№1 от 19.01.2022
Последнее изменение: 20/02/2023 16:50:19 МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ
ИНСТИТУТ ВУЛКАНОЛОГИИ И СЕЙСМОЛОГИИ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
(ИВиС ДВО РАН)
ПРОТОКОЛ
заседания Ученого совета
№ 1
г. Петропавловск-Камчатский от 19 января 2022 г.
ЗАСЕДАНИЕ УЧЕНОГО СОВЕТА
Утвержденный состав Ученого совета - 23 человек
Присутствовали на заседании - 15 человек
Председатель Ученого совета - д.г.-м.н. А.Ю. Озеров
Секретарь Ученого совета - к.б.н. Т.Ю. Самкова
ПРИСУТСТВОВАЛИ члены Ученого совета: д.г.-м.н. А.Ю. Озеров, к.г.-м.н. Е.Г. Калачева, к.г.-м.н. А.О. Волынец, к.г.-м.н. О.А. Гирина, к.г.-м.н. Н.В. Горбач, академик РАН, д.ф.-м.н. Е.И. Гордеев, к.г.н. О.В. Дирксен, к.ф.-м.н. А.А. Долгая, д.г.-м.н. Г.А. Карпов, д.г.-м.н. А.В. Кирюхин, д.г.-м.н. А.И. Кожурин, к.г.-м.н. В.М. Округин, д.г.-м.н. Т.К. Пинегина, д.г-м.н. С.Н. Рычагов, к.б.н. Т.Ю. Самкова
Повестка дня:
- Утверждение отчетов по темам НИР ИВиС ДВО РАН, выполнявшимся в 2021 г.
- Утверждение темы и научного руководителя кандидатской диссертации младшего научного сотрудника лаборатории тепломассопереноса Журавлева Никиты Борисовича.
- Утверждение заявки ИВиС ДВО РАН к Плану издания научной литературы на 2022 год.
- О Дне вулканолога и юбилее Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН.
По первому вопросу:
СЛУШАЛИ: директора ИВиС ДВО РАН д.г.-м.н. А.Ю. Озерова, который сообщил, что руководители и ответственные исполнители тем, по которым институт работал в 2022 году, подготовили промежуточные отчеты. Их предстоит утвердить на Ученом совете. Далее слово было предоставлено руководителям тем для представления отчетов.
Отчет по теме НИР "Комплексное исследование крупных уникальных геотермальных систем, источники тепла и металлоносных флюидов" представил научный руководитель темы д.г-м.н. С.Н. Рычагов. Отчет содержит 115 страниц текста, 34 иллюстрации, 10 таблиц, 208 литературных источников.
Объектами исследований являются: современные гидротермальные системы и геотермальные месторождения Камчатки и Курильских островов. Цель работы: получение комплексных геолого-геофизических и геохимических характеристик зон разгрузки парогидротерм и глубинного (флюидного) питания крупнейших гидротермальных систем Курило-Камчатской островной дуги, определение роли гидротермальных систем в рециклинге летучих компонентов и химической эрозии земной коры. Основные результаты за 2022 г.:
1. На основании многолетних исследований построены карты аномалий магнитного поля ΔTа для крупных геотермальных систем Паужетского района Южной Камчатки. Магнитные поля имеют как общие характеристики, так и индивидуальные особенности для каждого объекта исследований. На площади Нижне-Кошелевского пародоминирующего геотермального месторождения выделена система линейных отрицательных аномалий магнитного поля, приуроченная к радиальным в структуре Кошелевского вулканического массива термоконтролирующим разрывным тектоническим нарушениям. Паужетское геотермальное месторождение характеризуется неоднородным строением аномального магнитного поля ΔTа: СЗ область отмечается спокойным слабо отрицательным магнитным полем, свидетельствующим о преобладании в этой части месторождения латерального растекания гидротерм из верхнего водоносного горизонта; ЮВ - большим количеством знакопеременных магнитных аномалий высокой интенсивности, приуроченных к субвулканическим телам кислого-среднего состава. Показано, что эндо-экзоконтактовые зоны субвулканических тел контролируют восходящие термальные воды нижнего водоносного горизонта. Южно-Камбальная группа термальных полей характеризуется пониженным модулем магнитной индукции Т по сравнению с Паужетским и Нижне-Кошелевским геотермальными месторождениями, что свидетельствует о более интенсивном изменении горных пород Камбального хребта гидротермально-метасоматическими процессами, по-видимому, в результате длительного воздействия конвективного теплового потока. Отмечен необычный характер взаимосвязи аномалий магнитного поля и термальных полей, что объясняется высокой динамикой теплового потока, тектонической раздробленностью пород верхних горизонтов земной коры и проявлением интенсивных гидротермально-метасоматических, а также экзогенных процессов в этом районе.
2. Получены уникальные данные о современном минералообразовании в структуре Паужетской геотермальной системы (Южная Камчатка). В аргиллизированных отложениях Восточно–Паужетского термального поля выявлена зона интенсивной цеолитизации, которая представлена средне– и высококремнистыми кальциевыми разновидностями цеолитов − ломонтитом, морденитом, гейландитом–Ca и стильбитом–Ca. Наибольшее распространение среди них имеет стильбит–Ca. Цеолиты хорошо различаются как по соотношению Si и Al, входящих в каркас цеолитов, так и по содержанию внекаркасных катионов (Ca, Mg, Na, K, Sr, Ba). Образование цеолитов происходит преимущественно в нижних горизонтах гидротермальных глин и в подстилающих аргиллизированных андезитах при разгрузке глубинных щелочных хлоридно–натриевых гидротерм и смешении их с конденсатами кислого (до нейтрального) пара. Формирующаяся последовательность цеолитообразования (ломонтит → морденит → стильбит–Ca → гейландит–Ca) в зоне интенсивной разгрузки щелочных растворов в основании толщи гидротермальных глин в определенной степени отражает смену фаций цеолитов в глубоких горизонтах Паужетской системы. Такая корреляция представляет большой интерес: последовательная смена фаций цеолитообразования в приповерхностной зоне разгрузки гидротерм может служить критерием оценки изменения условий минералообразования в недрах длительноживущей рудообразующей гидротермальной системы.
3. Выявлены четкие предвестники извержений вулкана Эбеко. Перед событиями 2009 и 2016 гг. происходило увеличение концентраций Н2, Н2S, SO2, CO2 и HCl в несколько раз и даже на порядок с понижением отношения C/S до <1; утяжеление изотопов кислорода и водорода в конденсатах; рост температуры фумарол. Также наблюдалось увеличение общего газового потока, с чем было связано появление новых участков фумарольной деятельности. Впервые измерен диффузионный поток CO2 сквозь фумарольные поля вулкана, составляющий более 10000 г/м2/сут). На Юго-Восточном поле диффузионный поток CO2 превысил фумарольный (~50 т/сут против ~40 т/сут). Впервые систематически инструментально измерялись потоки SO2 во время извержения 2016– 2021 гг. Установлено уменьшение потока SO2 из активного кратера в 2021 г. относительно 2020 г. В газовых шлейфах получены значения потока 99 ± 28 и 9 ± 2.7 т/сут, в пепловых шлейфах 747 ± 220 и 450 ± 130 т/сут. Уменьшение потока SO2 в августе 2021 г. по сравнению с июлем 2020 г. свидетельствовало о близком окончании извержения. Газовый мониторинг необходимо продолжить с учетом мирового опыта усовершенствования методик наблюдений. На будущее необходима также площадная съемка почвенного СО2 всей привершинной площади вулкана.
4. На основании данных по химическому и изотопному составу ультракислых вод, разгружающихся в привершинной части вулкана Эбеко, выявлено, что постройка вулкана Эбеко вмещает гидротермальную систему со сложным строением. Помимо основного гидротермального резервуара, питающего высокодебитные ультракислые источники, расположенные на северо-западном склоне вулкана в долине р. Юрьева, существуют приповерхностные локальные водоносные горизонты, разгружающиеся в виде малодебитных источников в глубоких врезах истоков р. Кузьминка.
5. Источники «Голубые озера» относятся к редкому типу ASC-вод, кипящие ультракислые сульфатно-хлоридные вулканические воды, в формирование которых, помимо смешения вулканического газа и приповерхностных подземных вод в постройке вулкана, участвуют хлоридно-натриевые воды геотермального резервуара другой гидротермальной системы, связанной с вулканом Баранского. Влияние хлоридных натриевых вод отражается преимущественно на катионном составе ультракислых источников долины руч. Кипящий. Общий измеренный гидротермальный вынос Cl и SO4 в Тихий океан составляет 14 т/сутки и 41 т/сутки, соответственно. Сравнительный анализ состояния «Голубых озер», расположенных в долине руч. Кипящий с раннее опубликованными данными, выявило тенденцию к изменению объема разгружаемых вод, включая и формирование новых источников. Отсутствие длительных рядов наблюдения не дает возможность корректно отследить происходящие изменения и их связь с состоянием вулкана Баранского. Вместе с тем геохимический мониторинг - один из наиболее распространенных методов слежения за активным вулканом. Мы считаем крайне необходимым наладить режимное гидрохимическое опробование на источниках «Голубые озера» для дальнейшего прогноза изменения активности вулкана Баранского.
6. На термальных полях Мутновского вулкана и Мутновского геотермального месторождения образуются сульфаты одно- и двухвалентных катионов (калия, натрия, бария, аммония, кальция) вследствие взаимодействия восходящего геотермального флюида с вмещающими горными породами. Особый интерес представляют минералы группы алунита, содержащие в виде примесей Ti, Co, Ni и др. элементы. Учитывая кристаллохимическую гибкость и хорошую химическую стойкость минералов группы алунита, их можно рассматривать как индикаторы геохимии среды, приводящей к изменению вулканических пород. Детальный химический анализ минералов группы алунита может помочь в реконструкции геохимических условий формирования гидротермальных систем, приуроченных к активным вулканам.
Вопросы по отчету задали А.Ю. Озеров, О.В. Бергаль-Кувикас, А.В. Кирюхин.
ПОСТАНОВИЛИ (единогласно): отчет за 2022 год по теме НИР "Комплексное исследование крупных уникальных геотермальных систем, источники тепла и металлоносных флюидов" утвердить.
СЛУШАЛИ: главного научного сотрудника д.г-м.н. А.В. Кирюхина, который представил отчет "Тепломассоперенос и сейсмичность в гидротермальных, магматических и геофлюидных системах, термогидродинамическое-геохимическое-геомеханическое моделирование (TOUGH2, TOUGHREACT, C-FRAC), приложения для оценки геотермальных ресурсов и прогноза землетрясений". Отчет содержит 229 страниц, 96 рисунка, 37 таблиц, 154 источника.
Основные результаты за 2022 г.:
1. Получены новые данные о геотермальных ресурсах и вулканической активности в Мутновском геотермальном районе. Мутновский геотермальный район на Камчатке, Россия, где установлены ГеоЭС мощностью 62 МВт эл. – обеспечивает 25-30% потребляемой электроэнергии П-Камчатского, одновременно является объектом вулканической опасности. По данным локальной сейсмичности и геохимическим термометрам в северо-восточном секторе вулкана выявлен потенциально продуктивный геотермальный резервуар магматического фракинга. Его площадь, доступная для бурения, и прогнозная температура значительно превышают соответствующие характеристики находящегося в эксплуатации участка Мутновского геотермального месторождения. Выявлено, что инжекции магмы Мутновского вулкана синхронизированы с притоком магматических газов в продуктивный геотермальный резервуар, и гидротермальными взрывами в кратере Мутновского вулкана. В 2021 году магматическая активность Мутновского вулкана усилилась по сравнению с предшествующими 2009-2020 годами. В период с мая 2021 по август 2021 в районе Мутновского вулкана по результатам Frac-Digger анализа сейсмических данных КФ ФИЦ ЕГС РАН выявлены интрузии четырех даек и трех силлов. Последующий обвал северного борта кратера вулкана Мутновский-3 (около 1 млн. м3) 18.08.2021 07:32 наблюдался в тот же день через два часа туристами в виде глыб обломочных пород у входа в кратер Мутновский. On-line мониторинг магматического фракинга Мутновского вулкана и парциального давления НКГ на Мутновских ГеоЭС может являться составной частью системы предупреждения геологических катастроф и планирования туристических экскурсий.
2. Разработан высокочастотный (мин-1) метод хлоридного трассера (основанный на измерениях электропроводности речной воды и доплеровской расходометрии). Указанный выше метод применяется для оценки динамики разгрузки глубинной составляющей гидротерм (Qd) и расчета объемов извержений гейзеров в Долине Гейзеров (Камчатка). Выявлены сезонные колебания Qd: увеличение (340-370 кг/с) в зимний период, и уменьшение в период летнего паводка (≈100 кг/с), что можно объяснить инфильтрацией холодной воды в двухфазный Гейзерный резервуар. Долгосрочное среднегодовое значение Qd оценивается 274 кг/с, массовый расход хлора – 0.247 кг/с, тепловая мощность - 265 МВт. Оценивается объем горячей воды при извержениях гейзеров: 5-34 м3 из гейзера Большой; 0.5-4.5 м3 - из гейзера Великан в период 2018-2020 гг. и 24-144 м3 до катастрофического селя 2014 года; 289-330 м3 из гейзера Грот в мае-июне 2012 года. Высокочастотный метод хлоридного трассера может являться составной частью системы предупреждения геологических катастроф, связанных с гидротермальной активизацией.
3. Разработана цифровая гидрогеологическая модель Кеткинского месторождения и обоснована возможность получения термальной воды и метана в ЮЗ секторе вулкана Корякский. Обоснована концептуальная модель теплового и водного питания Кеткинского водно-метанового геотермального месторождения в результате инжекции магмы и инфильтрации воды из расположенного в 24 км Корякского вулкана (Камчатка). Разработана локальная 3D цифровая гидрогеологическая модель Кеткинского геотермального месторождения в объеме 87 км3, включающая пространство, разбуренное разведочными и эксплуатационными скважинами. Модель основана на характеристиках 3D распределений температуры, давления, минерализации и содержания CH4, геометризации продуктивных разломов и характеристик продуктивности скважин. Для оценки притока глубинного газонасыщенного флюида, проницаемости и емкости продуктивных резервуаров применялось iTOUGH2-EWASG-моделирование естественного состояния и истории эксплуатации. Прогнозное моделирование с учетом использования погружных насосов и реинжекции - показывает возможность устойчивой эксплуатации Кеткинского месторождения с расходом воды 165-175 кг/с при температуре 70-80оС и метана СН4 с расходом 60-70 г/с (до 3.4 млн м3 газа в год).
4. В соответствии с планом проводились работы по обновлению долгосрочного сейсмического прогноза на основе метода ДССП С.А. Федотова. На основе полученных данных подтверждена высокая сейсмическая опасность на ближайший пятилетний период для района г.Петропавловск-Камчатский. Соответствующие оценки в сообщениях Общего совета ИВиС ДВО РАН по прогнозу землетрясений и извержений вулканов доведены до сведения заинтересованных органов. Эти и другие данные были переданы от Института (исх. номер 16163-528 от 7 декабря 2022 г.) в Минстрой Камчатского края для научного обоснования необходимости срочных строительных и организационных мероприятий по обеспечению сейсмобезопасности в районе г. Петропавловск-Камчатский.
В рамках Общего совета регулярно проводились работы по мониторингу сейсмического процесса у восточного побережья Камчатки и совершенствовалась методика оценки региональных сейсмогеодинамических процессов на основе таких наблюдений. Соответствующие оценки еженедельно рассылались членам Совета, а важнейшие выводы в Сообщениях Совета - в заинтересованные организации.
В 2022 г. на основе базовой концепции обобщенного энергетического класса землетрясений KF, призванного унифицировать представление о величинах землетрясений, была построена такая шкала для регионального энергетического класса Ks (КФ ФИЦ ЕГС РАН), а также магнитуды mb (NEIC). Для их построения была предложена и использована принципиально новая двухэтапная методика нахождения регрессионных соотношений. Предложенный метод по точности принципиально превосходит традиционные регрессионные методы, что позволило, в частности, предположительно выявить и, в дополнение к подобным работам академика М.А. Садовского, оценить явление зависимости эффективности сейсмического излучения от величины соответствующего события.
Предложенная методика обобщения сейсмологических шкал может быть использована для построения энергетического класса KF как в других регионах сходных по сейсмотектоническим условиям - без существенных изменений, так и, потенциально, - для мирового каталога.
Вопросы по отчету задали Е.Г. Калачева, В.А. Гаврилов, Г.А. Карпов, А.Ю. Озеров.
ПОСТАНОВИЛИ (единогласно): отчет за 2022 год по теме НИР "Тепломассоперенос и сейсмичность в гидротермальных, магматических и геофлюидных системах, термогидродинамическое-геохимическое-геомеханическое моделирование (TOUGH2, TOUGHREACT, C-FRAC), приложения для оценки геотермальных ресурсов и прогноза землетрясений" утвердить.
СЛУШАЛИ: старшего научного сотрудника, и.о. зав. лабораторией динамической вулканологии к.г.н. О.В. Дирксена, который представил отчет "Эндогенные процессы Северо-Западной Пацифики: пространственно-временные закономерности проявления и роль в формировании природной среды Земли в кайнозое". Руководитель - д.г-м.н. И.В. Мелекесцев. Отчет содержит 102 страницы текста, 17 рисунков, 1 таблицу, 161 источник.
Основными задачами работ в 2022 году являлось изучение пространственно-временных закономерностей проявления вулканической активности на Камчатке, с особым акцентом на свидетельства об эксплозивных извержениях старше 50 тысяч лет.
Изучение осадочных отложений позволило выделить три возрастных этапа развития Центральной Камчатской депрессии (ЦКД). Пеплы первого этапа (12-30 тыс. л.н.) связаны с извержениями вулканов Шивелуч и Заречный, а также с крупнейшими извержениями на Южной Камчатке, в Срединном хребте и в пределах Восточной зоны. Геохимические особенности тефр второго этапа (30-180 тыс. л.н.) связывают их с извержениями в районе Карымского вулканического центра, а также с серией извержений вулкана Хангар. Корреляции тефр третьего этапа (300-320 тыс. л.н.) с пеплами из осадочных колонок Охотского моря и Тихого океана позволили идентифицировать тефры, связанные с извержениями вулканических центров Южной (Горелый, Паужетка) и Восточной Камчатки, а также с извержениями в Срединном хребте. Тефрохронологическое изучение торфяника оз. Хорлакель (Северный Кавказ) позволило точно определить возраст одного из самых молодых извержений вулкана Эльбрус: 5950-6250 cal. yrs BP.
Анализ данных изучения отложений в скважине 193 в Тихом океане установил, что в этом районе произошло не менее 8 пеплопадов, связанных с кальдерообразующими извержениями Курильских островов; из них 7 – за последние 115 тыс. лет.
Тефрохронологические исследования на вулкане Вилючинский выявили не менее 11 эпизодов активности, доказав, что вулкан является действующим. Установлено, что хвойные леса десятки тысяч лет сохранялись в двух рефугиумах: на вулкане Николка и в районе рек Кимитина – Сокорец и оттуда распространялись по всей ЦКД в благоприятные климатические периоды.
Предположено неоднократное формирование огромных озер в ЦКД в плейстоцене. Причиной формирования озера 30-12 тыс. л.н. была ледовая подпруда, формирование озер 320-300 и 180-30 тыс. л.н. объясняется тектонической активностью бортов ЦКД.
Вопросы по отчету задали А.Ю. Озеров, В.В. Иванов, А.П. Максимов.
ПОСТАНОВИЛИ (единогласно): отчет за 2022 год по теме НИР "Эндогенные процессы Северо-Западной Пацифики: пространственно-временные закономерности проявления и роль в формировании природной среды Земли в кайнозое" утвердить.
СЛУШАЛИ: старшего научного сотрудника, и.о. зав. лабораторией петрологии и геохимии к.г.-м.н. А.О. Волынец, которая представила отчет "Петролого-геохимические и минералогические особенности вулканизма Курило-Камчатской дуги как отражение глубинных процессов в северо-западной части Пацифики на меловом и кайнозойском этапах". Отчет содержит 105 страниц текста, 4 раздела, 48 рисунков, 3 таблицы, 158 источников. Объектом исследования являются вулканические породы Курило-Камчатской островной дуги и других островодужных провинций северо-западной части Тихоокеанского огненного кольца. Цели исследования: (1) Изучение эволюции вещественного состава вулканических пород Курило-Камчатской островной дуги в пространстве и времени; (2) определение условий и механизмов магмо- и рудообразования в различных сегментах Курило-Камчатской островной дуги; (3) сравнение Курило-Камчатской островной дуги с другими островодужными системами Тихого океана и другими геодинамическими обстановками для выявления глобальных закономерностей геологического развития судбукционных систем и построение принципиальных геодинамических моделей проявления вулканизма в пределах островных дуг; (4) изучение породообразующих, акцессорных и минералов благородных металлов в продуктах извержений вулканов Камчатки и Курильских островов для получения их характеристики и определения условий их образования. Для достижения поставленных целей был использован комплекс петролого-геохимических методов, включая различные виды современного прецизионного анализа и геохимического моделирования. В результате получены, обработаны и проинтерпретированы новые данные по вещественному составу и возрасту различных изверженных и плутонических пород в пределах Курило-Камчатской островной дуги и других магматических провинций северо-западного обрамления Пацифики; расшифрован вклад мантийных и флюидных источников в магматизм Камчатки; на основе этих данных предложены модели пространственно-временной эволюции магматизма в островодужной системе; описаны кристаллохимическая структура и состав 9 новых минералов; выявлена взаимосвязь платинометалльной минерализации с основной стадией магматизма Ачайваям-Валагинской островной дуги; исследованы строение и минерализация эпитермальных и золото-медно-порфировых объектов Камчатки; изучено поведение благородных металлов, серы, воды в примитивных островодужных магмах.
Вопросы по отчету задали А.В. Кирюхин, А.П. Максимов, А.Ю. Озеров.
ПОСТАНОВИЛИ (единогласно): отчет за 2022 год по теме НИР "Петролого-геохимические и минералогические особенности вулканизма Курило-Камчатской дуги как отражение глубинных процессов в северо-западной части Пацифики на меловом и кайнозойском этапах" утвердить. СЛУШАЛИ: главного научного сотрудника д.г.-м.н. А.И. Кожурина, который представил отчет "Глубинное строение, сейсмичность и геодинамика Курило-Камчатской островодужной системы". Руководитель - д.г.-м.н. А.И. Кожурин. Отчет содержит 73 страницы текста, 25 рисунков, 1 таблицу, 80 источников.
Основные результаты за 2022 г.: Изложены результаты камерального и полевого изучения активной разломной тектоники поднятии хр. Кумроч – элемента поднятия Восточных хребтов Центральной Камчатки (восточного фланга Центральной Камчатской депрессии). Приведены свидетельства правосдвиговой кинематики разломов, оценки средней скорости горизонтальных движений, показано значение установленных фактов для восстановления закономерностей деформирования земной коры Камчатского сегмента Курило-Камчатской островной дуги при продолжающемся под нее поддвиге.
На основе результатов геофизических исследований земной коры и верхней мантии предложен вариант модели тектоно-магматических процессов в районе Ключевской группы вулканов, в частности, входящего в ее состав Ключевского вулкана. Использованы данные, полученные разными геофизическими методами и их модификациями (сейсмологиии, гравиметрии, геоэлектрики), о состоянии недр под вулканом. Особый акцент сделан на расчетах и анализе магнитудно-частотных характеристик среды – широко используемого в мировой практике параметра в связи с проблемой выделения в толще земной коры магматических очагов питания вулканов.
В 2022 г. палеосейсмологические исследования были проведены в южной части Авачинского залива и в Авачинской бухте, включая г. Петропавловск-Камчатский, на о. Итуруп, и западном побережье Камчатки. В итоге получены новые данные о косейсмических деформациях и проявлениях цунами, в том числе от Камчатского землетрясения 1952 г.
Приводится обзор методов геодезических измерений для выявления деформаций земной поверхности на Петропавловск-Авачинском геодинамическом полигоне. Показан план работ и методика обработки результатов измерений. В результате представлены карты-схемы дилатации (изменение площадей в треугольнике) за 2015-2022 гг.
Исследовались закономерности и физические причины изменений напряженно – деформированного состояния геосреды на интервале активной фазы подготовки сильного Жупановского землетрясения (30.01.2016; Mw=7.2; Re=104 км, Н=177 км), а также других камчатских землетрясений, с позиций соответствия процессов их подготовки наиболее признанным физическим моделям. Кроме данных комплексных скважинных измерений к исследованиям были привлечены результаты мониторинга объемной активности радона; данные по изменениям минерализации, уровня и дебита воды скважин ПГП; данные Камчатской сети постоянных GPS измерений, а также данные параметров механизмов очагов землетрясений, произошедших в районе Авачинского залива.
Рассмотрены аномальные возмущения атмосферного электрического поля у земной поверхности при катастрофическом Шикотанском землетрясении 4 октября 1994 г. Выяснено условие возникновения отрицательного объемного заряда в приземном воздухе, который порождает отрицательные аномалии этого поля при тектоносейсмическом процессе.
Области применения – геодинамика, сейсмология, оценка сейсмической и цунамиопасности, сейсмическое и цунамирайонирование, поиск предвестников землетрясений.
Вопросы по отчету задали А.Ю. Озеров, О.А. Гирина, Е.И. Гордеев, В.А. Гаврилов, Д.П. Савельев, Н.В. Горбач, О.В. Дирксен.
ПОСТАНОВИЛИ (единогласно): Отчет за 2022 год по теме НИР "Глубинное строение, сейсмичность и геодинамика Курило-Камчатской островодужной системы" утвердить.
СЛУШАЛИ: и.о. научного руководителя ИВиС ДВО РАН академика РАН Е.И. Гордеева, который представил отчет "Вулканизм зон субдукции северо-западного сектора Тихоокеанского «Огненного кольца»: комплексный анализ геолого-геофизических данных о глубинном строении вулканических областей и новейшей тектонике, баз данных дистанционных и наземных наблюдений; взаимосвязи вулканического процесса с региональной сейсмотектоникой, окружающей средой и климатом; развитие методик мониторинга вулканов с внедрением автоматизированной оценки их активности и уровня опасности средствами геоинформационных технологий". Отчет содержит 220 страниц текста, 17 разделов, 11 таблиц, 99 рисунков. Основные результаты за 2022 г.: Ежедневный видео-визуальный и спутниковый мониторинг вулканов Камчатки и Северных Курил с 1993 г. осуществляет Камчатская группа реагирования на вулканические извержения (KVERT – Kamchatkan Volcanic Eruption Response Team). С 2010 г. KVERT, как часть Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, выполняет функции Вулканологической обсерватории Российской Федерации (WOVO № 290111-300001) по обеспечению информацией о вулканической деятельности на Дальнем Востоке международного аэронавигационного сообщества.
Благодаря непрерывному спутниковому и визуальному мониторингу вулканов, учеными KVERT установлены даты начала и окончания всех извержений вулканов Камчатки и Северных Курил, произошедших в течение 1993-2022 гг., эти данные необходимы для статистических оценок динамики развития вулканов и прогноза их опасности в будущем. В 2022 г. извергались пять вулканов Камчатки и Курильских островов: Шивелуч, Ключевской, Карымский, Эбеко, Чикурачики.
Получены детальные данные о скорости роста и расходе изверженной лавы экструзивного купола на вулкане Шивелуч с начала его появления (август 1980 г.). Выделено три основных этапа формирования купола. Каждый этап характеризуется: изменением расхода изверженных продуктов, изменением сейсмичности со временем (ее повышением), усилением эксплозивной деятельности. Сделан вывод о закономерности повышения сейсмичности при заполнении кальдеры вулкана экструзивными куполами. Показано усиление сейсмичности на больших глубинах (от 70 до 130 км) непосредственно перед крупными эксплозивными событиями.
Установлено, что ускорение роста купола провоцируется мощными эксплозивными извержениями, сопровождающими экструзивный процесс. Эксплозивные периоды извержений по расходу изверженных продуктов на 3 порядка превышают самые продуктивные экструзивные периоды. Общая система наблюдений, состоящая из постоянных сейсмических станций Камчатского филиала Единой геофизической службы РАН и временной сети сейсмических станций позволила получить структуру распределения скоростей сейсмических волн в коре и верхней мантии до глубин 150 км в районе Центральной Камчатки (от 52.5° с.ш. до 54° с.ш.). Распределение скоростей продольных (Р-волн) и поперечных (S -волн) сейсмических волн, а также их отношений (Vp/Vs) указывает на связь между вулканическими центрами Центральной Камчатки и зоной субдукции. На глубинах ниже 40 км расположены две крупные низкоскоростные аномалии под вулканами Жупановским и Мутновским. На вертикальном разрезе соответствующие аномалии больших значений отношений Vp/Vs расположены у подошвы коры и, по всей видимости, представляют магматические очаги, которые питают вулканы в этой зоне. Результаты томографии также выделяют некоторые тектонические особенности разломной зоны в Авачинском грабене, который является частью Малко-Петропавловской зоны поперечных дислокаций.
Получены данные характеризующие вариации абляции ледников в кратерах вулкана Мутновский и рассмотрены возможные причины их вызывающие. Показано, что за 36 летний период наблюдений наибольшие значения абляции получены на период конца 70-х – начала 80-х гг. прошлого века, что вступает в некоторое противоречие с тенденцией глобального потепления, отмечаемого в последние десятилетия, но вполне объясняется воздействием близко расположенного вулкана Горелый.
По изменению содержаний NiO, Cr2O3 и CoO в оливинах и клинопироксенах высокоглиноземистых андезибазальтов побочных прорывов, подтверждается кристаллизация этих минералов из двух разных магм: высокоглиноземистой и магнезиальной. Также подтверждением кристаллизации клинопироксенов из двух магм являются изменения содержаний Al2O3 в клинопироксенах при уменьшении их магнезиальности. Во всех высокоглиноземистых андезибазальтах побочных прорывов фиксируются две группы клинопироксенов, которые также кристаллизовались из двух магм. Наиболее вероятный сценарий побочных извержений вулкана Ключевской представляется в следующем. Магнезиальная магма, с клинопироксенами и оливинами Fo90-80 из глубинного очага внедряется в малоглубинную камеру высокоглиноземистой магмы и вместе с ее материалом извергается на поверхность.
Вариации состава вулканических стекол в продуктах вершинного извержения и последующего побочного прорыва Ключевского вулкана отражают степень кристалличности изученных частиц тефры и последовательную смену популяций микролитов на завершающих стадиях кристаллизации андезибазальтовой магмы. Сравнение полученных составов стекол недавних извержений с аналогичными данными для тефры предшествующих эруптивных эпизодов 2010 и 2016 гг. показывает их полную идентичность, что свидетельствует о постоянном составе андезибазальтовой магмы, питающей современные извержения вулкана.
На основе численного моделирования диффузии железа и магния в 88 кристаллах ортопироксена из дацитов и андезитов извержения вулкана Кизимен в 2010-2013 гг. было определено, что подъем магмы под вулканом начался за 1.5 года перед извержением. Этот результат хорошо коррелируется с началом сейсмических событий. Сделан вывод, что перемешивание магмы при подъеме из магматического очага привело к дестабилизации этого очага и к извержению.
Вопросы по отчету задали А.Ю. Озеров, А.О. Волынец.
ПОСТАНОВИЛИ (единогласно): отчет за 2022 год по теме НИР "Вулканизм зон субдукции северо-западного сектора Тихоокеанского «Огненного кольца»: комплексный анализ геолого-геофизических данных о глубинном строении вулканических областей и новейшей тектонике, баз данных дистанционных и наземных наблюдений; взаимосвязи вулканического процесса с региональной сейсмотектоникой, окружающей средой и климатом; развитие методик мониторинга вулканов с внедрением автоматизированной оценки их активности и уровня опасности средствами геоинформационных технологий" утвердить.
СЛУШАЛИ: старшего научного сотрудника, и.о. зав. лабораторией вулканогенного рудообразования к.н. Е.Д. Скильскую, которая представила отчет "Вулканогенное рудообразование в разновозрастных островных дугах и континентальных окраинах Тихого океана". Руководитель - к.г.-м.н. В.М. Округин. Отчет содержит 86 страниц текста, 27 рисунков, 14 таблиц, 79 источников.
Объекты исследований: - рудные месторождения: Au-Ag-полиметаллическое Мутновское, (Южная Камчатка), Au-Ag Кумроч (Восточная Камчатка), Au-Te-Se Озерновское (Северная Камчатка); рудные поля: Au-Ag Карымшинское (Центральная Камчатка); - гидротермальные рудообразующие система: Мутновская; - активные вулканы: Пик Сарычева (о. Матуа, Центральные Курилы). Цели:- изучение форм транспортировки и концентрирования редких и рассеянных элементов (Te, Se, In, Cd), благородных (Au, Ag), цветных металлов (Cu, Pb, Zn) на различных этапах эволюции магматических процессов; - минералого-геохимических особенностей вулканогенной гидротермальной полиформационной минерализации кайнозойских островных дуг и континентальных окраин северо-западной части зоны перехода континент-океан; - эволюции гидротермально-магматических рудообразующих систем; - разработка критериев глубинности и источников рудного вещества для оценки физико-химических условий формирования комплексных золоторудных, золото-полиметаллических и медно-порфировых месторождений.
Методы исследования: - классическая минералогия и минераграфия с применением современного оптического оборудования: стереомикроскопы Discovery V12 SteREO, Stemi 2000 C2 (Carl Zeiss, Германия), прецизионные микроскопы Axioskop 40 (Carl Zeiss, Германия), Eclipse LV 100 pol (Nikon, Япония) с цифровыми камерами для фотодокументации с последующим изучением фазового и химического составов с помощью локальных методов физико-химического анализа (SEM, EMPA, XRD, XRF, ICP-MS, ICP-AES), термобарогеохимии (Lincam 600). Изучение минерального и химического состава пород, руд проводилось в лаборатории вулканогенного рудообразования, Аналитическом центре ИВиС ДВО РАН (г. Петропавловск-Камчатский), Аналитическом сертификационном испытательном центре ИПТМ РАН (г. Черноголовка), Демонстрационном Центре Tescan (г. Санкт-Петербург).
Основные результаты: - выявлены формы нахождения редких и рассеянных элементов - Te, Se, In, Cd; благородных - Au, Ag; цветных металлов - Cu, Pb, Zn в рудах вулканогенных месторождений Камчатки (Мутновское, Кумроч, Озерновское); - детально изучены особенности минерального состава руд, в частности, обнаружено присутствие редких фаз с Sn и Mn на рудопроявлениях Карымшинского рудного поля; - получены новые данные о ртутоносности пород участка Дачного Мутновского месторождения парогидротерм, показано, что важно для совершенствования моделей по вопросам миграции и накопления ртути в пределах данной геотермальной системы; - обнаружена первая находка многокомпонентных флюидных включений в рудах месторождений Камчатки (Кумроч); - приводятся первые результаты исследований расплавных включений в амфиболитовом габбро вулкана Пик Сарычева (о. Матуа, Курилы); - реконструированы составы магматических расплавов кальдерообразующего извержения вулкана пра-Матуа (Центральные Курилы).
Вопросы по отчету задали О.А. Гирина, Г.А. Карпов, Д.П. Савельев.
ПОСТАНОВИЛИ (единогласно): отчет за 2022 год по теме НИР "Вулканогенное рудообразование в разновозрастных островных дугах и континентальных окраинах Тихого океана" утвердить.
СЛУШАЛИ: главного научного сотрудника д.г.-м.н. Г.А. Карпова, который представил отчет "Геохимия и минералогия вулканогенного углерода и генезис алмазов". Отчет содержит 65 страницы текста, 28 рисунков, 16 таблиц, 58 источников.
Цель работы: комплексные исследования серии вершинных извержений Ключевского вулкана 2020-2021 гг. и лав трахиандезибазальтов Толбачинского извержения 2012-2013 гг. Области применения: теория и практика поисков месторождений алмазов нового генетического типа. В результате комплексных петро-минералого-геохимических исследований вулканического материала из трех хронологически дискретных, но последовательных пепловых выбросов в период с 30.11.2020 г. по 18.01.2021 г. были проанализированы гранулометрическая неоднородность, химический и минерально-фазовый состав, содержание микроэлементов, изотопия Sr, Nd и углерода, состав неорганических и органических литогенных газов. Впервые в составе вулканических пеплов были обнаружены эсколаит, мантийные шпинелиды магнетит-магнезиоферритового состава, гибридные соединения Ca-Zn-карбонатов с формиатом титана, поликомпонентные металлоорганические соединения. В результате получены доказательства мантийно-астеносферного происхождения вещества исследованных пеплов, и выявлена ранее неизвестная закономерность сопряженной временной упорядоченности изменения многих свойств материала эксплозий, вероятно, отражающая эволюцию расплава в мантийном магматическом очаге.
Обобщены результаты комплексных петрологических, геохимических и минералогических исследований эффузивных вулканитов алмазопродуктивного Толбачинского трещинного извержения 2012–2013 гг. (ТТИ-50). Сделан вывод о двухфазности извержения, начавшегося эрупцией трахиандезибазальтов, кратковременно сменившихся трахибазальтами. В сравнении с лавами других Толбачинских извержений (БTТИ) исследованные вулканиты характеризуются большей щелочностью, высокой калиевостью (до шошонитов), но меньшей магнезиальностью. По геохимическим свойствам они соответствуют рифтогенным магматитам, образовавшимся за счет глубинно-мантийного очага магмы пикритового состава. Исследованные вулканиты характеризуются широко варьирующейся везикулярностью вплоть до пузыристых лав, на 80–90% состоят из вулканического стекла, степень раскристаллизации которого колеблется от максимальной в эффузивных трахиандезибазальтах до минимальной в бомбе трахиандезибазальта. По степени окисленности железа в стеклофазе вулканиты отвечают продуктам наземных извержений в островодужной или континентально-рифтовой геодинамической обстановке. Среди микролитов преобладают оливин состава Fo56–84, плагиоклазы состава An87±9Ab9±10Ort4±2 и шпинелидные твердые растворы на основе магнетита, магноферрита, ульвита и купрошпинели. Индивиды распада в фазово-гетерогенных зернах магнетита представлены гемоильменитом и ильменитом. В качестве акцессорных минералов микролитов установлены джирит-спионкопит состава Cu1.7S–Cu1.32S, самородное железо состава Fe75Sn4(Cu, Mn, Cr) и самородная медь состава Cu7–10(Sn0.9–1.8Fe0.1–0.2)1–2.
Вопросы по отчету задала О.А. Гирина.
ПОСТАНОВИЛИ («за» - 14, «воздержалось» - 1): отчет за 2022 год по теме НИР "Геохимия и минералогия вулканогенного углерода и генезис алмазов" утвердить.
СЛУШАЛИ: заместителя директора по научной работе ИВиС ДВО РАН к.г.-м.н. Е.Г. Калачеву, которая представила отчет "Роль вулкано-гидротермальных систем центральной части Восточной Камчатки в формировании речного стока в Кроноцкий залив Тихого океана". Отчет содержит 88 страниц текста, 47 иллюстраций, 9 таблиц, 97 литературных источников. Объектами исследований являются: современные вулкано-гидротермальные системы и поверхностные водотоки центральной части Восточного вулканического пояса Камчатки, расположенные вблизи побережья Кроноцкого залива Тихого океана. Общая цель исследования: оценить степень влияния гидротермальной деятельности и активных вулканических процессов на геохимию вод водотоков, дренирующих термальные поля и склоны активных вулканов Восточного вулканического пояса (Карымский, Малый Семячик, и др.), оценить объемы поступления растворенного вещества в водотоки, впадающие в Кроноцкий залив Тихого океана.
Специфическим, а для водотоков, дренирующих постройки действующих вулканов – ключевым, геоэкологическим аспектом формирования и пространственно-временной изменчивости стока рек на территории Камчатки, в том числе и вдоль Кроноцкого залива, является вулканическая деятельность, воздействующая на все составляющие речного стока воды, наносов, тепловой режим и содержание растворенных веществ. Вулканы в процессе своей деятельности выбрасывают в атмосферу большое количество кислых газов и пепла. Эти активные вещества возвращаются на земную поверхность через влажное и/или сухое осаждение и являются основным компонентом вулканогенного загрязнения окружающей среды. Основными видами вулканического воздействия на экосистемы являются излияние лав, выбросы газа и пирокластики, сход лахаров и селей, пеплопады. Так например, только за 3.5 месяца – с декабря 2006 г. по середину марта 2007 г. на площади, охваченной пеплопадами (31 тыс. км2), – было вынесено 10 млн тонн пепла вулканов Безымянный и Шивелуч, а с ними – более 40 тыс. т водорастворимых веществ. Среднегодовая эмиссия диоксида серы, одного из наиболее экологически вредных газов, осуществляемая вулканами Камчатки оценивается в 19 838 килотонн. Потенциальными загрязнителями являются все активные вулканы, расположенные вблизи Кроноцкого залива: Карымский, Малый Семячик, Большой Семячик, Узон, Кихпиныч, Тауншиц, Крашенинникова, Кроноцкий, и более северные вулканы Гамчен, Комарова.
Помимо классических вулканических факторов, значительное воздействие на окружающие экосистемы оказывают и гидротермальные процессы, развитые в крупных вулканических центрах: Карымский, Узон, Кихпиныч, Большой Семячик. В Карымском вулканическом центре, расположенном в юго-западной части побережья Кроноцкого залива, наиболее полно проявлены все аспекты природного воздействия на экосистемы вблизи активного вулкана. С начала 1996 г. вулкан Карымский находится в активной фазе. На начальном этапе наблюдались излияния коротних лавовых потоков, с 2005 г. – постоянные пепловые выбросы на выстоту до 5 км над уровнем моря. В межэруптивные периоды происходит постоянная дегазация. Среднегодовая эмиссия диоксида серы составляет 220-250 килотонн. Доминирующим направлением распространения газовых и пепловых шлейфов является восточное и юго-восточное от вулкана, т.е. в направлении Кроноцкого залива. Ежегодно на территории, прилегающей к вулкану, в окружающую среду вместе с ~1.8 млн тонн пепла выносится более 3.5 тыс. тонн водорастворимых веществ, большая часть из которых приходится на SO42- – (1.9 тыс. тонн) и Cl (0.6 тыс. тонн).
Карымский вулканический центр вмещает две крупные гидротермальные системы, поверхностные проявления которых сосредоточены в двух смежных кальдерах. Группа углекислых теплых источников с высоким содержанием магния расположена у подножия вулкана Карымский. Кипящие щелочные хлоридно-натриевые воды разгружаются на берегах озера в кальдере Академии Наук. Дренирует все термопроявления р. Карымская. Ежесуточно в реку поступает примерно 44 тонны серы (в виде SO4). Около 80 % выносится на поверхность с термальными водами, остальные 20 % являются производной водорастворимых серосодержащих соединений, входящих в состав пеплов, постоянно поставляемых в кальдеры в результате деятельности Карымского вулкана. Гидротермальные вынос магматического хлора и углекислого газа за пределы кальдеры Карымского вулкана по состоянию на август 2022 г. составляет 20 т/сутки и 49 тонн/сутки, соответственно. Общий объем катионной нагрузки в р. Карымская ниже по течению от очага разгрузки термальных вод (Na, K, Ca, Mg и SiO2) оценивается в 43 тонны/сутки. Объем выносимых магматических летучих (Cl и CO2) р. Карымская в Кроноцкий залив в целом сохраняется на уровне, выявленном при изучении влияния гидротермальной деятельности на химию воды реки в долине Карымской. Объем SO4 и катионной нагрузки, содержащихся в воде реки в устье, значительно превышает расчеты, полученные на «гидротермальном» участке. Происходит дополнительное поступление более 20 тонн/сутки серы в виде SO4 и около 40 тонн/сутки катионов вместе с диоксидом кремния. Наиболее вероятным источником появления избытка растворенных компонентов являются водорастворимые сульфатные комплексы, поступающие с пеплами вулкана Карымский. Ежесекундно с кальдеры вулкана Карымский в Кроноцкий залив выносится чуть более 1 кг растворенных катионов (без учета влияния атмосферных осадков), что составляет 88 тонн/сутки. В пересчете на общий объем, химическое выветривание водосборной площади р. Карымская составляет 107 тонн/км2год. В пересчете на общий объем, химическое выветривание водосборной площади р. Карымская составляет 107 тонн/км2/год, что практически в пять раз превышает значение, полученное нами для долины р. Камчатка (23 тонн/км2/год) и близко к данным, характерным для Курильских островов, где широко распространены вулканические и гидротермальные процессы.
Продолжается постепенное усиление гидротермальной активности вулкана Малый Семячик, меняется химический состав вод кратерного озера и объем водной массы. Увеличение объема воды может спровоцировать обрушение внешней стенки вулкана. В результате этого более 20 миллионов литров ультракислого агрессивного раствора попадет в водосборную площадь р. Карымская, одну из нерестовых рек Камчатки и может вызвать локальную экологическую катастрофу.
Работы, выполненные в ходе данного исследования, выполняются впервые. До настоящего времени нет данных, касающихся количественных оценок речного стока, осуществляемого в Кроноцкий залив. Для получения полной оценки объемов растворенного вещества, поступающего с поверхностными и подземными водами в акваторию залива, возможности оценить вклад вулканических и гидротермальных процессов в общем потоке, необходимо изучить элементы стока как минимум 10 наиболее крупных рек, дренирующих все крупные вулканических структуры побережья (Большой Семячик, Узон, Кихпиныч и т.д.). Отдельное внимание необходимо уделить Богачевской площади, где при поисковом бурении на нефть, были вскрыты минерализованные метановые воды. Помимо изучения возможного скрытого стока термальных минерализованных вод в Кроноцкий залив, исследования важны для общей экологической оценки данной территории в связи с выведением на поверхность в первую очередь углеводородов (метан, нефть (?)), сероводорода, а также токсичных элементов в составе термальных вод (свинец, цинк и т.д.). Данные работы требуют большого объема экспедиционных и аналитических исследований и могут быть реализованы за три года при финансировании не менее 10 000 000 (десять миллионов) рублей в год.
Вопросы по отчету задал А.П. Максимов.
ПОСТАНОВИЛИ (единогласно): отчет за 2022 год по теме НИР "Роль вулкано-гидротермальных систем центральной части Восточной Камчатки в формировании речного стока в Кроноцкий залив Тихого океана" утвердить.
В части «Разное»:
СЛУШАЛИ: заместителя директора по научной работе ИВиС ДВО РАН к.г.-м.н. Е.Г. Калачеву о новой форме заявки к Плану полевых работ-2023, а также о ходе исполнения программы обновления приборной базы и об актуализации списка оборудования, планируемого к закупке в рамках программы.
Вопрос задал О.В. Дирксен.
Председатель Ученого совета член-корреспондент РАН А.Ю. Озеров
Ученый секретарь к.б.н. Т.Ю. Самкова