Пепел вулкана шивелуч (камчатка, россия), изверженный в апреле 2023 г., как источник водорастворимых солей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

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.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Сергеева

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: anastavalers@gmail.com
Россия, Петропавловск-Камчатский

О. А. Гирина

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: girina@kscnet.ru
Россия, Петропавловск-Камчатский

М. А. Назарова

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: anastavalers@gmail.com
Россия, Петропавловск-Камчатский

Е. В. Карташева

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: anastavalers@gmail.com
Россия, Петропавловск-Камчатский

Л. А. Позолотина

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: anastavalers@gmail.com
Россия, Петропавловск-Камчатский

А. А. Кузьмина

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: anastavalers@gmail.com
Россия, Петропавловск-Камчатский

Е. Ю. Плутахина

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: anastavalers@gmail.com
Россия, Петропавловск-Камчатский

Список литературы

  1. Аникин 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.
  2. Башарина Л.А. Исследование газообразных продуктов вулканов Ключевского и Шивелуча в 1946–194٧ гг. // Бюлл. вулканол. станций. 1953а. № 18. С. 31–40.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Башарина Л.А. Влияние вулканической деятельности на химический состав атмосферных осадков и воздух Камчатки // Бюлл. вулканол. станций. 19٧4. № 50. С. 104–111.
  6. 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.
  7. 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=9188257
  8. Гирина 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/10.21046/2070-7401-2023-20-2-283-291
  9. Гирина 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.pdf
  10. Горбач 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: RWWKLH
  11. Жаринов 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.
  12. doi: 10.7868/S0203030613020077
  13. Кирюхин 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/16305
  14. Кирьянов В.Ю. Гравитационная эоловая дифференциация пеплов вулкана Шивелуч (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 1983. № 6. C. 30–39.
  15. 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: YVUJML
  16. Лобков 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: BWYPMI
  17. Мелекесцев 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: NDJLFN
  18. Овсянников 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: NBYPID
  19. Рычагов 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: OWWYTN
  20. Сандимирова 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: HRSHWX
  21. Симакин 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: PGVYYB
  22. Федотов 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: OPKRLR
  23. Barone 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.2020.143248
  24. Cuoco 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.2012.10.055
  25. Cronin 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.2014.07.002
  26. Flaathen 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.2007.05.014
  27. Kalacheva 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/S0742046316030040
  28. Kiryukhin 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.2023.102808
  29. Melekestsev I.V., Volynets O.N., Ermakov V.A. et al. Sheveluch Volcano // Active Volcanoes of Kamchatka. M.: Наука, 1991. № 1. P. 98–103.
  30. 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/S0742046320010054
  31. Popova V.I., Polyakov V.O. Uzonite As4S5 – a new arsenic sulfide from Kamchatka // Zap. Vses. Mineral. Obshchest. 1985. V. 114. P. 369–373.
  32. 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/S0742046322060070
  33. Sergeeva 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.2023.7.1
  34. Stewart 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.2006.07.002
  35. Wilson 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.2011.06.006
  36. Wilson 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/s12665-009-0380-2
  37. Witham 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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Составы пеплов вулкана Шивелуч, изверженных в апреле 2023 г. и в период 1964–2017 гг. по данным из работ [Жаринов, Демянчук, 2013; Симакин и др., 2019; Гирина и др., 2007; Горбач и др., 2013] (а); состав тефры на разных расстояниях от вулкана Шивелуч (б).

Скачать (332KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Минералы (а) и растворимые соли в виде сухого солевого остатка (б) на дифрактограммах пепла.

Скачать (156KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Частицы пепла из пос. Анавгай: морфология частиц пепла (а); “окатанная” частица пепла, сложенная калиевыми полевыми шпатами, амфиболами и анортоклазом с вкраплениями титаносодержащего магнетита, фото в обратно рассеянных электронах (б); шарик гематита на амфиболовой частице пепла, фото в обратно рассеянных электронах (в).

Скачать (161KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Катионный (а) и анионный (б) составы водных вытяжек из пепла сразу после извержения и спустя несколько месяцев, природных источников и сети центрального водоснабжения пос. Ключи, мг-экв/л.

Скачать (101KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Количество пепла (г/м2) на разных расстояниях от вулкана Шивелуч после его извержения 10–13 апреля 2023 г.

Скачать (104KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Кумулятивные кривые (а) и дифференциальные гистограммы (б) гранулометрического состава тефры вулкана Шивелуч извержения 10–13 апреля 2023 г. на разных расстояниях от вулкана.

Скачать (187KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024