КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 23-27-00127
НазваниеИсследования магмо-газо-водопроводящих систем активных вулканов
Руководитель Кирюхин Алексей Владимирович, Доктор геолого-минералогических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения Российской академии наук , Камчатский край
Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-115 - Гидрогеология
Ключевые слова Вулкан, фракинг, магма, сейсмичность, извержение, гидротермальный, моделирование, геофлюиды, продуктивный, резервуар, Ключевской
Код ГРНТИ38.61.05
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Цель проекта - разработка и применение геотермофлюидомеханических моделей для: (1) количественного описания условий формирования и функционирования магмо-газо-водопроводящих систем и резервуаров под активными вулканами на примере вулканов Ключевской и Безымянный, (2) оценки геотермального и эруптивного потенциала вулкана Безымянный. Решение первой группы задач будет осуществляться Frac-Digger методом по сейсмологическим данным КФ ФИЦ ЕГС РАН, верификация геометрии систем транспорта геофлюидов (магмы, газа и воды) - по хронологии фактических извержений вулканов, петрологическим и другим доступным геолого-геофизическим данным. Для решения второй группы задач будет дополнительно использовано TOUGH2-моделирование. В процессе выполнения работы планируется получение следующих результатов: (1) 3D распределение и хронология инжекций даек и силлов, предшествующих извержениям вулканов Ключевской (включая побочные извержения) и Безымянный в 2000-2022 гг: (2) Оценка геомеханического состояния под вулканами в моменты их извержений и в периоды относительного покоя; (3) верификация 3D моделей функционирования магмо-газо-водопроводящих систем вулканов Ключевской и Беззымянный по петрологическим и другим доступным данным; (4) Будет выполнена оценка геотермального потенциала Безымянного вулкана для получения геоэлектрической энергии; (5) Планируется разработка методики прогнозирования эруптивной активности вулканов Ключевской и Безымянный по данным мониторинга их магматической активности и с учетом сезонного изменения условий атмосферного водного питания.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Кирюхин А.В., Бергаль-Кувикас О.В., Лемзиков М.В.
Magmatic activity of Klyuchevskoy volcano triggering eruptions of Bezymianny volcano based on seismological and petrological data
Elsevier B.V., Vol. 442. – P. 107892 (год публикации - 2023)
10.1016/j.jvolgeores.2023.107892
2. Кирюхин, А. В., Бергаль-Кувикас, О. В., Лемзиков, М. В., Журавлев, Н. Б. Магматическая система Ключевского вулкана по сейсмическим данным и их геомеханической интерпретации Издание Горного университета, 263, 698-714 (год публикации - 2023)
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1. Исследована магматическая система вулкана Шивелуч. Магматическая активность под вулканом Шивелуч в 2000-2023 гг. проявилась в инжекции даек и силлов (выявленных Frac-Digger методом) с повышенной концентрацией в интервалах глубин от -1 до +1 км и от -3 до -2,5 км и ССВ простиранием даек по направлению к Ключевскому вулкану. Последующий анализ выявил субвертикальную зону транс-вулканических даек ССВ простирания, включающую более половины из 198 тыс. микроземлетрясений (MEQ), зарегистрированных в Северной группе вулканов (СГВ), которая протягивается под вулканами на 120 км. В этой зоне также выявлен региональный глубинный сейсмогенный разлом в условиях горизонтального растяжения, гигантская разгрузка холодных источников (более 12.3 м3/с). Во многих случаях (28.10.2010, 03.12.2013, 30.12.2018, 10.04.2023) пароксизмальным извержениям вулкана Шивелуч предшествовала сейсмическая активность в глубинной магматической камере Ключевского вулкана, которая предположительно является источником транс-вулканических даек, распространяющихся из Ключевского в Шивелуч по рифтовой зоне СГВ.
2. Исследовано распространение пепла во время пароксизмального извержения вулкана Шевелуч произошедшего 10-13 апреля 2023 года, и его влияние на водные ресурсы пострадавшей территории.
3. Исследована сопряженная магмо-гидротермальная система вулкана Кихпиныч и Долины Гейзеров. Показано, что система характеризуется малоглубинной магматической активностью на площади ≈15 км2, подпиткой магматическими компонентами (Cl, CO2) и метеорной водой, конвективным тепловым потоком из структуры вулкана Кихпиныч в прилегающий Гейзерный резервуар, есть основания предполагать, что два катастрофических оползня/селя 2007 и 2014 годов были вызваны магматической деятельностью Кихпиныча. Для оценки параметров гидротермальных разгрузок и объемов извержений гейзеров применялся хлоридно-трассерный (ХТ) метод (получен патент RU(11)2024 110 193 (13)A Устройство для оценки разгрузок хлоридного трассера в водотоки). Термогидродинамическое TOUGH2-EWASG моделирование использовано для воспроизведения 5000-летней термогидродинамической истории магмо-гидротермальной системы, а затем инфильтрации холодной воды после катастрофических событий 2007 и 2014 гг.
4. Исследована циркуляционная система потухших вулканов в Паратунском грабене. Концептуальное численное моделирование низкотемпературных азотных геотермальных систем выполнено на примере Паратунского и Верхне-Паратунского геотермальных месторождений (Камчатка, Россия). Два близко расположенных месторождения находятся на расстоянии 15 км друг от друга, сложены вулканогенными породами эоцен-четвертичного возраста и включают малоглубинные резервуары, с глубинными подводящими корнями из потухших вулканических аппаратов, в которых циркулируют 60-90oC термальные N2 Cl-SO4-Na воды.
5.Исследована магматическая активность Мутновского вулкана в 2023-2024 гг. Магматическая активность выявляется Frac-Digger методом по сейсмическим данным КФ ФИЦ ЕГС РАН, наиболее мощная последовательность малоглубинных даек СВ простирания фиксируется на поверхности геотермальными скважинами, фонтанирующими смесью атмосферно-метеорного газа и пара. Внедрение дайки в марте 2024 г. синхронизировано с гидротермальным взрывом с формированием воронки объемом до 0.36 млн м3 на месте скв. 022 (Кратер 022+). Неизмененные обломки взрыва указывают на литокластический характер в головной газонасыщенной части дайки. Основание воронки взрыва представляет собой гидротермально измененную (опал, цеолиты) плоскость 160 x 75 м2. Механизм гидротермального взрыва рассматривается как результат гидроразрыва двухфазного геотермального резервуарамалоглубинной дайкой, с последующим повышением давления в приповерхностном гидротермальном резервуаре вблизи скважины с закрытой устьевой задвижкой.
Публикации
1. А. В. Сергеева, О. А. Гирина, М. А. Назарова, Е. В. Карташева, Л. А. Позолотина, А. А. Кузьмина, Е. Ю. Плутахина ПЕПЕЛ ВУЛКАНА ШИВЕЛУЧ (КАМЧАТКА, РОССИЯ), ИЗВЕРЖЕННЫЙ В АПРЕЛЕ 2023 Г., КАК ИСТОЧНИК ВОДОРАСТВОРИМЫХ СОЛЕЙ 0742-0463, Journal of Volcanology and Seismology, 2024, Vol. 18, No. 4, pp. 307–322. © Pleiades Publishing, Ltd., 2024. (год публикации - 2024)
2.
А.В. Кирюхин, А.В. Сергеева, О.О. Усачева, В.Ю. Лаврушин, И.В. Токарев
THERMAL-HYDRODYNAMIC MODELING OF THE VALLEY OF GEYSERS AND KIKHPINYCH VOLCANO MAGMA-HYDROTHERMAL SYSTEM
JP Journal of Heat and Mass Transfer, JP Journal of Heat and Mass Transfer, 38(1), 127–168. https://doi.org/10.17654/0973576325007
(год публикации - 2025)
10.17654/0973576325007
Возможность практического использования результатов
Полученные результаты важны для прогноза эруптивной и магматической активности вулканов, поиска и разработки рудных, углеводородных и геотермальных месторождений.