Файл: Борисов, О. Г. Экструзии и связанные с ними газо-гидротермальные процессы.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 18.10.2024

Просмотров: 86

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ких до первых десятков километров. Если принять, что вулкани­ ческий очаг имеет грибообразный вид, отношение высоты к диа­ метру равно 1:5, полагая при этом, что диаметр кальдеры равен или несколько меньше диаметра магматического очага, то крайние значения объема очага для кальдер диаметром 3 и 10 км, соответ­ ственно, отвечают вулканическим конусам высотой 700 м и 3,5 км и диаметром 4,0 км и 16,0 км.

Однако мы еще раз напоминаем, что все эти расчеты'носят ори­ ентировочный характер и могут быть использованы для относи­ тельной качественной характеристики высоты конуса и размера очага, питающей его магмы, полагая при этом, что притока магмы извне в очаг не происходит.

Сопоставляя данные прямых геофизических измерений с рас­ четными, можно отметить, что в принципе они .вполне сопоставимы

и как те, так и другие предполагают, что питание вулкана

проис­

ходит из периферического очага и за счет подтока магмы

из глу­

бинных магматических источников.

 

Г Л А В А 7

 

СКОРОСТЬ, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ

 

И ЦИКЛИЧНОСТЬ СТАНОВЛЕНИЯ

 

ЭКСТРУЗИВНЫХ КУПОЛОВ

 

Скорость и продолжительность

 

В сравнении со стратовулканами купола «растут» очень быст­ ро. Среднее время формирования моногенных экструзивных купо­ лов редко превышает 2—3 года. А средняя скорость роста — от нескольких сантиметров до 2—3 м, а иногда и более, в сутки. При этом отмечаем, что наибольшая скорость роста на первой стадии формирования купола, а затем она резко уменьшается.

По данным X. Вильямса (Williams, 19322), купол Санта-Ма­ рия (Гватемала) через два года после начала формирования имел

максимальный диаметр 1200 м и высоту 500 м; периодически

он

рос со скоростью 100 м в педелю. Купол Мон-Пеле (Мартиника)

за

1,5 года имел диаметр около

1000 м и высоту 400 м; в

один

из

дней его высота увеличилась на 25

м. Купол Турамаи

(Япония)

поднялся в первые 4 дня на

100 м и на 200 м в первые две недели.

Его основание имело диаметр 420 м. Купол Галунг-Гунг

(Ява)

в

конце третьей недели имел высоту 130 м и ширину 400 м,

а остров

Грейхем за этот же период

вырос

до 65 м и достиг окружности

3700 м. Куполы Богословских островов за десять первых месяцев поднялись на 150 м над уровнем моря и имели основание более 600 м.

Исходя из скорости роста и размера куполов, X. Вильямс счи­ тает, что купол Лассен-Пик высотой около 2500 футов (762,5 м) и-

69



диаметром

основания 1 — 1,5

мили (1,6—2,4

км)

формировался

в течение

5 лет. Средняя

скорость его

роста

около 0,41—

0,42 м/сутки.

 

 

 

На Камчатке хорошо изучены молодые куполы Суелич и Но­

вый. Выжимание купола Суелич началось в начале

1946 г. и про­

должалось более 2 лет. В августе 1946 г. (Меняйлов и др., 1949)

купол возвышался над его подошвой

на

300

м

и

был

вытянут

в широтном

направлении

на

300—400

в

м.

За

год, с

августа

1946 г.,

купол

вырос

на

150

м

высоту,

т. е. в среднем рос со

скоростью 0,5

м

в

сутки,

обелиски

же выдвигались

в сутки

от

одного

до 15

м, а иногда и

больше

(Меняйлов, 1955). Точное

время

начала

формирования

купола

неизвестно, но если его принять с января — февраля

1946

г.,

то к

августу 1946 г. он в среднем рос со скоростью около 1,43 м/сутки. Не исключена возможность, что своей отметки 300 м к августу 1946 г. он достиг за более короткое время, т. е. его скорость роста была значительно большей. И если судить по средней скорости роста обелисков с декабря 1946 г. по август 1947 г. (около 7 м/сут­ ки), то скорость его первоначального роста должна составлять не менее 8— 10 м в сутки.

Купол Новый (Горшков, Богоявленская, 1961) начал форми­ роваться в апреле 1956 г. и достиг высоты 470 м (инструментально замеренная максимальная высота) к августу 1960 г. (Борисова, Борисов, 1962), а средняя скорость роста составляла 0,3 м/сутки.

Максимальный рост (до 5 м/сутки),

судя по сейсмическим данным

(Горшков, 1961), должен был происходить с середины

апреля

до

середины июля. В июле 1956 г. высота купола

составляла 300

м,

а в августе — 320 м при диаметре

брекчиевой

коры 620—650 м

и вершине 230 м. Купол рос неравномерно, отдельными

блоками.

Так, северная часть купола с августа 1956 г. по май 1957

г. выросла

до 350 м, а новая южная часть выросла над уровнем бокки на 160 м, ее высота составляла 320 м. Диаметр брекчиевой коры был около 750 м. К концу лета 1958 г. купол вырос на 50 м в северной части и на 80 м в южной и достиг высоты 400 м при диаметрах брек­

чиевой коры 850 м,

вершины — 250 м. К концу июля 1956 г. сред­

няя скорость роста

составляла 3,3 м/сутки,

в последующие

два

месяца — всего 0,3

м/сутки. С августа 1956 г.

по май 1957 г.

ско­

рость роста северного блока составляла 0,1

м/сутки, южного —

0,65 м/сутки. С сентября 1957 г. по сентябрь 1958 г. северный блок рос со скоростью 0,14 м/сутки, а южный — 0,21 м/сутки. Факти­ чески процесс роста был ограничен более коротким интервалом времени и скорость роста была выше в 2,0—2,5 раза.

Приведенные цифры получены по данным измерения на фото­ снимках. Инструментальное измерение стало проводиться с ав­ густа 1958 г. авторами работы. Высота купола к этому времени составила 400 м при диаметре основания 550 м. В сентябре 1959 г. высота купола увеличилась почти на 50 м и составляла 447,7 м при диаметре основания 666 м и диаметре вершины 324 м. В ав­ густе I960 г. высота купола была 460 м при диаметре вершины


около 600 м. Средняя скорость по годам с августа 1957 г. соста­ вила: 0,П, 0,11 и 0,04 м/сутки, соответственно. Таким образом, приведенные цифры средней скорости роста показывают, что факти­ чески рост купола прекратился к концу 1960 г., хотя, достигнув

i своей максимальной высотной отметки, он и по сей

день

продол­

жает увеличиваться в объеме.

По приблизительным данным, объем

|экструзивной лавы на 1960 г.

составил около 0,3

км3.

Диаметр

канала оценивается в 300 м, высота лавового столба около 4,3 км. Если исходить из этих цифр, то средняя скорость прироста купола

была

около 3 м/сутки.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для удобства сопоставления средние цифры, отражающие

скорость роста некоторых куполов,

сведены в табл. 17.

Как видно

из таблицы,

максимум роста куполов приходится на первые дни и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 17

 

 

Средняя скорость роста некоторых современных экструзивных куполов

 

 

 

 

 

 

 

 

Время роста,

Высота купо-

Скорость роста,

 

 

 

 

 

 

 

 

дни

ла.

м

общая

м/суткн

 

 

 

 

Купоны

 

 

общее

отдельные периоды

j общая 1

отдельные периоды

отдельные периоды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М он-П еле...............................................

 

 

 

 

550

1

400

25

0,73

Санта-М ария

 

 

 

730

500

 

25

 

 

 

7

100

0,69

Турамаи

 

 

 

 

 

14

200

 

14,3

...............................................

 

 

 

 

4

100

14,3

Г ал у н г -Г у н г

 

 

 

21

130

 

25

 

 

 

 

 

6,2

Грейхем

остров

..................................

островов .

21

 

65

 

3,1

Куполы Богословских

303

 

150

 

0,5

Купол С у е л и ч

...................................

 

 

570

210

450

300

0,8

с 11

по VIII

1946 г...............................

 

 

 

 

 

1,43

Обелиски

 

часть

 

 

 

12

 

40

 

3,5

Западная

...........................

 

 

 

 

Восточная

 

»

............................ . . .

 

8

 

20

 

2,5

Центральная

»

 

20

 

35

 

1,75

Западная

 

» ............................

 

 

 

2

 

30

 

15,0

То ж

е ...............................................

 

 

 

 

 

3

 

50

 

16,6

 

»

.....................................................

 

 

 

 

 

6

 

60

 

10,0

 

»

...............................................

часть

 

 

 

26

 

100

 

3,85

Восточная

 

 

1550

48

470

50

 

1,04

Купол

Н овы й ........................................

 

 

 

90

 

0,3

VI 1956

.....................................................

 

 

 

 

 

 

300

 

3,33

VIII

1956

часть..............................................

VIII

1956 — V

1957

 

30

 

20

 

0,66

Северная

 

60

 

30

 

0,5

Южная часть то же время

1958

 

60

 

160

 

2,66

Северная

часть

IX

1957— IX

 

365

 

50

 

0,14

Южная часть то же время

 

 

365

 

80

 

0,21

VIII

 

1958 — VIII

1959 . . . .

 

365

 

47,7

 

0.11

VIII

 

1959 — VIII

1960 . . . .

 

365

 

12,3

 

0,04

■Средняя скорость по массе экстру-

 

 

 

I

 

 

дивной лавы

 

 

 

1550

 

470

3,0

71


недели их формирования. Хотя средние цифры и отражают в ка- кой-то мере скорость роста купола за определенный период, она! не показывают динамику роста купола. Судя по результатам от-j дельных измерений, периодическая скорость роста достигает: 15—25 м/сутки. Нужно учитывать еще и то, что, говоря о рост^ купола, подразумеваем прежде всего его прирост за какой-то отрезок времени, так как одновременно с ростом идут весьма ин-: тенсивные процессы разрушения купола. Это очень хорошо пока-!

зано в работе А. А. Меняйлова

(1955) на примере купола Суелич

(см. рис. 8).

;

Цикличность становления

Процесс формирования экструзивных куполов нужно рассмат­ ривать в общем цикле деятельности вулкана, так как экструзия вязкой лавы является обычным процессом вулканического изведжения. В зависимости от места проявления экструзии лавы можно выделить одноцикличные и многоцикличные экструзивные куполы.

Одноциклнчные куполы обычно формируются на склоне и у подножия вулкана. Они заканчивают свою активную стадию раз­ вития с прекращением экструзии лавы, но длительное время могут находиться в так называемой стадии поствулканического развития, т. е. их активная форма существования обусловливается интенсив­ ными газо-гидротермальными процессами. В качестве примера приведем купол Каран вулкана Шивелуч. Со дня его становления, т. е. прекращения экструзии лавы прошло более 100 лет, однако до настоящего времени на нем проявляются газо-гидротермы углекис-. лого состава с температурой 90—95° С. Повторная экструзия лавы на месте бывшего подводящего канала этих куполов—явление весьма редкое, особенно если по своим размерам куполы не­ большие.

Куполы, формирующиеся в центральном кратере вулкана или являющиеся самостоятельными вулканическими постройками и ядрами будущих вулканов, обычно относятся к многоцикличным (старый купол вулкана Безымянного, купол-ядро вулкана Кизимен). Их формированием часто заканчивается определенный пери­ од развития вулкана, который может означать или полное затуха­ ние вулканической активности данного вулканического центра, или начало, по истечении определенного времени, нового цикла. От­ дельные циклы вулканической деятельности могут длиться с не­ большими перерывами столетия и более.

Возможны унаследованные куполы, как, например, на вулкане Мерапи. Рассмотрим этапы формирования центрального купола на этом вулкане (рис. 14), по данным X. Вильямса (19322), Ван-Бем- мелена (1957), А. Ритмана (1964). Формирование купола на отно­ сительно глубоком и ровном дне началось в апреле 1883 г., в пери­ од активного состояния вулкана (1882-—1885 гг). Оно продолжа­ лось вплоть до декабря 1883 г. С 1885 по 1886 г. в деятельности