Геологическое строение и геодинамика вулканов

Современные вулканические пояса запада Тихого океана протягиваются с северо-запада на юго-восток от берегов Северного Ледовитого океана до Новой Зеландии. Эти структуры связаны с глубоким разломом, по которому происходит либо надвиг континентальной окраины на дно Тихого океана, либо подвиг океанической плиты (субдукция) под континентальные окраины Азиатского континента. Этот разлом контролируется поясом глубокофокусных землетрясений – с очагами (гипоцентрами) до глубин 700 км. Знание глубинного и геологического строения западно-тихоокеанских вулканических поясов дает возможность не только искать закономерности по составу извергаемого вулканического (горнопородного) материала (базальты, андезиты, толеиты или их разности в любом сочетании) и типа вулканического процесса (взрывной – эксплозивный, центрального типа или щитового, трещинного извержения и т. п.), но и находить связи между вулканизмом и теми или иными полезными ископаемыми в районах завершенного вулканического процесса.

Высотные характеристики вулканических центров определяются составом извергаемых магм и механизмами извержений и описываются экспоненциальной кривой, параметры которой определяются механико-прочностными свойствами слагающих конус пород. Предельные значения этих параметров являются функцией величины, зависящей от глубины залегания источника (очага) образования (нахождения) расплавленного магматического материала. Предельные высоты вулканов Земли могут быть подразделены на вулканы мантийного и корового питания; первые располагаются в пределах океанов (т. е. на дне океанов), вторые в орогенах (в регионах, где современная тектоническая активность завершена или близка к завершению); для островных дуг (в том числе и для Курило-Камчатской области) характерны вулканы мантийного и корового питания. Вулканы располагаются в пределах линейных зон «проницания» (глубинных разломов или их пересечений), которые образуют своеобразные кулисы по отношению к линии простирания Курило-Камчатской островной дуги. Отдельные вулканы и вулканические центры формируются внутри кольцевых структур, совпадающих с ними в пространстве и времени. Эти кольцевые структуры могут объединяться в линейные вулканические пояса северо-восточного направления, которые отчетливо «рассекаются» поперечными к ним шовными зонами, возможно глубинными разломами, северо-западного и широтного простирания.

Полученные данные о глубинном строении этих вулканических структур позволили сформулировать фундаментальные представления о вулканическом процессе, о законах расположения первичных и периферических источников магм различного состава. Кроме того, данные маршрутных исследований, анализ геофизических полей, сейсмологических наблюдений, и сейсмические модели глубинного строения вулканических центров Курило-Камчатской островодужной системы дают возможность воссоздать геодинамические процессы на стыке северо-восточной части Азиатского континента и северо-западной плиты Тихого океана. Это может быть проиллюстрировано двумя сейсмическими глубинными разрезами, которые характеризуют строение Ключевской группы Центральной Камчатки и Авачинско-Корякской группы в районе г. Петропавловска-Камчатского. Сейсмический разрез трассируется через перевал между влк. Плоский Ближний – влк. Ключевская сопка с юго-запада на северо-восток на расстояние до 60 км от р. Студенная (восточнее п. Козыревск).

Строение верхней мантии под вулканами изучается сейсмологическими методами и методами сейсмической трехмерной томографии по данным регистрации землетрясений. Под каждым вулканом на достаточно больших глубинах существуют первичные очаги магматических расплавов, от которых магма затем поднимается вверх по системе «магмоводов», образуя систему уровневых магмоотстойников по мере ее продвижения по вертикали.

Геодинамика включает широкий круг вопросов, связанных как с условиями протекания тектонических процессов, так и с причинами их вызывающими. Геодинамика как дисциплина изучает взаимоотношение сил и напряжений, проявляющееся геологической ситуацией, картируемой на поверхности. Под геодинамикой понимается:

– тектонические процессы, которые определяют местоположение вулканов в поле развитых в Курило-Камчатской островодужной системе полей напряжений;

– выявление временных и пространственных соотношений между сейсмичностью и вулканизмом;

– оценка термодинамических параметров, которые ответственны за явление разрыва (отрыва – detachment) сейсмофокальной зоны и связь этих зон с вулканизмом;

– механизмы подъема магмы, которые определяют не столько непосредственное ее движение по зонам проницания в земной коре и верхней мантии от источника до поверхности Земли, сколько оценку термодинамических условий этого движения и причин возникновения расплавов на различных уровнях в земной коре и верхней мантии, а также оценку термодинамических параметров, которые определяют остановку движений расплавов и начало раскристаллизации на определенных «высотных уровнях»;

– оценка термодинамических условий, которые определяют соотношение между вулканизмом и внутрикоровым магматизмом.

Крупные вулканические центры и вулканические группы располагаются в зоне пересечения крупных разнонаправленных тектонических нарушений, а большая часть крупнейших извержений предваряется достаточно сильными землетрясениями. Условия растяжения-раскрытия трещинных магмоводов, вызванные сдвиг-раздвиговыми (рифтогенными) движениями, обеспечивают условия для продвижения расплавов к дневной поверхности: «вулканизм проявляется в условиях растяжения, а не сжатия».

Процессы «переработки» самой верхней оболочки Земли, обусловленные вулканизмом и магматизмом, имеют основополагающее значение на границах разнонаправленных тектонических движений и процессов и определяющее – при поиске тех или иных полезных ископаемых в тех регионах, где эти процессы давно прекратились.