Состав газовых выделений вулкана

C http://ai-malyshev.narod.ru/PDF/Malyshev_Ref3.pdf

Неравномерность развития дегазационных процессов, выражающаяся в чередовании затяжных экструзивно-эффузивных извержений вулкана с периодами его бурной эксплозивной деятельности, находит отражение в изменчивости минерального состава как в ходе всего цикла исторических извержений вулкана, так в отдельных импульсах его активности.


В пеплах, предшествовавших катастрофическому эксплозивному извержению вулкана Безымянный 30 марта 1956 г., среди темноцветных минералов доминировал ромбический пироксен в виде неправильных зерен и мелких обломков кристаллов. Роговая обманка отмечалась в небольших количествах в виде обломков кристаллов изометрической или вытянутой формы. Pоговая обманка пепла и ромбический пироксен встречались в одинаковых количествах, а в андезитах пирокластического потока роговая обманка была основным темноцветным минералом, ee cодержание достигло максимума в 1957 г. (Ермаков, 1974) и представлена она была не зеленой, а бурой разновидностью. Небольшие призмы гиперстена в этих образцах имели покрасневшие края, и наблюдалось реакционное замещение пироксена роговой обманкой, а часть микролитов гиперстена была замещена магнетитом (Горшков, Богоявленская, 1961; Ермаков, 1974).

В ходе последующих извержений роговообманковые андезиты сменились роговообманково-пироксеновыми, а затем –двупироксеновыми. Вкрапленники роговой обманки исчезли в лавах извержения 1961 г., подвергшись интенсивной гранулярной диссоциации с образованием агрегатов Pl, Px и Mt. Роговую обманку в качестве главного темноцветного породообразующего минерала сменил ромбический пироксен, нo роговая обманка в виде единичных кристаллов, подвергнувшихся реакционной переработке, продолжала встречаться в породах Безымянного все последующие годы. B продуктах исторических извержений микролиты основной массы и субфенокристаллы пироксена представлены только гиперстеном, тогда как моноклинный пироксен встречается исключительно в фенокристаллах в сопоставимых с гиперстеном количествах –или представлен крупными одиночными кристаллами и гломеропорфировыми сростками, достигающими размеров 4 мм.

Наряду с изменениями минерального состава в ходе исторических извержений были зарегистрированы периодически повторяющиеся изменения структуры пород. В первые годы после извержения 30 марта 1956 г. Произошло увеличение микролитов основной массы: переполненное плохо развитыми кристаллитами стекло андезитов 1956–957 гг. сменилось чистым стеклом в андезитах 1961 г. и последующих лет. В первое десятилетие исторических извержений вулкана увеличилась степень кристалличности лав. Количество основной массы (микролитов и стекла) резко снизилось от 65% в 1956 г. до 34– 40% в последующие годы. Xарактерная особенность лав этого периода –появление субфенокристаллов плагиоклаза и пироксена второй генерации. За 8 лет их количество возраслo д 40% общего объема породы. 3а счет второго поколения вкрапленников росла кристалличность лав, a количество фенокристаллов плагиоклаза и пироксена I генерации изменялось мало. В 1965 г. в процессе бурного эксплозивного извержения произошло скачкообразное уменьшение кристалличности лав. В последующие годы, как и в предыдущее десятилетие, степень кристалличности лав стала возрастать. Одновременно субфенокристаллы II генерации достигли размеров вкрапленников I генерации. 1977 г. - эксплозивные извержения, произошло очередное
уменьшение степени кристалличности ювенильного материалa.

В процессе единичного извержения структура пород также не остается постоянной. Дубик и Меняйлов (1969) зарегистрировали факты снижения количества вкрапленников I генерации (фенокристаллов) на фоне возрастания количества стекла и вкрапленников II генерации (субфенокристаллов). Богоявленская и др.( 1979) отметили общее уменьшение раскристаллизованности основной массы в более поздних продуктах извержения. Не остается постоянным и минеральный состав: для более позднихпродуктов в извержении 1965 г. (Дубик, Меняйлов, 1969) характерно появление в основной массе микролитов апатита, достигавших 100–50 мкм.

В ходе проведенного Ю.М. Дубиком и О.Н. Волынцом (1972) статистического исследования плагиоклазов установлено, что средние составы Pl I и Pl II генерации различаются на
17–9% An и этa разницa выдерживается для лав всех изученных извержений. Изменение средних составов Pl по генерациям носит следующий характер: высокое значение An в лавах извержений (1956–957 гг.) сменяется минимальным в лавах 1961 г., а затем снова увеличивается в лавах более поздних извержений. Фактически имеет место параллельное изменение составов обеих генераций вкрапленников, что прослеживается даже в отдельном извержении (1965 г) -составы Pl обеих генераций параллельно изменялись от более кальциевых в ранних продуктах извержения к менее кальциевым –в поздних. B ходе кристаллизации имеющиеся в породе субфенокристаллы достигают размеров фенокристаллов (Богоявленская, Кирсанов, 1981; Ермаков, 1974). Микролиты, вырастая, становятся субфенокристаллами, а увеличивающиеся в размерах кристаллиты становятся микролитами, нo разрывы в распределении минеральной фазы по размерам сохранялись и отмечалась корреляция между импульсами эксплозивной активности вулкана (газовым фактором) и изменениями распределения минеральной фазы по размерам.

Корреляция с эксплозивной деятельностью прослеживается в детальном изучении структуры плагиоклазов. В продуктах извержений последних лет, по данным (Shcherbakov et al., 2010), повторяющаяся зональность плагиоклазов по структуре и составу имеет закономерный характер. По направлению от ядра кристалла к его краю небольшие колебания состава плагиоклаза в диапазоне An50–0 прерываются структурами плавления и коррозии с одновременным резким повышением доли анортитовой составляющей (вплоть до An85) и последующим постепенным ее снижением до прежнего уровня.


Cамые высокотемпературные фумаролы, содержащие наибольшее количество вулканических газов и имеющие максимально высокую минерализацию газовых конденсатов, приурочены к активным блокам вулкана. Температура газов, выходящих по трещинам растущих обелисков – 700oC, а внутри этих трещин можно наблюдать ярко-красное свечение. Интенсивная фумарольная деятельность наблюдается и по периметру растущих экструзивных блоков, на более стабильных участках вершины вулкана –в зонах повышенной трещиноватости купола Нового. Температура газовых выходов по этим трещинам достигает 400–00°C. Поверхность этих площадок покрыта пеплом, сцементированным возгонами сульфатов, опала и серы. На склонах купола интенсивность фумарольной деятельности быстро падает от вершины к основанию, где в развалах глыб отмечаются лишь редкие пароводяные выделения с температурой, не превышающей 100oC.

В составе фумарольных газов практически всегда доминируют пары воды (H2O), содержание которых достигает 16–0%. Вторым компонентом является двуокись углерода (CO2), затем - серные газы (S02, SO3, H2S), галогеноводороды (HCl, HF). В периоды усиления активности вулкана в составе фумарол отмечалось появление горючих газов (Н2, CH4). Наибольшее распространение среди возгонов имеют опал, сера, сульфаты кальция и алюминия, гематит, меньшее –сассолин, фториды и хлориды, окись ванадия, афтиталит, миллозивечит, астраханит и эпсомит. Как показывают результаты спектрального анализа, вулканическими газами в выносятся редкие элементы, содержание многих из них превышает таковое в породах вулкана в десятки и сотни раз.

Газовый состав, минерализация и содержание редких элементов зависят от температуры фумарол и их расположения. Cоотношения газовых компонентов зависят от степени активности тех блоков купола, к которым приурoчены фумаролы. Если для стабильных блоков купола характерен резко галоидный состав газовых выделений с большим количеством фтора, то для находящихся в стадии экструзивного роста блоков –резкое преобладание соединений серы (SO3/Cl = 3.75). В привершинной части склонов купола в составе вулканических газов доминируют галоиды. Однако ближе к основанию купола на общем фоне снижения концентрированности вулканических газов в газовых выходах возрастает роль серы и это отражает общую тенденцию отделения летучих при остывании лавового материала.


Состав газовых выделений вулкана обладает высокой изменчивостью в пространстве и времени и это относится к изменению соотношений между газами группы серы и галогеноводородами по мере нарастания и снижения активности вулкана. В ходе анализа водных вытяжек из пеплов докульминационной стадии извержения 1955–956 гг. Л.А.Башариной (1960) установлено, что отношение S/Cl максимальнo во время и непосредственно после кульминационного извержения 30 марта 1956 г., а в последующeм стало снижаться за счет возрастания доли галогенных газов. В первое десятилетие постпароксизмальной активности вулкана по мере роста купола в газах уменьшалось содержание SO2, H2S, CO, CO2 и увеличивалось HF и HCl.Меняйлов, Никитина (1966) считают, что в ходе извержений вулкана нарастание его активности характеризуется увеличением соотношения S/Cl, а спад –уменьшением.

В зависимости от степени активности вулкана менялся состав фумарольных возгонов. В частности, при посещении купола в спокойном состоянии в апреле 1963 г., (Меняйлов, Никитина (1964) обнаружили слой возгонов, состоявших из гипса, хлоридов и фторидов. 22–3 июля 1964 г. (Меняйлов, Никитина, 1966) непосредственно перед эксплозивной активизацией вулкана поверхность выжимающихся вертикальных обелисков была покрыта парящими трещинами с натеками переплавленной серы зеленовато-желтого цвета; такие же натеки обнаружены и на отдельных глыбах на склонах купола. В прямой зависимости от степени активности вулкана варьирует с течением времени и количество выносимых на поверхность микрокомпонентов. В частности, Е.К. Серафимова (1971) отметила, что число определяемых микрокомпонентов и их концентрации находятся в прямой зависимости от времени постэруптивного цикла, первые высокотемпературные эксгаляции всегда обогащены ими.