В. М. Округин

Новое Трещинное Толбачинское извержение им. 50-летия ИВиС ДВО РАН – к оценке воздействия на окружающую среду

Пожалуй, каждый школьник знает, что все действующие вулканы нашей Родины располагаются на Дальнем Востоке, а точнее – на территории Камчатского края и Сахалинской области. Но что такое действующий вулкан!? И сколько их – действующих? Ответы на эти вопросы уже вызывают затруднения. Многим известно, что в районах вулканической деятельности присутствуют разнообразные горячие источники. Или иначе – современные гидротермальные системы. Но то, что это природные химические минералообразующие и даже рудообразующие растворы – знает уже не так много людей. А ведь вулканы и гидротермальные системы это еще и уникальные природные химические реакторы (или даже – химические комбинаты!!!), синтезирующие самые разнообразные вещества и соединения. При этом – попутно загрязняющие окружающую среду всем тем, чем гре- шат обычные химические предприятия.

Роль вулканизма в геологической истории нашей планеты трудно переоценить. Подавля- ющее большинство месторождений полезных ископаемых образовалось благодаря деятельности вулканов. По сути дела уже сами вулканы – природные полезные ископаемые. По своим инженерно- геологическим свойствам это примитивные сооружения, подверженные быстрому разрушению. До- жди, ветры, реки и другие агенты эрозии превращают некогда величавые вершины в экзотические скопления скал (некки, дайки – питающие системы), многочисленные пляжи, сложенные серыми и черными песками. Немногим известно, что Халактырский пляж Камчатки – это россыпное ме- сторождение титана, ванадия, железа и марганца, которое образовалось в результате разрушения вулканических пород основного состава. Этот черный песок – руда вулканического происхождения, которую в зимнее время используют, далеко не по назначению, для борьбы с обледеневшими улица- ми города. Любуясь живописными пейзажами Срединного хребта, фантастическими ландшафтами Камчатской Швейцарии (долины рр. Быстрая, Анавгай), мы забываем, что все эти красоты – руины, сохранившиеся от эрозии фрагменты вулканических построек различного типа. Они в недалеком прошлом изливали лаву, выбрасывали бомбы и пепел, а под занавес – «фумаролили». Срединный хребет Камчатки с геологической точки зрения это Центрально-Камчатский вулканический (вулка- но-плутонический) пояс. Он представляет собой плотную цепочку из многочисленных вулканов, которые «работали» в течение нескольких миллионов лет. Почти все они уже прекратили свою дея- тельность за исключением двух, пока еще активных. Это Ичинский и Хангар. Реки, области питания которых располагаются на западных и восточных склонах Центрально-Камчатского вулканического пояса, размывают разнообразные фумарольные поля типа «Авачинских, Мутновских или Толбачин- ских» и представляют собою, особенно в весеннее время или периоды сильных дождей, циклонов, своеобразную пульпу или даже – мутевые потоки, обогащенные тяжелыми металлами и токсичны- ми элементами. Золотосеребряные и золото-серебро-полиметаллические месторождения Камчат- ки, которые сейчас вовлекаются в эксплуатацию, это природные скопления химических элементов, которые во времена активной вулканической и поствулканической деятельности не «улетучились и рассеялись», а образовали компактные участки с аномально высокими концентрациями. Поиско- выми признаками для обнаружения таких месторождений как раз и служат древние вулканы. Реки, разрушая своей мощью рудоносные вулканические структуры, обогащаются минералами ртути, мы- шьяка и формируют своеобразные шлиховые ореолы. Эти речные (вторичные) ореолы вместе с пер- вичными (разноцветные зоны гидротермальных изменений с повышенными концентрациями ртути, мышьяка) позволяют «открывать» природные кладовые золота, серебра и полиметаллов.

Действующие вулканы Индонезии, Новой Зеландии, Японии, Италии и, конечно, Камчатки наглядно демонстрируют нам свои замечательные «рудообразующие» особенности.

Камчатка и Курилы – составная часть Курило-Камчатской островной дуги (ККОД). И она – всего лишь небольшое звено Тихоокеанского огненного кольца, где сосредоточено наибольшее ко- личество активных вулканов, гидротермальных систем и очагов самых сильных землетрясений.

К действующим принято относить те вулканы, которые проявили свою активность в исто- рический период. А исторический период для ККОД измеряется величиной порядка 312 лет при доверительном интервале равном 16 %. Иначе говоря, действующие вулканы ККОД, это те гор- ные сооружения, которые в течение последних 312 лет находились в стадии эффузивной (изливали лавы), эксплозивной (выбрасывали бомбы, шлак и пепел) деятельности. Или у них есть фумаролы и теплые кратерные озера. На Камчатке до июля 1975 г. было 28 действующих вулканов. Сегодня уже 32, к 2050 г. должно увеличиться, как минимум, до 33. Не исключено, что их количество может даже сравняться с Курилами, где 36 вулканов. В мире известны вулканы, которые не подавали при- знаков активности в течение сотен лет и даже тысячелетий.

Восточнее Камчатки располагается следующее звено Тихоокеанского огненного кольца – Алеутская островная вулканическая дуга. Именно в области сочленения этих двух гигантских пла- нетарных зон аномального тепломассопереноса, феноменальных потоков вещества и энергии, назы- ваемых зонами субдукции, родились вулканы Ключевской группы (КГВ). Уже само геологическое положение КГВ свидетельствует об уникальности, масштабности и своеобразии геодинамического состояния этого участка нашей Планеты. Здесь в четвертичное время сформировались многочи- сленные вулканические сооружения, общий объем которых превышает 6 500 км3 (1, 8, 9). Наиболее крупными из них считаются четыре действующих гиганта. Это – Ключевской (базальтовый страто- вулкан – самый высокий и самый продуктивный в Европе и Азии); Безымянный (андезитовый, из- вестный своими катастрофическими эксплозивными извержениями); Плоский Толбачик (ПТ) и Уш- ковский (два базальтовых стратовулкана). Морфологическая особенность этих вулканов – наличие крупных вершинных кальдер. Вулкан ПТ (Н – 3 085 м) отличается сложной и длительной историей своего развития. ПТ вместе с потухшим соседом Острым Толбачиком (ОТ – также базальтовый стра- товулкан, Н – 3 672 м) образуют ярко выраженный в рельефе вулканический массив, сходный в опре- деленном смысле с Асачинским и Корякским. Для ПТ характерно следующее: наличие вершинной кальдеры гавайского типа с диаметром до 3,5 км, в которой периодически появляется лавовое озеро, происходят эксплозивные извержения с образованием «волос Пеле» и выбросами плагиоклазовых кристаллов-лапиллей; пространственная и генетическая связь с двумя радиальными линейными зо- нами шлаковых конусов (известных под названием Толбачинской зоны шлаковых конусов, ТЗШК или Толбчинского дола – огромной лавовой равнины площадью около 875 км2), простирающимися в субмеридиональном направлении по обе стороны от него на расстояния до 20 км к северо-вос- току и около 50 км на юго-запад; большие скопления даек (древних магмоводов, которые когда-то были увенчаны вулканическими постройками типа шлаковых конусов), образующих в западном и юго-западном секторах протяженные (до 2–3 км) причудливой формы каменные стены, похожие на остатки сказочных крепостей; трещинные излияния необыкновенно жидких базальтов, формирую- щих протяженные лавовые реки с волнистой канатной лавовые озера и своеобразные лавоводы или лавовые трубы различных масштабов. Эти излияния сопровождаются изменениями размеров и мор- фологии вершинной кальдеры; исключительная продуктивность (до 17,4 млн т/год). ПТ относится вместе с влк. Ключевским и Шивелучем к числу самых мощных вулканов ККОД; периодичность извержений, позволившая П. И. Токареву обосновать вероятность очередного извержения в период с 1971 по 1975 г. (9). Действительно, Большое Трещинное Толбачинское извержение (БТТИ) нача- лось в июле 1975 г., через 34 года после предыдущего извержения, происходившего в мае 1941 г. Следовало было еще в 2011 г. «выдать прогноз» – очередное новое извержение может произойти через те же 34–37 лет после окончания БТТИ, которое закончилось в декабре 1976 г.

И действительно, почти 36 лет спустя, а именно 27 ноября 2012 г., началось новое трещин- ное Толбачинское извержение, которому Ученый Совет ИВиС ДВО РАН предложил название – име- ни 50-летия ИВиС ДВО РАН (НТТИ им. 50-летия ИВиС ДВО РАН).

Можно пофантазировать и предположить, что через 34–37 лет после окончания этого извержения произойдет очередное новое. Только вот когда окончится это, которое уже более 130 дней волнует, радует и удивляет геологов, вулканологов, физиков, биологов, экологов и просто пытливых неравнодушных людей своими фантазиями и непредсказуемостью!? Извержение 1941 г. длилось около недели (с 7 по 14 мая). Северный прорыв (СП БТТИ) действовал 72 дня (с 6 июля по 15 сен- тября 1975 г.). Южный прорыв (ЮП БТТИ) «работал» 450 дней (17 сентября 1975 г. – 10 декабря 1976 г.). НТТИ им. 50-летия ИВиС ДВО РАН продолжается уже 130 дней (на 09.04.13). По совокупности признаков НТТИ им. 50-летия ИВиС ДВО РАН, возможно, уже сейчас, по меньшей мере, не уступа- ет ЮП БТТИ 1975–1976 гг.

Сколько оно будет длиться – знает только Творец! Но вполне вероятно, что и День Победы и даже День города оно может ознаменовать вечерним красочным салютом и разливами огненных рек.

Итак, 27 ноября 2012 г. южный сегмент ТЗШК стал ареной очередного трещинного извер- жения гавайского типа (7). Это, вне всяких сомнений, выдающееся базальтовое лавовое извержение начала нового столетия. После четырех с лишним месяцев стало очевидно, что по своим масшта- бам, интенсивности и многообразию форм проявления оно сопоставимо и даже превосходит БТТИ 1975–1976 гг. А ведь последнее в свое время было признано одним из шести крупнейших трещин- ных извержений новой эры (1, 9).

С самого начала извержение преподнесло ряд сюрпризов. Скорость движения лавовых по- токов и расход изверженного материала (то есть количество доставленного на дневную поверхность магматического вещества в виде лавы, пепла, бомб) ошеломили даже «бывалых» вулканологов. По- токи с большой скоростью устремились на запад по эрозионной сети руч. Водопадного. Их дли- на достигла 9,5 км, а площадь – 7,4 км2. Потоки быстро расправились с полевыми стационарами ИВиС ДВО РАН (сожгли, оставив зимой на некоторое время вулканологов без крова), перекрыли так называемую дорогу, по которой добирались от пос. Козыревска к ТЗШК местные жители и ту- ристические группы. Общая площадь лавовых потоков, излившихся в первые 43 часа извержения, составила до 14,4 км2 при объеме около 0,072 км3. Такое количество изверженного вещества соот- ветствует расходу ~400 м3/сек или более 1000 т/сек. Для сравнения средние расходы в случае СП и ЮП БТТИ – 100 м3/сек и 40 м3/сек., соответственно. Возможно, эта цифра завышена и реальный расход варьировал в пределах 140–430 м3/сек. Но в любом случае эти величины впечатляют.

Аэрофотосъемка района НТТИ, которая была выполнена 13.12.2012 г., позволила М. А. Ма- гуськину и В. Н. Двигало сделать следующие выводы: суммарная площадь лавовых потоков соста- вила 22,83 км2; общий объем лавовых потоков достиг 0,235 км3, а пирокластики – до 0,008 км3.

На фронтах лавовых потоков, что наползали на снег и вскоре достигли лесных массивов, пожары, к счастью, не фиксировались, но наблюдались заметные фреатические взрывы, сопрово- ждавшиеся небольшими пепловыми тучами.

К 22.02.2013 г. произошло образование трех групп лавовых потоков. Первые две устреми- лись на запад, а третья – на восток. Одна из Западных, самая протяженная, достигла моногенных вулканов под названием Белые горки, которые находятся на удалении более чем 20 км от центра извержения. Лавовые реки, питающие эти потоки, характеризуются наибольшим расходом, скоро- стью перемещения и количеством растворенных в них магматических газов. Третья – Восточная группа, «родившаяся» в начале января 2013 г., обладает особым коварством и непредсказуемостью. Прямо на глазах на месте вчерашних, застывших с поверхности потоков, «вздуваются» огненные купола диаметром в десятки метров. Они в мгновение ока превращаются в потоки жидкой подвиж- ной глиноземистой субщелочной базальтовой лавы. Из лавовых котлов выделяются высокотемпе- ратурные (до 1 075 °С) магматические газы. Они так «дурно» пахнут, что вулканологам приходится пользоваться противогазами. Взаимодействие таких газов с поверхностью лавовых потоков приво- дит к образованию многочисленных «фумарольных соединений-эксгалятов» – хлоридов, фторидов, кислородных соединений железа, меди, ванадия, мышьяка, теллура, селена и многих других.

Результаты изучения химического состава снега, собранного вокруг «горячего» лавового котла-колодца, превзошли все ожидания. Никогда еще в водах, тем более талых, Камчатского реги- она, не встречался такой широкий спектр химических элементов при высоких, аномальных содер- жаниях многих из них. Медь и серебро, цинк и ванадий, кадмий и таллий, бериллий и бром, висмут и молибден, теллур и селен, лантаноиды, индий и даже рений, который пока был известен только для высокотемпературных фумарол влк. Кудрявого. Анализ конденсатов этих газов показал более высокие концентрации этих элементов.

Вулканы – своеобразные сверхглубокие скважины, позволяющие получать информацию о составе и состоянии глубин нашей Планеты; природные химические реакторы, в которых происхо- дит синтез самых «неожиданных, оригинальных» химических соединений; уникальные природные лаборатории для изучения процессов взаимодействия «живой» и «неживой» Природы, адаптации различных форм Жизни к экстремальным «шоковым» условиям среды; своеобразные полигоны для отработки защитных мероприятий и оценки потенциальных рисков от новых извержений. БТТИ 1975–1976 гг. лучший пример этого. За 72 дня деятельности СП на поверхности Камчатского полу- острова появилось 3 крупных и 4 мелких шлаковых конуса с лавовым полем площадью до 9 км2 и мощностью около 80 м. На территории около 400 км2 была полностью уничтожена растительность, и первое десятилетие она напоминала безжизненную шлако-пепловую пустыню. Мелкие частицы пепла распространились на расстояния до 1 000 км. Они «просыпались» на долины всех нерестовых рек Камчатки. ЮП БТТИ привел к формированию лавового поля площадью 35,87 км2 при средней мощности 27 м, объем изверженных продуктов достиг почти 1 км3. Вся растительность на этой тер- ритории была полностью уничтожена. Последующие эоловые процессы расширили площадь шла- ко-пеплового чехла мощностью более 100 см до 480–500 км2 (1).

Последствия (масштабы) деятельности НТТИ им. 50-летия могут оказаться еще более впе- чатляющими. Только за 15 дней площадь новых потоков составила 70 % , а их объем – 24 % от ЮП БТТИ. Лавовые потоки продолжают свое движение в сторону лесных массивов Козыревского лесничества. Наступает весна, а за ней и жаркое лето. Как и кто будет бороться с пожарами? В пер- вые дни извержения пепловый шлейф протянулся в северном направлении на расстояние до 60 км (пересечение р. Бильченок с автотрассой Козыревск – Ключи) и «разгрузился» в областях питания главных нерестовых рек Центральной Камчатки. Плотность выпадения пепла достигала 300 г/м2. Вы- бросы пепла сопровождались штормовой погодой с обильными снегопадами и привели к созданию сложной динамической геохимической системы, которая должна «активизироваться» с наступлени- ем тепла и весенней распутицы. И сейчас эксплозивная деятельность протекает в условиях аномаль- ных снегопадов. Происходит смешение пепла со снегом. Снег цементирует частицы пепла, образуя своеобразные сэндвичи, отдельные слойки даже на расстоянии 50–60 км от центров извержения достигают мощности до 5–10 см. Такая смесь налипает на кроны деревьев, деформируя их. Кто будет оценивать «ущерб» лесному фонду, какие охранные мероприятия, включая рекультивацию, будут проводиться?

Кто и как будет разрабатывать нормативы так называемых фоновых концентраций для ре- гиона, в окружающую среду которого из недр поступают сотни тысяч тонн различных химических элементов и их соединений? Одни только вулканические газы выносят в атмосферу, конденсируют на различных субстратах (снег, пепел, водные артерии), возвращают в виде атмосферных осадков сотни тонн особо опасных химических соединений.

Или мы, по-прежнему, будем руководствоваться требованиями к качеству природной окру- жающей среды, разработанными для Среднерусской возвышенности или Краснодарского края? Кто и как сможет проследить за тем, как грандиозные объемы пеплов, лав НТТИ станут подвергать- ся интенсивному механическому разрушению, ветрами перемещаться на значительные расстояния вплоть до нерестовых водоемов? И кто оценит положительные и отрицательные стороны этого оче- редного «загрязнения»?

Публикация подготовлена в рамках программы стратегического развития ФГБОУ ВПО «Камчатский государственный университет им. Витуса Беринга» на 2012–2016 гг. 1. Большое трещинное Толбачинское извержение, 1975–1976 гг., Камчатка / отв. ред. С. А. Федотов. М. : Наука, 1984. 638 с.
2. Вергасова Л. П., Филатов С. К. Новые минералы в продуктах фумарольной деятельности Большого Трещинного Толбачинского извержения // Вулканология и сейсмология. 2012. № 5. С. 3–12.
3. Макдональд Г. Вулканы. М. : Мир, 1975. 431 с.
4. Мархинин Е. К. Вулканы и жизнь. М. : Наука, 1980. 196 с.
5. Округин В. М. О рудных минералах продуктов Большого Трещинного Толбачинского извержения // Вулканология и сейсмология. 1979. № 2. С. 59–71.
6. Салтыков В. А., Кугаенко Ю. А., Воропаев П. В. Об аномалии сейсмического режима, предварявшей Новое (2012) Трещинное Толбачинское извержение на Камчатке // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2012. № 2. Вып. 20. С. 16–19.
7. Самойленко С. Б., Мельников Д. В., Магуськин М. А., Овсянников А. А. Начало нового Трещинного Толбачинского извержения в 2012 году // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2012. № 2. Выпуск 20. С. 20–22.
8. Федотов С. А., Жаринов Н. А., Гонтовая Л. И. Магматическая питающая система Ключевской груп- пы вулканов (Камчатка) по данным об ее извержениях, землетрясениях, деформациях и глубинном строении // Вулканология и сейсмология. 2010. № 1. С. 3–35.
9. Федотов С. А., Уткин И. С., Уткина Л. И. Периферический магматический очаг вулкана Плоский Толбачик, Камчатка: положение и глубина, размеры и их изменения по данным о расходе магм // Вулканология и сейсмология. 2011. № 6. С. 3–20.

Округин В. М. Новое Трещинное Толбачинское извержение им. 50-летия ИВиС ДВО РАН – к оценке воздействия на окружающую среду // "Всеобщее богатство человеческих познаний" : материалы XXX Крашенник. чтений / М-во культуры Камч. края, Камч. краевая науч. б-ка им. С. П. Крашенинникова. - Петропавловск-Камчатский, 2013. - С. 219-223.