В кальдере вулкана - Геннадий Александрович Карпов

нормальных температуре и давлении. В данных условиях существовали какие-то формы растительности, отражающие специфические климатические черты своего времени. А это уже может быть достаточно надежным ключом к расшифровке возраста толщи. И такие «свидетели» геологических событий нашлись в озерных пеплово-пемзовых туфах Узона. Специалистами были обнаружены споры и пыльца, анализ которых показал, что в период осадконакопления в этом районе произрастали открытые тундровые, болотные и луговые травянисто-кустарниковые ассоциации с отдельными участками кустарников. Лесные ассоциации фактически не обнаружены, что позволило предположить существование в то время холодных климатических условий, характерных для предледниковых эпох.

Близкие значения дает и анализ пресноводных форм ископаемых водорослей. Так, было установлено, что формирование пеплово-пемзовых туфов третьего Узонского озера происходило в эпоху похолодания конца межледниковья — начала верхнеплейстоценового оледенения (Q32–3), т. е. 38–70 тыс. лет назад. Следовательно, в это время кальдера уже существовала, однако термальных источников, по-видимому, еще не было, так как в противном случае какие-то формы термофильных водорослей наверняка захоронились бы в озерной толще.

Когда же появились горячие источники и какие события способствовали этому?

В первой главе мы уже показали, что в конце верхнего плейстоцена и вплоть до голоцена (10 тыс. лет назад) в районе Узон-Гейзерной депрессии происходили интенсивные внедрения экструзий кислого состава. В кальдере Узон в это время сформировалась экструзия горы Белой. Весь район испытал колоссальные тектонические движения. Возникли новые тектонические разломы. По одному из них заложилось русло реки Шумной, спустившей Узонское озеро. Вот с этим-то этапом проявления кислого вулканизма и тектонических движений геологи и связывают возникновение гидротермальной деятельности в описываемом районе.

Таким образом, несмотря на то что как геологическая структура кальдера Узон возникла порядка 100 тыс. лет назад, началом проявления гидротермальной системы в ней следует считать лишь период завершения кислого вулканизма, т. е. возраст горячих источников и гейзеров может быть не более 10–30 тыс. лет. Об их «молодости» говорят также следующие факты. Вышеупомянутые кислые экструзии, слагающие сопку Озерную, гору Белую и др., имеют как бы сглаженные склоны, уплощенные вершины — рельеф, характерный для ледниковых образований. Есть представление, что эти экструзии прорвались в конце верхнеплейстоценового оледенения, возможно даже имели место подледные излияния. На бортах Узонской кальдеры также хорошо заметны типичные ледниковые кары — углубления в виде ниш, прорезанные в склоне горы ледником. В низине, на север и запад от озера Центрального, отчетливо видны однообразно ориентированные гряды низких холмов с пологой северной и крутой южной сторонами. Это также обработанные ледником останцы более плотных агломератовых туфов, отложившихся в озерном бассейне. Более рыхлые озерные отложения были выпаханы льдом. Их многочисленные валуны сейчас встречаются на юго-западном берегу озера Центрального. Но эти обломки не имеют следов воздействия горячих растворов. Также не обнаружено и характерных следов гидротермальной проработки в отложениях пеплово-пемзовых туфов, прорванных кислой экструзией горы Белой. Только в обнажениях по первому левому притоку реки Шумной встречаются маломощные зоны плотных окварцованных среднезернистых туфов, окварцевание которых связывается с кратковременным воздействием на породы растворов с высоким содержанием кремнезема. Предполагается, что внедрение экструзии Белой могло происходить непосредственно в озерный бассейн. Породы экструзии Белой интенсивно изменены в процессе газо-гидротермального воздействия на них высокотемпературных фумарол.

Эти факты позволяют говорить о том, что собственно гидротермальная система, аналогичная современной, с современным составом термальных вод, проявилась в кальдере Узон по ранее конца ледникового периода, т. е. 10–30 тыс. лет назад.

МНОГО ЛИ ТЕПЛА В КАЛЬДЕРЕ

На закате или рано утром, когда воздух еще не прогрет, Узонское термальное поле представляет собой особенно красочное зрелище: от крупных грифонов высоко вздымаются плотные столбы пара, а вблизи поверхности, как подлесок, тянутся кверху тысячи мелких струек (фото 24). Парит и вся термальная площадка на протяжении до 1,5 км. Сколько тепла уходит в воздух! По расчетам ученых, основанных на реальных замерах теплоотдачи с различных поверхностей источников и грунта, суммарный вынос тепла Узонской тепловой системой составляет порядка 70 тыс. ккал/с.

Как видно из табл. 2, основная часть тепла (более 80 %) на Узоне выносится через поверхность крупных и мелких термальных водоемов. Вынос тепла термальными ручьями составляет всего порядка 10 %. Суммарный расход воды с термальных полей, включающий сток и испарение, — 170 кг/с. Здесь не мог быть учтен вынос тепла К скрытым, подземным стоком. В то ясе время в трещиноватых породах по величине он может быть равен поверхностному стоку. Поэтому приводимую в таблице величину суммарного выноса тепла (64 тыс. ккал/с), по-видимому, нужно считать нижним пределом тепловой мощности.

По представлениям гидрогеолога В. В. Аверьева и теплофизика Г. Н. Ковалева Узон является одной из крупнейших гидротермальных систем на Камчатке, а вместе о расположенной рядом Долиной Гейзеров — самой крупной на Камчатке и одной из самых мощных в мире. Для сравнения можно привести Паужетскую гидротермальную систему на юго-западе Камчатки, где при выносе тепла в два раза меньшем, чем на Узоне, перегретого пара хватает для работы электростанции мощностью 10 тыс. квт. В перспективе — строительство станции на 25 тыс. квт. Такие гидротермальные системы, как Узонская и Паужетская, давно уже используются. На подаем ном тепле сейчас работают несколько десятков геотермальных электростанций, вырабатывающих более 6 млрд. квт/ч электроэнергии в год. Причем электроэнергия, вырабатываемая за счет подземного тепла. Земли, является самой дешевой из существующих энергоисточников. Интересно отметить, что запасы вод в гидротермальных системах практически неисчерпаемы. Возраст таких систем, как правило, не менее 10 тыс. лет, а есть Системы, действующие миллионы лет, и все это время на поверхность изливались горячие воды, выбрасывалась в воздух колоссальная энергия.

МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ РУДЫ

Материалы, полученные при изучении переноса рудных компонентов, особенностей разгрузки минеральных источников и характера отложения сульфидов мышьяка и сурьмы на Узонском термальном поле, позволяют построить пока еще приближенную модель сульфидной рудообразующей системы. Прежде всего мы принимаем два положения, необходимые для наших построений: 1) гидротермальпые растворы на глубине, в зоне транспортировки рудного вещества, имеют щелочную реакцию;

2) сероводород и продукты его диссоциации имеют глубинное происхождение и переносятся по общим с гидротермами путям фильтрации. Оба положения находят на Узоне подтверждение. Первое — реальными замерами pH в зонах выхода наиболее высокотемпературных хлоридио-натриевых растворов с высоким содержанием мышьяка и сурьмы; второе — наблюдениями за спецификой отложения сульфидов железа, меди и мышьяка в разрезе термального поля. Так, по ручным скважинам отмечается сквозное развитие пирита от поверхности до глубины 17 м (максимальная глубина скважины). Но в то же время глубже 2,5 м встречается ассоциация пирита с пирротином, с отчетливыми следами замещения последнего пиритом. Повсеместно с уменьшением глубины наблюдается смена реальгара аурипигментом. А в глубоких горизонтах разреза Фумарольного озера обнаружен парагенезис