Минеральные воды рождаются из магмы

Ученые Института физики Земли Российской академии наук совместно с сотрудниками кафедры чрезвычайных ситуаций Кабардино-Балкарского государственного университета провели экспедицию в районе Кавказских Минеральных Вод. Одним из результатов их исследований стал вывод о том, что гора Бештау около 8 миллионов лет назад являлась действующим вулканом. Юрий Масуренков, доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Института физики Земли Российской академии наук, один из виднейших отечественных вулканологов, заявил, что на Бештау были обнаружены породы, которые в науке вполне однозначно относятся к породам вулканического происхождения. До сих пор считалось, что Бештау никогда вулканической деятельности не проявлял. Масуренков говорит, что теперь это мнение можно считать ошибочным – магма все-таки нашла себе выход. Непосредственно перед экспедицией ученый изучал снимки Кавказских Минеральных Вод, полученные со спутников. Из космоса Бештау действительно напоминает вулкан, имея все имеющиеся признаки вулканического объекта. Но его образование происходило не оп классической схеме – в результате вулканического взрыва и последующего извержения вулкана, а за счет экструзии, то есть выдавливания на поверхность тестообразных горячих массивов магматических пород, которые иногда все-таки сопровождались небольшими локальными взрывами и выбросами магмы.

Ради справедливости стоит упомянуть работы ставропольского краеведа В. Гниловского, который намного раньше утверждал о действующих вулканах Пятигорья, как еще называют Кавказские Минеральные Воды. Это утверждение нашло поддержку в лице Б. Годзевича, ученого Ставропольского государственного университета. Правда, тогда убедительных доказательств, свидетельствующих о правоте ученых, не нашлось. Зато они найдены сейчас.

В Пятигорской экспедиции ученые впервые использовали уникальную технологию мониторинга геологической среды, инновационную разработку  ведущего научного сотрудника Института физики Земли Российской академии наук Андрея Горбатикова. Использование этой технологии дает возможность получать для изучения изображения недр вплоть до глубин порядка 50 километров – рассказал главный научный сотрудник ИФЗ РАН, доктор технических наук профессор Леонид Собисевич. Эта технология разработана совсем недавно и использует в качестве рабочего метода свойства поверхностных волн Релея. Прибор позволяет фиксировать сигналы, отраженные от внутренних глубоко залегающих неоднородных геологических структур. Впервые этот метод был успешно испытан во время изучения внутреннего строения вулканов на Канарских островах, на грязевых вулканах в районе Тамани и некоторых других регионах.

Но в районе Кавказских Минеральных вод рельеф местности гораздо сложнее, имеются большие перепады высот. Кроме всего прочего, на этот раз экспедиция не имела возможности исследовать слишком большую площадь. Поэтому зоной работы стала территория в 30 квадратных километров, и ученым удалось заглянуть на глубины всего 10-12 километров. Однако и этого оказалось достаточно, чтобы доказать, что Бештау в далеком прошлом был вулканом. Ученые склоняются к мнению, что и другие лакколиты на территории Кавказских Минеральных Вод – а это 18 горных вершин – раньше также были вулканами. Однако это мнение нуждается в доказательстве. Пятигорье не было основной целью исследований. Интерес к Бештау ученые проявили в рамках более обширной программы, посвященной изучению Эльбрусского вулканического образования. Самая достоверная на сегодняшний день версия утверждает, что Эльбрусский магматический очаг и очаг Кавказских Минеральных вод, который, вполне вероятно, существует в некотором виде и сегодня,  - структуры самостоятельные и независимые, поскольку состоят из разных пород, которые отличаются химизмом, составом, рудной минерализацией. Например, в Пятигорье обнаружено известное урановое месторождение, а на Эльбрусе такого нет и в помине. Однако последние работы ученых Института физики Земли Российской академии наук заставляют взглянуть на это по-новому. Юрий Масуренков попробовал объяснить эволюцию вулканообразования на Кавказе: «Самым почтенным из кайнозойских, самых молодых центров вулканов по времени образования, является Пятигорский. Затем возникает Кабардинский – 3-4 миллиона лет назад. Тогда вулканиты залили огромную территорию – сотни квадратных километров. Следующим образовался Верхнее-Чегемский центр, или Балкарский – его происхождение датируется 3.5-3 миллионами лет назад, и он отличается огромными, просто гигантскими проявлениями вулканизма. В истории геологии мало найдется таких примеров, когда такая площадь заливается настолько большими толщами вулканических пород. И наконец, саамы молодой из всех Кавказских центров – Эльбрусский. И вырисовывается достаточно стройная картина, в которой все центры появляются как бы один за другим, последовательно. Мы оказались свидетелями невиданной, удивительной и  во многом еще загадочную картину миграции вулканических центров».

Ученым предстоит еще очень много работы, чтобы детально во всем разобраться, понять все нюансы и закономерности этого сложного процесса, занимающего по времени миллионы лет. Простор для фундаментальных исследований, необходимых для изучения общей эволюции развития горных систем и земных недр, просто огромный. Ученые хотят разобраться и с конкретными проявлениями вулканизма на Кавказе. Но даже на сегодняшний момент те результаты, которые получены с помощью последних исследований, позволяют сделать достаточно конкретные заключения. Например, детально изучив структуры, содержащие Пятигорские лакколиты, ученные полностью поменяли существующее на данный момент представление  о происхождении местных геотермальных минеральных вод.

До сих пор признанной большинством ученых точкой зрения было представление, что минеральные воды Пятигорья являются частью гигантского артезианского бассейна, который формировался за счет стекания по существующим осадочным породам со стороны Главного Кавказского хребта подземных вод во впадины. Во время процесса стекания они насыщаются минеральной составляющей за счет выщелачивания, взаимодействуя с окружающими горными породами.

Ученые Института физики Земли Российской академии наук доказали, что это представление неверно. Геотермальные источники Кавказских Минеральных Вод в значительной части можно назвать ювенильными водами, то есть такими, которые образуются в глубинах недр из кислорода и водорода, которые выделяются из магмы. Таким образом, они – следствие того гигантского магматического процесса, который происходил здесь 8 миллионов лет назад. А само Пятигорье представляет собой кольцевую структуру с вулканическим центром,  образовавшимся очень давно. Более того, анализ современного состояния термальных вод недвусмысленно указывает на то, что магматические расплавы, которые стали причиной интрузии и породившие существующие вулканы, существуют до сих пор в расплавленном состоянии на некоторой глубине. Это достаточно принципиальное новое знание объясняет, почему мы можем пользоваться этим даром природы по прошествии столь значительных интервалов времени с момента завершения вулканической деятельности.

Но проведенные исследования не только не поставили точку в изучении процессов вулканизма, но и породили новый и тоже актуальный вопрос: те сейсмические процессы, которые сейчас происходят в недрах региона – являются ли они просто отголосками старых затухающих вулканических процессов или началом новой волны? Или же это некое стабилизированное состояние? Тогда как долго оно будет еще продолжаться? Если существуют расплавленные магматические породы, на какой глубине они залегают? И в связи с этим еще один важный вопрос: эта расплавленная область сокращается или нет? И существуют ли в нем миграционные процессы?

Руководитель экспедиции, заведующий лабораторией №703 Института физики Земли Российской академии наук, доктор физико-математических наук, профессор Алексей Собисевич объясняет, что сделанные открытия не могли бы состояться без использования накопленного опыта предшественников. Еще в 50-60-х годах прошлого столетия в регионе проводились довольно масштабные научные исследования в рамках поиска полезных ископаемых. Например, Юрий Петрович Масуренков изучил Эльбрусскую вулканическую область от корки до корки, лично исходив ее практически по всем направлениям. Довольно большой объем предварительных работ выполнили специалисты федерального унитарного предприятия «Кавказгеолсъемка». И мы постоянно с ними контактируем Процесс познания происходит непрерывно, а такие исследования, как нынешнее – это источник новых знаний, которые меняют старые представления и дают толчок к новым и новым исследованиям.

Но, кроме фундаментальной составляющей результатов экспедиции, многие ответы на возникающие вопросы важны и с практической точки зрения. Мы пользуемся Пятигорскими источниками уже длительное время. И вполне понятно, что всем хочется, чтобы эта природная сокровищница радовала нас еще долгое время. Мы занимались изучением подобных структур, расположенных в других частях земного шара, и нашли такие, которые  действуют 25 и 30 миллионов лет. Причем перерыв между активной магматической деятельностью составлял около 10 миллионов лет. Таким образом, можно смело утверждать, что вулканических центров, которые существуют длительное время, и которые периодически включаются, на Земле достаточно много. Пятигорский центр вполне подходит под такое определение, и его также можно рассматривать как старый вулканический центр. Во всяком случае, такой предположение никак не противоречит современным геологическим концепциям.

По материалам poisknews.ru