Как уже неоднократно говорилось, минеральные источники Камчатки расположены в своем большинстве в восточной, вулканической области полуострова. Вполне закономерно и понятно поэтому желание исследователей термальных ключей поставить их возникновение в связь с вулканическими процессами.

Не считая небольших, большей частью чисто описательных работ, посвященных отдельным источникам и их группам, первая обобщающая работа по термальным источникам Камчатки принадлежит Б. И. Пийпу [60]. Рассматривая формирование термальных вод с точки зрения вулканолога, Б. И. Пийп делит термы Камчатки на две главные группы.

I группа - источники, связанные с очагами основной магмы, с минерализацией до 7 г/л, хлоридно-натриевые, богатые углекислотой. Отлагают травертины.

II группа - источники, связанные с очагами кислой магмы, с минерализацией менее 1,5 г/л, сульфатно-натриевые, газирующие азотом. Отлагают кремнезем. Во вторую группу должны войти и гейзеры, хотя они и отличны от нее по своему химическому составу.

Эти идеи Б. И. Пийпа получили широкое распространение и до сих пор безоговорочно принимались всеми работавшими на Камчатке геологами, в том числе и автором настоящей книги, хотя проф. А. М. Овчинников еще в 1940 г. [56] высказал мнение, что роль магматических явлений в формировании терм Камчатки Б. И. Пийп преувеличивает.

В 1950 и 1951 гг. многие группы термальных источников Камчатки были исследованы В. В. Ивановым, который совершенно иначе, чем Б. И. Пийп, объясняет их формирование, В. В. Иванов выделяет на Камчатке три основных типа термальных вод:

/. Фумарольные термы - кислые сульфатные воды, иногда со значительным содержанием аммония или железа и алюминия с углекислотой, метаном и сероводородом в газовой составляющей. Именно эти термы непосредственно связаны с явлениями современного вулканизма, их химический состав определяется поднимающимися из глубины вулканическими и метаморфическими газами. Встречаются они только вблизи современных действующих вулканов.

//. Углекислые термы - хлоридные или хлоридно-гидрокарбонатные натриевые или натриево-кальциевые воды, отлагающие травертины. Они распространены в области современного вулканизма Центральной Камчатки и в прилегающих к ней районах и генетически связаны с термометаморфизмом горных пород.

///. Щелочные термы: а) азотные слабоминерализованные щелочные термы - наиболее распространенный тип термальных источников Камчатки. Обычно это хлоридно- сульфатные натриево- кальциевые воды. Формирование их происходит в процессе глубокой циркуляции современных инфильтрационных вод в вулканогенных породах различного возраста и с вулканическими процессами совершенно не связано; б) хлоридно- натриевые щелочные термы - наиболее высокотемпературные кипящие источники с очень высоким содержанием кремнекислоты, отлагающие гейзериты. Генетически эти воды связаны не с вулканогенным комплексом пород, как предыдущий тип вод, а с морскими, повидимому третичными, отложениями.

Некоторые особенности камчатских термальных вод - повышенное содержание в них бора, мышьяка и др.- объясняется, по-видимому, выщелачиванием этих элементов из вмещающих пород инфильтрационными атмосферными водами. В свою очередь обогащение этими элементами пород объясняется тем, что породы отлагались в вулканической области и образованы вулканогенным материалом.

Таким образом, ряд отличительных черт камчатских терм в конечном итоге связан с явлениями вулканизма, но не прямо, а косвенно, отражая особенности пород, в которых воды циркулируют.

По мнению В. В. Иванова, в настоящее время в свете новейших данных нет никаких оснований делить минеральные воды Камчатки на воды, связанные с кислой магмой, и воды, связанные с основной магмой.

Воды описываемых нами гейзеров относятся к третьему из перечисленных нами типов вод, к подгруппе “б”.

До 1951 г. мы располагали химическими анализами только трех источников Гейзерной группы [72] . Пробы воды, взятые впервые в 1941 г. из гейзеров Первенца, Большого и Великана, погибли во время доставки с Камчатки в Москву. Вторично в 1945 г. нами были взяты пробы воды из гейзера Малого и источников Сахарного и Ванны. Со времени отбора проб до анализа их в Центральном институте курортологии прошло два с половиной года, что заставляет относиться к данным этого анализа с некоторой осторожностью.

В результате исследований 1951 г. аналитический материал, касающийся горячих источников долины Гейзерной, значительно увеличился. Во время полевых работ было выполнено 10 полевых анализов воды из гейзеров Первенца, Малого, Фонтана, Великана, Восьмерки, из периодически действующих пульсирующих источников Сахарного и Плачущего, а также из самого крупного, постоянно действующего пульсирующего источника Гейзерной группы - Малахитового Грота и самого крупного периодического источника - Грота. В Москве в 1952 г. были выполнены полные анализы воды трех источников: гейзеров Великана и Фонтана и пульсирующего источника Малахитового Грота и анализ газа из небольшого источника вблизи гейзера Великана [табл. 13]. .Помимо этого, в поле были сделаны краткие анализы воды р. Гейзерной выше и ниже выхода источников. Все эти анализы дают достаточно ясное представление о составе воды гейзеров.

Состав воды всех источников Гейзерной группы весьма однообразен. По принятой классификации они относятся к группе термальных, щелочных, кремнистых хлоридно-натриевых вод с минерализацией, не превышающей 2,0 г/л.

Основной химический состав воды главных гейзеров можно охарактеризовать следующей формулой:

Однако если детально сопоставлять химический состав разных гейзеров, легко можно убедиться, что существуют значительные различия в соотношении отдельных его компонентов [табл. 11]. Так, например, отношение rCl/rSO₄ обычно изменяется в воде гейзеров от 6,3 до 11,3, а в источнике Гроте достигает даже 12,5.

Таблица 11 Некоторые характерные соотношения для воды гейзеров

На основании наблюдающихся колебаний в химическом составе воды В. В. Иванов приходит к выводу, что в некоторых источниках Гейзерной группы к основной хлоридно-натриевой воде гейзеров в то время, когда она поднимается к поверхности, примешиваются более слабо минерализованные сульфатно-кальциевые воды.

Основную часть воды гейзеров составляют хлоридно-натриевые воды. Отношение Na/Cl для всех гейзеров очень устойчиво и равно 0,65-0,70. Отношение Cl/Br колеблется в пределах от 135 до 661 и в среднем равно 338. Обе эти величины весьма близки к соотношениям, характерным для морской воды [см. табл. 11]. Как мы уже отмечали, по мнению В. В. Иванова, хлоридно- натриевые воды генетически связаны с морскими, по всей вероятности третичными, отложениями. В долине Гейзерной эти воды поднимаются из третичных морских отложений с глубины не менее нескольких сот метров. Наоборот, сульфатные воды, невидимому, связаны с вышележащим комплексом вулканических туфов. Верхне-Гейзерные источники являются характерным представителем вод этого типа. Сульфатный характер воды этих источников объясняется связью их с мощными фумарольными выделениями в районе их выхода, обогащающими подземные воды в зоне окисления сульфатным ионом.

Примечательно, что по своему химическому составу и минерализации гейзеры очень близки к двум другим удаленным от долины Гейзерной группам современных и бывших гейзеров Камчатки - Паужетским и Киреунским источникам, которые характеризуются примерно такими же отношениями Na/Cl= 0,59-0,60, Cl/Br=145-154 [табл. 14].

Содержание в водах гейзеров других микроэлементов - F, I, В, As - не превышает обычных их концентраций, известных в термальных источниках Камчатки. Исключение представляет только содержание кремнекислоты, достигающей 280-330 мг/л, а по данным 1945 г., даже 380 мг/л. Такое высокое содержание кремнекислоты вообще известно лишь в водах гейзеров, причем не только Камчатки, но и Исландии и Йеллоустонского парка, и непосредственно связано с исключительно высокой температурой этих вод [табл. 12].

Так как растворимость в воде кремнекислоты увеличивается с повышением температуры, В. В. Иванов считает, что содержание кремнекислоты в щелочных термальных водах служит своеобразным показателем температуры этих вод на глубине. На основании этих соображений можно допустить, что на глубине температура воды камчатских гейзеров может быть порядка 200°.

Таблица 12 Минерализация и содержание кремнекислоты в гейзерах

Таблица 13 Состав спонтанного газа минеральных источников района долины р. Гейзерной (аналитик И. С. Красникова)

Таблица 14  Таблица химических анализов гейзеритов Камчатки

Для сравнения мы даем в табл. 13 типичные фумарольные струи из Верхне-Семячинских источников с высоким содержанием метана.

Наличие в источниках долины р. Гейзерной газов приведенного состава лишний раз подтверждает общую вулканическую природу долины в целом. Для воды гейзеров вряд ли будет характерен газ подобного состава. Здесь не приходится ожидать такого содержания углекислоты и других кислых газов, особенно учитывая высокую рН воды гейзеров. Вероятней всего в воде гейзеров содержится в основном азот. Такая же закономерность устанавливается и для Паужетских источников.

Особенностью камчатских гейзеров (так же как и гейзеров других стран) являются кремнистые отложения - гейзериты, образующиеся вокруг воронки гейзеров. Отложение гейзеритов происходит только у источников, содержащих весьма высокие концентрации кремнекислоты и температура воды которых достигает кипения. На Камчатке такие образования, кроме долины Гейзерной, наблюдаются еще на Паужетских и Больших Банных источниках.

Гейзериты в виде причудливых корок, щеток и натечных образований отмечаются в долине Гейзерной вокруг большинства крупных гейзеров. По-видимому, отложение гейзерита происходит только при интенсивном разбрызгивании термальной воды, в результате чего резко нарушаются физико-химические условия, установившиеся на глубине, и кремнекислота, находящаяся в большом количестве в щелочной горячей воде, быстро выпадает в осадок.

В табл. 14 обращает на себя внимание тождественность химического состава всех камчатских гейзеритов, независимо от состава воды источников, которые их отлагают. В основном - на 85-92% -гейзериты состоят из кремнекислоты [84]. Из других компонентов в гейзеритах Камчатки обычно присутствуют кальций и алюминий; железо и магний содержатся, как правило, в весьма небольших концентрациях.