-5 миллиардов тонн в год (Н.М. Страхов, Е.К. Мархинин).Показано огромное значение вулканизма в образовании осадков (Г.С. Дзоценидзе).
Многолетнимиработами на Камчатке и Курильских островах открыто и частично изучено несколькосот вулканов, из них действующих — 67. Только в Срединном Камчатском хребте попоследним данным Н.В. Огородова и Н.Н. Кожемяки имеется 115 потухших вулкановполигенного типа, в основном, существенно лавовых (щитообразных) и 800моногенных вулканических образований (шлаковые конусы и купола).
Впределах Камчатско-Курильской дуги в последнее столетие изучены все известные ввулканологии типы извержений за исключением ярко выраженного гавайского.8
Произведенряд количественных оценок извержений. Наибольший геологический эффект далоизвержение вулкана Безымянного. За 1955-1963 гг. объем вулканических продуктовизвержения Безымянного достиг 3 кубических километров. Суммарный объемлегкорастворимых веществ и пирокластики, по данным И.И. Товаровой, составлял 20млн. тонн. Энергия воздушной волны взрыва 30 марта 1956 г. определена в 1021-1022 эрг. На основании изучения извержений типа направленных взрывовразработана их классификация (Г.С. Горшков, Г.Е. Богоявленская). По энергии иколичеству извергнутого материала с извержением Безымянного сопоставимоизвержение Шивелуча 12 ноября 1964 года. Выражалось оно в грандиозном взрыве сэнергией воздушной волны, по данным записей барографов, в 2х1022 эрг, кинетическаяэнергия взрыва — в п х 1022 эрг. В результате взрыва были уничтожены рядкуполов и образован большой взрывной кратер и пирокластический покров площадьюв 70 км2 при длине до 16 км; объем выброшенной пирокластики приближался к 0, 8км3. Площадь покрытия пеплом оценивается в 150000 км2, а общее количествовыпавшего пепла в 1 млрд. тонн. Количество извергнутого 12 ноябряпеплово-пемзового материала равнялось 2, 6 млрд. тонн или 1, 3 км3 (Б.И. Пийп, Е.К.Мархинин).
Наосновании изучения многочисленных извержений Ключевского вулкана черезвершинный и побочные кратеры определены закономерности формирования лавовыхпотоков, шлаковых конусов, определены температуры базальта (1125о), вязкость, скоростьдвижения, условия кристаллизации лавы, условия формирования пирокластики, механизмэоловой дифференциации рыхлого вулканического материала, перенос металловлетучими и в пленках рыхлых частиц эксплозий, рассеяния и концентрации рудныхкомпонентов (В.И. Влодавец, Б.И. Пийп, А.А. Меняйлов, С.И. Набоко, Г.С. Горшков,Е.К. Мархинин, И.Т. Кирсанов и др.).
ИзверженияКарымского вулкана позволили открыть субаэральный тип подушечных лав и редкийтип жидкостных потоков дацитовой лавы (Б.В. Иванов).
Врезультате многолетних исследований дана оценка роли пирокластики вулканов восадконакоплении рыхлых континентальных толщ на примере Камчатско-Курильскойдуги. Определено, что, в среднем всего около 7% пирокластики идет наформирование грубообломочных фаций в районе аппаратов вулканов, 43% на рыхлыеконтинентальные отложения и 50% в акватории Охотского моря и Тихого океана(И.И. Гущенко).
Врезультате многолетних исследований по вулканической геологии разработанывопросы влияния типов извержений на формирование вулканогенных формаций и фаций,классификация вулканокластических пород. На основании анализа фацийвулканогенных пород разработана методика картирования вулканических областей среконструкцией вулканических аппаратов, типов вулканов и извержений, разломов, покоторым поднималась магма, полей гидротермально измененных пород, что в общемпозволяет делать прогнозы месторождений полезных ископаемых (Е.Ф. Малеев).
Произведенооколо 1000 анализов вулканических газов и выявлены закономерности поведениялетучих в зависимости от состава исходной магмы, характера извержения и времениостывания лавового материала (Л.А.Башарина, ее ученики). Разработана методикаопределения количества газовых компонентов, участвующих в вулканических взрывах(Е.К. Мархинин). На Камчатско-Курильских вулканах изучено более 60 минераловвозгонов и по их химизму определены закономерности переноса металлов в газовойфазе (С.И. Набоко). Многочисленными анализами воздуха, атмосферных осадков вокружности активных вулканов показано, что влияние вулканизма на атмосферуузколокальное, кратковременное и периодическое. Состав атмосферных осадков ивоздуха зонален и его нельзя рассматривать для всей территории Камчатки путеминтерполяции данных, полученных для отдельных районов (Л.А.Башарина).
Изучениесовременных гидротермальных растворов проходило в направлении разработки ихгенетической классификации и гидрохимии (В.В. Иванов и др.), динамики игенезиса (В.В. Аверьев и др.), химической дифференциации (К.П. Флоренский идр.), роли их в гидротермальном изменении пород и минералообразовании (С.И.Набоко, Л.М. Лебедев, Г.А. Карпов и др.), геологических позицийгидротермального процесса (В.И. Белоусов и др.), энергетического эффектагидротермальных систем и, наконец, практической геотермии.
Наосновании изучения конкретных месторождений термальных вод Паужетки, БольшихБанных, Паратунских, Долины Гейзеров, Семячикских, Узонских на Камчаткеопределены температуры в недрах гидротермальных систем, превышающих 200о наглубинах первого километра, тепловая мощность в пределах 100 тысяч ккал/сек, плотностьтепловых потоков, превышающая в сотни раз показатель для Земли ипродолжительность гидротермальных систем в среднем 10000 лет.
Наосновании изучения гидротермальных систем и проявлений вулканизма В.В.Аверьевым выдвинуто представление, что кислый вулканизм и гидротермальнаядеятельность являются следствием особой формы вулканизма. Они имеют глубокиекорни и агентом такого типа вулканизма является не силикатный расплав-магма, аводный флюид. Внедрение флюида в верхние горизонты земной коры приводит квозникновению очагов расплава и порождает термальную деятельность.
Определеныфизико-химические параметры конкретных минералообразующих растворов и минералов,в интервале глубин до километра, температур 100-200о и среды от ультракислой дощелочной, экспериментальные параметры контролируют таковые, полученные приизучении естественных минеральных ассоциаций и газово-жидких включенийископаемых минералов (С.И. Набоко, Г.А. Карпов).
Последнийпериод знаменуется расширением геофизических исследований. По сейсмическимданным получены основные критерии глубинного строения и глубинных процессов вобласти Камчатско-Курильской вулканической дуги. Мощность земной коры подЮжными и Средними Курильскими островами колеблется от 15 до 20 км, температура на этих глубинах не превышает 300о и переплавление погруженной коры, попредставлениям С.А. Федотова, невозможно. Мощность земной коры под Камчаткойравна 25-30 км. В нижних слоях утолщенных участков земной коры температураприближается к 500о и возможно переплавление коры.
ПодАвачинской группой вулканов на Камчатке в нижних слоях коры обнаружена зона сповышенным поглощением поперечных волн. Предполагается, что под Авачинскойгруппой вулканов от кровли магмообразующего слоя с глубины 80-90 км поднимается вертикально вверх зона, обогащенная магматическим веществом. Поперечник этой зоны 25 км. Гигантского жидкого очага магмы на глубинах 20-80 км под вулканами Авачинской группы необнаруживается (С.А. Федотов, А.И. Фарберов).
Приприменении различных геофизических методов к изучению глубинного строенияАвачинского вулкана (гравиметрическая, аэромагнитная съемка и др.)устанавливается, что Авачинская группа вулканов контролируется глубиннымразломом С-З направления и располагается в вулкано-тектонической депрессии. ПодАвачинским вулканом намечается малый периферический очаг, кровля которогозалегает на глубине до 2 км ниже уровня моря. По данным точных повторныхнивелировок для участка над очагом определяются наиболее интенсивные вертикальныеколебания. Отсутствие локальных положительных аномалий силы тяжести подвулканами Корякский, Арик и другими указывает на отсутствие под нимиблизповерхностных магматических очагов (Г.С. Штейнберг, М.И. Зубин, А.А.Таракановский).
Очагипитания вулканов, в основном, лежат за пределами земной коры — в областиверхней мантии. Состав мантии под океанами и под континентами несколькоразличен и это отражается на составе лав вулканов. В глубинах Земли подостровными дугами и под океаническими хребтами идут в какой-то мере сходныепроцессы, но имеющие различные масштабы. Доказывается, что петрохимиявулканических пород отображает процессы, идущие в верхней мантии, и вулканизмрассматривается как индикатор этих процессов, а также как индикатор состава верхнеймантии (Г.С. Горшков, 1964).
Врезультате изучения связи вулканизма с землетрясениями Камчатско-Курильскойзоны установлено, что между деятельностью вулканов и землетрясениями, очагикоторых лежат под цепью вулканов на глубинах 70-200 км, имеется корреляция во времени.
Пригигантском извержении вулкана Шивелуч в 1964 г. также отмечено усиление сейсмической активности в верхней мантии в районе вулкана. Все это подтверждает связьвулканической активности с процессами, происходящими в верхней мантии (П.И.Токарев).
Рольвулканов в выносе вещества из мантии и формировании земной коры детальнорассмотрена на примере Курильской островной дуги. Сделаны оценки вероятных массвулканических продуктов — твердых, жидких и газообразных, извергнутых вулканамив течение 83 миллионов лет прослеживаемой геологической истории островов. Сверхнего мела и до настоящего времени объем выброшенных вулканами силикатныхпродуктов составил несколько миллионов кубических километров (наиболеевероятная цифра 6, 5х106 км3). За это время благодаря накоплению вулканогенногоматериала кора океанического типа в пределах Курильской островной дуги былапреобразована в кору субокеанического, субконтинентального и континентального типов.Средний состав изверженного материала соответствует андезиту и близок ксреднему составу континентальной земной коры (Е.К. Мархинин).
РассматриваяКурильскую островную дугу, как аналог древних геосинклинальных структур ипроанализировав мировые литературные данные, Е.К. Мархинин сформулировалгипотезу формирования литосферы, гидросферы и атмосферы Земли из продуктоввулканической деятельности.
Такимобразом, значение науки вулканологии определяется тем, что вулканизм являетсяпоказателем процессов, происходящих в глубинах Земли и показателем веществаглубин нашей планеты, тем, что вулканизм определяет состав земной коры, атмосферыи гидросферы. Достижения в области изучения вулканических процессов и ихгеологических результатов служат основой познания генезиса вулканическихформаций и фаций и, связанных с ними, полезных ископаемых во все геологическиеэпохи Земли. Наконец, изучение земного вулканизма проливает свет на космическийвулканизм и, в частности, вулканизм Луны.
Практическоезначение вулканологии определяется возможностью использования газогидротерм вэнергетике, теплофикации, сельском хозяйстве, химической промышленности, авулканических продуктов — в строительстве и химической промышленности.
Успехиразвития советской вулканологии являются достойным вкладом в достижения наук оЗемле.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.kscnet.ru