Тефра – пирокластический продукт вулканических извержений, перенесенный по воздуху в составе эруптивного облака. Средний размер частиц и суммарная мощность ее слоя уменьшаются с удалением от центра извержения. Мелкие обломки (размером менее 2 мм) принято называть вулканическим пеплом. Крупные эксплозивные (взрывные) извержения с объемом эруптивного материала более 10 км3 происходят регулярно – с частотой 50-100 лет. Мелкие пепловые частицы (менее 0.1 мм) могут подниматься высоко в стратосферу, а зафиксированная дальность их разноса достигает 5-7 тыс. км. По меркам геологического времени выпадение пепла происходит мгновенно – от первых дней до нескольких месяцев. Таким образом, тефра образует изохрону в осадках, что позволяет прямо коррелировать удаленные разрезы, опираясь на уникальность химического состава вулканического пепла для каждого отдельного извержения. Кроме того, тефра – прекрасный материал для датирования различными методами (U-Th, (U-Th)/He, K/Ar, 40Ar/39Ar), а картографирование ареалов распространения вулканического пепла позволяет определять объемы и интенсивность извержений.
В рамках совместного проекта РФФИ-DFG ученые Института географии РАН и Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (№ 20-55-12011, руководитель – В.В. Пономарева) продолжают работу по поиску и изучению вулканического пепла (тефры) в рыхлых отложениях южной части Европейской территории России. В эти дни полевые работы проводятся силами двух групп: удаленные пеплы изучают участники проекта из Института географии РАН и географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, пирокластику у подножия вулкана Эльбрус – предполагаемого источника большинства пеплов – эксперты Геологического института РАН и географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.
Вид на вулкан Эльбрус из урочища Джылы-Су (фото – А. Захаров, ИГ РАН)
«Находки тефры в пределах южной части Восточно-Европейской равнины известны с начала 20 века, а в настоящий момент здесь отмечено более 100 локаций вулканического пепла, – говорит заведующий лабораторией палеоархивов природной среды ИГ РАН Евгений Константинов. – Однако до сих пор большая часть из них остается слабо изученной: нет достоверных данных об их составе, возрасте и источниках вулканического материала. Единственная хорошо документированная к моменту начала нашего проекта находка – это пепел, найденный на раскопках археологического памятника верхнего палеолита «Костенки» в Воронежской области. Эта тефра принадлежит кальдерообразующему суперизвержению в районе Флегрейских полей в Италии, произошедшему около 40 тыс. лет назад, – продолжает ученый. – В рамках наших работ предполагается провести ревизию старых местонахождений, отобрать пробы пепла для датирования и высокоточного геохимического анализа с помощью электронного микрозонда (EMPA) и масс-спектрометрии индуцировано-связанной плазмы с лазерной абляцией (LA-ICP-MS)».
Обрыв правого берега р. Лаба в районе станицы Новолабинская, Краснодарский край (фото – А. Захаров, ИГ РАН)
Бурение, поиск прослоя вулканического пепла в районе станицы Новолабинская, Краснодарский край (фото – Е. Мазнева, ИГ РАН)
К настоящему времени учеными создана база данных по всем упомянутым в литературе находкам пеплов (31 источник), изучен их вещественный состав, а также игнимбритов в более чем 30 местонахождениях. «В ходе работ нам пришлось столкнуться с феноменом – мощными горизонтами (до 1.5 м) ярко-белого пепла внутри лессовых толщ Предкавказья, Нижней Волги и донных отложений Северного Каспия, – говорит сотрудница лаборатории палеоархивов природной среды ИГ РАН Елена Мазнева. – Так, для местонахождения вулканического пепла в районе станицы Темижбекской в Краснодарском крае нами установлено, что пепел выполняет днище древней эрозионной формы – балки или ложбины. По химическому составу тефра отвечает высококалиевым риолитам, а наличие крупных (более 100 мкм) пемзовидных частиц указывает на относительно близкий источник извержения. Все это говорит о вероятном эльбрусском происхождении пепла, – продолжает эксперт. – Две люминесцентные датировки, полученные из лессовидных суглинков под линзой вулканического пепла и над ней, позволяют предварительно заключить возраст отложения пеплового материала в рамки 95-140 тыс. лет назад».
Сходные по составу пеплы были обнаружены учеными в районе села Владимировка (Астраханская область), села Отказное (Ставропольский край) и в керне скважины Сарматская в Каспийском море. По предварительными данным они также являются продуктами древних извержений Эльбруса. Кроме того, учеными выявлены пеплы Казбекского вулканического центра, а также вулканов Ирана и Карпат.
«В этом году мы планируем исследовать местонахождения вулканического пепла в районе ст. Новолабинская в Краснодарском крае, п. Баксан в Кабардино-Балкарии и п. Терский в Ставропольском крае, – говорит Евгений Константинов. – У подножия вулкана Эльбрус планируется отобрать пробы рыхлых продуктов извержений – плейстоценовые пемзовые туфы и тефру голоценовых извержений. Полученные данные позволят нам дополнить и уточнить историю вулканических извержений как кавказских, так и удаленных вулканов, а также провести корреляции между разрезами».
Линза вулканического пепла внутри лессовой толщи в районе станицы Темижбекская, Краснодарский край (фото – А. Захаров, ИГ РАН)
Фотографии частиц вулканического пепла из местонахождения Темижбекская, полученные с помощью электронного микроскопа (фото В. – Пономарева, ИВиС ДВО РАН)
