Тектоника, вулканизм и сейсмичность: вопросы парагенетических связей

Б.В. Иванов, В.А. Широков

В тектоническом отношении исследуемый район представляет собой вулканотектоническую депрессию (ВТД), окончательно сформировавшуюся в конце верхнечетвертичного времени (Q₃) в виде Карымской кольцевой структуры (ККС)  размером 36х28 км с амплитудами  смещений по кольцевым разломам от 40 до 100 и более метров. ККС имеет ряд тектонических особенностей. Это телескопичность строения, проявляющаяся в последовательном развитии однотипных структур все более высокого порядка: ВТД – кольцевая структура – кальдеры – вулканы; обязательное присутствие радиальных разломов, образующих систему узких, шириной до 5-10 км, ступенчатых грабенов с амплитудой смещения от 40 до 200 м, ступенчатое  расположение сбросов, сопровождающеесся последовательным увеличением амплитуды смещения по направлению к центру кольцевой структуры. В пределах структуры выделяются сейсмичные и асейсмичные разломы. Первые обычно являются и магмопроводящими.

Линии разломов северо-восточного простирания являются главным структурным элементом Восточного вулканического пояса, к ней приурочиваются все действующие и потухшие вулканы этого района. Эту тектоническую линию следует рассматривать как серию субпараллельных сквозькоровых  (мантийных) разломов, по которым магма мигрирует к поверхности. Разломы субмеридионального, северо-западного, субширотного направлений относятся к разломам преимущественно корового заложения. На месте пересечения коровых разломов с глубинными мантийными возникают т.н. «структурные узлы», предполагающие возможность образования системы периферических и глубинных коровых магматических очагов, имеющих связь с верхней мантией.

Район характеризуется высокой степенью вулканической активности. На площади около 1000 км² находятся два действующих вулкана – Карымский и Малый Семячик, 18 потухших и множество моногенных образований. Вулканическая деятельность района на разных этапах развития характеризовалась контрастностью состава продуктов извержений, от базальтов до риолитов, с преимущественным развитием андезитового вулканизма и сосуществованием основного вулканизма мантийного питания и кислого вулканизма, связанного с коровыми магматическими очагами.

Глубинное строение ККС представляет собой систему разноглубинных магматических очагов, действующих (вулкан Карымский) и уже остывших, с разной степенью дифференциации магмы (вулкан Академии Наук), а также близповерхностных  гранитоидных интрузий, являющихся интрузивными  аналогами эффузивов. Предполагается, что эта система имеет общий питающий очаг в переходном от коры к мантии слое.

Со времени начала в 1962 г. детальных сейсмологических наблюдений в Карымском вулканическом центре выделяются два главных эпизода сейсмической и вулканической деятельности.  1-2 января 1996 г.  произошло самое сильное за последние 100 лет коровое землетрясение  в континентальной части Камчатки с магнитудой М=7, вызвавшее  фреато-магматическое извержение в районе Карымского озера и начавшееся после 15-летнего периода покоя центральное извержение Карымского вулкана. Вторым эпизодом является Кроноцкое землетрясение 5.12.1997 г. с М=7.8 и протяженностью области очага около 220 км, которое оказалось самым сильным землетрясением на Камчатке за последние 30 лет.

Первое в историческое время фреатомагматическое  извержение в кальдере вулкана Академии Наук на дне оз. Карымского в 1996 г. связано с оживлением региональной северо-восточной зоны разломов и последующей активизацией разломов корового заложения, что фиксировалось серией вулкано-тектонических землетрясений с глубиной очагов до 60 км, предварявших и сопровождавших извержение Карымского вулкана. Мы считаем, что причиной, нарушившей неустойчивое равновесие магматической системы в недрах ККС, послужил т.н. «тектонический удар» (землетрясение 1.01.1996 г. с магнитудой М=7 и протяженностью области очага около 40 км), вызвавший  подъем базальтовой магмы из общего питающего очага.

Для выяснения причин этих природных явлений катастрофического характера для периода 1988-2002 гг. проведено сопоставление изменений   годовых величин скорости V сейсмотектонического движения, рассчитанной по данным камчатских и охотоморских землетрясений  с H = 150-600 км, вариаций скорости U вращения Земли вокруг своей оси и моментов возникновения сильнейших землетрясений с магнитудой М7.6, произошедших в этот период в районе о. Хоккайдо, в Курило-Камчатской зоне, на Сахалине и Алеутских островах. Показано, что для величин V и U в период 1993-1997 гг. наблюдался устойчивый линейный рост, во время которого в указанном сегменте Тихоокеанского сейсмического пояса произошло 7 сильных землетрясений с магнитудой М7.6 (каталог NEIC GS USA). Характерно, что в предыдущие и последующие 5 лет (1988-1992 и 1998-2002 гг.) землетрясения такой силы здесь не происходили. Сделан вывод, что возникновение в 1993-1997 гг. сильнейших землетрясений в северо-западной части Тихоокеанского тектонического пояса, а также событий 1996-1997 гг. в Карымском вулканическом центре связано с процессами общепланетарного масштаба. Глобальные силы влияют на характер контактного взаимодействия больших тектонических плит и приводят к перестройке полей напряжений на региональном и субрегиональном уровнях.

Все вышесказанное служит подтверждением тезиса о взаимосвязи  общепланетарных тектонических процессов с сейсмическими и вулканическими.

Основываясь на концепции статистически значимого влияния общепланетарных  космофизических факторов на сейсмотектонические процессы для землетрясений 1 января 1996   г., М=7 и 5 декабря 1997 г.,  М=7.8 В.А. Широковым были сделаны соответственно краткосрочный  и долгосрочный прогнозы, которые оправдались по времени, месту и магнитуде ожидаемых событий.