КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-77-10019
НазваниеРевизия геодинамической эволюции Южной Камчатки и оценка вулканоопасности Малко-Петропавловской зоны поперечных дислокаций на основе геохимических, изотопно-геохронологических и палеомагнитных исследований вулканитов завойковского комплекса
Руководитель Бергаль-Кувикас Ольга Валерьевна, кандидат наук (признаваемый в РФ PhD)
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения Российской академии наук , Камчатский край
Конкурс №71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-101 - Общая тектоника и геодинамика
Ключевые слова Камчатка, завойковский комплекс, Малко-Петропавловская зона поперечных дислокаций, вулканоопасность, моногенный вулканизм, изотопно-геохимические исследования
Код ГРНТИ38.37.19
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
На Дальнем Востоке России находится активная окраина континента – Курило-Камчатская островная дуга, которая формирует действующие вулканические пояса, обеспечивая прирост земной коры к континенту. Фундаментальная проблема предлагаемого проекта состоит в изучении проявлений вулканизма как индикатора параметров слэба, мантии и коры.
Объектом исследования является малоизученный завойковский комплекс, расположенный в основании Малко-Петропавлоской зоны поперечных дислокаций. Это один из древнейших магматических комплексов Южной Камчатки, находящийся в основании активного вулканического пояса. Вулканиты завойковского комплекса с возрастом 14-11 млн. лет перекрывают Авачинский трансформный разлом, который связывается с аккрецией Кроноцкого террейна 10-6 млн. лет назад. Таким образом, существующие модели формирования структуры Южной Камчатки требуют пересмотра. Более того, причины, условия происхождение миграции вулканических поясов на Южной Камчатке до сих не изучены. Не выявлены закономерности проявления разных типов вулканизма вкрест простирания дуги: например, в тыловой части дуги расположены щитовые вулканы позднеплейстоценового возраста, в фронтальной части современного вулканического пояса - голоценовые кальдерные комплексы, базирующиеся на завойковском комплексе. Так как генезис большинства эпитермальных месторождений находится в прямой зависимости от типов проявлений магматизма и постмагматических процессов, предполагаемое исследование внесет значительный вклад в развитие ресурсосберегающей экономики страны.
Многочисленные разрывные нарушения, дайки, пронизывающие завойковский комплекс, возможно, служат питающей системой для голоценовых моногенных образований Малко-Петропавловской зоны поперечных дислокаций. Таким образом, восстановление условий магмогенерации и геодинамической обстановки формирования завойковского комплекса внесет значительный вклад не только в понимание формирования современного облика Южной Камчатки, но и станет важной составляющей при изучении опасности от моногенного вулканизма для городов Вилючинск, Петропавловск-Камчатский и акватории Авачинского залива. Построение изопахит от извержений моногенных ареальных конусов, оценка возраста их формирования и расчет скоростей подъема магм уже сформировавшихся образований позволит значительно уменьшить риски для хозяйственной деятельности человека.
Актуальность предлагаемых нами исследований следует из малой изученности завойковского комплекса и Малко-Петропавловской зоны поперечных дислокаций. Оценка опасности моногенного вулканизма в акватории Авачинского залива позволит снизить риски при развитии промышленных и социальных объектов городов Петропавловск-Камчатский, Елизово и Вилючинск. С учетом того, что Камчатка попала в списки территорий опережающего развития России и количество инвестиций для развития туристической отрасли региона будет ежегодно увеличиваться, необходимо провести комплексное исследование потенциально опасных природных катастроф, имеющих место в прошлом.
Научная новизна заключается в применении самых современных методов изотопно-геохимических, термобарометрических, геолого-структурных, тефрохронологических, палеомагнитных исследований. Комплексное изучение позволит получить большой объем согласованных и разносторонних данных. Результаты заявляемого исследования планируется доложить на международных конференциях и опубликовать в высокорейтинговых журналах, что даст возможность эффективного ответа российского общества на большие вызовы современного мира.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В полевой сезон 2024 г. были организованы экспедиционные работы на мыс Шипунский. На основании палеомагнитных исследований магматических комплексов Шипунского сегмента Кроноцкого террейна установлено, что изученные образования испытали не менее двух эпизодов перемагничивания, соответствующих интервалам прямой и обратной полярности. Перемагничивание произошло после основной фазы деформаций и, возможно, связано с эндогенным событием, приведшим к формированию наиболее молодых даек бечевинского комплекса. Результаты измерения анизотропии магнитной восприимчивости свидетельствуют, что магнитная текстура гранитоидов Шипунского массива сформировалась в условиях сжатия в северо-западном направлении. Различная ориентировка осей эллипсоида анизотропии в субвулканических телах бечевинского и кубовского комплексов свидетельствует об их разнонаправленном внедрении в приповерхностных условиях и приуроченности к вулканических аппаратах центрального типа.
Палеомагнитные исследования базальтовых лавовых потоков района Толмачева Дола позволили рассчитать направления геомагнитного поля, характеризующие 7 независимых уровней в позднем плейстоцене – голоцене, что может быть использовано для разработки опорной кривой вековых вариаций геомагнитного поля для Камчатки. По трем сайтам получены палеомагнитные направления, отвечающие экскурсу геомагнитного поля в возрастном интервале 7600 – 10000 лет. По результатам измерений анизотропии магнитной восприимчивости реконструированы направления течения лавовых потоков, которые совместимы с предполагаемой моделью ареального вулканизма Толмачева Дола.
Проведены геохимические изучения магм моногенных конусов лав Бархатного комплекса и Толмачева дола, принадлежавших Малко-Петропавловской зоне поперечных дислокаций. В двух сравниваемых районах существует две генерации расплавов: первая характеризуется высокомагнезиальными андезибазальтами, вторая серия имеет относительно высокие концентрации калия при риолитовом составе основной массы. Вторая серия встречается в редких включениях. В изучаемых обнажениях доминируют андезибазальты. Таким образом, проявления моногенного вулканизма имеют сложные магмоподводящие системы, несмотря на одноактные проявления.
Был изучен геохимический состав магм прибрежного вулканического комплекса, который варьирует от основных до кислых разностей. Интрузивы характеризуются большими вариациями по содержанию петрогенных окислов. В то время как эффузивные разности, в большей степени лавовые потоки, имеют составы от 51 до 76 мас.% SiO2, составы туфов варьируют от 57-81 мас.% SiO2. Таким образом, опробованные магматические горные породы слагают непрерывную дифференцированную серию от базальтов до риолитов, при этом наличие анализов с повышенным содержанием кремнезема определенно указывают на вторичные постмагматические преобразования. Большая часть анализов соответствует умеренно-калиевой серии. Обращает на себя внимание наличие высокомагнезиальных габбро-диоритов. Интересны соотношения редких несовместимых элементов, таких как Rb, Sr, Zr, вариации которых не образуют линейные тренды и классическими процессами фракционной дифференциации не объяснимы и могут указывать на наличие различных источников магм.
В рамках реализации проекта приведены пространственно-временные характеристики вулканических структур Южной Камчатки. На основе сопоставления типов вулканических структур, объемов изверженного материала, геохимических характеристик магм и параметров земной коры выдвигается гипотеза о доминирующей роли процессов отката слэба и отступания глубоководного желоба. Эти процессы объясняют изменение глубинных зон магмогенерации слэба во времени и способствуют миграции вулканических структур Южной Камчатки.
Установлена взаимосвязь морфометрических параметров рельефа, характеризующих степень мегатрещиноватости геосреды, с вулканизмом и термическим состоянием верхней части литосферы Южной Камчатки. Области повышенной тектонической раздробленности выделяются по положительным аномалиям упомянутых морфометрических параметров. В их пределах преобладают хрупкие деформации, о чем свидетельствуют низкие значения температуры на глубине и высокая современная малоглубинная сейсмичность. Более прогретые участки, где расположено большинство вулканических построек и термальных источников, характеризуются более низкой степенью тектонической раздробленности и преобладанием пластических деформаций.
Анализ динамики количества туристов, посетивших различные природные парки и заповедники Курило-Камчатского региона с 2015 по 2024 гг., показал, что общий тренд увеличения количества туристов справедлив не для всех особо-охраняемых природных территорий. Так, он наблюдается в Курильском заповеднике, который в 2024 г. посетило в 5 раз больше туристов, чем в 2016 г., а также для Кроноцкого заповедника, хотя здесь за период 2015-2024 гг. число туристов увеличилось только в два раза. Рост числа туристов в целом прослеживается также для Южно-Камчатского природного парка, хотя в 2024 году количество туристов там оказалось ниже показателя 2023 г.
Результаты работ представлены на международных совещаниях (IAVCEI-1st International Monogenetic Conference, XIII Международная научно-практическая конференция «Морские исследования и образование» (MARESEDU-2024), Международная научно-практическая конференция ЦНИГРИ), всероссийских (Тектоника и геодинамика Земной коры и мантии: фундаментальные проблемы-2025, III молодежная научная конференция-школа с международным участием ДВГИ ДВО РАН - 2024, Problems of Geocosmos-2024, Палеомагнетизм и магнетизм горных пород, Всероссийская конференция, посвященная 125-летию со дня рождения выдающегося российского ученого академика Д.С. Коржинского, проводимая в рамках 300-летия Российской академии наук "Физико-химические факторы эндогенного петро-и рудогенеза: Новые рубежи"-2024, XXXI Всероссийская молодёжная конференция «Строение литосферы и геодинамика»-2025, XXVIII ежегодная научная конференция «Вулканизм и связанные с ним процессы» 2025).
В отчетном периоде результаты работ опубликованы в журналах Journal of volcanology and Geothermal Research, Физика Земли, Геофизические процессы и биосфера, Вестник КРАУНЦ Науки о Земле. На рассмотрение подана статья в журнал Геотектоника.
Научно-популярное направление реализовано публикацией заметки в газете «Дружба» Российского Университета Дружбы Народов «На Земле огненных гор: полуостров Шипунский» №2 (1606) https://www.rudn.ru/media/corporate-publications/friendship. О экспедиции был снят репортаж Вести-Камчатка «Полевые исследования и яркие впечатления» https://vk.com/id6367077?z=video-162811924456249780%2Fvideos6367077%2Fpl6367077-2. Основные этапы проекта и опубликованные работы освящались на странице руководителя проекта https://vk.com/id6367077.
Публикации
1. Бергаль-Кувикас О.В., Долгая А.А., Бушенкова Н.А., Агибалов А.О. Корреляция данных мантийной томографии и результатов анализа тектонической раздробленности литосферы с проявлениями моногенного вулканизма Малко-Петропавловской зоны поперечных дислокаций, Камчатка Материалы II Всероссийской научной конференции «Геотектоника и геодинамика сейсмоактивных регионов», посвященной 300-летию Российской академии наук. ИФЗ. Москва, 125-126 (год публикации - 2024)
2. Бергаль-Кувикас О.В., Акбашев Р.Р. Сейсмоакустическое профилирование Авачинской губы (Камчатка) Труды XIII Международной научно-практической конференции «Морские исследования и образование (MARESEDU-2024). «Центр морских исследований МГУ имени М.В. Ломоносова». Москва. (год публикации - 2024)
3. Логинов В.А., Новиков Ю.В., Воронин П.О., Бергаль-Кувикас О.В. Опыт применения магнитотеллурического зондирования в изучении геоэлектрических особенностей Кеткинского месторождения термальных вод, Центральная Камчатка XXVIII ежегодная научная конференция, посвященнпя Дню вулканолога «Вулканизм и связанные с ним процессы», 24-29 марта 2025 г.. Петропавловск-Камчатский. (год публикации - 2025)
4. Латышев А.В., Аносова М.Б., Латанова Е.А., Бергаль-Кувикас О.В. Палеомагнетизм миоценовых магматических образований южной Камчатки Физика Земли (год публикации - 2025)
5. Бергаль-Кувикас О., Чугаев А., Дарионова Ю., Ковальчук Е. Trace elements, Sr-Nd-Pb isotopes and olivine zonations as markers magma genesis and evolution of monogenetic cone Shlakovaya Mount, Malko-Petropavlovsk zone of transverse dislocation, Kamchatka IAVCEI-1st International Monogenetic Conference, San Pedro De Atacama, Chile, 2024. (год публикации - 2024)
6. Бергаль-Кувикас О., Долгая А., Бушенкова Н., Агибалов А. Correlation of crustal structure and fracturing with spatial distribution of monogenic volcanism in the Malko- Petropavlovsk zone of transverse dislocation, Kamchatka IAVCEI-1st International Monogenetic Conference, San Pedro De Atacama, Chile, 2024. (год публикации - 2024)
7.
Виаличка К., Биндеман И., Бергаль-Кувикас О., Рогозин А.
Paleoaltimetry and paleotectonic reconstruction using triple oxygen and hydrogen isotopes: Depleted δ18O and δD values in ignimbrites of Verkhneavachinskaya caldera record collisional uplift during Miocene arc accretion to Kamchatka
Journal of Volcanology and Geothermal Research, 452, 108142 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jvolgeores.2024.108142
8. Рылова С.А., Бергаль-Кувикас О.В. Сравнение вулканизма Южной Камчатки с другими сегментами Курило-Камчатской островной дуги XXXI Всероссийская молодежная конференция «Строение литосферы и геодинамика» Иркутск, Институт земной коры СО РАН - 13-18 мая 2025., XXXI Всероссийская молодежная конференция «Строение литосферы и геодинамика» Иркутск, Институт земной коры СО РАН - 13-18 мая 2025 (год публикации - 2025)
9. Бергаль-Кувикас О.В., Владимирцева О.В., Субботин Н.А., Орлов С.Ю. Медная минерализация прибрежного вулканического комплекса Южной Камчатки XIV Международной научно-практической конференции «Геология, прогноз, поиски и оценка месторождений алмазов, благородных и цветных металлов». ЦНИГРИ. 15-18 апреля, 2025. Москва. (год публикации - 2025)
10. Латышев А.В., Аносова М.Б., Латанова Е.А., Бергаль-Кувикас О.В. Палеомагнетизм мезокайнозойских магматических и вулканогенно-осадочных комплексов мыса Налычева и полоустрова Шипунский (Камчатка) Материалы Всероссийской школы-конференции "Палеомагнетизм и магнетизм горных пород". Казанский Федеральный Университет. 30 марта-5 апреля, 2025 г. Казань. (год публикации - 2024)
11. Рылова С.А., Бергаль-Кувикас О.В. Пространственно-временные характеристики проявления вулканизма Южной Камчатки III молодежная научная конференция-школа с международным участием, Владивосток, 16–20 сентября 2024 г. : материалы конференции. ДВГИ ДВО РАН. Владивосток : Издательство Дальневосточного федерального университета, 2024 (год публикации - 2024)
12. Бергаль-Кувикас О.В., Чугаев А.В., Дриль С.И., Рогозин А.Н., Виаличка К.А., Биндеман И.Н. Влияние гидротермально-метеорных вод на Sr-Nd-Pb-O изотопные системы игнимбритов Верхнеавачинской кальдеры, Камчатка Всероссийская конференция, посвященная 125-летию со дня рождения выдающегося российского ученого академика Д.С. Коржинского, проводимая в рамках 300-летия Российской академии наук "Физико-химические факторы эндогенного петро-и рудогенеза: Новые рубежи". ИГЕМ. Москва. (год публикации - 2024)
13.
Владимирцева О.В., Бергаль-Кувикас О.В., Субботин Н.А., Орлов С.Ю.
Новые данные о медной минерализации прибрежного вулканического комплекса Южной Камчатки
Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле (год публикации - 2024)
10.31431/1816-5524-УДК 552.08 2024-4-64-102-113
14. Агибалов А.О., Бергаль-Кувикас О.В., Зайцев В.А., Сенцов А.А. Взаимосвязь выраженной в рельефе мегатрещиноватости юго-востока Камчатки с вулканизмом и термическим состоянием верхней части литосферы Геофизические процессы и биосфера (год публикации - 2024)
15. Бергаль-Кувикас О.В. Геохимические характеристики лав конуса Зеленый в сравнении с моногенными шлаковыми конусами Малко-Петропавловской зоны поперечных дислокаций, Камчатка Тектоника и геодинамика Земной коры и мантии: фундаментальные проблемы-2025. Материалы LVI Тектонического совещания. с. 55-56. (год публикации - 2025)
Возможность практического использования результатов
Определение высоких содержаний меди в скальных массивах Южной Камчатки потенциально важно для развития горнодобывающей промышленности Камчатского края.
Моделирование потенциального обвала вулкана Корякский показало возможный сектор коллапса постройки в сторону г. Елизово и пригородной агломерации северо-западной части г. Петропавловск-Камчатский. Необходимо это учитывать при дальнейшем развитии региона.
Анализ динамики количества туристов, посещающих особо охраняемые природные территории Камчатки и Курильских островов, позволил идентифицировать объекты, которые нуждаются в дальнейших изучениях и мониторинге угроз от природных катастороф.