Извержение вулкана Эбеко на острове Парамушир. Фото: Илья Большаков, участник фотоконкурса «Самая красивая страна»
Острова Большой Курильской гряды представляют собой островную дугу протяженностью порядка 1,2 тыс. км, расположенную на границе Тихоокеанской и Евразийской литосферных плит. Эта территория — одно из наиболее геодинамически активных регионов России: здесь насчитывается 68 надводных вулканов и около 100 подводных. В 1987 году советские геологи Константин Сергеев и Михаил Красный выпустили фундаментальный атлас Курил, в котором содержится информация о рельефе островов, местах добычи полезных ископаемых и активных вулканах. Сейчас он доступен на Геопортале РГО. Как данные карт XX века используют ученые сегодня, рассказали специалисты Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта (ИФЗ) РАН Екатерина Мануилова и Денис Белобородов.
Страна рождения вулканов
Курилы — часть Тихоокеанского огненного кольца. «Взрывной» характер островов обусловлен фундаментальными тектоническими процессами. Здесь Тихоокеанская литосферная плита погружается под материковую Евразийскую, создавая зону субдукции. Этот процесс — главный двигатель местной сейсмической и вулканической активности. Протяженность островной дуги так велика, что на островах можно наблюдать почти все природные зоны России: от тундровых стлаников на северных островах до широколиственных дальневосточных лесов на самом юге. Такое разнообразие связано в том числе и с активной геодинамической жизнью региона.
— Сильные землетрясения могут изменять микрорельеф местности, — объясняет тектонофизик ИФЗ РАН Екатерина Мануилова. — На поверхности земли появляются трещины, а грунт проседает. Извержения вулканов приводят к постоянному формированию новых конусов, изменению диаметра их кратеров.
Каждый вулкан Курил обладает своим специфичным характером. Алаид, возвышающийся на острове Атласова на 2339 м, — самый высокий и один из наиболее активных. Эбеко на Парамушире — «генератор пепла», способный часами выбрасывать многокилометровые столбы. Его сосед Чикурачки в 2008 году окутал весь Северо-Курильск шлейфом, растянувшимся на 200 км. Фусса, открытый на Парамушире еще Крузенштерном, проявляет постоянную фумарольную активность. Это выход горячих газов и паров из трещин и отверстий на поверхности земли.
На Онекотане природа создала вулкан-матрешку. Сам остров — огромная чаша кальдеры с озером, из центра которого поднимается изящный конус вулкана Креницына. На Шиашкотане регулярно о себе напоминает Черный Дракон — гейзер, выбрасывающий 10 л кипятка на метровую высоту. А в 1872 году местный вулкан Синарка уничтожил целую айнскую деревню. Это лишь небольшая часть вулканов, которая превращает архипелаг в «огненное ожерелье» Дальнего Востока.
Эбеко. Фото: Алексей Перелыгин, участник фотоконкурса «Самая красивая страна»
Вне времени
В 1987 году вышел «Геолого-геофизический атлас Курило-Камчатской островной системы», подготовкой которого занимались советские ученые Константин Сергеев и Михаил Красный. Сергеев — ключевая фигура в изучении Дальнего Востока. Он возглавлял Сахалинский комплексный НИИ (сейчас это Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН) более 20 лет. Ученый ездил в экспедиции на Курильские и Командорские острова, собирая материал для своих трудов. Его коллега Михаил Красный — геолог и океанолог.
— В XX веке геофизические работы проводились в рамках геологических партий. Это команда специалистов, которая отправляется в экспедицию (поле), — рассказывает Денис Белобородов. — Как правило, в таких партиях работали геологи различного профиля: геодезисты, геофизики. Комплексные экспедиции позволяли создавать высококачественные карты, в том числе и геофизические профили.
Ученый объясняет: когда геологи изучают вулканы, они мыслят отличными от обычных людей временными категориями — для них значимый интервал измеряется миллионами и десятками миллионов лет. У нас есть лишь отрывочные наблюдения за последние сто с небольшим лет. В начале XX века ученые записывали только самые мощные извержения. При этом изучение Курил, мониторинг вулканического режимов, создание и цифровизация карт позволяют проследить развитие островной дуги в Тихоокеанском регионе. Развитие и увеличение сети действующих сейсмостанций позволит составлять краткосрочные прогнозы землетрясений, что, в свою очередь, дает возможность готовиться к чрезвычайным ситуациям — цунами и извержениям вулканов.
Ценный архив
Геологический атлас Сергеева и Красного позволяет современным ученым проанализировать, как устроена одна из самых активных тектонических зон планеты. Издание собрало данные магнитной и гравитационной съемки, благодаря которым ученые обнаружили на дне Охотского моря древние вулканы и разломы, погребенные под толстым слоем осадков. Архив впервые наглядно показал поперечную зональность — закономерное изменение состава извергаемых пород от глубоководного желоба в сторону Камчатки. Выяснилось, что расположение вулканов не случайно, а напрямую связано с глубиной, на которой плавится ушедшая вниз плита. Ближе к океану лава рождается в одних условиях и имеет один химический состав, а ближе к берегу, где плита погружается еще глубже, — совсем другой.
— В XX веке ученые проходили территорию пешком и по ходу фиксировали и описывали в полевых дневниках геологические объекты, делали зарисовки, записывали координаты, отбирали образцы горных пород для дальнейшего анализа. Это позволяло создать геологические схемы, — поясняет Екатерина Мануилова. — Помимо этого, проводилась инструментальная съемка с помощью теодолитов (тип измерительных приборов), на основе которой строились топографические карты.
Чтобы современные ученые могли составить полное представление о регионе, авторы поместили в атлас не только карты и очерки, но и вспомогательные материалы: схемы геологических разрезов, фотографии разных типов вулканов. Изменения можно увидеть, сравнивая архивные снимки и современные. Например, на изображении ниже конус вулкана Эбеко зафиксирован таким, каким он был в конце XX века. Далее современная фотография сибирских ученых из Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева РАН. Она показывают, как сильно за десятилетия изменилась вершина вулкана.
Вершинная часть вулкана Эбеко и его конус Неожиданный. Фото: Геопортал РГО
Современное состояние вершинной части вулкана Эбеко. Фото: ИГМ СО РАН
— Карты и атласы XX века служат основой для создания цифровых моделей местности и источником уникальных геолого-геофизических данных, — добавляет Екатерина Мануилова. — Также они позволяют оценить динамику геологических процессов, например изменение границ лавовых потоков, характер русел рек.
Взгляд из космоса и работа на земле
Современные исследования Курил — это сочетание инноваций и классических методов. Спутниковые технологии позволяют следить за вулканами, расположенными в труднодоступных местах в режиме реального времени, а также оценивать интенсивность извержений, развитие лавовых потоков и прогнозировать распространение пепловых облаков. Ежедневный мониторинг ведет Камчатская группа реагирования на вулканические извержения (KVERT), предупреждая об опасности авиацию и население.
— На сегодняшний момент обработка данных съемки с БПЛА и 3D-моделирование позволяют изучить особенности рельефа и проводить его регулярный мониторинг, — подчеркивает Мануилова.
Геофизик ИФЗ РАН Екатерина Мануилова во время экспедиции РГО на Курилы. Фото из личного архива
В рамках проекта «Восточный бастион — Курильская гряда», проводимого РГО и Экспедиционным центром Минобороны России, на острове Симушир ученые ИФЗ РАН впервые измерили концентрацию газа радона — индикатора состояния горных пород. Перед тектоническими событиями меняется система микротрещин, что приводит к аномальным выбросам газа. Также они просветили внутреннее строение поверхности на глубину до 8 м. Это позволяет выявить разрывы и смещения в слоях породы, которые не видны на поверхности. После 30-летнего перерыва были возобновлены стационарные сейсмологические наблюдения (предыдущие прекратились еще в 1994 году).
Из поколение в поколение
В мае 2024 года на одном из островов Большой Курильской гряды, Кунашире, произошло важное событие. Экспедиция Сахалинского отделения РГО присвоила трем вершинам хребта Докучаева имена, и одна из гор, высотой 1127 метров, была названа в честь одного из составителей атласа Константина Сергеева.
Ученые продолжают использовать информацию, полученную полвека назад. Данные полевых наблюдений, магнитных и гравитационных съемок, полученные в XX веке, служат срезом, относительно которого современные исследователи оценивают изменения рельефа, смещение лавовых потоков и трансформацию гидросети. Интеграция этих материалов в цифровые системы и сопоставление с результатами дистанционного зондирования Земли позволяют перейти от качественных описаний к построению верифицированных цифровых моделей местности. Таким образом, атлас обеспечивает преемственность данных и служит научной основой для долгосрочного мониторинга геодинамических процессов в регионе.