УДК 550.347

СВЯЗЬ ПАРАМЕТРА VP/VS С СОСТОЯНИЕМ МАГМАТИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА И АКТИВНОСТЬЮ СЕВЕРНОЙ ГРУППЫ ВУЛКАНОВ КАМЧАТКИ

1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
2 Камчатский филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН», г. Петропавловск-Камчатский, Россия

* e-mail: slavina@ifz.ru

Аннотация. Рассматриваются вопросы динамики вулканической активности, магматической питающей системы, накопления, перемещения и состава магм, строения корней Северной группы вулканов Камчатки. Представлены результаты исследования поля отношения скоростей сейсмических P- и S-волн, параметра VP/VS в области Ключевской группы вулканов по данным вулканических землетрясений, зарегистрированных сетью телеметрических сейсмических станций. Параметр меняется в пространстве и времени в периоды развития процесса вулканической активности. Для различных отделов вулканической постройки и периодов активности характерно свое поведение поля значений VP/VS. В промежуточных магматических очагах, под вулканом Ключевской на глубинах 8–10 км и под Плоским Толбачиком на глубинах 3–5 км, наблюдаются низкие значения VP/VS, что связано с состоянием вещества и температуры в этих областях и поступлением из коры и мантии новой порции магматического расплава и флюидно-газовой составляющей. Рассмотрен вопрос о соотношении вулканических землетрясений и землетрясений в фокальной зоне Камчатки, т.е. о связи зоны субдукции (погружающейся Тихоокеанской плиты) и источника питания вулканов. Показано, что областью питания вулканов Северной группы не является один, а именно Ключевской, периферический очаг. Вулканы имеют, судя по величинам параметра VP/VS, разный состав магмы, что обусловлено физико-химическими и температурными особенностями среды. Областью питания вулканов Северной группы, по нашему мнению, является выделенный нами «нейтральный слой».

Ключевые слова: вулкан, питающая система, состав магм, землетрясение, скорость распространения сейсмических волн.

https://doi.org/10.21455/GPB2019.2-3

Цитирование: Славина Л.Б., Кучай М.С., Лиходеев Д.В., Сенюков С.Л. Связь параметра VP/VS с состоянием магматического вещества и активностью Северной группы вулканов Камчатки // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 2. С. 28–50. https://doi.org/10.21455/GPB2019.2-3

Литература

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

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

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

Горбацевич Ф.Ф. (отв. ред.). Структура, свойства, состояние пород и геодинамика в геопространстве Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3). СПб.: Наука, 2015. 366 с.

Гордеев Е.И., Добрецов Н.Л. (отв. ред.) Толбачинское трещинное извержение 2012–2013 гг. (ТТИ-50). Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. 421 с.

Добрецов Н.Л., Кулаков И.Ю., Литасов Ю.Д. Пути миграции магм и флюидов и составы вулканических пород Камчатки // Геология и геофизика. 2012. Т. 53, № 12. С. 1633–1661.

Кадик А.А., Максимов А.П., Иванов Б.В. Физико-химические условия кристаллизации и генезис андезитов. М.: Наука, 1986. 158 с.

Каталог землетрясений 1999–2018 гг. / Отв. исп. С.Л. Сенюков. URL: http://www.emsd.ru/~ssl/monitoring/main.htm

Левыкин А.И., Фаберов А.И. Скорости продольных волн в гипербазитовых ксенолитах вулкана Авача при давлении до 27 000 кг/см2 // Ксенолиты и гомеогенные включения. М.: Наука, 1969. С. 36–39.

Нечаев А.М. Камчатка: Царство вулканов. М.: ЛОГАТА, 2008. 200 с.

Нечаев А.М. О механизме извержения вулкана // Физическая экология. 2012. № 19. С. 551–568.

Сенюков С.Л. Мониторинг активности вулканов Камчатки дистанционными средствами наблюдений в 2000–2004 гг. // Вулканология и сейсмология. 2006. № 3. С. 1–11.

Сенюков С.Л. Мониторинг и прогноз активности вулканов Камчатки по сейсмологическим данным в 2000–2010 гг. // Вулканология и сейсмология. 2013. № 1. С. 96–108.

Сенюков С.Л., Шапиро Н.М., Дрознина С.Я., Дрознин Д.В., Нуждина И.Н., Близнецов В.Е. Периодичности и закономерности активности вулканов Северной группы на Камчатке в 2000–2016 гг. // Шестая науч.-тех. конф. «Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России», г. Петропавловск-Камчатский, 1–7 октября 2017 г. Петропавловск-Камчатский, 2017.

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.

Славина Л.Б., Пивоварова Н.Б., Рогожин Е.А. Оценка сейсмической обстановки на Камчатке по данным мониторинга прогностического параметра TAU // Геофизические исследования. 2007. № 8. С. 3–12.

Славина Л.Б., Пивоварова Н.Б., Сенюков С.Л. Скоростное строение коры и верхней мантии в районе Северной группы вулканов Камчатки (по данным времен пробега P-волн от вулканических землетрясений) // Геофизические процессы и биосфера. 2011. Т. 10, № 3. С. 38–50.

Славина Л.Б., Пивоварова Н.Б., Сенюков С.Л. Динамика поля скоростей Северной группы вулканов Камчатки и ее связь с процессами развития вулканической активности // Вулканология и сейсмология. 2012. № 2. С. 39–55.

Славина Л.Б., Гарагаш И.А., Горельчик В.И., Иванов Б.В., Белянкин Г.А. Скоростное строение и напряженно-деформированное состояние земной коры в районе Ключевской группы вулканов Камчатки // Вулканология и сейсмология. 2001. № 1. С. 49–59.

Славина Л.Б., Кучай М.С., Лиходеев Д.В., Абдуллаева Р.Р. Оценка напряженно-деформированного состояния зон сейсмотектонической активности по кинематическому параметру VP/VS на примере структур Большого Кавказа, Куринской депрессии, Закавказья и Западного Прикаспия // Вопросы инженерной сейсмологии. 2017. Т. 44, № 1. С. 31–56. https://doi.org/10.21455/vis2017.1-2

Федотов С.А. Магматические питающие системы и механизм извержения вулканов. М.: Наука, 2006. 455 с.

Федотов С.А., Славина Л.Б. Оценка скоростей продольных волн в верхней мантии под северо-западной частью Тихого океана и Камчаткой // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1968. № 2. С. 8–32.

Федотов С.А., Фарберов А.И. Об экранировании поперечных сейсмических волн в магматическом очаге в верхней мантии в районе Авачинской группы вулканов Камчатки // Вулканизм и глубинное строение Земли. М.: Наука, 1966. С. 44–45.

Федотов С.А., Жаринов Н.А., Гонтовая Л.И. Магматическая питающая система Ключевской группы вулканов (Камчатка) по данным об ее извержениях, землетрясениях, деформациях и глубинном строении // Вулканология и сейсмология. 2010. № 1. С. 3–35.

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

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

Чурикова Т.Г., Гордейчик Б.Н., Иванов Б.В. Петрохимия пород вулкана Камень: Сравнение с соседними вулканами Ключевской группы // Вулканология и сейсмология. 2012. № 3. С. 23–45.

Ivanov A.I., Koulakov I.Yu., West M., Jakovlev A.V., Gordeev E.I., Senyukov S.L., Chebrov V.N. Magma source beneath the Bezymianny volcano and its interconnection with Klyuchevskoy inferred from local earthquake seismic tomography // Volcan. and Geotherm. Res. 2016. V. 323. P. 62–71. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2016.04.010

Koulakov I., West M., Izbekov P. Fluid ascent during the 2004–2005 unrest at Mt. Spurrinferred from seismic tomography // Geoph. Res. Let. 2013. V. 40 (17). P. 4579–4582. https://doi.org/10.1002/grl.50674

Koulakov I., Gordeev E.I., Dobretsov N.L., Vernikovsky V.A., Senyukov S., Jakovlev A. Feeding volcanoes of the Kluchevskoy group from the results of local earthquake tomography // Geoph. Res. Let. 2011. V. 38 (9). https://doi.org/10.1029/2011GL046957

Kuznetsov P.Y., Koulakov I., Jakovlev A., Abkadyrov I., Deev E., Gordeev E.I., Senyukov S., Khrepy Sami El, Arifi Nassir Al. Structure of volatile conduits beneath Gorely volcano (Kamchatka) revealed by local earthquake tomography // Geoscience. 2017. V. 7. P. 111–127. https://doi.org/10.3390/geosciences7040111

Сведения об авторах

СЛАВИНА Лидия Борисовна – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (499) 254-87-25. E-mail: slavina@ifz.ru

КУЧАЙ Марк Соломонович – старший научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (499) 254-99-50. E-mail: kuchay@ifz.ru

ЛИХОДЕЕВ Дмитрий Владимирович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (499) 254-90-80. E-mail: dmitry@ifz.ru

СЕНЮКОВ Сергей Львович – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Камчатский филиал ФИЦ «Единая геофизическая служба РАН». 683006, г. Петропавловск-Камчатский, бул. Пийпа, д. 9. Тел.: +7 (4152) 30-25-02. E-mail: ssl@emsd.iks.ru

CONNECTION OF PARAMETER VP/VS WITH THE STATUS OF MAGMATIC SUBSTANCE AND THE ACTIVITY OF THE NORTHERN GROUP OF KAMCHATKA VOLCANOES

1 Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

2 Kamchatka Branch of the Federal Research Center «Geophysical Survey of Russian Academy of Sciences», Petropavlovsk-Kamchatsky, Russia

* e-mail: slavina@ifz.ru

Abstract. Dynamics of volcanic activity, the magmatic feeding system, accumulation, movement and composition of magmas, structure of roots of Northern group of volcanoes of Kamchatka are considered. Monitoring results of a field of the ratio of velocity of seismic P- and S-waves, the VP/VS parameter, in the region of Klyuchevskoy group on the data of the volcanic earthquakes registered by a network of telemetric seismic stations are presented. The parameter changes in space and time during the periods of volcanic activity. For various departments of volcanic construction and the periods of activity the behavior of a field is characteristic. In the intermediate magmatic centers low VP/VS values are observed. Under the Klyuchevskoy volcano, at depths the 8–10 km, near Flat Tolbachik, at depths the 3–5 km that is connected with a condition of substance and temperature in these areas, and receipt from bark and a cloak of a new portion of magmatic fusion and a fluid and gas component. The question of a ratio of volcanic earthquakes and earthquakes in a focal zone of Kamchatka, i.e. communication of a zone of a subduction, the plunging Pacific plate, and the power supply of volcanoes is considered. It is shown that feeding area of volcanoes of NGV isn't one, namely Klyuchevskoy the peripheral. center. Volcanoes, according to the VP/VS values, have different magma composition, which is caused by the difference in the physicochemical and temperature features of the environment. We believe that the feeding area of volcanoes of Northern group is a «neutral layer».

Keywords: volcano, feeding system, magma composition, earthquake, seismic wave velocity.

About the authors

SLAVINA Lidya B. – Cand. Sci. (Phys. and Math.), leading researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. Tel.: +7 (499) 254-87-25. E-mail: slavina@ifz.ru

KUCHAI Mark S. – senior researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. Tel.: +7 (499) 254-99-50. E-mail: kuchay@ifz.ru

LIKHODEEV Dmitry V. – Cand. Sci. (Phys. and Math.), senior researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. Tel.: +7 (499) 254-90-80. E-mail: dmitry@ifz.ru

SENYUKOV Sergey L. – Cand. Sci. (Phys. and Math.), leading researcher, Kamchatka Branch of the Federal Research Center «Geophysical Survey of Russian Academy of Sciences». Petropavlovsk-Kamchatsky, Russia. Tel.: +7 (4152) 30-25-02. E-mail: ssl@emsd.iks.ru

Cite this article as: Slavina L.B., Kuchai M.S., Likhodeev D.V., Senyukov S.L. Connection of parameter Vp/Vs with the status of magmatic substance and the activity of the Northern group of Kamchatka volcanoes, Geofizicheskie Protsessy i Biosfera (Geophysical Processes and Biosphere), 2019, vol. 18, no. 2, pp. 28–50 (in Russian). https://doi.org/10.21455/gpb2019.2-3

English version: Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 2019, vol. 55, iss. 8. ISSN: 0001-4338 (Print), 1555-628X (Online). https://link.springer.com/journal/volumesAndIssues/11485