Общие черты голоценового вулканизма Армянского нагорья
Структурную обусловленность голоценовых вулканических проявлений Армении целесообразно рассматривать на фоне новейшего (плиоцен-четвер- тичного) вулканизма, весьма характерного для Армянского нагорья и сопредельных территорий Турции и Ирана.
Только в Армении зафиксировано более 500 вулканических центров этого возраста, представляющих широкое разнообразие типов извержений, строения и состава вулканов [Ширинян, 1962; Карапетян, 1966; Джрбашян и др., 1995]. В целом они служат проявлениями орогенного вулканизма, разнообразие которого обусловлено пестротой состава горных пород коллизионного пояса, вовлечённых в процессы магмообразования под действием глубинного тепломассопереноса (см. раздел 4.1).Пытаясь объяснить структурную приуроченность новейшего вулканизма региона, мы сталкиваемся с двумя проблемами. Первая из них заключается в распространении новейшего вулканизма, где присутствуют черты как дискор- дантности, так и согласия по отношению к крупнейшим элементам новейшей структуры. Дискордантность проявляется в том, что область четвертичного вулканизма и вулканические центры охватывают территорию от Большого Кавказа (Эльбрус и Казбек) до Леванта (Сирия и Иордания), вытянутую поперек орогенического пояса (см. рис. 85). Вместе с тем область вулканизма расширяется в центральной части пояса, где обширные поля молодых вулканических пород и центры их извержений протягиваются от Центральной Анатолии до Северного Ирана согласно с простиранием новейших структур (рис. 166).
Вторая проблема - геодинамическая: коллизионный пояс находится в условиях общего сжатия, а вулканизм требует проницаемости коры, т.е. её растяжения. Проблема эта касается не только каналов поступления магмы на поверхность, но и пространства для формирования магматических очагов. Как показывают рисунок и характер смещений по активным разломам (см. разделы 2.1 и 2.3), Аравийская плита дрейфует к северу, и её перемещение обусловливает смещения по разломам, деформацию структурных зон и северный дрейф Малого Кавказа, вовлекающий в деформацию и смещения Большой Кавказ.
Расчёт поля тензоров скоростей современной деформации по данным об активных разломах указывает на преимущественно субмеридиональное горизонтальное укорочение при субширотном удлинении, причём скорость деформации убывает к северу [Трифонов и др., 1997, 2002; Trifonov et al., 1999]. Будучи рассчитаны по смещениям вдоль выявленных активных разломов, эти скорости меньше пол-
Рис. 166. Плиоцен-четвертичные разломы и вулканизм Анатолийско-Кавказского региона (составил А.С. Караханян)
1- плиоцен-четвертичные вулканические образования; 2 - сдвиг; 3- надвиг или взброс; 4- направление движения горных масс; 5 - направление сдвиговых перемещений
Fig. 166. Pliocene-Quaternary faults and volcanism of the Anatolian-Caucasus region (compiled by A.S. Karakhanian)
1 - Pliocene-Quaternary volcanic formations; 2 - strike-slip fault; 3 - thrust or reverse fault; 4 - direction of rock drift; 5 - direction of strike slip ных скоростей современной деформации, поскольку не включают в себя деформационный эффект мелких разрывов и складчатости. С поправкой на их вклад рассчитанные величины удовлетворительно согласуются с результатами космогеодезических измерений скоростей современной деформации техникой GPS [McClusky et al., 2000; Трифонов, Певнев, 2002]. Согласно этим измерениям, скорости деформаций уменьшаются от 15-17 мм/год на северном фланге Аравийской плиты до первых миллиметров в год на Большом Кавказе.
Вместе с тем Северо-Армянская дуга активных разломов, очерчивающая Малокавказский синтаксис, находится несколько восточнее наиболее выступающего к северу участка Аравийской плиты, приходящегося на пересечение Северо-Анатолийской и Восточно-Анатолийской зон разломов. Они делят регион на четыре сектора, и направления перемещений по разломам таковы, что в южном и северном секторах происходит сжатие, маркируемое горно-складчатыми сооружениями Тавра и Понтид, а в западном и восточном - раздвигание.
При этом и изучение активных разломов, и GPS-наблюдения выявили важное обстоятельство. От места пересечения зон разломов Анатолийская плита дрейфует к западу, что выражается правым сдвигом вдоль Северо-Анатолийской зоны. По данным изучения активной тектоники, скорость сдвига составляет 18-20 мм/год, а с учётом приразломной деформации, определяемой GPS-измерениями, достигает 25-30 мм/год, т.е. превосходит скорость северного дрейфа Анатолии и Малого Кавказа. Это создаёт в области пересечения дополнительное субширотное растяжение, и можно допустить, исходя из приведенных цифр, что Восточная
Анатолия и расположенное восточнее пересечения разломов Армянское нагорье в большей степени удлиняются и растягиваются в широтном направлении, чем укорачиваются и сжимаются в меридиональном. Такие условия, судя по унаследованному развитию разломов, существовали здесь, по меньшей мере, с плиоцена.
Возникающее избыточное (по сравнению с коллизионным сжатием) растяжение имело решающее значение для локализации в регионе плиоцен-четвер- тичного и, в частности, позднечетвертичного вулканизма. Конкретные проявления этой связи разнообразны. Она убедительно устанавливается для центров ареального вулканизма и мелких кратеров, осложняющих крупные вулканы. Для них неоднократно отмечались трещинный тип извержений [Innocenti et al., 1980; Yilmaz et al., 1998] и связь с разломами [Dewey et al., 1986; Karakhanian et al., 1997; Adiyaman et al., 1998; Трифонов и др., 1998; Караханян и др., 1999].
Один из типов такой связи представлен на. Абул-Самсарском и Джавахет- ском нагорьях, где центры позднечетвертичных лавовых извержений тяготеют к меридиональным сбросам и раздвигам [Philip et al., 1989]. Они развиваются в условиях субширотного растяжения перед фронтом дрейфующих на север горных масс Малого Кавказа, ограниченных Североармянской дугой активных разломов (см. 4 на рис. 85) [Трифонов и др., 1997].
В Юго-Западной Сирии и Северной Иордании центры трещинных извержений приурочены к раздвигам и сбросам, оперяющим Левантский сдвиг (см. раздел 4.3 и 1 на рис. 85).Более распространённый тип связи - приуроченность вулканических центров к структурам типа pull apart в зонах крупных сдвигов. Она подробно описана для областей позднечетвертичного (вплоть до исторического) ареального вулканизма в зоне Ханарасарского правого сдвига (см. разделы 4.2 и 6.3.2). По существу тот же тип связи, но применительно к более крупной структуре pull apart, обусловил средне-позднеплейстоценовый (возможно, до раннего голоцена) вулканизм Гегамского нагорья. К этому типу генетически близки соотношения активных разломов и паразитических центров извержений на вулкане Арарат и хребте Агридаг. Там такие центры «нанизаны» на сбросо-сдвиги и сдвиго- раздвиги структуры «конского хвоста» северо-западного окончания правого сдвига Маку (см. раздел 6.3.1) и в целом находятся внутри более крупной миндалевидной структуры, где между Северо-Тебризско-Балыкгельской и Сардара- пат-Нахичеванской правосдвиговыми зонами возникли условия растяжения (см. раздел 6.2.2).
Сложнее обстоит дело с определением структурной позиции крупных вулканов центрального типа. Вулкан Арарат располагается внутри упомянутой миндалевидной структуры (рис. 167). Обширная вулканическая область находится внутри Гегам-Варденисской миндалевидной структуры. Вероятно, первоначально крупный вулкан центрального типа располагался в её центре - в Вар- денисском хребте, где широко представлены ранне- и среднеплейстоценовые вулканические образования. В позднем плейстоцене вулканизм мигрировал к
Рис. 167. Структурная приуроченность крупных плиоцен-четвертичных вулканических центров Армянского нагорья (составил А.С. Караханян)
1- сдвиг; 2- надвиг или взброс; 3- вулкан; 4- вулканические образования; 5 - направление перемещения горных масс
Fig. 167. Structural position of major Pliocene-Quaternary volcanoes in the Armenian Upland (compiled by A.S.
Karakhanian)1 - strike-slip fault; 2 - thrust or reverse fault; 3 - volcanoes; 4 - volcanic formations; 5 - direction of the tectonic drift
Рис. 168. Космическое изображение и его структурная интерпретация для вулкана Сабалан (составил А.С. Караханян)
Fig. 168. Space imagery of the Sabalan volcano and its structural interpretation (compiled by
A.S. Karakhanian)
краям миндалины - в возникшие там структуры pull-apart, причём на востоке, в меньшей мере на юге, а, возможно и на северо-западе «миндалины» он продол- ж.ался в голоцене. К такой же миндалевидной структуре, возможно, приурочен и вулкан Тондурек.
Однако другие крупные четвертичные вулканы, например, Арагац (см. рис. 138 и 167) и Сабалан (рис. 168), не могли возникнуть в подобных условиях локального растяжения, поскольку эти вулканы расположены в ядрах структурных дуг, соответственно Малокавказской и Талышской. Не подходит предложенное объяснение и для группы вулканов перед фронтом Аравийской плиты севернее оз. Ван, где находится, в частности, Немрут, извергавшийся в 1441 г., а также для крупнейшего четвертичного вулкана Сатпан восточнее оз. Резайе и вулканов Восточной Анатолии. Там проницаемость земной коры достигалась иными способами. Так, локальное разуплотнение могло стать результатом неравномерного дрейфа горных массивов в условиях их вещественной гетерогенности. Одним из его проявлений был, как предполагает А.С. Караханян, продольный изгиб литопластин в мегаскладки с субвертикальными шарнирами, сопровождавшийся отслоением литопластин. Такой изгиб мог иметь место в горном массиве севернее оз. Ван. Структуры подобного типа известны и в Анатолии. При изгибе могли возникать нарушения типа «сломанных параллельных пластин» [Taymaz, Eyidogan, Jacjsib, 1991], также приводившие к локальному растяжению. На востоке Анатолии и восточнее оз. Резайе оно могло явиться результатом разрушения массивов между параллельными сдвигами.
Независимо от конкретного механизма возникновения локальных магмопроницаемых структур Армянского нагорья они были проявлением его общего субширотного растяжения и служили магмовыводящими каналами. Вместе с тем некоторые из перечисленных механизмов растяжения могли затрагивать и зоны потенциальной генерации магм на глубинах более 30 км, приводя там к частичному плавлению горных масс, возможно, усиленному местами притоком вещества аномальной мантии. Такая поперечная к орогеническому поясу глубинная аномальная зона могла протягиваться от Эльбруса к Леванту, и состав вулканических продуктов, выплавлявшихся в её магматических очагах, зависел от
состава пород на глубинах магмогенерации, изменяясь от дацитового на Эльбрусе до базальтового в Леванте (см. раздел 4.1). Широкая полоса преимущественно андезитового вулканизма в осевой части орогенического пояса приурочена к области распространения мезозойской океанической коры и аллохтонных срединных массивов, вероятно, покоящихся на подобном палеоокеаническом основании. Будучи погруженной в ходе субдукции, эта кора в локальных условиях растяжения могла подвергнуться частичному плавлению и стать источником плиоцен-четвертичного вулканизма.
Приведённые выше результаты исследований определённо доказывают голоценовую и историческую вулканическую активность территории Армении и сопредельных частей Армянского нагорья (табл. 8), что позволяет ставить вопрос о наличии здесь современной вулканической опасности.
Армянские летописи, ведущиеся с III в. н.э., фиксировали и подробно описывали многие природные явления на территории Восточной Анатолии, Транскавказа и Северного Ирана. Летописи являются надёжным источником для оценки не только исторической сейсмичности [Ambraseys, Melville, 1982; Ambraseys, 1975; Berberian, 1997], но и вулканизма. Во многих работах сообщается об извержении вулкана Немрут 1441 г. [Oswalt, 1912; Tchalenko, 1977; Yilmaz et al., 1998]. Ниже, как пример точной и реалистической фиксации летописями многих деталей природных явлений, приводится полный текст армянской летописи, свидетельствующей со слов очевидцев об этом извержении:
«В год 1441 гора Немрут, расположенная между городами Хлат и Багеш, внезапно загремела, как страшная гроза, содрогнулся весь край, ибо они увидели, как широкая трещина разверзла гору и из места разрыва извергался мглистый дым и испускающее зловоние пламя. Дети заболевали от этого запаха, а камни закипели от жгучего пламени, с громовыми раскатами вылетели в небо огромные камни в пять кангунов весом, пламя это было видно на расстоянии двух дней пути. От этого грома дрожал город Хлат. Гора разверзлась, образовала огромную пропасть, а камни на вершине, вскипев и растаяв, слиплись друг с другом, и длилось это много лет» [ЛХП, 1955, с. 518, 546, 581].
М. Берберян [Berberian, 1994] привёл записи древнейшего дохристианского армянского эпоса о Ваагне, сделанные Мовсесом Хоренаци в 466 г. н.э., как пример фиксации в поэтической форме вулканического извержения. В дополнение цитируем ранее не известные естествоиспытателям данные из армянских летописей, которые свидетельствуют о вулканических явлениях или могут интерпретироваться как таковые:
«Армянские горы сначала отдалились друг от друга, а потом опять сблизились с ужасным грохотом, и при этом исторгался огонь и дым, а после пришли в прежнее состояние» (Св. Епрем Эдесский, 341 г.н.э.; место случившегося неизвестно).
«Горящие на горах огни давно потухли, но на заре истории нашей они еще дымились, как гласят дошедшие до нас, чад христианских, языческие легенды» (IV в. н.э.; скорее всего, речь идет о вулкане Арарат).
«В 1111 году в Армении, в провинции Васпуракан (Ван) зимой, глубокой ночью разверзся небесный свод и пролился огонь в озеро Ван. Волны со страшным шумом нахлынули на берег. И воды, и суша содрогнулись с ужасным грохотом. Воды озера окрасились в красный цвет. Пламя разорвало твердыню бездн. Наутро люди увидели, что множество рыбы издохло. Смрад заполнил всё вокруг. Землю во многих местах прорезали очень глубокие расщелины» (Матс- вос Урхасци. Хроники; Смбат Спарапст. Летопись).
На историческую активность указывает и армянская топонимика многих молодых вулканов Армянского нагорья. Так, Цхук (Сюникское нагорье) - по- армянски дымящий, Каркар (там же) - гремящий; Порак (Варденисский хребет) - утроба; Вайоцсар (Варденисский хребет) - гора воплей беды; Тондурек (севернее оз. Ван) - подземная печь для выпечки хлеба.
Таблица 8. Исторические вулканические извержения на территории Армении и сопредельных регионов (составил А.С. Караханян)
Земл. - землетрясение; Lsr- длина сейсмогенного разрыва на поверхности в км; Оп. - оползни; Ас- надежность определения (accuracy code): А - очень уверенно; В - уверенно; С - неуверенно; D - данные: а - археологические; г - радиоуглеродные; i - исторические
Есть пока ещё весьма гипотетические основания предполагать голоценовую и даже историческую вулкано-тектоническую активность в ряде мест Араратской долины (Сардарапатский вал, вулкан Давтиблур, возможные фриоти- ческие кратеры возле Эчмиадзина и в среднем течении р. Араке), а также на вулкане Арагац, на севере Гегамского и в центре Сюникского хребтов.
В большинстве случаев исторические вулканические явления сопровождались резкой тектонической и сейсмической активизацией разломов. Накапливавшиеся в них тектонические напряжения снимались сильными землетрясениями. Исследования, выполненные нами в районе Арарата, на Сюникской и Поракской структурах pull apart показали, что вулканические извержения сов-
падали (в пределах точности определений) с сильнейшими землетрясениями региона.
Известно, что эксплозивные извержения сопровождаются сейсмическими событиями, но такие собственно вулканические землетрясения неглубоки и имеют небольшой ареал воздействия. В рассматриваемых случаях речь идёт о существенно более сильных землетрясениях с магнитудой Ms≥ 7. Выявленная последовательность событий показала, что Араратское землетрясение 1840 г. предшествовало, хотя и не намного, вулканическим проявлениям. Великое Минойское извержение середины II тысячелетия до н.э. и извержение Везувия 79 г., погубившее Помпеи и Геркуланум, также следовали за сильными землетрясениями (см. раздел 4.4). Поэтому мы предполагаем, что и в других рассмотренных случаях сильное сейсмическое событие предшествовало вулканическому. Активизированные при сильном землетрясении разломы вспарывали кровлю вулканического очага, что приводило к извержениям, после которых наступало затишье до следующего подобного землетрясения.
Таким образом, ряд экстремальных природных явлений - сильные землетрясения, извержения вулканов, огромные оползни - оказываются взаимосвязанными и образуют единый комплекс природных опасностей. Интегрируясь, они во много раз усиливают катастрофический эффект в виде как физического, так и психологического воздействия на людей и общество в целом.
6.4.