О возможности использования термомагнитных параметров для идентификации вулканических пеплов (стр. 2 из 2)

Сводная диаграмма характеристических температур всех исследованных образцов представлена на рисунке 4. Видно, что пеплы разных вулканов имеют разную стабильность магнито-минеральной составляющей к нагревам. Наиболее стабильны пеплы вулкан Шивелуч. Наиболее неустойчивы пеплы вулкана Ксудач. Довольно близкие результаты получились по разным фракциям одного и того же пепла вулкана Шивелуч. В то же время пепел вулкана Хангар, собранный на разных удалениях от источника, демонстрирует заметные различия в результатах анализа. Очень привлекательно для целей идентификации наличие дополнительных характеристических температур у пеплов вулканов Безымянный, Ксудач и Хангар.

Тефра вулкана Шивелуч.

Рис. 4

Для изучения были взяты пеплы известного маркирующего горизонта Ш₃ (рис.2, точки 345 и 80009) с календарным возрастом

650 лет н. э. [1] и пепловая составляющая одного из современных пирокластических потоков 1964 года (т. 8110). Горизонт Ш₃ на небольшом расстоянии от вулкана (т. 345) текстурирован и разбивается на 2 подгоризонта (слоя). Верхний слой представлен тонким пеплом, а нижний - грубым. Кривые I_i(T) имеют классическую для титаномагнетитов форму (рис.1, тип 1), довольно устойчивы к нагревам. Разные фракции нижнего слоя и мелкая фракция смеси верхнего и нижнего слоя дали одинаковый результат. Такой же результат получился по пеплу горизонта Ш₃, отобранного с удаленной на 160 км от вулкана точки 80009. На таком удалении этот горизонт потерял свою текстурированность и выглядит как однородный слой. В то же время мелкая фракция из верхнего слоя дала повышенные характеристические температуры T1 при повторных нагревах (запись первого нагрева получилась бракованной).

Пепел пирокластического потока при первом нагреве выдал более высокотемпературный, чем у остальных изученных образцов пепла Шивелуча, диапазон T1-T2. При повторных нагревах диапазон T1-T2 расширился и сместился вниз, тем самым он стал похож на результат повторных нагревов верхнего слоя Ш₃. Различия с пеплом Ш₃ могут быть обусловлены не только принадлежностью к разным извержениям, но и иными условиями происхождения.

Пеплы вулкана Безымянный.

Изучались пеплы современных извержений, взятые недалеко от источника (рис.2, точки 69, 10185, 7486, 7586, 7686). Для анализа использовалась довольно мелкая фракция 56-71 мкм для всех образцов, кроме образца, отобранного в точке 69. У последнего анализировалась фракция 71-125 мкм. Диапазон T1-T2 у всех образцов пепла этого вулкана гораздо шире, чем у пеплов вулкана Шивелуч. Выделяющейся особенностью термомагнитных свойств пеплов Безымянного извержения 1986 года (точки 7486, 7586, 7686) является наличие вторых пиков Гопкинсона (рис.1, тип 3) и соответствующих характеристических температур T3-T4 в диапазоне 350-400^oC (рис.3 и 4). На записях образцов предшествующих извержений 1969 (т.69) и 1985 гг. (т.10185) годов эта особенность не обнаруживается.

Пепел вулкана Хангар.

Все 3 образца пепла этого вулкана от извержения, имеющего календарный возраст

5800 лет до н. э. [1], представлены одной фракцией 63-125 мкм. Они отобраны на разном удалении от источника (рис.2, точки 85220, 625, 345). Записи демонстрируют кривые 2-го и 3-го типов. Наиболее интересен результат по образцу, отобранному в наиболее дальней от вулкана точке 345 (г. Ключи). На кривой первого нагрева обнаруживаются 3 пары характеристических температур: T1-T2, T3-T4, T5-T6. Причем T1-T2 соответствует характеристическим температурам магнетита. На кривой второго нагрева этот диапазон уже не выделяется, но остальные пары T3-T4 и T5-T6 подтверждаются.

Пепел вулкана Опала.

Для эксперимента взята фракция 63-125 мкм от извержения

600 лет н. э. [1]. Один образец пепла отобран недалеко от вулкана (рис.2, т.86008), два других - в районе г.Петропавловск-Камчатский в 90-100 км от вулкана (точки 86254 и 86042). Кривые I_i(T) имеют форму 2 типа. Сравнительно узкий диапазон T1-T2 получился у образца, отобранного ближе к вулкану. У остальных диапазон T1-T2 довольно широкий.

Пепел вулкана Ксудач.

Изучен один образец фракции 63-125 мкм, отобранный (рис.2, т.345) на самом большом удалении (540 км) от вулкана-источника из всех нами изученных. Календарный возраст пепла

240 лет н. э. [1]. Запись кривой I_i(T) получилась не очень качественная из-за слабого выходного сигнала. Тем не менее, в середине кривой удается выделить характерный скачок фазового перехода магнетика (T3=400^oC, T4=389^oC). Подобный скачок появляется при повторном нагреве, но он оказывается заметно сдвинутым так, что диапазоны T3-T4 первичного и повторного нагревов не перекрываются. В целом эти кривые по особенностям похожи на кривые пеплов вулкана Безымянного извержения 1986 года. Отличие в более широких диапазонах T1-T2 и значительно более узких диапазонах T3-T4. Поскольку исследован пока только один образец и получена запись с высоким уровнем шумов, здесь требуются дополнительные испытания.

Выводы

Исследования грубого пепла нижней части горизонта Ш₃ вулкана Шивелуч показали независимость результатов от размеров частиц пепла. В то же время замечены некоторые отличия характеристической температуры T1 тонкого пепла из верхней части этого горизонта.

Пара характеристических температур T1-T2 у всех изученных пеплов имеет близкие величины, что пока не позволяет использовать их как идентифицирующий признак. Однако ширина диапазона T1-T2 у пеплов разных вулканов отличается в несколько раз, что в некоторых случаях может помочь различать пеплы разных вулканов.

Наличие дополнительных пар характеристических температур T3-T4, T5-T6 и т.д. является хорошим идентифицирующим признаком. Так, во всех исследованных пеплах вулкана Безымянный извержения 1986 года проявились характеристические температуры T3-T4 в диапазоне 350-400^oC.

Возможно различение пеплов разных извержений одного вулкана по термомагнитным параметрам. К примеру, пеплы извержений Безымянного 1969 и 1985 годов не дают специфических для пеплов извержения 1986 года характеристических температур T3-T4. Следует обратить внимание и на значимое различие T1-T2 у пепла из современного пирокластического потока вулкана Шивелуч от T1-T2 пепла горизонта Ш₃ исторического извержения этого вулкана.

Следует отметить неоднозначность некоторых результатов. Это относится к дополнительным характеристическим температурам в пеплах изучаемого извержения вулкана Хангар, которые проявились только на одном образце из трех, отобранном на наибольшем удалении от источника. Возможные причины - разная степень сохранности первичных магнитных минералов, существенное повышение вследствие глубокой гравитационно-эоловой дифференциации на большой дистанции переноса относительной концентрации мелкого магнитного минерала. Этот минерал на пониженном фоне других магнитных минералов мог проявить свои специфические магнитные свойства, подавленные на кривых записей образцов ближней зоны отбора.

Проведенная работа является поисковой и не претендует на окончательные выводы.

Авторы выражают благодарность О.А.Гириной за любезно предоставленные образцы пеплов вулкана Безымянный.

Список литерватуры

Брайцева О.А., Сулержицкий Л.Д., Пономарёва В.В., Мелекесцев И.В. Геохронология крупнейших эксплозивных извержений Камчатки в голоцене и их отражение в Гренландском ледниковом щите // Докл. РАН. 1997. Т. 352. N4. С. 516-518.

Храмов А.Н., Гончаров Г.И., Комиссарова Р.А. и др. Палеомагнитология / Под ред. А.Н.Храмова. Л.: Недра. 312 с.

Momose K., Kobayashi K., Minagawa K., and Machida M. Identification of tephra by means of ferromagnetic minerals in pumice // Bulletin of the Earthquake Research Institute. 1968. V. 46. P. 1275-1292.

Pawse A., Beske-Diehl S., and Marshall S.A. Use of magnetic hysteresis properties and electron spin resonance spectroscopy for the identification of volcanic ash: a preliminary study // Geophys. J. Int. 1998. V. 132. P. 712-720.