Journal of Volcanology and SeismologyJournal of Volcanology and SeismologyВулканология и сейсмология0203-03063034-5138The Russian Academy of Sciences66003510.31857/S0203030624040012IYEPOYArticlesСтатьиResearch ArticleAsh from the shiveluch volcano (kamchatka, russia) erupted in april 2023 as a source of water-soluble saltsПепел вулкана шивелуч (камчатка, россия), изверженный в апреле 2023 г., как источник водорастворимых солейSergeevaА. V.СергееваА. В.
Russian Federation
anastavalers@gmail.comGirinaO. A.ГиринаО. А.
Russian Federation
girina@kscnet.ruNazarovaM. A.НазароваМ. А.
Russian Federation
anastavalers@gmail.comKartashevaE. V.КарташеваЕ. В.
Russian Federation
anastavalers@gmail.comPozolotinaL. A.ПозолотинаЛ. А.
Russian Federation
anastavalers@gmail.comKuzminaA. A.КузьминаА. А.
Russian Federation
anastavalers@gmail.comPlutakhinaE. Yu.ПлутахинаЕ. Ю.
Russian Federation
anastavalers@gmail.comInstitute of Volcanology and Seismology FEB RASИнститут вулканологии и сейсмологии ДВО РАН16122024432021022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0203-0306/article/view/660035

The paper considers the distribution of ash during the paroxysmal eruption of the Shiveluch volcano located in the north of Kamchatka, which lasted from April 10‒13, 2023, and its impact on the water resources of the areas covered by the ashfall. The thickness of ash deposits in different localities and their granulometric composition are characterized. It is shown that the dynamics of the volcanic eruption plays the main role in the distribution of ash clouds, but the atmospheric circulation actually determines the spatial distribution of the thickness of deposits. The water-soluble salts contained in ashes and the dynamics of their leaching under natural conditions are determined. Calcium and magnesium sulfates and sodium chloride dominate in the composition of the water-soluble part of fresh ashes, with subordinate amounts of aluminum, potassium, and ammonium chlorides and fluorides. Well-soluble chlorides wash out of ashes first, followed by sulfates. Over time, the total content of soluble salts decreases and their qualitative composition changes: calcium, magnesium and sodium hydrocarbonates begin to dominate. Several months after the eruption, the impact of the ashfall on the waters of the settlements, including open springs on the day surface, leveled off.

В работе рассмотрено распространение пепла в ходе пароксизмального извержения вулкана Шивелуч, продолжавшегося 10–13 апреля 2023 г., и его влияние на водные ресурсы территорий, охваченных пеплопадом. Дана характеристика мощности отложений пепла в различных населенных пунктах и их гранулометрического состава. Показано, что в распространении пепловых облаков главную роль играет динамика извержения вулкана, однако циркуляция атмосферы фактически определяет пространственное распределение мощности отложений. Определены водорастворимые соли, содержащиеся в пеплах, и динамика их вымывания в естественных условиях. В составе водорастворимой части свежих пеплов доминируют сульфаты кальция и магния, хлорид натрия, при подчиненном количестве хлоридов и фторидов алюминия, калия и аммония. В первую очередь из пеплов вымываются хорошо растворимые хлориды, затем сульфаты. С течением времени общее содержание растворимых солей снижается, меняется их качественный состав: начинают доминировать гидрокарбонаты кальция, магния и натрия. Спустя несколько месяцев после извержения, влияние пеплопада на водные ресурсы поселков, включая открытые источники на дневной поверхности, нивелировалось.

Shiveluch volcanoeruptionvolcanic ashsoluble saltsвулкан Шивелучизвержениевулканический пепелрастворимые солиРНФRSF23-27-00127Аникин Л.П., Силаев В.И., Чубаров В.М. и др. Алмаз и другие акцессорные минералы в продуктах извержения 2008–2009 гг. Корякского вулкана (Камчатка) // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2018. № 2. С. 18–27.Башарина Л.А. Исследование газообразных продуктов вулканов Ключевского и Шивелуча в 1946–194٧ гг. // Бюлл. вулканол. станций. 1953а. № 18. С. 31–40.Башарина Л.А. Наблюдения за состоянием фумарол побочных кратеров вулканов Ключевского и Шивелуча в 1948–1949 гг. // Бюлл. вулканол. станций. 1953б. № 19. С. 51–59.Башарина Л.А. Эксгаляции базальтовых и андезитовых лав камчатских вулканов // Труды II Всесоюзного вулканологического совещания “Современный вулканизм”, 3–1٧ сентября 1964 г. М.: Наука, 1966. Т. 1. С. 139–146.Башарина Л.А. Влияние вулканической деятельности на химический состав атмосферных осадков и воздух Камчатки // Бюлл. вулканол. станций. 19٧4. № 50. С. 104–111.Башарина Л.А., Мархинин Е.К. Вулканические газы как производные летучих мантийной магмы // Материалы III Всесоюзного вулканологического совещания “Вулканизм и глубины Земли”, 28–31 мая 1969 г. Львов, 1971. С. 354–359.Гирина О.А., Демянчук Ю.В., Мельников Д.В. и др. Пароксизмальная фаза извержения вулкана Молодой Шивелуч, Камчатка, 2٧ февраля 2005 г. (предварительное сообщение) // Вулканология и сейсмология. 2006. № 1. С. 16–23. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9188257Гирина О.А., Лупян Е.А., Хорват А. и др. Анализ развития пароксизмального извержения вулкана Шивелуч 10–13 апреля 2023 года на основе данных различных спутниковых систем // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 2. С. 283–291. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2023-20-2-283-291Гирина О.А., Ушаков С.В., Демянчук Ю.В. Пароксизмальное извержение вулкана Молодой Шивелуч, Камчатка, 9 мая 2004 г. // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 200٧. № 2. Вып. 10. С. 65–73. http://www.kscnet.ru/kraesc/2007/2007_10/art9.pdfГорбач Н.В., Плечова А.А., Пономарева В.В., Тембрел И.И. Эксплозивное извержение вулкана Шивелуч 26 июля 2013 г. // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2013. № 2. Вып. 22. С. 15–19. EDN: RWWKLHЖаринов Н.А., Демянчук Ю.В. Крупные эксплозивные извержения вулкана Шивелуч (Камчатка) с частичным разрушением экструзивного купола 28 февраля 2005 г. и 2٧ октября 2010 г // Вулканология и сейсмология. 2013. № 2. C. 48–62.DOI: 10.7868/S0203030613020077Кирюхин А.В., Бергаль-Кувикас О.В., Лемзиков М.В. и др. Магматическая система Ключевского вулкана по сейсмическим данным и их геомеханической интерпретации // Записки горного института. 2023. № 263. С. 698–714. https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16305Кирьянов В.Ю. Гравитационная эоловая дифференциация пеплов вулкана Шивелуч (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 1983. № 6. C. 30–39.Леонова Н.Б., Микляева И.М., Рябова Н.В., Малхазова С.М. Современное состояние и перспективы использования целебных ресурсов Камчатки // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2018. № 6. С. 10–17. EDN: YVUJMLЛобков Е.Г. Восточная черная ворона Corvus Orientalis стала жертвой вулканического пеплопада в поселке Ключи на Камчатке (апрель 2023 года) // Русский орнитологический журнал. 2023. Т. 32. № 229٧. С. 1٧22–1725. EDN: BWYPMIМелекесцев И.В., Карташева Е.В., Кирсанова Т.П., Кузьмина А.А. Загрязненная свежевыпавшей тефрой вода как фактор природной опасности (на примере извержения вулкана Корякский, Камчатка, в 2009–2009 гг.) // Вулканология и сейсмология. 2011. № 1. С. 19–32. EDN: NDJLFNОвсянников А.А., Маневич А.Г. Извержение вулкана Шивелуч в октябре 2010 г. // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2010. № 2. Вып. 16. С. 7–9. EDN: NBYPIDРычагов С.Н., Соколов В.Н., Чернов М.С. Гидротермальные глины геотермальных полей Южной Камчатки: новый подход и результаты исследований // Геохимия. 2012. № 4. С. 3٧8–378. EDN: OWWYTNСандимирова Е.И., Главатских С.Ф., Рычагов С.Н. Магнитные сферулы из вулканогенных пород Курильских островов и Южной Камчатки // Вестник Камчатской региональной ассоциации “Учебно-научный центр”. Сер. Науки о Земле. 2003. № 1. С. 135–140. EDN: HRSHWXСимакин А.Г., Девятова В.Н., Салова Т.П., Шапошникова О.Ю. Экспериментальное исследование кристаллизации амфибола из высокомагнезиального андезитового расплава вулкана Шивелуч // Петрология. 2019. Т. 2٧. № 5. С. 4٧6–495. EDN: PGVYYBФедотов С.А., Жаринов Н.А., Двигало В.Н. и др. Эруптивный цикл вулкана Шивелуч в 2001–2004 гг. // Вулканология и сейсмология. 2004. № 6. С. 3–14. EDN: OPKRLRBarone G., De Giudici G., Gimeno D. et al. Surface reactivity of Etna volcanic ash and evaluation of health risks // Science of the Total Environment. 2021. V. 761. Article 143248. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143248Cuoco E., Tedesco D., Poreda R.J. et al. Impact of volcanic plume emissions on rain water chemistry during the January 2010 Nyamuragira eruptive event: implications for essential potable water resources // J. of Hazardous Materials. 2013. V. 244. P. 570–581. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.10.055Cronin S.J., Stewart C., Zernack A.V. et al. Volcanic ash leachate compositions and assessment of health and agricultural hazards from 2012 hydrothermal eruptions, Tongariro, New Zealand // J. of Volcanol. and Geotherm. Res. 2014. V. 286. P. 233–247. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2014.07.002Flaathen T.K., Gislason S.R. The effect of volcanic eruptions on the chemistry of surface waters: The 1991 and 2000 eruptions of Mt. Hekla, Iceland // J. of Volcanol. and Geotherm. Res. 2007. V. 164. № 4. P. 293–316. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2007.05.014Kalacheva E.G., Rychagov S.N., Koroleva G.P., Nuzhdaev A.A. The geochemistry of steam hydrothermal occurrences in the Koshelev volcanic massif, southern Kamchatka // J. of Volcanol. and Seismol. 2016. V. 10. P. 188–202. https://doi.org/10.1134/S0742046316030040Kiryukhin A.V., Sergeeva A.V., Usacheva O.O. Modeling of the thermal-hydrodynamic and chemical regime of Geyser reservoir (Valley of Geyser, Kamchatka) // Geothermics. 2023. V. 115. Article 102808. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2023.102808Melekestsev I.V., Volynets O.N., Ermakov V.A. et al. Sheveluch Volcano // Active Volcanoes of Kamchatka. M.: Наука, 1991. № 1. P. 98–103.Ozerov A.Yu., Girina O.A., Zharinov N.A. et al. Eruptions in the Northern Group of Volcanoes, in Kamchatka, during the Early 21st Century // J. of Volcanol. and Seismol. 2020. V. 14. P. 1–17. https://doi.org/10.1134/S0742046320010054Popova V.I., Polyakov V.O. Uzonite As4S5 – a new arsenic sulfide from Kamchatka // Zap. Vses. Mineral. Obshchest. 1985. V. 114. P. 369–373.Sandimirova E.I., Rychagov S.N., Sergeeva A.V. et al. Zeolite Mineralization in Mudstones of the East Pauzhetka Thermal Field As an Indicator of the Discharge of Alkaline Fluids in a Present-Day Hydrothermal System, Southern Kamchatka // J. of Volcanol. and Seismol. 2022. V. 16. P. 432–450. https://doi.org/10.1134/S0742046322060070Sergeeva A., Zhegunov P., Skilskaia E. et al. Secondary minerals in basalts of the Evevpenta gold occurrence (North Kamchatka, Russia) as indicators of ore forming processes // Earth Science Frontiers. 2023. V. 30. № 5. P. 450–468. https://doi.org/10.13745/j.esf.sf.2023.7.1Stewart C., Johnston D.M., Leonard G.S. et al. Contamination of water supplies by volcanic ashfall: a literature review and simple impact modelling // J. of Volcanol. and Geotherm. Res. 2006. V. 158. № 3‒4. P. 296–306. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2006.07.002Wilson T.M., Stewart C., Sword-Daniels V. et al. Volcanic ash impacts on critical infrastructure // Physics and Chemistry of the Earth. Parts a/b/c. 2012. V. 45. P. 5–23. https://doi.org/10.1016/j.pce.2011.06.006Wilson T., Stewart C., Cole J. et al. Vulnerability of farm water supply systems to volcanic ash fall // Environmental Earth Sciences. 2010. V. 61. P. 675–688. https://doi.org/10.1007/s12665-009-0380-2Witham C.S., Oppenheimer C., Horwell C.J. Volcanic ash-leachates: a review and recommendations for sampling methods // J. of Volcanol. and Geotherm. Res. 2005. V. 141. № 3–4. P. 299–326. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2004.11.010