ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МАГМАТИЧЕСКОЙ ДЕГАЗАЦИИ НА ВУЛКАНЕ КУДРЯВЫЙ, КУРИЛЬСКИЕ ОСТРОВА

Рис. 3

В третьей главе представлены результаты изучения изменений температуры, химического и изотопного составов наиболее высокотемпературного фумарольного газа. Его состав ближе всего соответствует составу исходного магматического газа (Taran et al., 1995). Пробы газов и конденсатов газов периодически отбирались из фумаролы <Ф940> с температурой более 900^oС. Результаты анализов проб и измерений температуры в 1990-1999 г.г. представлены в Таблице 1 и показаны на Рис.3.

Рис. 4

Температура газов варьировала в диапазоне 903-940^oC за время десятилетних наблюдений (Рис. 3ж). При этом температура сначала повысилась с 910^oC в 1991 до 940^oC в 1992 г., а потом постепенно снижалась до 908-910^oC в 1999 году. В последние два года температура газов оставалась практически постоянной. Концентрация воды в газах постоянно увеличивалась с 93 до 96 мол%, а содержание CO₂ уменьшалось с 2.4 до 0.7 мол% в течение 10 лет наблюдений. Обобщенные тренды этих изменений показаны на Рис.3.а,б пунктирными линиями. Концентрации общей серы и водорода оставались практически на одном и том же уровне (рис. 3в,г). Содержания HCl и HF характеризуются наибольшими вариациями во времени (рис. 3д,е). Изотопный состав водорода высокотемпературного газа показал постепенное уменьшение концентрации дейтерия в газе с D = -12o/oo в 1991 до D = -23^o/oo в 1999 (см.Табл.2). Такой характер эволюции состава и температуры вулканических газов свидетельствует о том, что, по крайней мере в последние 10 лет, на вулкане Кудрявый происходит дегазация изолированного объема магмы.

Вместе с тем, более детальные исследования в 1998 и 1999 годах показали (Рис. 3 и 4), что состав газа подвергался значительным изменениям в сторону обеднения водой и обогащения основными магматическими компонентами (CO2, Stot, HCl, HF). Эти изменения происходили после интенсивных осадков на вулкане Кудрявый как в 1998, так и в 1999 г.г. (Рис.4ж). Более того, с количеством выпавших осадков хорошо коррелирует интенсивность собственной сейсмической активности вулкана, которая была измерена непосредственно на вершине в 1999 г. (Рис.4з). Сейсмическая активность постепенно нарастала, на два-три дня запаздывая относительно даты выпадения осадков. Изменение состава газа и нарастание собственной сейсмической активности завершились фреатическим извержением, произошедшим в центральном кратере 7 октября 1999 года. Непосредственно перед извержением резко изменились соотношения основных газовых компонентов, которые вернулись на прежний уровень значений через три дня после извержения (см.Табл.1). Причинами фреатического извержения, вероятно, послужили необычно долгий засушливый период в августе-сентябре 1999 г. и прогрев пород газами на более высокие горизонты. После выпадения интенсивных дождей, метеорные воды легко проникли по трещинам в разогретые породы, что привело к их резкому вскипанию и фреатическому взрыву. Постепенное нарастание сейсмической активности было, вероятно, связано с процессами кипения метеорных вод в конусе вулкана.

Периодические нарушения относительно стационарных условий высокотемпературной дегазации изолированного объема магмы на вулкане Кудрявый резкими изменениями состава газов, происходивших после интенсивных дождей, предполагают влияние метеорных вод на условия дегазации магматического расплава. Механизм этого воздействия связан, по-видимому, с изменением теплового баланса в системе и неравновесным отделением летучих от магмы..