Кольцевые структуры как индикаторы глубинного строения современных гидротермальных систем Камчатки

• Автор: Делемень, Иван Федорович
• Шифр специальности: 04.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Введение
Глава 1.
Глава 2.
Глава 3.
Глава 4.
Глава 5.
СОДЕРЖАНИЕ
Кольцевые структуры и современные гидротермальные системы Камчатки
Объемное геологическое строение и основные структурные элементы, определяющие циркуляцию теплоносителя на современных гидротермальных системах Камчатки Осесимметричное структурообразование на современных гидротермальных системах
Индикация структурообразующих факторов и глубинного строения гидротермальных систем по кольцевым структурам Индикация глубинного строения гидротермальной системы кальдеры Узон по кольцевым структурам
Заключение Список литературы
Текстовое приложение
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3. Приложение 4.
Приложение 5. Приложение 6.
Приложение 7. Приложение 8.
Приложение 9.
Приложение 10.
Приложение 11.
Приложение 12. Приложение 13.
Приложение 14.
Сводка рассматриваемых в тексте диссертации аналитических моделей и зависимостей между параметрами структурообразования
Графические приложения Номограмма для определения глубины залегания центра сферического источника деформации по радиусу сопряженной структуры
Номограмма для определения глубины верхней кромки сферического источника деформации в зависимости от диаметра круговой (кольцевой) структуры или ширины радиальной зоны растяжения и наклона поверхностей, являющихся индикаторами угловых деформаций Дуговидные и кольцевые разломы Камчатки Контроль региональной сдвиговой тектоникой кольцевых структур геотермальных районов Изрезанный баранкосами конус Корякского вулкана Визуализация цифровой модели образующей конуса Корякского вулкана и трансформации этого конуса Кольцевые структуры Южной Камчатки Структурная позиция Мутновской гидротермальной системы
Связь Дачного участка Мутновской ГТС с МЦТ в пределах Мутновского ГТР
Корреляция геологических данных с каротажными диаграммами по скв. 30 на Мутновской ГТС Связь газовых аномалий радона с проницаемыми зонами наДачном участке Мутновской ГТС Глубинная модель Мутновского ГТР Кольцевая структура, обусловленная развитием региональной сводовой структуры, в вершинной части которой расположена кальдера Узон
Соотношение КС и геологического строения кальдеры Узон

~ 2-
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Перспективы обнаружения новых термальных ресурсов связываются с поиском их на глубоких горизонтах гидротермальных систем. Кольцевые структуры позволяют оценить их глубинное строение, что оптимизирует поиск связанных с ними гидротерм и оруденения, обеспечил» выбор мест безопасного захоронения отходов и безопасность строительства в вулканических районах.
Основные цели и задачи исследования. Цель работы - выявление индикационных зависимостей между параметрами осесимметричного структурообразования на современных гидротермальных системах и их глубинным строением. Для этого решались задачи: выявление основных закономерностей связи кольцевых структур и строения гидротермальных резервуаров; разработка метода индикации их строения по кольцевым структурам, его апробация на выбранных эталонных системах и оценка работоспособности на примере гидротермальной системы кальдеры Узон.
Объекты исследований: гидротермальные системы - Мутновская, Паужетская и система кальдеры Узон. Использованы также результаты исследований автора на вулканоструктурах, рудных месторождениях и кольцевых структурах Камчатки и других регионов (Караобинская кольцевая структура, Прибалхашье; Ключевская и Авачинско-Корякская группа вулканов, Камчатка и т.д.).
Научная новизна работы. Разработано новое направление в изучении современных гидротермальных систем вулканических районов: индикация их строения по кольцевым структурам. Создана методика такого анализа. Впервые осуществлена трехмерная реконструкция глубинного строения современных гидротермальных систем Камчатки. Определены факторы структурного контроля гидротермальных систем, уточнены некоторые особенности структуры и геодинамики региона.
Методы исследования: дешифрирование космо- и аэрофотоснимков, компьютерное и аналоговое моделирование, методы структурной геологии и геоморфологии, вулканологии, тематическое картографирование. Разработаны методика и алгоритм (частично реализованный в виде программных модулей для РС 1ВМ на языках С++ и Фортран-77) индикации строения гидротермальных систем.
Достоверность научных положений и рекомендаций подтверждается сходимостью модельных и наблюдаемых данных.
Практическая значимость работы: обоснован “Способ прогноза геотермальных месторождений” [Способ прогноза

ных объектов Камчатской области; изучена опасность катастрофического обрушения вулкана Корякский; уточнены факторы структурного контроля оруденения на некоторых эпитермальных месторождениях Камчатки; выполнено информационное обеспечение информационно-исследовательской автоматизированной системы “Геотермальные месторождения Камчатки и Курильских островов”, разработанной в Лаборатории тепломассопереноса Института вулканологии ДВО РАН при участии автора. Эти работы выполнялись по заказам Администрации Камчатской области, а также АО “Наука”, АО “КамчатТИСИЗ”, ТОО “Камчатгеология”, ЧП “Шатер”, ЧП “Дальавиасервис”, АО “Тревожное Зарево”.
Защищаемые положения:
1. Кольцевые структуры являются следствием действия эндогенных факторов, связанных с тепломассопереносом и (в зависимости от их иерархического ранга)
Контролируют размещение геотермальных районов, отдельных гидротермальных систем, их элементов (пламбинги) и локальных термальных струй (глава 1).
2. В условиях гетерогенности строения резервуаров гидротермальных систем, при низкой проницаемости перекрывающих и подстилающих резервуар пород, решающим, структурным фактором формирования пространственного строения конвективных систем являются радиально-концентрические трещинные зоны очагового типа на высоко- и среднетепературных гидротермальных системах, и узлы пересечения региональной тектонической трещиноватости - в пределах низкотемпературных (глава 2).
3. При значительной роли линейных региональных тектонических структур, в строении высоко- и среднетемпературных гидротермальных систем доминантными Являются осесимметричные структуры, которые в значительной мере определяют геометрию тех проницаемых зон, по которым осуществляется тепломассоперенос на этих системах (глава 3).
4. Существующие наработки в теории кольцевых структур позволяют по внешним их признакам решить (с известной долей вероятности) обратную задачу в соотношении “причина - следствие” (процесс - отклик), получив таким образом модель глубинного строения гидротермальной системы, как совокупность источников деформации и связанных с ними проницаемых зон. (глава 4).
5. Обилие в кальдере Узон воронок фреатических взрывов и кольцевых структур гидротермального происхождения обусловлено отсутствием первичного кэпрока, кольматацией пород гидротермального резервуара и значительным количеством локальных источников деформаций в недрах гидротермальной системы (глава 5).

р. Фальшивая, врезанной в подстилающие её плиоценовые лавы и туфы, и перекрытую сейчас более молодыми л плейстоценовыми лавами Жировского вулкана и игнимбритами кальдеры Горелого вулкана. На трехмерной модели температурного поля, составленной А.В.Кирюхиным [Кирюхин и др., 1990] с этой палеодолиной совпадает широкая и глубоко проникающая в недра системы зона холодных вод.
Рис. 15. Соотношение между геологической структурой Дачного участка Мутновской гидротермальной системы и полем температур.
Разрез по широтному сечению, по линии, проходящей (слева направо) через устья скважин 08, I. ОН и 013. На разрезе объединены две пространственно сопряженных модели - слоистой структуры (расчёты И.Ф.Делеменя) и поля температур (расчёты А.В.Кирюхииа). Модели получены методом восполнения нерегулярной трехмерной сети наблюдении (87 скважин) с использованием интерполирующих сплайнов параболического типа. Высота модели - 1.8 км (абсолютные высоты верхней и нижней границ соответственно 400 и -1300 м), ширина - 4 км.
На разрезе штриховкой обозначены (снизу вверх): сложно построенный интрузивный комплекс основного-среднего состава, предположительно миоценового возраста: зона экзоконтакта интрузии (консолидированная пластическая оболочка, интенсивно разбитая впоследствии многочисленными трещинами, вызванными термоупругими напряжениями; песчаники и туфопесчаники, предположительно миоценового возраста; предположительно миоценовые лавы, реже туфолавы; кислая пачка (дациты, липариты); плиоценовые лавы и туфы; лавы, туфы, игнимбриты и вулканогенно-осадочные породы плейстоцен-голоценового возраста. Изолиниями показано распределение температур в резервуаре системы, сечение изолиний 20°С, самая нижняя из них - 290 °С. Прямыми линиями показаны разрывные нарушения, стрелками - направления движения термальных (вверх) и вадозных (вниз) вод. Буквой А обозначена горизонтальная зона перетока термальных вод (горизонтальное течение, ортогонально к плоскости разреза).
Ещё более ярко выраженная зона холодных вод протягивается вдоль одного из разломов северо-западного простирания, что хорошо заметно при анализе одного из вертикальных сечений компьютерной модели Мутновской системы (рис. 15). Пока-