4.2 Интерпретация выявленных тепловых аномалий с учетом геологических и геофизических данных.
Проведенные исследования по выявлению тепловых аномалий в районе Эльбрусского вулканического центра позволили провести комплексную интерпретацию полученных данных с учетом многочисленных геологических (геологическая карта масштаба 1:200 000) и геофизических данных, полученных российскими учеными в районе Эльбрусского вулканического центра [Корниенко и др, 2004].
В пределах вулканического конуса в двух из трех обработанных выборок (1998-1990гг. -1 и 2000-1990гг. – 1A) зафиксированы тепловые аномалии интенсивностью более 0,5оС, пространственно совпадающие с данными магнито-теллурического и резонансного зондирования глубинных структур вулкана, которые подтверждают наличие приповерхностной магматической камеры на глубине около 8 - 1 км от поверхности [Лаверов и др., 2005].
Аномалии 2 и 3 примерно той же интенсивности, расположенные по периферии ледовой «шапки» Эльбруса, мало информативны (в первую очередь аномалия 3) в связи с неустойчивым состоянием здесь снежного и ледового покрова. Для детального анализа теплового поля в пределах ледовой шапки необходим набор снимков, полученных в зимнее время (см. выше), и метеорологические данные, позволяющие оценить характер исследуемых поверхностей (снег, лед) для объективных выводов о характере теплового поля.
Рисунок 7 - Карта тепловых аномалий, обнаруженных в районе Эльбрусского вулканического центра.
Аномалии 4 и 5, расположенных к востоку и западу от г.Эльбрус, пространственно тяготеют к Султранскому магмоподводящему разлому (северо-западная часть аномалии 3 находится также в пределах этого разлома) весьма интересны и должны быть исследованы методами экспериментальной геофизически.
Две тепловые аномалии 6 на северном склоне Передового хребта пространственно связаны с крупной тектонической зоной запад-северо-западного направления с падением к северу. Аномалии расположеные несколько южнее группы относительно молодых субвулканов Таш-Тюбе, возраст извержения их радиоуглеродным методом установлен в 39000 лет, вблизи которых выявлена низкоомная аномалия субширотного направления, естественно связать с глубинным магматическим очагом.
Необходимо отметить, что, если аномалии 1 и 1А подтверждаются (или подтверждают) данными геофизических исследований, то остальные аномалии требуют дополнительной целенаправленной проверки методами, которые в комплексе с результатами тепловой съемки могут с достаточной степенью достоверности свидетельствовать о наличии приповерхностных магматических камер.
При проведении дополнительных точечных (контрольных) тепловых наблюдений на вулканической постройке, приведенные выше данные могут быть использованы при теоретических оценках распределения температур в пределах глубинных структур вулканической постройки и оценки запасов тепловой энергии во вмещающих породах.
4.3 Применение развиваемых математических геолого-геофизических технологий в анализе тепловой и флюидной активности разломно-блоковых образований в литосфере региона
Исследование магматического очага методами активного или пассивного сейсмического зондирования ставит ряд вопросов, ответ на которые можно получить, используя современные математические модели и численные методы. Сложная геологическая форма постройки вулкана Эльбрус и недостаточный объем информации о физико-механических свойствах магмы, находящейся как в магматическом очаге, так и в промежуточной камере, накладывают известные ограничения на развиваемые математические модели и определяют в конечном итоге степень их информативности [Собисевич, 2001].
В процессе дальнейшего анализа отдельных магматических структур воспользуемся следующим подходом. Будем полагать, что магма, заполняющая промежуточную камеру и магматический очаг вулкана, постоянно воздействует на стенки с некоторой изменяющейся во времени интенсивностью. Внутри промежуточной камеры и магматического очага в результате дифференциации расплава выделяющаяся летучая компонента локализуется в основном в верхней части и представляет собой газовую полость близкую по форме к сферической. Эта полость и является основным элементом резонатора с достаточно высокой добротностью, что подтверждается данными натурных экспериментов на похожих структурах.
Магматическая камера и магматический очаг в процессе своего существования подвергаются импульсным воздействиям, источниками которых служат землетрясения. Сама по себе амплитуда этих воздействий сравнительно невелика и в условиях существующего динамического равновесия для всех структур «спящего» вулкана она сопоставима с естественным уровнем сейсмических шумов. Поэтому воздействия от местных или удаленных землетрясений являются тем источником возмущений, который позволяет наблюдать динамические процессы в районе вулканической постройки.
Таким образом, можно уточнить постановку модельной задачи по определению диапазона «собственных» резонансных частот магматического очага и магматической камеры и определив по этим данным их размеры, перейти к оценке тепловых полей. В первом приближении эти образования могут быть заменены полостями соответствующей конфигурации и размера, расположенными в слоистой структуре и заполненными вязкой жидкостью. В верхней части полости существует объем, заполненный летучими компонентами. В общем случае эта структура ответственна за появление в спектре результирующего сигнала резонансных составляющих в низкочастотном (инфразвуковом) диапазоне.
При изучении наведенных волновых процессов в окрестности вулканической постройки наметились два подхода [Собисевич, 2001]. Первый подход связан с классом вулканологических задач, которые характеризуют сам процесс извержения. Дело в том, что магма представляет собой многокомпонентную среду, состоящую из силикатного расплава, различных кристаллов, растворенных газов (вода, углекислый газ и др.), а также значительного количества газа в виде отдельных пузырьков и скоплений пузырьковых образований разного масштаба. Перед извержением она накапливается в периферических очагах, дайках, других структурах дилатансного типа, находящихся в геологической среде вулканической постройки и связанных с поверхностью подводящим каналом или системой каналов.
Второй подход включает весь комплекс теоретических и аппаратурных методов, которые направлены на изучение условий генерации первичных сейсмических полей в вулканической постройке и окружающей среде на всех этапах развития вулканической деятельности. Это, прежде всего, оценка роли дегазации растворенных в магме летучих и взаимодействие магмы со слоями, насыщенными флюидом (в основном водой), которые встречаются на ее пути. Оба эти механизма являются ответственными за подготовку и развитие катастрофических событий в районе вулканической постройки, а возникающие акустические колебания в ряде случаев являются хорошими предвестниками готовящихся катастрофических извержений спящих вулканов [Рогожин и др., 2001; Лаверов и др., 2005].
Таким образом, на современном этапе изучения геолого-геофизических и сейсмических процессов «спящих» вулканов необходимо геофизическими методами уточнить внутреннюю структуру вулканической постройки, аппаратурными методами оценить частотные характеристики разломно-блоковых структур, теоретически изучить резонансные особенности и характерные размеры отдельных структур вулкана (магматической камеры, магматического очага) и потом постараться выделить их на фоне собственных колебаний Земли. Располагая подобными данными можно переходить к анализу условий развития вулканического процесса и уточнения структуры тепловых полей.
|
