Возвращение в Петропавловск-Камчатский: 4-е двухгодичное международное совещание по проблемам субдукции

Исследователи, изучающие островные дуги северной части Тихого океана, начали второй цикл двухгодичных совещаний, проходивших в Петропавловске-Камчатском (Камчатка), Россия, 1998; Саппоро (Хоккайдо), Япония, 2000; и Фэрбенксе (Аляска), США, 2002. Совещание 2004 года проходило в Институте вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН, недавно образованном путем слияния Института вулканологии ДВО РАН и Института вулканической геологии и геохимии ДВО РАН. Около 260 авторов из России, США, Японии, Мексики, Канады, Чешской республики, Индонезии, Южной Кореи, Швейцарии, Германии, Великобритании, Италии и Франции, представили 130 докладов по вопросам вулканологии, сейсмологии, вулканической и тектонической опасности и проблемам геотермии. Среди  более 150 участников Совещания было около 60 иностранных. Были проведены четыре полевые экскурсии на вулканы Мутновский, Горелый, Авачинский и Карымский, и поездка на российско-японскую геофизическую обсерваторию «Карымшина». Среди участников были иностранные студенты из США и Японии наряду с их сверстниками из России, многие из которых принимали участие в двухнедельной полевой вулканологической школе на вулкане Мутновский, проходившей до Совещания. Школа проводится на Аляске и Камчатке при содействии Камчатского государственного педагогического университета и Университета Аляски в г. Фэрбенкс. Другие студенты имели возможность участвовать в полевых экспериментах по дистанционным методам зондирования на вулкане Безымянный, с учеными из Университетов Питсбурга, Аляски, ИВиС и Геологической Службы США.

Область научного исследования - Японская, Курило-Камчатская и Алеутская островные дуги, сосредоточила в себе самые грандиозные вулканы Земли и крупнейшие землетрясения планеты. Изучение суровой природы Северотихоокеанского региона часто требует совместного подхода, но прошлые сложности в международных отношениях препятствовали обмену научными данными и идеями. Таким образом, возникла необходимость в проведении серий совещаний для преодоления политических и материально-технических преград.

Темой совещания, проводившегося в Петропавловске-Камчатском 21-27 августа, было «Связь между тектоникой, сейсмичностью, магмообразованием и извержениями в вулканических дугах». Соответственно, большинство докладов было посвящено вулканизму и сейсмотектонике Камчатского полуострова.

 Зона стыка Камчатской и Алеутской островных дуг.

Особый интерес представляет собой зона Камчатско-Алеутского сочленения, где Тихоокеанская плита под косым углом поддвигается под Североамериканскую плиту (Беринговоморскую микроплиту), и где Императорская цепь подводных гор имеет прямое конвергентное столкновение с Камчатским полуостровом. Эта граница сочленения является областью необычного магмообразования. Удивительно, что Командорские острова, являющиеся частью Алеутской дуги, движутся вместе с Тихоокеанской плитой. Может ли граница субдукции иногда простираться севернее современной зоны сочленения? Основываясь на многочисленных исследованиях отложений палео-цунами и модели источника цунами, Дж. Буржуа (Университет штата Вашингтон, США) и соавторы убеждают, что в этой зоне к северу от Усть-Камчатска происходят землетрясения. Такая двойная структура дуги представляет собой интересную механическую проблему, рассматриваемую Г. Авдейко и А. Палуевой (Институт вулканологии и сейсмологии, Камчатка, Россия), для объяснения разрыва плиты и возобновления субдукции на востоке на примере стыка Императорской горной цепи и Камчатского полуострова. Л.И. Гонтовая и И. Низкоус (Институт вулканологии и сейсмологии, Камчатка, Россия, и Институт динамики геосфер, Москва, Россия) и соавторы дают четкое представление о коровой и мантийной структуре под Камчаткой, и об аномальном подъеме астеносферы под зоной Камчатско-Алеутского сочленения. Уточнение процессов субдукции в этой зоне было представлено А. Шпичаком (Геофизический институт, Чешская республика) и соавторами в цифровой модели взаимосвязи тектоники и магмообразования с анимацией магматических диапиров, поднимающихся через мантийный клин.

Сильные землетрясения

Рассматривая современную сейсмичность в зоне субдукции южнее сочленения Камчатской и Алеутской островных дуг Е. Гордеев (Институт вулканологии и сейсмологии, Камчатка. Россия) и соавторы использовали параметры  слабых и сильных землетрясений для определения  средней скорости конвергентности связанной с сейсмичностью. Полученные значения составляют величину близкую к скорости относительного перемещения плит в периоды между сильнейшими землетрясениями. М. Касахара, Х. Такахаши (Университет Хоккайдо), и М. Ирван (Университет Нагоя) с соавторами представили результаты высокоточных пространственных и временных сейсмических и GPS наблюдений за косейсмическими и постсейсмическими процессами сопровождавшими землетрясение Токачи Оки в 2003 году.

Мониторинг вулканов

Многие доклады отражали рост активности Камчатской группы реагирования на вулканические извержения (KVERT), которая ведет сейсмические наблюдения за вулканами Камчатки, и которая недавно начала использовать в своих наблюдениях дистанционные (спутниковые) методы сбора информации. Было о чем сообщить, так как за прошлый год произошли значительные извержения вулканов Шивелуч, Ключевского, Безымянного и Карымского. Извержение Безымянного вулкана 18 июня 2004 года было успешно предсказано по сейсмическим и спутниковым данным. О. Гирина (Институт вулканологии и сейсмологии, Камчатка, Россия) говорила об извержении вулкана Шивелуч 10 мая 2004 года, при котором пепловое облако поднялось на высоту около 11000 м над уровнем моря и распространилось более чем на 500 км. Во время извержения были разрушены дамба и мост, и был закрыт аэропорт в Усть-Камчатске. А. Рыбин (Институт морской геологии и геофизики, Сахалин, Россия) рассказал о планах создания Сахалинской группы реагирования на вулканические извержения (СВЕРТ) для наблюдения за вулканами Курильских островов, как это делают KVERT для Камчатки и Аляскинская вулканологическая обсерватория (AVO) для Аляски.

Достижения в области дистанционного зондирования

Дистанционные методы наблюдений вызвали самое широкое обсуждение из-за значительного улучшения  разрешения по времени, связанного как с наземным оборудованием  (Дж. Дин, АВО, Университет Аляски Фэрбенкс и Р. Весселс, АВО, Геологическая служба США) так и с возможностью широкого использования глобальных данных (Р. Райт, Университет Гавайи, США). Результаты, полученные на снимках с высоким разрешением, были испробованы на Камчатских объектах для обнаружения термальных аномалий (ASTER, Р. Весселс, АВО/Геологическая служба США), эмиссий SO₂ (MODIS, К. Кёрни, АВО/ Университет Аляски Фэрбенкс), картирования геоморфологических особенностей (Landsat, ASTER, SRTM, Д. Мельников, ИВиС, Камчатка, Россия) и на Аляске – для картирования лавовых потоков (ASTER, Дж. Адлеман, АВО/ Геологическая служба США). П. Мугинис –Марк (Университет Гавайи, США) представил проект Азиатская и Тихоокеанская Островодужная Природная Лаборатория (APANL) по дальнейшему применению дистанционного зондирования для изучении фундаментальных процессов и геологических опасностей в этом регионе с использованием совместных ресурсов национальных космических агентств.

Динамика магмы

Высокое разрешение временных и пространственных данных GPS и InSAR дают нам возможность получения дополнительных сведений о динамике магмы на вулканах Окмок на Алеутских островах (Дж. Фреймюллер, Аляскинская вулканологическая обсерватория, Университет Аляски Фэрбэнкс), Миякеджима в Японии (М. Мурасе и Ф. Кимата, Университет Нагоя, Япония), и Этна в Италии (П. Лундгрен, Лаборатория реактивного движения, НАСА Калифорния, США). Исследование даек, поднимающихся через кору и взаимодействующих с приповерхностными андезитовыми магматическими очагами, было представлено по геодезическим наблюдениям М. Мурасе и Ф.Кимата на вулкане Миякеджима, и В. Левина (КОМСП) с соавторами на вулканах Карымский и Академии Наук, и по петрологическим данным, полученным на вулканах Карымский и Академии Наук П. Избековым и соавторами (Аляскинская вулканологическая Обсерватория, Университет Аляски Фэрбенкс). Дж. Айкельбергер и коллеги (Аляскинская Вулканологическая Обсерватория, Университет Аляски Фэрбенкс) сообщили, что основные особенности химического состава и эруптивный характер островодужных вулканов можно, так или иначе, объяснить при помощи этих данных. Самым забавным и новаторским докладом по вулканологии был доклад А. и М. Белоусовых (ИВиС, Камчатка и ИМГиГ, Сахалин, Россия), которые использовали шар-зонд для отбора газа в пепловом облаке над эруптивным жерлом. К сожалению, их эксперимент на вулкане Карымском не увенчался успехом.

Геотермальная энергия

На Курильских островах, Камчатке, Алеутских островах, эффективное производство энергии является залогом экономической стабильности. Соответственно, есть интерес в развитии геотермальных систем, относящихся к активным вулканам. А. Абдурахманов (ИМГиГ, Сахалин, Россия), описал магматическо-гидротермальную систему острова Кунашир, где небольшая гидротермальная станция обеспечивает электроэнергией поселок, а Ю. Кугаенко и В. Чебров (Камчатская опытно-методическая сейсмологическая партия, Камчатка, Россия) сообщили о сейсмичности Мутновского геотермального месторождения, где Мутновская ГеоЭС мощность в 60 МВт помогает жителям Петропавловска-Камчатского переносить отключение электроэнергии. Наконец, В. Дрознин и коллеги (Институт вулканологии и сейсмологии, Камчатка, Россия) рассказали о существовании гидротермального резервуара под Авачинским вулканом, находящимся вблизи Петропавловска-Камчатского и предложили произвести разведочное бурение.

Будущее

Заключительная часть Совещания, посвященная будущим проектам сотрудничества, отличалась от предыдущих совещаний, где затрагивались лишь некоторые вопросы для обсуждения. На этот раз, обсуждению будущих проектов можно было бы легко посвятить все Совещание. Было достигнуто согласие в организации совместной экспедиции на центральные Курилы с целью установки оборудования для наблюдения за извержениями, и исследования процессов субдукции. Все это должно быть связано с проведением геологических работ и исследованию тектонической истории. Курильские острова остаются самой большой зоной, расположенной вблизи воздушных трасс с интенсивным движением самолетов между Юго-Восточной Азией и Северной Америкой, не охваченной наблюдениями. К тому же, эта область остается неизученной с точки зрения процессов субдукции, несмотря на то, что является чистым примером конвергентности океан-океан. Сотрудничество будет расширяться и крепнуть в области наблюдения за вулканами, организации совместных научных исследований и в образовании. Одинаково сильным было желание участников встретиться в 2006 в Саппоро, Япония. Группа JKASP (Japan-Kamchatka-Aleutian Subduction Processes) открыта для сотрудничества со всеми студентами и учеными, которых интересуют процессы субдукции, происходящие не только в Северотихоокеанском регионе. Тезисы этого совещания можно посмотреть на сайте www.avo.alaska.edu/jkasp.

Евгений Гордеев, Минору Касахара и Джон Айкельбергер.