Исследователи из Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН и Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН изучают вулканы, в результате извержения которых появляются крупные кальдеры (впадины). Разобрав процессы, происходящие в современных зонах активного вулканизма, можно судить о возможности аналогичных явлений в прошлом.
Изучение процессов, связанных с образованием и перемещением магмы в недрах Земли и ее извержением на поверхность, требует усилий геологов разных специальностей. «Исследования сопровождаются значительными трудностями, так как глубинные области под вулканами недоступны для прямых наблюдений, такую возможность дает комплексный подход с использованием независимых геологических и геофизических методов. Идея совместить сейсмотомографию активных вулканов с минеральным анализом продуктов их вулканической деятельности принадлежала академику Николаю Леонтьевичу Добрецову. Его основной подход к изучению любого объекта — разностороннее комплексное исследование. Ему было недостаточно данных от геофизиков, нужны были фактические свидетельства, работа с реальными образцами горных пород. 

Одно из направлений исследований нашей лаборатории (геодинамики и магматизма ИГМ СО РАН) связано с изучением флюидных и расплавных включений в продуктах древнего и современного вулканизма. Важно отметить, что флюиды и расплавы, принимающие участие при образовании вулканических пород, оставляют свои следы в виде микровключений в минералах. Таким образом, изучая законсервированные в минерале остатки магматического вещества, можно получить данные о составе магмы, содержании растворенных в ней летучих компонентов (воды, углекислого газа, метана), а после высокотемпературных экспериментов в специальных нагревательных установках (печках) узнать температуру и давление минералообразующей среды», — объясняет старший научный сотрудник ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Алексей Васильевич Котляров.

​«Вначале Николай Леонтьевич пригласил нас для исследования вещественного состава продуктов извержения и расплавных включений в минералах Толбачинского извержения 2012—2013 годов, так как одним из наиболее перспективных направлений применения расплавных включений является изучение глубинных горизонтов под современными вулканами. Первый раз я посетил вулкан Толбачик в 2015 году, и пока геофизики занимались расстановкой сейсмических станций вокруг вулкана, мы занимались отбором еще теплых образцов базальтов. Меня удивило, что спустя два года после извержения лавовое поле местами еще оставалось горячим и напоминало огромную остывающую печную плиту», — рассказывает Алексей Васильевич.

В результате геологам удалось получить уникальную информацию об особенностях Толбачинского извержения. В ходе анализа расплавных включений в минералах из базальтов было показано существование трех магматических камер, расположенных под вулканом в интервале глубин от 2-х до 18–20 километров. Наличие этих разноглубинных очагов, в которых происходила эволюция поднимающихся расплавов, говорит о сложной системе магматического питания вулкана. Полученные результаты позволили сделать вывод о механизме извержения, а также стали основой для реконструкции эндогенных процессов в зоне субдукции, в районе Курило-Камчатской дуги.

В настоящее время исследования сосредоточились на изучении вулканических построек, эволюция магматических систем которых приводит к катастрофическим извержениям с образованием крупных кальдер. В этом смысле вулкан Горелый, расположенный на юге Камчатки, является образцовым объектом: как показывают сейсмические данные, он сохраняет возможность извержения с взрывом до настоящего времени. 

В истории развития вулкана Горелый наблюдался мощный этап извержения, во время которого появилась округлая впадина обрушения диаметром около 12 километров. Это явление возможно, когда в магме содержится много летучих компонентов, при достижении определенного давления газы взламывают пробку из твердых пород вулкана, и чем больше этих газов, тем сильнее идет извержение. 

Для реконструкции магматических систем, действовавших во время катастрофического образования кальдеры, необходимо изучать горные породы, сформированные в результате этого процесса. В образцах таких пород из древней постройки вулкана, образовавшейся на докальдерной стадии, геологам удалось найти свидетельства этого процесса. На приведенных в статье фотографиях наглядно показано присутствие в минералах одновременно включений с CO2 и расплавных включений, что свидетельствует о вскипании магматического расплава. «Исследованные нами включения магматического флюида фиксируют этап выделения и образования крохотных пузырьков в магме, как при встряхивании бутылки с газированной водой», — уточняет Алексей Котляров.

Помимо этого, сотрудники лаборатории имеют опыт изучения вулканизма срединно-океанических хребтов и исследуют его связь с образованием рудных месторождений. «Большое значение при изучении имеет сравнительный анализ с информацией по современным хорошо изученным объектам. В результате полученные знания используем как эталонные при изучении древних вулканических комплексов Алтая, Урала, Дальнего Востока, Тянь-Шаня», — добавляет Алексей Васильевич.

Лаборатория геодинамики и магматизма имеет огромный опыт исследований палеовулканов на Алтае, в Тыве и Казахстане. В отличие от современных вулканов Камчатки, они находятся в совершенно другой геодинамической обстановке — древних складчатых областях. «Мы фактически занимаемся реконструкцией вулканических построек, здесь используется метод актуализма, согласно которому вулканические события прошлых геологических эпох имеют много общего с современными процессами. Изучая проявления вулканизма в истории Земли, геологи имеют дело с фрагментами вулканических структур, распознать которые без знаний о строении современных вулканов очень сложно», — поясняет Алексей Котляров.

Мария Фёдорова

Источники

Что заставляет вулканы извергаться?
Наука в Сибири (sbras.info), 13/07/2021
Что заставляет вулканы извергаться?
Новости сибирской науки (sib-science.info), 13/07/2021
Что заставляет вулканы извергаться
Академгородок (academcity.org), 14/07/2021

Похожие новости

  • 17/08/2021

    Воспоминания об академике Андрее Трофимуке

    На мою жизнь, как, наверное, и на жизнь каждого человека, многие люди оказали свое влияние. Несомненно, одним из самых значительных является вклад академика Андрея Алексеевича Трофимука. Сегодня исполняется 110 лет со дня его рождения.
    308
  • 08/12/2017

    Международная научная конференция «Корреляция алтаид и уралид: глубинное строение литосферы, стратиграфия, магматизм, метаморфизм, геодинамика и металлогения»

    ​​​Глубокоуважаемые коллеги! Приглашаем Вас принять участие в работе IV международной научной конференции «Корреляция алтаид и уралид: глубинное строение литосферы, стратиграфия, магматизм, метаморфизм, геодинамика и металлогения» Сроки проведения конференции – 2-6 апреля 2018 годапо адресу: Россия, г.
    4450
  • 23/03/2021

    Молекулы как отпечатки пальцев

     Нефтяная «родословная». Километры никем ранее не хоженых таёжных и горных троп, романтика песен под гитару около костра — такой образ геолога отложился в нашем сознании с прошлого века. Конечно, и сейчас для того, чтобы собрать материал для изучения, геологи месяцами работают в поле, но технические возможности для исследования данных у них стали гораздо шире, чем 50 лет назад.
    542
  • 26/12/2019

    ИНГГ СО РАН в 2019-м году

    ​​​​2019-й год станет яркой страницей в истории Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. Каждый день в жизни ИНГГ СО РАН и его сотрудников был наполнен событиями. Предлагаем вашему вниманию некоторые итоги 2019 года.
    1360
  • 15/01/2021

    Человек, который построил мою жизнь: к юбилею академика Николая Добрецова

    15 января 2021 г. академику Николаю Леонтьевичу Добрецову исполнилось бы 85 лет – он ушел из жизни меньше чем за месяц до своего юбилея. Вспоминая своего учителя, покровителя, коллегу и друга, Иван Кулаков не говорит о его бесценном вкладе в науку и в судьбу Сибирского отделения Академии наук.
    896
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    7050
  • 25/12/2018

    Академик Николай Добрецов - о Томторском месторождении редкоземельных металлов

    ​На заседании президиума СО РАН академик Николай Леонтьевич Добрецов заострил внимание на проблеме минерально-сырьевого обеспечения развития новых технологий в России и дал обзор Томторского месторождения редкоземельных металлов.
    1656
  • 14/03/2016

    Карьера начинается с Арктики

    ​Магистрант геолого-геофизического факультета НГУ Андрей Картозия уверен, что прошедший Молодежный форум «Арктика. Сделано в России» станет трамплином для его профессиональной карьеры. Андрей работает инженером в лаборатории геоинформационных технологий и дистанционного зондирования Института геологии и минералогии В.
    4701
  • 29/11/2016

    СО РАН: курс на четверть века

    ​Холдинг "Росгеология" обратился в институты Сибирского и Дальневосточного отделений РАН за содействием в создании Стратегии развития минерально-сырьевой базы РФ до 2030 года. Как рассказал директор Института геологии и минералогии им.
    2587
  • 20/03/2020

    Академику Михаилу Ивановичу Эпову – 70 лет

    ​Дорогой Михаил Иванович! Коллектив Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН сердечно поздравляет Вас с юбилеем! Для нескольких поколений сотрудников Института Ваше имя значит очень многое.
    1386