КФ ФИЦ ЕГС РАН История создания, структура и направления деятельности КФ ФИЦ ЕГС РАН
Всё о нас
Наблюдения
Наблюдения
Сейсмичность
Сейсмичность
Сотрудники
Сотрудники
Библиотека
Библиотека
Текущие сводки сейсмической и вулканической опасности
Опасность
Камчатский филиал Федерального исследовательского центра "Единая геофизическая служба РАН"
 

Лаборатория  сейсмического  мониторинга

Исследовано при  поддержке  РФФИ   

Проект 10-05-00139
Kомплексные сейсмологические и инженерно-геологические исследования структуры флюидогеодинамических систем долгоживущих вулканических центров

 

Организация  полевых  наблюдений 

 Проект направлен на комплексное исследование структуры земной коры в районах современной вулканической активности для развития существующих  представлений о геологическихи тектонических механизмах их генезиса и эволюции (на примере вулканических районов Камчатки).
Для реконструкции глубинного строения среды предлагается использовать оригинальный метод микросейсмического зондирования на базе применения широкополосных сейсмометров Guralp CMG-6TD. Исследуются спектральные особенности сейсмических сигналов вулканических землетрясений. Ведется разработка  электронной карты для оценки опасности и риска развития опасных склоновых процессов на территории уникального природного объекта - Долины Гейзеров (Кихпинычский вулканический центр) - с учетом геодинамической активности района.

Объекты текущих исследований:

- Узон-Гейзерная вулкано-тектоническая депрессия (включая район Долины Гейзеров), район Северного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения 1975-1076 гг.(южная часть Ключевской группы вулканов) - исследование структуры земной коры методом низкочастотного микросейсмического зондирования;
- вулканы Кизимен, Корякский, Горелый, Мутновский - анализ спектральных компонент сейсмических записей.

 

Основные  результаты  работ:  

РАЗВИТИЕ  МОДЕЛИ  МАЛОГЛУБИННОГО  МАГМАТИЧЕСКОГО  ОЧАГА   ПОД ВОСТОЧНОЙ  ЧАСТЬЮ 
УЗОН-ГЕЙЗЕРНОЙ  ВУЛКАНО-ТЕКТОНИЧЕСКОЙ ДЕПРЕССИИ
Для реконструкции глубинной структуры среды в районе Кихпинычского вулканического центра (включая район Долины Гейзеров) применен метод низкочастотного микросейсмического зондирования, для чего проведено накопление спектра микросейсмического поля в широкой частотной полосе в 60-ти точках вдоль трех профилей общей длиной около 28 км. Построены глубинные разрезы земной коры до 30 км, отражающие распределения относительных скоростей поперечных сейсмических волн. Проведена их комплексная интерпретация с использованием известных ранее результатов геологических, геолого-морфологических, петрологических исследований. Идентифицирована и пространственно локализована область закристаллизовавшегося кислого очага под восточной частью Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессии на глубинах 6-10 км. Выявлены и локализованы предположительные области концентрации базальтовых расплавов. Отмечена высокая согласованность верхних частей полученных разрезов с геологией исследуемого района. Получено согласие геометрии обнаруженных глубинных структур с моделью внедрения магмы в верхние горизонты коры, предполагаемой по данным спутниковой интерферометрии (Lundgren, Lu, 2006). Подтверждена эффективность использования метода микросейсмического зондирования для исследования сложных глубинных структур в районах активного вулканизма и гидротермальной активности. Имеющиеся данные позволяют предположить, что мы являемся свидетелями современных геологических процессов и эволюции восточной части Узон-Гейзерной депрессии, связных со скрытой активизацией вулканического массива Кихпиныч. В условиях отсутствия постоянных сетей наблюдений и инструментальных данных этот процесс мог оставаться незамеченным в течении многих лет. По концептуальной модели циркуляции потоков водной и паровой фаз глубинного теплоносителя [Кирюхин и др., 2009] пропариванию, гидротермальному изменению и, следовательно, ослаблению подвержены значительные массивы, соседствующие с участком обрушения 2007 года. Условия их залегания ничем принципиально не отличаются от зоны природной катастрофы. Если предположить, что тенденция деформации вулканического центра сохраняется, то следует ожидать дальнейшее развитие процессов склоновой неустойчивости восточного борта депрессии, которые могут быть ускорены сейсмическими событиями (как локальными, так и сильными региональными землетрясениями).


Долина Гейзеров

НОВЫЕ ДАННЫЕ О ГЛУБИННОМ СТРОЕНИИ СЕВЕРНОГО ПРОРЫВА БОЛЬШОГО ТРЕЩИННОГО ТОЛБАЧИНСКОГО ИЗВЕРЖЕНИЯ 1975-1976 ГГ.
Впервые в районе Северного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения 1975-1976 гг. с помощью технологии низкочастотного микросейсмического зондирования построены глубинные разрезы до 20 км, отражающие распределения относительных скоростей поперечных сейсмических волн. Для развития модели глубинного строения исследуемого района выявленные структурные неоднородности проинтерпретированы с учетом известных ранее результатов комплексных исследований извержения. Подтверждено существование под СП БТТИ на глубинах 2-3 и 7-8 км аномальных объемов среды, которые могут являться малоглубинными магматическими очагами. Выявлены и пространственно локализованы глубинные субвертикальные низкоскоростные структуры, предположительно – питающие корни извержения, а также предполагаемая зона генерации магмы на глубине 15-20 км. Для зоны ареального вулканизма впервые продемонстрировано изменение характера магматических внедрений при переходе от кристаллического фундамента к приповерхностной толще: субвертикальные формы сменяются системой силлов и секущих инъекций. Показано, что пути возможного поступления магмы в периферический очаг на глубине 2-3 км могли быть различны, что важно для понимания возможных причин резкого изменения состава базальтов в ходе извержения.

 
Конуса Северного прорыва БТТИ 

ОСОБЕННОСТИ  СПЕКТРАЛЬНЫХ  КОМПОНЕНТ  ВУЛКАНИЧЕСКИХ  ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Предложена технология формализованного разделения вулкано-тектонических и низкочастотных землетрясений на примере нескольких эпизодов вулканической активности на Камчатке по данным сейсмических станций ближней зоны регистрации:  вулкан Кизимен (эксплозивное извержение 2010-2011 гг.);  вулкан Горелый (активизация 2009-2011 г.);  вулкан Корякский, (активизация 2008-2009 гг.);  вулкан Мутновский (многолетняя интенсивная фумарольная и гидротермальная активность, что адекватно непрерывному извержению средней силы).  Для визуализации корреляции спектральных характеристик волновых форм сейсмических событий различной природы предлагается использование треугольной диаграммы. Продемонстрирована возможность формализованного разделения сейсмических событий на вулканах по этому признаку. Надежность предлагаемого подхода подтверждена его применением для четырех различных камчатских вулканов и получением сходных результатов. Разделение является наглядным и интуитивно понятным. Представленную в данной работе методику предлагается использовать при оперативной обработке вулканических землетрясений для разделения потока сейсмических событий по типам в автоматическом и автоматизированном режимах для оценки состояния и развития вулканической активности. Своевременное обнаружение низкочастотных землетрясений и выявление тенденций развития потока этих событий во времени направлено на повышение эффективности и оперативности прогнозов вулканической опасности на базе сейсмического мониторинга активных вулканов с целью обеспечения безопасности населения и прогноза возможности полетов авиации в вулканических районах. Намечено новое интересное направление исследований вулканов: выявление возможной связи между распределениями спектральных компонент в сейсмических записях и характером вулканических активизаций.

  
 Извержение вулкана Кизимен. 26.01.2011.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОПОЛЗНЕВЫХ ПРОЦЕССОВ РАЙОНА ДОЛИНЫ РЕКИ ГЕЙЗЕРНОЙ
Выполнена тематическая обработка данных дистанционного зондирования района долины реки Гейзерной. Обработка проводилась методом визуального дешифрирования с использованием ArcGIS (ESRI).   Результаты дешифрирования (выделенные контуры, участки, вызывающие сомнения в идентификации или требующие дополнительной информации) верифицировались при полевом обследовании  территории.  По результатам полевых работ и тематической обработки данных дистанционного зондирования составлена карта развития оползневых процессов района долины реки Гейзерной). Картирование склоновых процессов рассматриваемого района показало, что в составе развитых в пределах изучаемой территории оползневых форм могут быть выделены: (1) крупномасштабные («чрезвычайно большие» по классификации СП 11-105-97 ч. II) оползневые тела, имеющие сложный (комбинированный) механизм смещения, формирующие современный рельеф территории; (2)  разномасштабные (от «небольших» до «больших» по классификации СП 11-105-97 ч. II) оползневые тела, преимущественно приповерхностного характера, по механизму смещения – обвалы, блоковые оползни, оползни течения, осложняющие современный рельеф территории. На карте видно, что оползень, сформировавшийся 03.06.2007, развивался в пределах древнего оползневого массива, т.е. оползневые деформации имели унаследованный характер. На основе составленной карты развития оползневых процессов ведется разработка инвентаризационной карты оползней района долины реки Гейзерной – электронной карты, сопряженной с тематической базой данных, включающей следующие атрибуты: механизм смещения, оценку времени формирования оползня, объем, характеристику стадии развития и пр.

 

 
 Обследование оползневых участков долины р. Гейзерной

ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ГЕЙЗЕРНОЙ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
В ходе полевых работ в 2009-2010 гг. в камчатской Долине Гейзеров была проведена рекогносцировочная регистрация сейсмических сигналов на гейзерном поле, эти исследования были продолжены в 2010 г. Сейсмический метод предполагает новые возможности для изучения особенностей гейзерного режима.  Первые результаты обработки сигналов демонстрируют высокую информативность этого метода исследования гейзеров, учитывая новые возможности, связанные с широкополосной записью. Актуальность исследований определяется проблемой сохранения рекреационных ресурсов Кроноцкого заповедника и его уникальных природных объектов в условиях высокой эндогенной активности и изменения климата. Цель: получение дополнительных данных о режиме гейзеров. Сейсмометры устанавливались непосредственно на дневную поверхность, без заглубления. Для защиты от возможного попадания воды приборы накрывались пластиковыми транспортировочными ящиками. Сейсмическим методом впервые исследованы крупные гейзеры Долины: Большой, Великан, Жемчужный, короткопериодный гейзер Щель (33 мин.) и пульсирующий кипящий источник Коварный. Сейсмометры устанавливались в непосредственной близости от грифона. Для крупных гейзеров в низкочастотной области спектра извержение четко регистрируется. Сейсмометр фиксирует деформацию, которая сопровождает мощный выброс горячей воды из гейзера в момент извержения. Более слабые гейзер Щель и источник Коварный требуют более детальной обработки в различных частотных полосах. Показано, что характер извержений гейзера Большого не стабилен. Некоторые извержения гораздо слабее других, хотя внешние условия постоянны. Особенно это заметно при анализе различных частотных диапазонов сейсмических записей. Это говорит о возможных вариациях в тепловом питании. Для гейзера Великан по сейсмическим данным выявлены скрытые периодические промежуточные извержения (малый цикл), которые происходят под землей. Ранее они наблюдались только в фазе излива гейзера как промежуточные вскипания. На этом основании предполагалось, что существует мощный высокотемпературный подземный источник, работающий в гейзерном режиме и являющийся определяющим фактором теплового питания и деятельности гейзера Великан. Существование подземного гейзера подтверждено сейсмическим методом. Предложено назвать его Сердце Великана. Результаты интерпретации сейсмических записей могут быть использованы для уточнения существующих индивидуальных моделей для гейзеров Камчатской Долины Гейзеров.
 


У гейзера Большого

ЛАБОРАТОРНОЕ ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА, СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ ПОРОД ДОЛИНЫ РЕКИ ГЕЙЗЕРНОЙ
Лабораторному исследованию было подвергнуто 11 образцов слабосвязанных грунтов, 19 образцов полускальных и 9 проб воды.Для изучения состава и строения использовались следующие методы: рентгено-флюоресцентный, рентгено-структурный, электронно-микроскопический.  Образцы были отобраны из стенок отрыва и оползневых отложений и представляют собой гидротермально измененные породы, относящиеся к зоне аргиллизации. Полускальные породы – это озерные отложения гейзерной пачки (Q34grn), вовлеченные в оползневое смещение (по В.Л. Леонов). Это аргиллиты, песчаники, гравелиты и продукты их выветривания – суглинки, глины, щебнистые грунты. Кроме того в толще вулканогенно-озерных отложений встречаются линзы слабосцементированных брекчий, представляющих собой древние оползневые отложения. Химический состав представлен в таблице 2. (образцы поделены на группы в соответствии с принятым делением пачки – Белоусов В.И. и др). Электронно-микроскопические исследования показали сходство изучаемых образцов с ранее отобранными (2009). Основная масса представляет собой в основном видоизмененное вулканическое стекло, замещенное минералами группы смектита. По трещинам развиваются цеолиты.  Причем различия, отчетливо видимые в макростроении – цвет, величина зерен, пористость, слоистость, под электронным микроскопом не выявляются. Минеральный состав пород следующий: главным компонентом является смектит с Са-обменным комплексом, содержание которого достигает 54%, а в глинистой фракции более 80%., вторым - цеолит (в основном гейландит) – содержание от 19 до 86% в суглинках его содержание ниже, видимо за счет выветривания – от 7 до 15. Практически во всех образцах присутствует кварц как первичный так и вторичный (тридимит и кристобалит) до 50%. В отдельных образцах сохраняется кислый плагиоклаз (альбит) около 7-12%.    Лабораторные испытания включали в себя для глин: определение гранулометрического состава, плотности грунта, плотности минеральной, пористости, влажности, пластичности, прочностных характеристик (сцепления и угла внутреннего трения); для полускальных грунтов: плотности грунта, плотности минеральной, пористости, скоростей распространения продольных и поперечных волн в сухом и водонасыщенном состояниях, прочности на одноосное сжатие в сухом и водонасыщенном состояниях, расчет прочностных и деформационных показателей.
 


Электронный снимок аргиллита

МИКРОСЕЙСМИЧНОСТЬ В РАЙОНЕ КИХПИНЫЧСКОГО ВУЛКАНИЧЕСКОГО ЦЕНТРА
В 2008-2009 гг. в районе Долины Гейзеров на Камчатке (Кроноцкий государственный природный биосферный заповедник) впервые проведены полевые сейсмологические наблюдения. На основании обнаружения большого числа землетрясений, не регистрируемых камчатской региональной сетью, выявлена локальная сейсмическая активность низкого энергетического уровня. Пространственное распределение гипоцентров локальных сейсмических событий согласуется с глубинной моделью источника поверхностной деформации, которая была разработана в (Lundgren, Lu, 2006) по данным SAR-интерферометрии. Землетрясения не разбросаны случайным образом, а сосредоточены в двух пространственно разобщенных группах событий, связанных с Кихпинычским вулканическим центром. Первая группа слабых землетрясений очерчивает структуру в земной коре, которая пространственно связывает область последних внутрикальдерных проявлений кислого вулканизма и бортовой уступ Гейзерной кальдеры, где сформировался оползень 03.06.2007. Вторая связана с зоной наиболее активных гидротермальных проявлений на западном склоне вулканического массива Кихпиныч. Это свидетельствует о продолжающемся развитии Кихпинычского вулканического центра. Как известно, Узон-Гейзерная вулкано-тектоническая депрессия является частью объекта Всемирного природного наследия ЮНЕСКО «Вулканы Камчатки» и уже много лет активно используется коммерческими туристическими структурами: ежегодно Долину Гейзеров посещают около трех – трех с половиной тысяч туристов. В связи с этим не следует забывать, что район Долины Гейзеров остается одним из самых потенциально опасных на Камчатке из-за интенсивного развития в его пределах обвально-оползневых процессов, вероятность которых непредсказуемо возрастает в условиях активизации современных коровых движений и локальных землетрясений.Наши знания об эндогенных процессах, протекающих в районе Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессии и вулканического массива Кихпиныч, в том числе и о сейсмичности, носят фрагментарный характер. Результаты временных полевых сейсмологических наблюдений подтверждают необходимость организации в исследуемом районе постоянно действующей системы инструментальных наблюдений.


Полигон регистрации локальных землетрясений

 Публикации:

Кугаенко Ю.А., Салтыков В.А., Горбатиков А.В., Степанова М.Ю. Глубинная структура района Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессии по данным микросейсмического зондирования  // Доклады РАН. 2010. Т.435. №1. С.96-101. >>>>

Кугаенко Ю.А., Салтыков В.А., Горбатиков А.В., Степанова М.Ю., Абкадыров И.Ф. Новые данные о  глубинном строении Северного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения   // Доклады академии наук. 2011. Том 441. № 4. С. 539–543  >>>>                            

Кугаенко Ю.А., Нуждина И.Н., Салтыков В.А. Особенности спектральных компонент вулканических землетрясений на примере вулканов Кизимен, Корякский, Мутновский и Горелый // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2011. №2. Вып. 18. С.231-242.    >>>>      

Gvozdeva I.P., Alifanova P.S., Zerkal O.V., Samarin E.N. Structure and geotechnical characteristics of landslide of Geyser Valley (Kamchatka) // Geophysical Research Abstracts, Vol. 12, EGU2010-15483, 2010. EGU General Assembly 2010  http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2010/EGU2010-15483.pdf

Gvozdeva I.P., Zerkal O.V., Samarin E.N. Landslide Hazard Assessment in Geyser Valley//Proc. of the EGU General Assembly’2011 (Vienna, 03-08.04.2011). – Vienna: EGU, 2011 (on CD-ROM, EGU2011-111296) - Geophysical Research Abstracts, v. 13 http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2011/EGU2011-11296.pdf

 

 

10-05-00139

© 2018 Камчатский филиал Федерального исследовательского центра "Единая геофизическая служба Российской академии наук" (КФ ФИЦ ЕГС РАН). Все права защищены.