С.Г. ПРУДНИКОВ, Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН (г. Кызыл)

Казалось бы, что общего между островом Исландия в Северной Атлантике и горно-таежной Тувой, расположенной в центре Азиатского материка? Это удивительно, но их объединяют многочисленные так называемые щитовые вулканы - цилиндрические горы с вертикальными стенами и горизонтальной вершиной, которые сложены продуктами извержений, образованных исключительно в подводных условиях. Но если исландские вулканы широко известны, то о неповторимых по красоте тувинских, кроме узкого круга геологов-исследователей, мало кто знает.

ЖИВОПИСНЫЕ И МАЛОИЗУЧЕННЫЕ

Восточно-Тувинское вулканическое поле, где подобные природные события происходили в последние 2 млн. лет, - крайняя западная часть вулканического пояса Байкальской рифтовой системы. Оно представляет собой обширное высокогорное базальтовое плато площадью 2 тыс. км 2 , расположенное у подножия хребта Восточный Саян. Именно со склонов этого плато и из минеральных источников - проявлений поствулканической деятельности - берет начало Енисей, крупнейшая река Восточной Сибири.

Поражает многообразие форм местных вулканических построек, характеризующее многоэтапность формирования поля. На обширное плато, образовавшееся при трещинных излияниях базальтовых лав, и лежащую к востоку от него выровненную древнюю поверхность "насажены" шесть одиночных щитовых вулканов: Дерби-Тайга (абсолютная высота - 2652 м), Кок-Хемский (2703 м), Приозерный (2415 м) и др. Несколько из них, слившись основаниями, образуют крупные сложные массивы - Соруг-Чушку-Узу (2546 м) и Шивит (2769 м). Еще пять вулканов представляют собой конусовидные горы, например, Саган (2109 м), Улуг-Арга (2252 м).

Сглаженные вершины щитовых вулканов местами осложнены конусами из рыхлого материала, выброшенного при извержениях, - пепла, вулканических бомб и шлаков. А особенностью массива Шивит являются многочисленные маары - углубления на поверхности базальтового плато, появившиеся там при одноактном прорыве наверх малых порций газов вместе с рыхлым материалом и каплями лавы. От местных вулканических построек на десятки и сотни километров протягиваются застывшие потоки базальтов, затопившие некогда существовавшие там долины рек. Мощность лавовой толщи колеблется от нескольких десятков до тысячи метров, а общий объем вулканических продуктов оценивается не менее чем в 600 км 3 .

Однако эти уникальные и живописные места труднодоступны даже в наше время. С севера и востока они надежно укрыты скалистыми хребтами Восточного Саяна, с запада отрезаны порожистыми горными реками, непроходимой тайгой и болотами Тоджинской котловины. Ближайший населенный пункт - поселок Тоора-Хем расположен в 150 км к западу от них. Добраться в этот район можно только вертолетом, а потому он плохо изучен: отсутствуют достоверные сведения о хронологии и периодичности происходивших там новейших излияний, что позволило бы определить масштабы их проявлений в Центральной Азии в доисторическое время и оценить вероятность новых вспышек.

Вулканы Тувы в 1948 г. впервые нанес на карту С. В. Обручев (впоследствии член-корреспондент АН СССР). Позднее их изучали при проведении геолого-съемочных работ, данные которых легли в основу всех существовавших доныне представлений о вулканизме Тувы. Считалось, что местное поле состоит из трех слоев: нижнего лавового, образующего базальтовое плато; среднего вулканокластического или туфового, слагающего щитовые вулканы, и наконец, верхнего лавового, покрывающего последние. Преобладающие здесь так называемые столовые горы первые исследователи рассматривали как денудационные останцы, образованные при размыве горизонтальных толщ застывшего изверженного материала. Но затем доктор геолого- минералогических наук М. Г. Гросвальд (Институт географии РАН) отнес их тоже к щитовым вулканам, которые, как он считал, первоначально были караваеобразной формы с пологими склонами и только под действием интенсивных разрушительных процессов превратились в "столовые" останцы с отвесными стенами.

НАУЧНЫЙ ПРОРЫВ

В 1998/99 гг. изучением новейшего вулканизма на юго-западном фланге Байкальской рифтовой системы занималась группа специалистов под руководством директоpa нашего института, доктора геолого-минералогических наук В. И. Лебедева. Эти исследования существенно изменили ранее сложившееся представление о строении Восточно-Тувинского вулканического поля, составе и возрасте его пород. Методом калий-аргонового датирования мы получили первые для Центральной Азии данные о хронологии новейших вулканических событий в этом регионе. На их основе мы выделили семь этапов проявления вулканической активности в Восточно-Тувинском нагорье за последние 2 млн. лет. В извержениях относительно больших объемов намечается периодичность порядка 500- 700 тыс. лет; в промежутках между ними следовали более частые, но меньших объемов (последние излияния долинных базальтов произошли уже в историческое время).

Второй важный результат: слагающую щитовые вулканы вулканокластическую толщу (до этого ее считали туфовой) доктор геолого-минералогических наук В. В. Ярмолюк (Институт геологии рудных месторождений, минералогии, петрологии и геохимии РАН) впервые отнес к гиалокластитам. Эти стекловатые обломочные породы по условиям образования и составу принципиально отличаются от туфов, образующихся из твердых продуктов вулканических извержений - пепла, песка, бомб и обломков горных пород невулканического происхождения, впоследствии уплотненных и сцементированных. В гиалокластитах же мелкие обломки, как правило, сложены черным базальтовым стеклом, более крупные обязательно имеют стекловатую внешнюю зону и часто приобретают форму лавовых шаров и подушек, а цементирующая масса представляет собой мелко- и тонкообломочное вулканическое стекло.

Гиалокластиты формируются в условиях подводных излияний, но в водоемах незначительной глубины, когда давление воды не может препятствовать выбросу вулканических продуктов и горячая лава превращает воду в пар. В результате различных реакций раскаленные обломки лавы в конце концов измельчаются до тонкого стекловатого пепла. А когда высота растущего щитового вулкана начинает превышать глубину водоема, излияния продолжаются уже в наземных условиях с формированием горизонтальной лавовой покрышки.

Каким же образом совершенно разные типы вулканизма - исландский, представляющий собой подлинный океанический рифтовый, но протекающий не в подводной, а наземной форме, и тувинский, относящийся к материковому рифтовому вулканизму, - создали близкие по форме постройки, сложенные характерными для подводных излияний гиалокластитами? Причина, на мой взгляд, в том, что в Исландии и Туве извержения происходили под гигантскими ледяными щитами: последние таяли с образованием озер в их центре. В таких условиях, близких к подводным, и появились огромные скопления стекловатых пеплов, слагающих цилиндрические горы с вертикальными стенами и горизонтальной вершиной - щитовые вулканы.

РЕПЕРЫ ДРЕВНИХ ОЛЕДЕНЕНИЙ

В трех из семи этапов проявления активности в Восточно-Тувинском регионе мы отметили отчетливую связь вулканизма с крупными ледниковыми эпохами. И на этой основе неожиданно для себя пришли к решению важного вопроса. Оказывается, щитовые вулканы Тувы, возраст которых установлен на основе калий-аргонового датирования, могут служить и надежными реперами древних оледенений, охвативших за последние 800 тыс. лет все Саяно-Тувинское нагорье.

Вопрос о их количестве и возрасте - одна из самых острых проблем четвертичной геологии региона, являющаяся предметом бурных дискуссий. Возраст оледенения до сих пор определяли по морфологическим признакам и редким палеонтологическим данным, что приводит порой к спорным выводам. В настоящее время большинство специалистов сходятся во мнении о существовании в Туве двух грандиозных покровных оледенений - верхнеплейстоценового (местное название - "азасское") и среднеплейстоценового ("каахемского"). Но не все выделяют наиболее древнее - нижнеплейстоценовое. Наши исследования позволили решить этот вопрос и определить основные реперы ледниковых эпох.

Достаточно просто и надежно устанавливается возраст верхнеплейстоценового оледенения, имевшего две основные фазы: начальную (образование горно-долинных ледников) и основную (покровного щита). Отложения первых местами перекрывают лавовые потоки вулкана Улуг-Арга, местами же они просто соприкасаются. Это означает, что начало оледенения совпало с формированием этого вулкана, возраст которого, по нашим данным, составляет примерно 50 тыс. лет. Отложения следующей фазы - покровного щита - в свою очередь перекрывают морены горно-долинных ледников, лавовые потоки и вершинную часть шлакового конуса Улуг-Арга. Они представлены многочисленными крупными и очень крупными глыбами и валунами как базальтов, так и коренных пород, поступающих с соседних гор, отдельными "островами" возвышающихся над поверхностью щита, по распространению которых можно судить о направлении движения ледника.

Репером среднеплейстоценового оледенения служит вулкан Шивит- Тайга (возраст - 110-130 тыс. лет), состоящий из нижней толщи, сложенной потоками гиалокластитовых и шаровых лав, и верхней - лавовой. Формировался он в условиях покровного оледенения с мощностью льда около 400 м. Верхняя лавовая толща образует горизонтальное плато из сильно пористых оливиновых базальтов мощностью до 300 м, осложненное чашеобразными провалами, которые, по мнению В. В. Ярмолюка, связаны с обрушением в полости, возникшем при таянии погребенного льда.

Определить возраст нижнеплейстоценовых - самых древних отложений - и связанных с ними оледенений для специалистов было наиболее сложной проблемой, поскольку отсутствуют надежные геохронологические материалы. Нельзя в этом случае использовать и геоморфологический метод, обычно применяемый при расчленении более молодых ледниковых образований. Например, выводы о нижнеплейстоценовом (или "шивитском") оледенении Саяно-Тувинского нагорья М. Г. Гросвальд сделал на основании находок туфо-валунных отложений в обнажениях северного склона вулкана Шивит-Тайга. Однако формирование его вулканокластической толщи, как показали данные калий-аргонового датирования, произошло в начале позднего плейстоцена (110-130 тыс. лет), и значит, выводы М. Г. Гросвальда ошибочны: "шивитская" туфоморена гораздо моложе - она формировалась в период среднеплейстоценового (или "каахемского") оледенения.

Мы же смогли определить возраст нижнеплейстоценового оледенения. Согласно нашим данным, репером его может служить вулкан Дерби- Тайга (возраст 600 - 700 тыс. лет). Он состоит из гиалокластитов, шаровых лав, лахаров - отложений грязевых потоков, продуктов размыва изверженного материала. Вулканокластический комплекс слагает основной объем пород вулкана и имеет мощность более 500 м. Сверху он перекрыт серией лавовых потоков сильно пористых базальтов общей мощностью 50 - 70 м, "бронирующих" вершину горы Дерби-Тайга. Судя по размерам вулканокластического комплекса, мощность нижнеплейстоценового ледника превосходила 500 м, а базальтовая покрышка свидетельствует о том, что лавы изливались уже выше ледниковой шапки. Данный покров мы назвали Дербитайгинским, это же название можно присвоить и всей нижнеплейстоценовой ледниковой эпохе Саяно-Тувинского нагорья.

Все сказанное свидетельствует: влияние вулканизма на ход палеогеографических процессов чрезвычайно велико и не ограничивается лишь лавовыми излияниями. В первую очередь следует обратить внимание на тесную временную и пространственную связь этапов повышения вулканической деятельности и крупнейших ледниковых периодов.

ВЗГЛЯД В ПРОШЛОЕ

В заключение приведу описание катастрофического извержения щитового вулкана, произошедшего в Южной Исландии летом 1783 г. (из книги немецкого исследователя Хорста Раста "Вулканы и вулканизм", вышедшей в 1982 г.). Началось оно серией мощных взрывов, в ходе которых наверх были выброшены огромные массы пепла, постепенно полностью или частично засыпавшего на острове все пастбища. Позднее животные стали тяжело болеть, так как вместе с травой поедали остроугольные частицы природного стекла, повреждавшие их внутренние органы. В то же лето над Исландией надолго повис "голубой туман", содержавший, по-видимому, большой объем сернистых газов, препятствовавший росту травы. Это была крупнейшая катастрофа в истории страны.

Не меньшую угрозу для всего живого представляют подледные извержения. Например, после взрыва погребенных под гигантскими ледяными щитами вулканов Катла и Гримсветн на юге Исландии (1934 и 1938 гг.) при вытаивании льда образовались озера, которые в конце концов прорвали сдерживавшую их ледовую плотину. И гигантские потоки воды, смешанной с рыхлым вулканическим материалом, песком, илом и глыбами льда, сметая все на пути, обрушились на окружающую местность.

Изучая вулканизм Тувы, мы вспомнили об уникальной находке, сделанной в 1996 г. при исследовании разреза рыхлых отложений в долине реки Тапсы, протекающей юго-западнее описанного района. На небольшом полигоне, где работают золотодобытчики, нашли целое кладбище крупных млекопитающих - среди них остатки молодого и взрослого мамонтов, бизона. Тогда мы недоумевали: какая же природная катастрофа привела к массовой гибели столь крупных животных? А теперь почти уверены: это могли быть мощные извержения вулканов и сопровождающие их опасные процессы.

Установленная нами отчетливая цикличность вулканической активности заставляет сделать вывод: территория Тувинского вулканического ареала является весьма активной. Об этом, кстати, свидетельствуют и проявления здесь поствулканической деятельности - местные целебные минеральные источники и повышенная сейсмичность.

Наши исследования выполнены при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 98-05- 65242 и 99-05-65645).