Геофизические процессы и биосфера: статья

ОТРАЖЕНИЕ СОСТОЯНИЯ МАГМАТИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА И СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРОЕНИЯ АВАЧИНСКО-КОРЯКСКОЙ И ДЗЕНЗУР-ЖУПАНОВСКОЙ ГРУПП ВУЛКАНОВ КАМЧАТКИ В КИНЕМАТИЧЕСКОМ ПАРАМЕТРЕ VP/VS
СЛАВИНА ЛИДИЯ БОРИСОВНА
КУЧАЙ МАРК СОЛОМОНОВИЧ
Институт физики Земли имени О.Ю. Шмидта РАН, Россия, 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1
Журнал: Геофизические процессы и биосфера
Том: 20
Номер: 4
Год: 2021
Страницы: 47-60
УДК: 550.334
DOI: 10.21455/GPB2021.4-4
Аннотация
Ключевые слова: ОТНОШЕНИЕ СКОРОСТЕЙ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН, СУБДУКЦИЯ, ВУЛКАН АВАЧИНСКИЙ, СЕЙСМОТЕКТОНИКА
Аннотация: По данным о региональных землетрясениях проведен анализ кинематического параметра VP / VS с целью изучения состояния магматического вещества, особенностей строения и сейсмотектонического положения Авачинско-Корякской и Дзензур-Жупановской вулканических групп. Исследовано распределение параметра по площади и глубине, оценено строение и состояние вещества очаговых образований вулканов. Рассмотрены вопросы об источниках питания вулканов, связи и соотношения вулканических образований с погружающимся под Камчатку фокальным слоем - слоем субдукции. Получено представление об особенностях распределения параметра VP / VS в геологической среде территории от южного окончания Центральной Камчатской депрессии, Ганальского выступа метаморфических пород на северо-западе до берегового склона шельфа Авачинского залива на юго-востоке. Рассмотрен вопрос о сейсмотектоническом положении вулканической группы в связи с особенностями строения рассматриваемого района, в частности с наличием Налачевской купольно-кольцевой структуры. Показано, что параметр VP / VS содержит информацию о состоянии геологической среды вулканических структур, в том числе об изменении ее термодинамических параметров: температуры, давления, флюидо- и газонасыщенности. Характеризуя напряженное состояние разломных структур геологической среды, параметр является своего рода маркером для выявления областей сжатия-компакции, растяжения-дилатансии.
Список литературы: 1. Апрелков С.Е. Тектоника и история вулканизма Южной Камчатки // Геотектоника. 1971. № 2. С. 105-111.

Контекст: ...Геология и тектоника этого района изучались многими исследователям, в том числе С.Е. Апрелковым [1971], Ю.П. Масуренковым и Л.А. Комковой [1978], А.И. Кожуриным с соавт. [2008; Кожурин, 2019]...

...С.Е. Апрелков [1971] и А.И. Кожурин [2019] выделяют разломную структуру - так называемую Малкинскую (Начикинскую) зону поперечных дислокаций, которая протягивается в северо-западном направлении и разделяет Центральную и Южную Камчатку [Геология.., 1964; Кожурин и др., 2008]...



2. Балеста С.Т. Земная кора и магматические очаги областей современного вулканизма. М.: Наука, 1981. 135 с.

Контекст: ...В области Авачинско-Корякской группы вулканов проводились геофизические исследования методами ГСЗ и КМПВ [Балеста, 1981; Балеста и др., 1988] и геоэлектрические работы...

...Разрез по профилю, пересекающему вулканическую Авачинско-Корякскую группу вулканов, построен по направлению, совпадающему с профилями ГСЗ и КМПВ по просвечиванию земной коры, выполненными С.Т. Балестой с коллегами [Балеста, 1981; Балеста и др., 1988]...

...Именно на этих глубинах на профиле КМПВ выделяется область с повышенными поглощающими свойствами и инверсией скоростей, названная авторами работ [Балеста, 1981; Балеста и др., 1988] коровым магматическим очагом. (Разрез по данным ГСЗ приведен на рис. 9.) Кроме описанных выше слоев, на рис. 3 можно также заметить погружающийся под Камчатку фокальный слой...

...Достаточно достоверно выделяются границы-слои с группированием вдоль них землетрясений с пониженными значениями параметра VP/VS. Для интерпретации выделенных нами слоев-границ сравним полученные разрезы с разрезами, построенными по методу ГСЗ [Балеста, 1981; Балеста и др., 1988] (рис. 9)...

...С.Т. Балеста [Балеста, 1981; Балеста и др., 1988] отмечает значительную горизонтальную неоднородность разреза, в пределах которого можно выделить ряд блоков с различными средними скоростями...



3. Балеста С.Т., Гонтовая Л.И., Каргопольцев А.А., Пушкарев В.Г. Сенюков С.Л. Сейсмичесская модель Авачинского вулкана по данным КМПВ-ГСЗ // Вулканология и сейсмология. 1988. № 2. С. 43-55.

Контекст: ...В области Авачинско-Корякской группы вулканов проводились геофизические исследования методами ГСЗ и КМПВ [Балеста, 1981; Балеста и др., 1988] и геоэлектрические работы...

...Разрез по профилю, пересекающему вулканическую Авачинско-Корякскую группу вулканов, построен по направлению, совпадающему с профилями ГСЗ и КМПВ по просвечиванию земной коры, выполненными С.Т. Балестой с коллегами [Балеста, 1981; Балеста и др., 1988]...

...Именно на этих глубинах на профиле КМПВ выделяется область с повышенными поглощающими свойствами и инверсией скоростей, названная авторами работ [Балеста, 1981; Балеста и др., 1988] коровым магматическим очагом. (Разрез по данным ГСЗ приведен на рис. 9.) Кроме описанных выше слоев, на рис. 3 можно также заметить погружающийся под Камчатку фокальный слой...

...Достаточно достоверно выделяются границы-слои с группированием вдоль них землетрясений с пониженными значениями параметра VP/VS. Для интерпретации выделенных нами слоев-границ сравним полученные разрезы с разрезами, построенными по методу ГСЗ [Балеста, 1981; Балеста и др., 1988] (рис. 9)...

...С.Т. Балеста [Балеста, 1981; Балеста и др., 1988] отмечает значительную горизонтальную неоднородность разреза, в пределах которого можно выделить ряд блоков с различными средними скоростями...



4. Гарагаш И.А. О хрупком разрушении упругих тел с большим числом трещин // Механика тектонических процессов. Алма-Ата: Наука, 1983. С. 61-74.

Контекст: ...Во-вторых, (и это, видимо, главное) сценарий распространения волн P и S закладывается механизмом даже слабого, регионального, землетрясения, открытой или закрытой трещиной и окрестностями, т.е. полем напряжения - сжатием и (или) растяжением в области очага [Гарагаш, 1983]...

...Пониженные значения параметра ассоциируются рядом исследователей с увеличением числа открытых трещин-землетрясений, свидетельствующих о растяжении в геологической среде [Гарагаш, 1983; Николаевский, 1996]...



5. Гарагаш И.А., Хайдаров М.С. Модель развития сейсмического процесса в зоне тектонического разлома перед сильным землетрясением // Сейсмологические исследования. 1989. № 11. С. 88-97.

Контекст: ...Появление пониженных значений связывают с развитием процессов растяжения, дилатансии в среде, повышенных - с процессами сжатия, компакции [Гарагаш, Хайдаров, 1989; Николаевский, 1996]...



6. Геология СССР. Т. 31. Камчатка, Курильские и Командорские острова: Геологическое описание. М.: Недра, 1964. 733 с.

Контекст: ...Здесь, между структурами Центральной и Южной Камчатки, протягивается в северо-западном направлении так называемая Петропавловск-Малкинская (Начикинская) зона поперечных дислокаций [Геология.., 1964; Кожурин и др., 2008]...

...С.Е. Апрелков [1971] и А.И. Кожурин [2019] выделяют разломную структуру - так называемую Малкинскую (Начикинскую) зону поперечных дислокаций, которая протягивается в северо-западном направлении и разделяет Центральную и Южную Камчатку [Геология.., 1964; Кожурин и др., 2008]...



7. Гонтовая Л.И., Сенюков С.Л. О сейсмической модели земной коры Авачинского вулкана на Камчатке // Вулканология и сейсмология. 2000. № 3. С. 57-62.

Контекст: ...Жидкие флюиды проникают по тектоническим нарушениям-трещинам в верхние части коры [Гонтовая, Сенюков, 2000; Мороз, Гонтовая, 2003]...



8. Дрознин Д.В., Дрознина С.Я. Интерактивная программа обработки сейсмических сигналов DIMAS // Сейсмические приборы. 2010. Т. 46. № 3. С. 22-34. EDN: NEAXOZ

Контекст: ...Расчет t0, так же как и других параметров гипоцентрии, проводился по группе станций в КФ ФИЦ ЕГС РАН по программе минимизации Д.В. Дрознина [Дрознин, Дрознина, 2010]...

...Ошибки в определении параметров гипоцентров в районе исследования, где имеется достаточное количество близко расположенных регистрирующих сейсмических станций, по данным работы [Дрознин, Дрознина, 2010], составляют по географическим координатам - ±0.1°, по глубине гипоцентра - 5-10 км и по времени в очаге - ±0.5 с...



9. Кожурин А.И. Активные разломы Центральной Камчатки: Параметры, сейсмический потенциал // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России: Тр. Седьмой науч.-тех. конф., г. Петропавловск-Камчатский, 29 сентября - 7 октября 2019 г. / Отв. ред. Д.В. Чебров. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. С. 172-176. EDN: XOFRYT

Контекст: ...Геология и тектоника этого района изучались многими исследователям, в том числе С.Е. Апрелковым [1971], Ю.П. Масуренковым и Л.А. Комковой [1978], А.И. Кожуриным с соавт. [2008; Кожурин, 2019]...

...С.Е. Апрелков [1971] и А.И. Кожурин [2019] выделяют разломную структуру - так называемую Малкинскую (Начикинскую) зону поперечных дислокаций, которая протягивается в северо-западном направлении и разделяет Центральную и Южную Камчатку [Геология.., 1964; Кожурин и др., 2008]...

...На растяжение в этом регионе указывает также А.И. Кожурин [2019]...



10. Кожурин А.И., Пономарева В.В., Пинегина Т.К. Активная разломная тектоника юга Центральной Камчатки // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. 2008. № 2. Вып. 12. С. 10-27. EDN: JVHWUZ

Контекст: ...Здесь, между структурами Центральной и Южной Камчатки, протягивается в северо-западном направлении так называемая Петропавловск-Малкинская (Начикинская) зона поперечных дислокаций [Геология.., 1964; Кожурин и др., 2008]...

...Геология и тектоника этого района изучались многими исследователям, в том числе С.Е. Апрелковым [1971], Ю.П. Масуренковым и Л.А. Комковой [1978], А.И. Кожуриным с соавт. [2008; Кожурин, 2019]...

...С.Е. Апрелков [1971] и А.И. Кожурин [2019] выделяют разломную структуру - так называемую Малкинскую (Начикинскую) зону поперечных дислокаций, которая протягивается в северо-западном направлении и разделяет Центральную и Южную Камчатку [Геология.., 1964; Кожурин и др., 2008]...



11. Кучай М.С., Славина Л.Б. Отражение вулканической активности и состояния магматического вещества в кинематическом параметре VP/VS вулканических землетрясений района вулканов Толбачик-Удина // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России: Тр. Седьмой науч.-тех. конф., г. Петропавловск-Камчатский, 29 сентября - 7 октября 2019 г. / Отв. ред. Д.В. Чебров. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. С. 300-306. EDN: QNTSZL



12. Малик Н.А., Некрасова М.Ю. Комплексные исследования активности Авачинского вулкана в 2013 - начале 2020 гг.: Наземные, видео- и сейсмические наблюдения // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. 2020. № 2, вып. 46. С. 41-54. 10.31431/1816-5524-2 020 -2-4 6-41-54. DOI: 10.31431/1816-5524-2020-2-46-41-54 EDN: GTULFE



13. Масуренков Ю.П., Комкова Л.А. Геодинамика и рудообразование в купольно-кольцевой структуре вулканического пояса. М.: Наука, 1978. 274 с.

Контекст: ...Геология и тектоника этого района изучались многими исследователям, в том числе С.Е. Апрелковым [1971], Ю.П. Масуренковым и Л.А. Комковой [1978], А.И. Кожуриным с соавт. [2008; Кожурин, 2019]...

...В работе [Масуренков, Комкова, 1978] авторы выделяют Налачевскую купольно-кольцевую структуру, к которой они относят вулканические структуры Авачинский, Корякский, Ааг, Арик, Вершинский, Купол, Дзензур и Жупановский...



14. Масуренков Ю.П., Егорова И.А., Пузанков М.Ю. Авачинская группа вулканов // Активные вулканы и гидротермальные системы Камчатки: Путеводитель научных экскурсий. Петропавловск-Камчатский: Ин-т вулканологии ДВНЦ АН СССР, 1985. С. 107-134.

15. Мороз Ю.Ф., Гонтовая Л.И. Глубинное строение района Авачинско-Корякской группы вулканов на Камчатке // Вулканология и сейсмология. 2003. № 4. С. 3-10. EDN: ONUAGB

Контекст: ...Последние проводились в области сочленения Срединного Камчатского массива, Ганальского выступа и ЦКД [Мороз, Гонтовая, 2003; Мороз и др., 2016]...

...Жидкие флюиды проникают по тектоническим нарушениям-трещинам в верхние части коры [Гонтовая, Сенюков, 2000; Мороз, Гонтовая, 2003]...



16. Мороз Ю.Ф., Логинов В.А., Улыбышев И.С. Глубинный геоэлектрический разрез области сочленения Срединного Камчатского массива, Ганальского выступа и Центрально-Камчатского прогиба // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. 2016. № 1, вып. 29. С. 247-256. EDN: VSNTCL

Контекст: ...Последние проводились в области сочленения Срединного Камчатского массива, Ганальского выступа и ЦКД [Мороз, Гонтовая, 2003; Мороз и др., 2016]...



17. Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика. М.: Недра, 1996. 447 с. EDN: YLHNIX

Контекст: ...Значения равные 1.73 обычно считаются нормальными для геологической среды [Физические свойства.., 1984; Николаевский, 1996]...

...Появление пониженных значений связывают с развитием процессов растяжения, дилатансии в среде, повышенных - с процессами сжатия, компакции [Гарагаш, Хайдаров, 1989; Николаевский, 1996]...

...Пониженные значения параметра ассоциируются рядом исследователей с увеличением числа открытых трещин-землетрясений, свидетельствующих о растяжении в геологической среде [Гарагаш, 1983; Николаевский, 1996]...

...Предполагается присутствие флюидов и в так называемых волноводах - коровых волноводах [Николаевский, 1996] и волноводах верхней мантии...



18. Селиверстов Н.И. Строение дна прикамчатских акваторий и геодинамика зоны сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг. М.: Науч. мир, 1998. 164 с.

Контекст: ...В результате были построены акустические разрезы [Селиверстов, 1998, 2009, 2013]...

...Шатского [Селиверстов, 1998]...



19. Селиверстов Н.И. Геодинамика зоны сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг. Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамГУ им. Витуса Беринга, 2009. 191 с. EDN: QKINJX

Контекст: ...В результате были построены акустические разрезы [Селиверстов, 1998, 2009, 2013]...



20. Селиверстов Н.И. Подводные морфоструктуры Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2013. 161 с.

Контекст: ...В результате были построены акустические разрезы [Селиверстов, 1998, 2009, 2013]...



21. Славина Л.Б., Кучай М.С. Изучение магматических процессов и физико-химических особенностей расплавов вулканических построек Камчатки по данным кинематического параметра VP/VS // XXI Междунар. конф. "Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле", г. Москва, 21-23 сентября 2020 г. М., 2020. (Устн. доклад). EDN: GVKDPS

Контекст: ...Особенности распределения параметра VP/VS в вулканических постройках исследовались нами ранее на других вулканах Камчатки [Славина и др., 2019; Кучай, Славина, 2020]...

...Участки повышенных значений параметра, выявленные в постройке вулканов, вероятно, могут быть связаны с потерей воды при повышении температуры расплава и уплотнении, закрытии трещин [Славина, Кучай, 2020]...



22. Славина Л.Б., Мячкин В.В. Кинематические предвестники сильных сейсмических событий: Методика и результаты прогноза землетрясений на примере Камчатки // Геофизические исследования. 2005. № 3. С. 24-37. EDN: KUGNTB

Контекст: ...Методика расчета параметра описана в работе [Славина, Мячкин, 2005]...



23. Славина Л.Б., Кучай М.С., Сенюков С.Л. Динамика поля отношения скоростей VP/VS в пространстве и времени и ее связь с процессом развития вулканической активности Северной группы вулканов Камчатки // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России: Тр. Шестой науч.-тех. конф. Петропавловск-Камчатский, 2017. С. 179-185. EDN: XNNJBB



24. Славина Л.Б., Кучай М.С., Лиходеев Д.В., Сенюков С.Л. Связь параметра VP/VS с состоянием магматического вещества и активностью Cеверной группы вулканов Камчатки // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 2. С. 28-50. DOI: 10.21455/GPB2019.2-3 EDN: DIWWBV

Контекст: ...Особенности распределения параметра VP/VS в очаговых областях вулканов Корякский и Авачинский имеют иную, термодинамическую, причину [Славина и др., 2019] Пониженные значения соответствуют областям разогрева вулканического вещества, участки повышенных значений, выявленные в постройке вулканов, вероятно, могут быть связаны с потерей воды при повышении температуры расплава и уплотнении, закрытии трещин (вода испаряется)...

...Особенности распределения параметра VP/VS в вулканических постройках исследовались нами ранее на других вулканах Камчатки [Славина и др., 2019; Кучай, Славина, 2020]...



25. Федотов С.А., Славина Л.Б., Сенюков С.Л., Кучай М.С. Сейсмические процессы и перемещение магм, происходившие при Большом трещинном Толбачинским извержением 1975-1976 гг. и Трещинном Толбачинском извержении 2012-2013 гг. (п-ов Камчатка) // Геофизические процессы и биосфера. 2014. Т. 13, № 3. С. 5-30. EDN: SKONGD



26. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых: Справ. геофизика / Под ред. Н.Б. Дортман. М.: Недра, 1984. 455 с.

Контекст: ...Значения равные 1.73 обычно считаются нормальными для геологической среды [Физические свойства.., 1984; Николаевский, 1996]...



27. Чебров В.Н., Дрознин Д.В., Кугаенко Ю.А., Левина В.И., Сенюков С.Л., Сергеев В.А., Шевченко Ю.В., Ящук В.В. Система детальных сейсмологических наблюдений на Камчатке в 2011 г. // Вулканология и сейсмология. 2013. № 1. C. 18-40. EDN: PUASZB

Контекст: ...Для расчета параметра VP/VS использованы сведения о произошедших в районе Авачинско-Корякской и Дзензур-Жупановской группы вулканов с 2009 г. по июнь 2020 г. [Чебров и др., 2013; Чеброва и др., 2020] региональных (локальных) землетрясениях, включая вулканические, зарегистрированные сетью телеметрических сейсмических станций и обработанных в Камчатском филиале Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН» (КФ ФИЦ ЕГС РАН)...



28. Чеброва А.Ю., Чемарёв А.С., Матвеенко Е.А., Чебров Д.В. Единая информационная система сейсмологических данных в Камчатском филиале ФИЦ ЕГС РАН: Принципы организации, основные элементы, ключевые функции // Геофизические исследования. 2020. Т. 21, № 3. С. 66-91. EDN: QQHRZU

Контекст: ...Для расчета параметра VP/VS использованы сведения о произошедших в районе Авачинско-Корякской и Дзензур-Жупановской группы вулканов с 2009 г. по июнь 2020 г. [Чебров и др., 2013; Чеброва и др., 2020] региональных (локальных) землетрясениях, включая вулканические, зарегистрированные сетью телеметрических сейсмических станций и обработанных в Камчатском филиале Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН» (КФ ФИЦ ЕГС РАН)...



29. Bushenkova N., Koulakov I., Senyukov S.L., Gordeev E.I., Hsin-Hua Huang, Sami El Khrepy, Nassir Al Arifi. Tomographic images of magma chambers beneath the Avacha and Koryaksky volcanoes in Kamchatka // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2019. V. 124, is. 9. P. 9694-9713.. DOI: 10.21455/gr2020.3-5 EDN: PYOWXR

Контекст: ...По данным о региональных землетрясениях обратную задачу восстановления скоростного строения Авачинско-Корякской группы вулканов методом сейсмотомографии с применением синтетических симуляций решали авторы работ [Koulakov et al., 2014; Bushenkova et al., 2019]...



30. Gordeev E.I., Senyukov S.L. Seismic activity at Koryakski volcano in 1994: Hybrid seismic events and their implications for forecasting volcanic activity // J. Volcanol. and Geotherm. Res. 2003. V. 128. P. 225-232. DOI: 10.1016/S0377-0273(03)00256-7 EDN: LHRJUF



31. Koulakov I., Jaxybulatov K., Shapiro N., Abkadyrov I., Deev E., Jakovlev A., Kuznetsov P., GorDeev E., Chebrov V. Asymmetric caldera-related structures in the area of the Avacha group of volcanoes in Kamchatka as revealed by ambient noise tomography and deep seismic sounding // J. Volcanol. and Geotherm. Res. 2014. V. 285. P. 36-46. EDN: UEXJKD

Контекст: ...По данным о региональных землетрясениях обратную задачу восстановления скоростного строения Авачинско-Корякской группы вулканов методом сейсмотомографии с применением синтетических симуляций решали авторы работ [Koulakov et al., 2014; Bushenkova et al., 2019]...