4i--0^-^/^f

4i--0^-^/^f Российская академия наук Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ РАН) На правах рукописи 1 -^ Хренов Анатолий Петрович СОВРЕМЕННЫЙ БАЗАЛЬТОВЫЙ ВУЛКАНИЗМ КАМЧАТКИ (результаты аэрокосмических и петрологических исследований) Специальности: 25.00.04 - петрология, вулканология 25.00.36 - геоэкология ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук Москва 2003 г.

Стр. 1

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 I. ИЗВЕРЖЕНИЕ ВУЛКАНОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ТИПА ( на примере Ключевского вулкана) 13 1.1. Изученность Ключевского вулкана в пропшом и в наши дни 13 1.2. Анапиз и хроника исторических извержений Ключевского вулкана 19 1.3. Эруптивный цикл вершинных и побочных извержений Ключевского вулкана в 1984-1990 гг 29 1.4. Классификация побочных извержений на склоне стратовулкана 43 1.5.Динамика извержения-прорьш Предсказанный (1983 г.) 45 1.6. Петрография продуктов побочного извержения Предсказанного 54 1.7. Редкоземельные и другие редкие элементы в ба5альтах Ключевского вулкана 67 1.8. Магнезиальные и глиноземистые базальты на Ключевском вулкане, их соотношение и распространение 72 II.

ИЗВЕРЖЕНИЯ АРЕАЛЬНОГО ВУЛКАНИЗМА 86 2.1. Большое трещинное Толбачинское извержение (БТТИ) 86 2.2. Извержение вулканов группы Туйлы - первое историческое извержение ареального вулканизма на Камчатке 96 2.3. Генетические особенности центрального и ареального вулканизма 104 III. МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ СТРАТОВУЛКАНА 108 3.1. Два этапа формирования стратовулкана 108 IV. АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ ДИСТАНЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТЯХ СОВРЕМЕННОГО ВУЛКАНИЗМА 115 4.1. Анализ методов аэрокосмического дистанционного зондирования, их актуальность, принципиальная новизна и перспективность применения в областях современного вулканизма 115 4.2. Дистанционное зондирование в видимом и ИК-диапазонах 126 4.3.

Тепловая инфрокрасная многоспектральная сканерная съемка (TIMS) в областях современного вулканизма 135

Стр. 2

4.4. Радиолокационные методы исследования областей современного вулканизма. Особенности геологического дешифрирования материалов радиолокационных съемок (РЛИ) 141 4.5. Линеаментный анализ 154 4.6. Структурно-тектонические нарушения на Ключевском вулкане 159 4.7. Динамика лавовых потоков на крутых склонах и попытки искусственного приостановления или изменения направления их движения 165 4.8. Аэрозоли вулканического происхождения 170 4.9. Экологические аспекты активного вулканизма 177 4.10. Поиски критериев предвестников катастрофических извержений дистанционными методами 180 ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 185 ЛИТЕРАТУРА 188 т

Стр. 3

ВВЕДЕНИЕ I Камчатка является уникальным полигоном для вулканологических исследований, здесь присутствуют все известные морфологические формы современного вулканизма. Современные базальтовые извержения на Камчатке сосредоточены, главным об- разом, в Ключевской группе вулканов, поэтому автор особенно детально рассматривает в своей работе извержения, которые происходили именно здесь. Это извержения как цен- трального, так и ареального вулканизма, В региональном плане Ключевская группа вулка- нов находится в Центральной Камчатской депрессии.

Вся эта группа вулканов расположе- на на стыке Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг и примыкающей к ним цепи Гавайско-Императорских вулканических гор. Она достаточно хорошо изучена, но ряд во- просов остается нерешенным. В нее входит 11 вулканов, четыре из которых действующие. Это вулканы: Безымянный, Плоский Толбачик, Ушковский и самый высокий и один из ф самых активных и продуктивных вулканов Евразии вулкан Ключевской. Актуальность Использование методов дистанционного зондирования (ДЗ) в областях современно- го вулканизма позволило на качественно новом уровне проводить вулканологические ис- следования.

Эффективность методов ДЗ наиболее наглядно продемонстрирована при про- ведении съемок таких динамичных, труднодоступных и опасных природных объектов, какими являются вулканы во время извержения. Изучение трансформации частиц вулка- ' нического аэрозоля, а также переноса аэрозольных частиц на значительные расстояния определили развитие данного нового направления по контролю распространения вулка- нических облаков для решения проблемы обеспечения безопасности полетов.

Методы ДЗ позволяют подойти к проблеме поиска новых критериев предвестников катастрофических извержений, вулканическому районированию и картированию «погребенных структур», ^ Для построения корректной петрологической модели современного вулканизма не- обходимо знание многих параметров, в том числе хронологической последовательности поступления магм на поверхность и их принадлежности к тому или иному генетическому типу вулканизма. Автор предлагает вулканы центрального типа (стратовулканы) считать следствием сфокусированного магматизма, а вулканизм ареального типа, представленный 4

Стр. 4