Экскурсии
(1) Дайковые поля и термоминеральные источники вулкана Корякский, (2)
Мутновский и Паратунский геотермальные районы, (3) Долина Гейзеров.
Дайковые поля и термоминеральные источники вулкана Корякский
Продолжительность экскурсии 10 часов (9-00 до 19-00). Количество участников до 10 человек.
Транспорт (вертолет+автомобиль), схема маршрута (Figure 1): ИВиС ДВО РАН – Авачинский
перевал/стационар ИВиС (AVH) – ИВиС ДВО РАН (автомобиль); Авачинский стационар (AVH)
– Дайковое поле на южном склоне Корякского вулкана - Корякский Нарзан (К8) – Корякский
Нарзан (К2) – Корякский Нарзан (К1) – Изотовский источник (IS) - Авачинский стационар
(AVH) (вертолет). Питание: сухой паек, Корякские нарзаны.
Стоимость 15 000 руб. для одного участника. Предоплата при регистрации в ИВиС ДВО РАН. Количество
участников до 10 человек. Приоритетное участие в экскурсии для участников, ранее других
представивших на конференцию расширенные тезисы и презентацию доклада.
Рис. 1. Геологическая карта Корякско-Авачинского вулканогенного бассейна.
1 – вершины вулканов Авачинского, Корякского, Козельского, Арика и Аага; 2 – продукты
извержения Авачинского, Корякского и Козельского вулканов; 3 – Пиначевские экструзии Q2-3; 4 –
термопроявления: FA - фумаролы Авачинского вулкана; FK - фумаролы Корякского вулкана;
термоминеральные источники: K1, K2, K3, K7, K8 - Корякские Нарзаны; IS - Изотовский; VD -
Водопадный; CH - Чистинский; Va - Вакинский; 5 – гидрогеологические скважины; 6 –
сейсмостанции КФ ФИЦ ЕГС РАН; 7 – проекции даек на высоте -3000 м абс. под Корякским
вулканом и на +1500 м. абс. под Авачинским вулканом; 8 – ледники. Изолиниями показана
топографическая поверхность, разметка осей - 5 км.
Авачинско-Корякский вулканогенный бассейн (рис. 1) площадью 2530 км2, расположен в 25 км
от города Петропавловска-Камчатского и включает в себя пять четвертичных вулканов (два
из которых: Авачинский (2750 м. абс.) и Корякский (3456 м. абс.) являются активными),
расположены в депрессии, сформированной в верхней части фундамента мелового возраста.
Анализ локальной сейсмичности позволяет выявить последовательность плоско-ориентированных
кластеров землетрясений, интерпретируемых как зоны инжекций магмы (дайки и силлы) в процессе
под Корякским и Авачинским вулканами на глубинах от -4,0 до -2,0 км абс. и от + 1,0 до
+2,0 км абс, соответственно. По данным анализа изотопного состава (δD, δ18O) воды термоминеральных
источников и скважин, питание Корякских Нарзанов, Изотовских, Пиначевских источников
и скважин Быстринского месторождения пресных подземных вод осуществляется за счет таяния
ледников Корякского и Авачинского вулканов. Изотопный состав углерода δ13С в СО2 в пробах
свободного газа на северных склонах Корякского вулкана отражает магматическое происхождение
CO2. Источник углерода (по данным анализа δ13С в СН 4 в водно-метановых резервуарах,
вскрытых скважинами в неоген-четвертичных породах фундамента вулканов) имеет термобиогенное
происхождение.
Мутновский и Паратунский геотермальные районы
Продолжительность экскурсии 10 часов (9-00 до 19-00). Количество участников до 10 человек.
Транспорт (вертолет+автомобиль), схема маршрута (Figures 2 & 3): ИВиС ДВО РАН – В- Паратунские
источники – ИВиС ДВО РАН (автомобиль); В-Паратунские источники – Вилючинский вулкан –
Н-Жировской ист.(16) – Воиновский ист.(13) – В-Мутновская ГеоЭС – Мутновская ГеоЭС –
Дачные ист.(7) – дайковое поле в кратере вулк. Мутновский (3) – р. Вулканная/водопад
60 м – хол. ист. кальдеры вулк. Горелый - В-Паратунские источники (вертолет). Питание:
сухой паек, вода из руч. Серебряный.
Стоимость 25 000 руб. для одного участника. Предоплата при регистрации в ИВиС ДВО РАН. Количество
участников до 10 человек. Приоритетное участие в экскурсии для участников, ранее других
представивших на конференцию расширенные тезисы и презентацию доклада.
Мутновский геотермальный район является частью Восточного Камчатского действующего вулканического
пояса. Вулкан Мутновский (80 тыс.лет) это стратовулкан (состоит из 4-х конусов), действует
как инжектор магмы и воды в Северо-Мутновскую зону протяженностью 25 км (рис. 2). Инжекции
магмы в виде даек фиксируются плоско-ориентированными кластерами микроземлетрясений (MEQ),
большинство из которых происходит в Северо-Восточном секторе вулкана (2x10 км2) на глубине
от -4 до -2 км абс., а некоторые магматические внедрения происходят на отметках от -6,0
до -4,0 км абс. в районе продуктивного геотермального резервуара. Водное питание продуктивных
резервуаров происходит при таянии ледника Мутновского вулкана (1500 м абс. до 1800 м
абс.), что подтверждается данными изотопного состава (δD, δ18O) теплоносителя эксплуатационных
скважин до начала эксплуатации. Дачный продуктивный резервуара с температурой 260-310°
C и объемом 16 км3 находится на стыке разломов ССВ и СВ простирания, что совпадает с
ориентацией инжекций даек. По результатам TOUGH2 моделирования: проницаемость продуктивного
резервуара составляет 90-600e-15 м2, расход притока глубинного теплоносителя с энтальпией
1420 кДж/кг оценивается - 80 кг/с. Для 5 калибровки модели использовались данные естественного
состояния и эксплуатации Мутновского (Дачного) резервуара с 1983 года, эффективная электрическая
продукция резервуара 48 МВт в 2016 году. Моделирование также показало, что резервуар
способен обеспечить устойчивую продукцию 65-83 МВт эл. до 2055 года, при бурении дополнительных
скважин в ЮВ секторе месторождения. Более того, это продукция резервуара может увеличиться
до 87-105 МВт, если применить бинарные технологии. Моделирование также показывает, что
прогнозные оценки чувствительны к величине притока локальных метеорных вод в процессе
эксплуатации. Концептуальное iTOUGH2-EOS1sc термогидродинамическое моделирование Мутновской
гидротермальной системы в целом объясняет ее формирование в течение 1500-5000 лет за
счет теплового питания в результате инжекции даек через жерло вулкана Мутновского-4 и
водного питания за счет инфильтрации воды через жерла вулканов Мутновского-2 и Мутновского-3.
Паратунское низкотемпературное геотермальное месторождение (рис. 3) эксплуатируется с 1964
г. За период эксплуатации с 1966-2014 гг. извлечено 321 Мт термальной воды с температурой
70- 100оС (состав Cl-Na, Cl-SO4-Na, М до 2600 ppm). Паратунский геотермальный резервуар
объемом около 40 км3 и с температурой резервуара (80-110° С) характеризуется тремя основными
зонами притока горячей воды. Анализ данных по изотопному составу воды и состав газа (N
2, 96-98%) показывает, что основным источником водного питания Паратунского геотермального
резервуара является Вилючинский вулкан (высота 2173 м. абс.) и прилегающие возвышенности,
расположенные в 25 км к югу от геотермального поля. Наклонные продуктивные зоны характеризуются
углами падения, соответствующими состоянию радиального растяжения (индуцированному тепловыми
источниками магматического происхождения ниже резервуара и гидроразрывом за счет возвышенного
положения области питания в районе Вилючинского вулкана). Термогидродинамическое TOUGH2-
моделирование естественного состояния и эксплуатации (с учетом давления, температуры
и изменения концентрации хлоридов) в период с 1965 по 2014 год приводит к следующим оценкам
продуктивного резервуара: приток глубинного теплоносителя 190 кг/с, сжимаемость до 4
× 10-8 Па-1 и проницаемость до 1,4 Д. Моделирование показывает площадную разгрузку термальной
воды из продуктивного резервуара в верхние горизонты холодных вод, объясняет постепенное
увеличение концентрации Cl притоком хлоридных вод через восточную (открытую) границу
геотермального резервуара. Прогнозное моделирование эксплуатации до 2040 года с расходом
256 кг/с показывает умеренное снижение давления (0,7 бар) и незначительное падение температур
в продуктивном геотермальном резервуаре Паратунского геотермального месторождения.
Рис. 2. Схема Мутновского геотермального района. Легенда: 1 – проекции продуктивных зон на -
250 м. абс.; 2 – проекции даек за период с 2009 по 2016 гг. на -3000 м абс.; 3 – термопроявления
(1-18, см. ниже); 4 - скважины; 5 – границы 3D модели; 6 – температурные изолинии на -250 м
абс.; 7 – линия разреза AB; 8 – ледник в кратере Мутновского вулкана. Разметка осей – 1 км.
Примечание: 1: M1, M2, M3, M4 - Мутновские вулканы 1, 2, 3 и 4 соответственно; MGeoPP -
Мутновская ГеоЭС 50 МВт эл; VMGeoPP - Верхне-Мутновская ГеоЭС 12 МВт эл.; Dachny, Vulcanny,
V-Zhirovskoy, Zhirovskoy-1, Zhirovskoy-2, Vilyuchinsky - потенциальные участки для дополнительной
продукции геотермальной электроэнергии.
Термопроявления: 1 - Активная воронка; 2 - Донное поле; 3 - Верхнее поле; 4,5 – СевероМутновские
(В и З); 6 - Новые 2003; 7 - Дачные (Активная группа); 8 – Радоновый источник; 9 –
Медвежьи; 10 – газовая эмиссия из кратера Горелый; 11 - Верхне-Мутновские; 12 - Пиратовские;
13 – Воиновские источники; 14,15 - Верхне-Жировские (Cl-Na горячие источники и фумарольное
поле); 16,17 - Нижне-Жировские Cl-Na горячие источники; 18,19 – Вилючинские Cl-Na горячие
источники и скважина R27.
Рис. 3. Геофильтрационная структура Паратунского геотермального месторождения. Условия
водного питания и граничные условия. Разметка осей – 1 км.
1 – контуры продуктивных геотермальных резервуаров на отметке -750 м.абс. Паратунский
резервуар с температурой 75°C и Верхне-Паратунский резервуар с температурой 60°C; 2 –
голоценовые лавовые потоки и шлаковые конусы; 3 – экструзии риолитов 0,5 – 0,8 млн. лет; 4 –
области питания для Паратунских геотермальных резервуаров (на отметках выше 1000 м. абс.); 5 –
горизонтальные проекции потоков флюида от областей питания к продуктивному
геотермальному резервуару; 6 – хлоридные воды, привлекаемые в продуктивный резервуар в
процессе эксплуатации; 7 – горячие источники; 8 – следы продуктивных зон на отметке -750 м.абс.
9 – границы кальдеры Леонова 1.2-1.5 млн. лет (Леонов и др., 2007).
Долина гейзеров
Продолжительность экскурсии 10 часов (9-00 до 19-00). Количество участников до 10 человек.
Транспорт (вертолет+автомобиль): ИВиС ДВО РАН –аэропорт Николаевка-ИВиС ДВО РАН (автомобиль);
аэропорт Николаевка - Долина Гейзеров – кальдера Узон – Налычевская Долина - аэропорт
Николаевка (вертолет). Питание и купание в гор. источниках (Налычевская Долина).
Стоимость 42 000 руб. для одного участника. Предоплата при регистрации в ИВиС ДВО РАН. Количество
участников до 10 человек. Приоритетное участие в экскурсии для участников, ранее других
представивших на конференцию расширенные тезисы и презентацию доклада.
Формирование гидротермальной системы Долины Гейзеров происходит в пределах двух проницаемых
зон разломов (выявленных в результате проведенной инфракрасной съемки), расположенных
над предполагаемым частично расплавленным магматическим телом с областью водного питания
метеорными водами вдоль риолит-дацитовых экструзий. Быстрая эрозия долины приводит к
увеличению разгрузки гидротерм, циклическому режиму работы гейзеров и оползневым явлениям.Термогидродинамическое
моделирование естественного состояния гидротермальной системы показывает, что восходящий
высокотемпературного поток с расходом 250 кг/с и энтальпией 900 кДж/кг может создать
за 20-30 тыс. лет в Долине Гейзеров гидротермальную систему с параметрами разгрузки,
соответствующими нынешним. Катастрофический оползень произошел 3 июня 2007 г., когда
20 млн м 3 горных пород были перемещены на 2 км вниз по течению, они перекрыли или затопили
более чем 23 гейзера и сформировали Подпрудное озеро. Возможными триггерами катастрофического
оползня являются уклон плоскости скольжения в сторону бассейна р. Гейзерная, повышение
давления в магматической питающей системе, насыщение висячего блока водой во время весеннего
паводка, гидротермальные изменения на плоскости скольжения и гидротермальный взрыв пара.
Мониторинг режима гейзеров Великан и Большой после катастрофического оползня 3.06.2007 и
до селя 3.01.2014 (который уничтожил плотину и почти полностью осушил Подпрудное озеро)
показал, что интервал между извержениями (IBE) гейзера Большого снизился от 108 до 63
мин, а IBE гейзера Великан медленно уменьшался в течение трех лет от 379 мин до 335 мин.
В сезонном гидрологическом цикле гейзера Великана установлено увеличение IBE в зимний
период (+41 мин). Также установлено разбавление по хлору (глубинной компоненты) гейзеров
Большого (- 17%) и Великана (-12%). TOUGH2 модель гейзера Великана и откалиброванная
по данным температурных измерений в канале гейзера показывает существенную роль СО2 в
функционировании гейзера. Модель неглубокозалегающего продуктивного гейзерного резервуара
описывает изменения термогидродинамических условий и концентрации хлора в нарушенных
условиях, когда происходила инжекция холодной воды из Подпрудного озера и из других источников
(после 3.06.2007). Модельное увеличение гейзерной разгрузки, вызванное увеличением давления
в резервуаре из-за инжекции холодной воды, соответствует наблюдаемому снижению интервала
между извержениями гейзеров Большого (~58%) и Великана (~9%).
За период с 1941 по 2017 гг. в Долине Гейзеров установлено очень динамичное поведение гейзеров
в естественных условиях: значительные изменения IBE и мощности извержений, изменение
содержания хлора и других химических элементов. Тем не менее, общая глубинная разгрузка
остается относительно стабильной, и поэтому изменения объясняются перераспределением
тепломассопотока в результате катастрофических событий 3.06.2007 г. и 3.01.2014 г., приведших
к эрозии верхнего водоупорного слоя и инжекции воды в геотермальный резервуар. TOUGHREACT
V.3 химическое моделирование гейзера Великан подтверждает 20%-ное разбавление глубинных
компонентов и CO2 после 2014 года. Замеренные температуры в каналах гейзеров Великан
(1994, 2007, 2015, 2016, 2017) и Большой (2015, 2016, 2017) показывают температуру перед
извержением при заполнении канала водой ниже температуры кипения при соответствующем
гидростатическом давлении, что означает, что извержения гейзеров происходят в режиме
СО2 газ-лифта в гейзерных каналах. За период наблюдений с 1941 по 2013 гг., интервал
между извержениями гейзера Великан характеризуется постепенным снижением поступления
СО2 с последующим значительным ослаблением поступления СО2 после селя 3.01.2014 г., который
повредил гейзерный канал и привел к уменьшению мощности извержений гейзера.
Рис. 4. Схематическая карта Долины Гейзеров. Легенда: 1 – аллювиальные и ледниковые
отложения Q 3-4; 2 – проницаемые блоки риолитовых, дацитовых и андезитовых экструзий (αξQ3
4
);
3 – базальтовые, андезитовые, и дацитовые лавы и пирокластика (αQ3
1-2
); 4 – блоки низко
проницаемых кальдерно-озерных отложений (Q3
4
), осложненные комплексом даек (Q3
3
ust); 5 –
предполагаемые термовыводящие разломы; 6 – граница Узон-Гейзерной депрессии; 7 –
возвышенная область, связанная с предполагаемым контуром активного магматического
резервуара (Lundgren et al., 2006); 8 – гейзеры и горячие источники (нумерацию см. в таблице 6 в
работе Kiryukhin, 2016); 9 – Подпрудное озеро и Подпрудное озеро-2, сформированные оползнем
и селем; 10 – катастрофический оползень-сель 3.06.2007; 11 – оползень-селевой поток 3.01.2014;
12 – точки измерения расхода реки Гейзерной: а – выход из Подпрудного озера, б – в устье р.
Гейзерной. Размерная сетка – 500 м.
Вулканологический музей Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
По договоренности в процессе конференции (1 час).
