CC BY
175
Вестник ДВО РАН. 2007. № 2
Г.А.КАРПОВ, Е.Г.ЛУПИКИНА, В.И.АНДРЕЕВ, Т.Ю.САМКОВА
Воздействие вулканизма на окружающую среду
(на примере извержений в кальдере Академии Наук и вулкана Карымский)
В оз. Карымское впервые прослежен десятилетний процесс восстановления абиотических факторов (температуры, рН, концентрации микро- и макробиогенных элементов), который еще не закончен, так как на данном этапе не наблюдается восстановления сообщества планктонных водорослей, характерных для многовекового периода (до извержения 1996 г.).
Общая площадь поражения биоценозов в результате кратковременного, но мощного фреато-магматического извержения в кальдере Академии Наук не ограничивается площадью самой кальдеры (~20 км2). Лахарами были повреждены большие участки растительности в долине вдоль русла р. Карымская. Основную роль в возрождении биоты играют пресные грунтовые воды. Сама р. Карымская все еще не пригодна для хозяйственнопитьевого и рыбохозяйственного использования.
Impact of volcanism on environments (using the example of eruptions in Akademii Nauk Caldera and of Karymsky volcano). G.A.KARPOV, E.G.LUPIKINA, V.I.ANDREEV, T.Yu.SAMKOVA (Institute of Volcanology and Seismology, FEB RAS, Petropavlovsk-Kamchatsky).
Ten-year-long process of recovery of abiotic factors (temperature, pH, concentration of micro- and macro-biogenic elements) is observed in the Karymskoye Lake for the first time. The process has not been completed yet, because recovery of plankton algae associations, typical for centuries-longperiod (up to 1996), has not been observed yet.
Total area of biocenoses damage in the result of short but powerful phreatic-magmatic eruption in Akademii Nauk Caldera is not limited by the area of the caldera itself(~20 km2). Lakharas affected large vegetation zones in the valley located along the Karymskaya River bed. Fresh ground waters are of primary importance for biota recovery. Karym-skaya River itself, ten years after the underwater eruption in the Karymskoye Lake, is still inapplicable for domestic-drinking andfishery usage.
На всемирной конференции по изменению климата (World Climate Change Conference) в Москве 29 сентября - 3 октября 2003 г. в числе 12 наиболее актуальных проблем обсуждалась тема экстремальных явлений, в том числе вулканической деятельности на Земле.
Биосфера, как сложная наружная оболочка Земли, населенная разнообразными организмами, во всех трех своих компонентах - атмосфере, гидросфере и литосфере (педосфе-ре) - испытывает мощное воздействие вулканической деятельности на протяжении всей геологической истории нашей планеты. Практически все биотические элементы участвуют в круговороте вещества в связи с вулканизмом (рис. 1).
В настоящее время масштабы вулканической деятельности на Земле весьма значительны. Так, по данным В.И.Влодавца [5, 6], за первые три четверти ХХ столетия произошло 1500 извержений из 320 вулканов. В начале XXI в. извергались десятки вулканов. Особенно часто происходят извержения вулканов в Тихоокеанском регионе - на Аляске, Гавайях,
КАРПОВ Геннадий Александрович - доктор геолого-минералогических наук, ЛУПИКИНА Елена Георгиевна, АНДРЕЕВ Виктор Ильич, САМКОВА Татьяна Юрьевна (Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Пет-ропавловск-Камчатский).
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президиума ДВО РАН № 06-1-П16-063 «Восстановление биоты в посткатастрофический период извержений вулканов».
Камчатке, Курилах, Филиппинах, в Японии, Индонезии. Причем интенсивность современной вулканической деятельности на Камчатке - одна из наиболее высоких в мире. Из 933 действующих наземных вулканов Земли [9] 68 вулканов находятся на Курило-Камчатской вулканической дуге (30 - на Камчатке и 38 - на Курилах) [5, 10, 21].
Продуктивность камчатских вулканов считается наиболее высокой. Например, высочайший (4810 м) из действующих вулканов Евразии - Ключевской - поставляет на поверхность Земли до 60 х 106 т глубинного вещества (лавы, пепла, вулканических газов) ежегодно (в пересчете на последнее столетие своей деятельности). Близок к Ключевскому по продуктивности и вулкан-гигант Шивелуч. Для многих камчатских вулканов характерна мощная взрывная деятельность, с выносом вулканического материала в верхние зоны стратосферы, разносом вещества на большие расстояния, что оказывает воздействие как на региональное, так и на глобальное запыление атмосферы и изменение природной
Рис. 1. Круговорот химических элементов, связанный с вулканизмом
Рис. 2. Одновременное извержение в кальдере Академии Наук и влк. Карымский 2 января 1996 г. Фото С А.Федотова
среды и климата Земли. Кроме того, многие вулканы (преимущественно андезитового состава) характеризуются эксплозивными катастрофическими - пелейским, безымянским и этно-везувианским типами извержений, при которых образуются так называемые палящие тучи - мощные пирокластические потоки, направленно выбрасываемые вулканом, сжигающие и погребающие под раскаленным веществом все живое, превращая местность в зоне воздействия в безжизненную пустыню на многие годы.
В голоценовое время четыре таких мощных извержения произошли на влк. Ксудач (южная Камчатка) [8, 19]. В 1956 г. вулканологам удалось наблюдать такое извержение на влк. Безымянный [7], а в 1964 г. - на влк. Шивелуч [10]. В 1973 г. произошло катастрофическое извержение на влк. Тятя (о-в Кунашир) [21], в 1975-1976 гг. - опустошительное извержение гавайского типа южнее влк. Плоский Толбачик [9]. В 1996 г. подводное извержение в кальдере влк. Академии Наук привело к катастрофическим последствиям для окружающей среды. Последствия извержения усугубились также вследствие мощного извержения соседнего влк. Карымский [23, 25], начавшегося практически одновременно и продолжающегося более 10 лет (рис. 2).
Понятно, что как теоретически, так и практически важны исследования для выявления региональных и глобальных (фундаментальных) закономерностей воздействия извержений вулканов (особенно катастрофических) на биоту и особенностей восстановления ее в посткатастрофический период. Настоящая работа является итогом десятилетнего комплексного биогидрогеохимического мониторинга района извержения в Карымском вулканическом центре.
Морфологические и топографические последствия подводного извержения в оз. Карымское в 1996 г.
В результате кратковременного (18-24 ч), но мощного фреато-магматического извержения преимущественно базальтового состава [21, 25, 26] 2 января 1996 г. в северном
секторе кальдеры Академии Наук, заполненной оз. Карымское, возник кратер глубиной около 58 м (рис. 3А), северный и северо-восточный борта которого причленились к берегу и образовали п-ов Новогодний площадью 0,47 км2 (рис. 3Б, 4). По р. Карымская прокатились мощные потоки лахаров, достигшие устья. Под слоем донного ила, шлаков, песка, пепла и материала размытых бортов озера в верховьях ее долины оказалась погребенной масса ольхового стланика. Мощные волны цунами в процессе извержения существенно разрушили основание северного борта кальдеры и смыли с его поверхности ольховый и кедровый стланик, а также аллювиально-пролювиальные отложения в районе источников Академии Наук, обнажив толщу гейзеритов. Наблюдение показало, что стланик был в основном срезан ударами вулканических бомб и кусков породы. На первой террасе озера, преимущественно в восточном секторе кальдеры, общий вывал стланика составил около 5000 м3 (рис. 5). Материал извержения запрудил долину р. Карымская в ее истоке. Уровень воды в озере поднялся почти на 4 м.
В середине мая 1996 г. запруда в истоке р. Карымская была прорвана и новый, еще более мощный лахар прошел по реке. Суммарный эффект перемещения взвешенного материала показан в табл. 1 и на рис. 6. В общей сложности отложилось не менее 10 млн м3 материала, перемещенного из района извержения [1].
В результате подводного извержения сильно изменилась морфология береговой линии оз. Карымское. После прорыва запруды и весеннего паводка 1996 г. уровень озера стал очень быстро падать. В итоге в северной части п-ова Новогодний, примыкавшей к долине р. Карымская, появились две надрусловые аккумулятивные террасы, у основания первой возникли выходы термальных источников (получивших название Пийповских) и термальный руч. Горячий
Рис. 3. Морфология оз. Карымское в кальдере Академии Наук и новообразованного подводного кратера Токарева. А - общий план и схема батиметрии кратера Токарева; Б - карта-схема морфологии и точек гидрохимического опробования, В - меридиональный профиль через озеро с изотермами 100°С. 1- базальтовая пирокластика, слагающая п-ов Новогодний; 2 - выходы термальных вод; 3 -стационарные пункты опробования и их номера; 4 - ан-дезитовый состав пород; 5 - илы; 6 - зона разуплотнения
Рис. 4. Район подводного извержения 1996 г. в северном секторе оз. Карымское (кратер Токарева и п-ов Новогодний). Фото ВАДрознина
протяженностью около 150 м (рис. 7).
На п-ове Новогодний сразу после извержения образовались три воронки, в которых бурлила термальная вода с температурой до 79 оС, крупная воронка маарового типа (рис. 8), заполненная водой, прогретой до 35оС, и имеющая в бортах участки с температурой до 55оС, а также две мелкие воронки - термальные площадки, на которых активно отлагались возгоны сульфатов и серы [4].
В 1997 г. на месте одной из этих термальных площадок появился колодцеобразный провал диаметром около 5 м и глубиной 4 м. На дне его возник выход кипящей термальной воды хлоридно-натриевого типа. Однако уже в 1999 г. этот источник исчез под обвалом стенок. Тем не менее участок провала до сих пор остается прогретым до температуры 90оС на глубине 5 см.
Спустя 10 лет после извержения на п-ове Новогодний наблюдаются отчетливые кольцевые зоны проседания в северном обрамлении кратера Токарева и линейная зона проседания субмериди-онального направления, трассирующая термальные участки: маар (IV воронка)
- воронка «Провал» - устье руч. Горячий. Эта зона корреспондируется с направлением трещин, образовавшихся во время землетрясения и извержения 1996 г. на склоне правого берега р. Карымская [24-26]. Практически по всему периметру оз. Карымское после извержения 1996 г. сформировался широкий песчано-галечниковый пляж, и очень крутой склон в восточном секторе озера вследствие мощных обвалов стал более пологим. Здесь функционирует около 10 выходов термальных источников.
В южном секторе озера, в районе деятельности термальных источников Академии Наук, после извержения 1996 г. проявились новая западная группа гидротерм и новый гейзер [2, 12], а также новые источники: в северо-северо-восточном секторе озера -Медвежьи, в юго-юго-восточном - Ушаковские [20].
Таблица 1
Распределение подвижного материала в долине р. Карымская протяженностью 36 км по участкам длиной по 6 км
Участок
1 2 3 4 5 6
Объем материала, млн м3 Расстояние от истока, км 2 1 1 0,5 0,5 5 0-6 6-12 12-18 18-24 24-30 30-36
Рис. 5. Вывал древесины под воздействием волн цунами в период подводного извержения 1996 г. Восточный берег оз. Карымское. Фото ГА Карпова
а б в г
Рис. 6. Схема распределения отложений лахаров на участках долины р. Карымская. 1-6 - номера участков (см. табл. 1). а) центр извержения - подводный кратер То -карева; б) границы кальдер; в) границы ширины долины р. Карымская; г) бывшее русло р. Карымская
Рис. 7. Исток р. Карымская. На переднем плане - I и II надрусловые террасы в устье ручья Горячий.
Фото З.Гордеевой
Рис. 8. IV взрывная воронка (маар) на п-ове Новогодний в июле 2005 г. Фото В .И Андреева
Эволюция характеристик водной массы оз. Карымское (его акватории и подводного кратера Токарева)
Кальдерное оз. Карымское имеет типичное для глубоководных пресноводных водоемов распределение температуры. Слой температурного скачка в акватории озера начинается с глубины около 15-20 м. Ниже следует гиполимнион, в пределах которого температура круглый год держится в пределах 4оС. Но на глубине 56-58 м температура повышается и на дне в акватории (на 62-64 м) держится на уровне 4,15оС. В новообразованном кратере Токарева картина совершенно иная. Здесь, так же как и в прибрежном южном секторе
озера, куда стекают термальные воды с зоны разгрузки источников Академии Наук, на поверхности в летний период температура в пределах 9-12оС. Она плавно понижается до 4,35оС на глубине около 40 м и остается такой до 56 м (до дна).
Согласованно с температурой наблюдается повышенное содержание растворенного кислорода (до 14,0 мг/л) в слое воды в интервале глубин 15-25 м для акватории озера и с 0 до 40 м в кратере Токарева (где содержание О2 в летний сезон достигает даже 14,7 мг/л). Как в акватории озера, так и в кратере Токарева с глубиной 15-20 м постепенно увеличивается содержание основных солевых компонентов - Cl-, SO2-, Ca2+. Щелочные элементы (Na и K) имеют другую закономерность распределения. Максимально высокие содержания Na (до 70-72 мг/л) приурочены к линзе в центре озера в пределах глубин 20-40 м. В 2004 г. некоторое увеличение содержания Na отмечено в придонной зоне. В кратере Токарева стратификация по Na не наблюдается, хотя на дне обычно его содержание на 5-12 мг/л выше, чем на поверхности. Подмечено уменьшение содержания натрия вблизи северного и южного секторов озера, куда разгружаются термальные воды источников. Для K наблюдается обратная картина. В зоне смешения с термальными водами его содержание повышается до 8,0-8,6 мг/л, а в акватории практически по всей глубине - на уровне 6,0-7,7 мг/л.
Практически выдержана по всему объему воды озера характеристика рН. Вместе с тем наблюдается ежегодное закономерное увеличение рН. Так, если сразу после извержения в 1996 г. вода озера имела рН 3,2, то в августе 2004 г. водородный показатель достиг значения 5,5, а в августе 2005 г. - 6,0. На фоне постепенного снижения общей минерализации и опреснения воды озера с 1996 по 2001 г. отмечается небольшое увеличение концентрации солей в 2002-2003 гг. и стабилизация в 2004 г., что, по нашему мнению, увязывается с периодами уменьшения и активизации деятельности влк. Карымский (рис. 9, табл. 2).
По гидрохимической классификации вода оз. Карымское относится к сульфатному классу, с заметной примесью хлора. Сульфатно-хлоридный, натрово-кальциевый состав воды озера практически не меняется с постепенным опреснением.
Сукцессии биоценозов оз. Карымское
Альгофлора оз. Карымское до январского 1996 г. подводного извержения являлась типичной для крупных олиготрофных, низкоминерализованных и низкотемпературных озер Камчатки с субнейтральным рН. В планктонном альгоценозе доминировали представители диатомовых водорослей (Bacillariophyta) - Aulacosira italica и Asterionella gracillima. Суммарная их численность достигала 280 тыс. клеток/ л. В осенний период субдоминировали 2 вида Cyclotella (C. bodanica + C. tripartita) и Stephanodiscus cf. invisita-tus. Это способствовало развитию достаточной плотности планктонных ракообразных и привело к положительному решению проекта интродукции пресноводной формы лосося-кокани из Кроноцкого озера, которая была успешно интродуцирована в новом биотопе в 1976 г. [15].
Гидрогеохимические последствия подводного извержения в кальдере Академии Наук в 1996 г. оказали отрицательное воздействие на фито- и зооценозы бассейна оз. Карымс-кое [3, 11, 13-18]. Резкое нарушение равновесия термогидрохимического режима озерной системы привело к гибели всей ихтиофауны (~ 1,5 млн особей кокани) и многовековых альго- и зооценозов.
Летом 1996 г. автохтонный «первичный» пелагический фитопланктон (названный выше) не был обнаружен, так же как и представители микрофауны и ихтиофауны. Биомасса водорослей пелагиали не превышала 0,1 мг/л, основной ее составляющей в интервале глубин 0-20 м были ксенобионты прибрежной зоны - единичные представители Cyano-procaryota из родов Synechocystis, Synechococcus, Phormidium, Mastigocladus.
со
о
20
30
40
50
60
70 Условные обозначения
----•------1996
----♦------2000
---■-------2001
----*------2002
_Ж_~2003
- - О - -1996 • • -0- - -2000
- - О - -2001
- - Д - -2002
- - -Ж- - -2003
озеро
кратер
Токарева
Рис. 9. Динамика катионного состава и минерализации (мг/л) водной толщи по вертикальному разрезу (м) центра оз. Карымское и кратера Токарева по данным режимных наблюдений (1996-2003 ГГ.)
Динамика химического состава поверхностной воды оз. Карымское по данным режимных наблюдений за 1984-2004 гг.
Таблица 2
Место отбора Химический состав воды, мг/л
Номер пробы Дата отбора Центр озера, поверх- ность Центр кратера, поверх- ность 1, °С рн N3+ К+ Са2+ Mg2+ С1 эо/- нсо3 н^ю,, 4 4 ’ р-р н^ю,, 4 4 ’ КОЛ. н3во3 о2, Р-Р Сумма
* 19.06.84 + 11,0 7,0 10,4 1,6 1,6 0,5 8,5 3,8 н.о. 48,0 н.о. н.о. н.о. 109,6
** 30.08.93 + 14,0 6,7 14,0 0,8 6,0 1,6 21,3 4,8 22,0 48,0 н.о. 0,5 н.о. 140,0
22а-01/96 22.01.96 + 19,0 3,2 75,0 7,3 66,0 14,4 35,5 379,0 н.о. 325,0 н.о. 0,9 н.о. 921,7
22к-01/96 22.01.96 + 20,0 3,7 74,3 7,6 64,0 17,2 57,8 317,0 н.о. 189,0 н.о. 0,6 н.о. 727,5
21а-07/97 21.07.97 + 14,0 3,4 63,0 6,3 55,0 7,7 40,0 300,0 н.о. 146,4 23,5 2,7 н.о. 644,3
21к-07/97 21.07.97 + 16,3 4,2 63,5 6,8 50,1 9,7 41,2 255,0 н.о. 132,1 21,0 н.о. н.о. 579,4
За-08/98 03.08.98 + 14,5 3,7 74,9 9,1 46,1 14,6 41,9 249,8 н.о. 157,0 н.о. н.о. 9,0 593,4
Зк-08/98 03.08.98 + 15,5 3,7 65,0 8,5 42,0 9,7 46,7 249,6 н.о. 139,0 н.о. 15,0 9,0 575,5
5а-09/99 05.09.99 + 10,8 4,0 64,8 7,1 40,1 9,7 44,0 220,9 н.о. 135,0 30,0 0,5 н.о. 552,1
5к-09/99 05.09.99 + 11,2 4,0 64,0 7,7 40,1 10,9 46,2 220,9 н.о. 138,0 23,5 0,5 н.о. 562,0
67-00-ИВ 29.06.00 + 14,1 4,2 66,7 8,0 35,3 8,5 43,0 201,7 2,4 123,0 н.о. 5,4 10,2 501,2
81-00-ИВ 30.06.00 + 13,9 4,3 66,1 7,1 36,1 10,2 44,6 201,7 4,3 129,0 н.о. 6,1 11,8 517,1
52 -01 09.07.01 + 6,7 4,4 48,6 6,0 28,1 7,3 37,6 153,7 1,2 114,0 28,0 н.о. 11,7 424,4
695-0 16.07.01 + 8,6 4,6 59,8 4,6 30,5 8,8 40,4 172,9 3,0 106,0 20,0 6,1 11,8 319,3
52-02 16.08.02 + 14,0 4,9 58,1 6,5 29,7 8,8 41,8 172,9 2,4 110,0 29,0 3,7 11,0 463,3
695-02/0 16.08.02 + 13,7 5,0 51,6 8,8 30,5 8,3 44,7 182,5 2,4 105,0 28,0 3,7 11,0 465,3
52-03 27.08.03 + 14,0 5,0 49,5 6,4 28,1 7,8 41,1 148,9 0,6 106,0 127,0 2,5 10,9 517,9
Э1-03 27.08.03 + 14,2 5,1 52,8 6,4 28,9 7,3 41,8 159,0 1,2 107,0 63,0 3,7 11,0 470,6
Э -04 27.07.04 + 11,5 5,0 47,0 6,5 25,6 6,8 42,2 153,7 0,2 122,1 60,6 1,3 11,5 481,3
Э1-04 27.07.04 + 10,7 5,4 55,7 6,4 26,4 7,3 39,7 163,3 1,2 107,0 106,0 4,3 11,3 520,7
* Данные работы [3].
** Данные работы [23].
Примечание, н.о. - значение не определялось.
Водная толща озерной акватории и в весенне-осенние сезоны 1998-2005 гг. не содержала автохтонных фито- и зооценозов, характерных для «предкатастрофического» времени. В летне-осенние сезоны 1997-1998 гг. на фоне повышенного содержания железа в воде, главным образом в литоральной зоне озера, в пределах фотического слоя (при слабокислых значениях рН) доминировали зеленые и бесцветные жгутиковые формы Chlorophy-ta, а также присутствовали немногочисленные представители Euglenophyta (Euglena cf. tripteris, Euglena sp., Lepocinclis sp.). Это явление на Карымском и других озерах Камчатки ранее не отмечалось. Небольшая, но положительная динамика в восстановлении диатомовой составляющей фитопланктона впервые наблюдалась в июне 2000 г.: в тотальной пробе, взятой в 60 м к северу от восточной группы термальных источников Академии Наук, обнаружены немногочисленные цепочки Aulacosira cf. distans. Некоторая положительная динамика в развитии альго- и зооценозов отмечена в глубоководных осадках кратера То -карева с лета 1998 г., где зафиксированы первые тысячи экз./г ила представителей пен-натных диатомовых Pinnularia и Nitzschia (с нормальным физиологическим состоянием клеток), характерных для мелководья, а не для глубоководных группировок водорослей. Доминирующее положение в эпипелоне и особенно эпилитоне в весенне-летние сезоны 1999-2002 гг. занимали нитчатые формы зеленых водорослей (Chlorophyta) - Ulothrix sp. с сопутствующими Microspora tumidula, Enteromorpha intestinalis; их суммарная биомасса при рН 5-6 (вероятно, за счет гидротерм подводной разгрузки) в пересчете на органический углерод достигала 0,15 кг/м2. Ранее эту группировку водорослей в озере не отмечали. В эпипелоне прибрежной зоны по большей части периметра озера совместно с пеннатны-ми диатомовыми присутствовали немногочисленные одноклеточные представители Chlo-rophyta, систематический состав которых, так же как и образующих альгобактериальные маты Cyanoprocaryota, продолжающих формироваться в северном, северо-восточном и южном секторах озера, требует дополнительных исследований.
Начиная с января 2002 г. в планктонном фитоценозе озера стала развиваться монокультурная ассоциация Charicystis chodatii (Chlorophyta) - вселенца из мелких водоемов береговой зоны, по всей вероятности, образуя линзообразные скопления в глубинных горизонтах. Отмечено увеличение его численности (по данным 2003 г.) до 60-62 млн клеток/л на глубине 20-30 м, коррелирующее с заметным увеличением численности инфузорий и представителя низших ракообразных - Acantocyclops vernalis l.c., отсутствующих в отстойных батометрических пробах из других горизонтов пелагиали как основной акватории озера, так и подводного кратера Токарева.
Сопутствующим элементом структурообразующего комплекса Charicystis chodatii являются единичные экземпляры фрагментов нитчатых форм Chlorophyta (Microspora stag-norum и Ulothrix sp.).
В юго-юго-восточном секторе подводного кратера Токарева в летний период 2004 г. впервые зафиксировано развитие в придонном слое (в зоне разгрузки термальных вод на глубине ~ 12 м) Microcystis sp. (Cyanoprocaryota), Rhizoclonium hieroglyphicum (Chlorophyta).
В придонном слое глубоководной части (60-62 м) южного сектора озера в летний период 2004 г. при проведении подводной киносъемки впервые отмечены представители беспозвоночных - личинки веснянок и акантоциклопс (в бентосных пробах).
Бентические биоценозы озера на протяжении всего посткатастрофического периода развивались локально и разреженно в верхней части литорали. Подавляющее большинство ассоциаций эпилитона включало физиологически ослабленных представителей Bacillariophyta и Chlorophyta с низкой численностью, привнесенных из мелких водоемов и водотоков береговой зоны [18]. Отрицательным фактором для формирования донных биоценозов почти по всей протяженности верхней части литорали оставался гидрологический - интенсивное волновое перемешивание, взмучивающее тонкий пирокластический материал донных осадков и приводящее к снижению прозрачности до 4 м (по диску Сек-ки) и угнетению фотосинтеза у водорослей.
Перифитонные сообщества формировались в летне-осенний период локально, и только в северном и южном секторах озера. При этом в кратере Токарева образовывались визуально выраженные скопления Мотозрога stagnorum в виде рыхлых «косм» на поверхности внутреннего склона на глубине 1,5-2,0 м и при t = 12-14оС. Близ выхода термальных вод при t ~ 32оС названный вид в кратере Токарева присутствовал спорадически и только в виде единичных и редких трихомов, прикрепленных к крупным (5-10 см в диаметре) фрагментам пирокластического материала и часто с сопутствующим мхом - РоЫ1а :Шит (по определению И.Чернядьевой, БИН РАН).
В 2000-2002 гг. в истоке р. Карымская и на примыкающем к нему участке озера активно развивалась перифитонная ассоциация Мшгозрога stagnorum + ВасШаиорЬу^а, биомасса которой в сыром виде достигала 3 кг/м2 (по определению Е.Г.Лупикиной). В кратере То -карева в этот период она отсутствовала. В 2003-2005 гг. эта ассоциация микроорганизмов на отмеченном выше участке не была обнаружена.
В районе подводных выходов гидротерм в новообразованном кратере Токарева на глубине 8-10 м ^ = 64оС, рН 6,2) в 1998 г. было обнаружено развитие холмообразных колоний Суапоргосагу^а (см. рис. 10) и анаэробных карбоксидотрофных бактерий, отличных от ранее изученных [22]. По данным Т.Г. Соколовой (ИМИ РАН), в процессе роста в лабораторных условиях они окисляли окись углерода до двуокиси и выделяли эквимолярное количество водорода согласно уравнению: СО + Н20 = С02 + Н2. В ассоциации с этими бактериями развивались метанообразующие бактерии рода МеШапоЬайеиит.
Локальное развитие альгобактериальных матов (типа «формидиум») наблюдалось с 1998 г. близ выходов термальных вод, а начиная с 1999 г. отмечено значительное развитие нитчатых форм зеленых водорослей (перифитонная ассоциация Мшгозрога stagnorum + Bacillaгiophyta) в русле р. Карымская (местами до 3 кг сырой массы/м2).
Гидрогеохимия Пийповских термальных источников и концентрационная функция термофильных гидробионтов и осадков
Пийповские термальные источники сосредоточены в верховьях р. Карымская и локализованы в русле и по берегам ручья Горячий, впадающего в нее слева, в 300 м от ее истока. По физико-химическим характеристикам и по ассоциации микробиоты ручей Горячий подразделяется на два биотопа: 1) теплая, мелководная зона верховий ручья (глубина 0,1-0,2 м; t = 10-18оС; рН 6,8-7,0) и 2) высокотемпературная средняя зона ручья (глубина 0,4-0,5 м; t = 60-73оС; рН 7,3-7,7). Оба биотопа с самого возникновения ручья в 1996 г. характеризуются интенсивным развитием широкой ассоциации микроорганизмов.
Мы сосредоточим внимание на геохимических особенностях воды, биоты и минеральных осадков в этих биотопах (табл. 3) [12].
Вода биотопов слабо различается по содержанию микроэлементов, но биота более высокотемпературного и щелочного биотопа № 2 в большей степени обогащена рядом металлов. Характерно, что биота наиболее обогащена относительно воды такими элементами, как И, Си, №, V (типоморфными для магматических пород основного состава), а также Мп, 7п, РЬ, Бг, Аз, С^ Рассчитанные нами коэффициенты обогащения показывают, что та же закономерность наблюдается и для минеральных осадков, однако титана в них на три порядка меньше, чем в биоте. Кроме того, в осадках обоих биотопов прослеживаются более высокие, чем в биоте, содержания V, 7п, Си, №, т.е. тех микроэлементов, которые характерны для изверженных пород, что может свидетельствовать о повышенной роли пирокластики пеплов в осадконакоплении этих биотипов. Следует отметить, что в силу большой динамики погодных условий в этом районе (сильные ветры, обилие атмосферных осадков и др.) верхняя часть биотических матов и осадков часто подвергается разрушению и сносу. Тем не менее выявленные нами закономерности, общие для обоих биотопов, скорее всего характеризуют концентрационную функцию биоты. В целом биота
обогащена относительно осадка такими элементами, как И, Мп, Аз, РЬ, Вг, Ag (№ - в высокотемпературном биотопе), что, по-видимому, отражает повышенную миграционную способность этих элементов в растворах ручья Горячий и их сорбцию развивающимися в этих условиях биоценозами. Следует обратить внимание на интенсивное извлечение из раствора как биотой, так и осадком в целом такого токсичного элемента, как С^ а также существенное накопление в них Бг, Вг, Ag и особенно Аз (в биоте).
Таблица 3
Содержания микроэлементов в термальной воде, микробиоте и минеральных осадках различных биотипов (мг/кг) и их коэффициенты обогащения
Эле- мент Биотоп № 1 Биотоп № 2
Вода Биота Оса- док К1 к2 К3 Вода Био- та Осадок К1 к2 К3
11 0,006 556 0,36 9,3х104 1544 60 0,006 766 0,54 1,3х105 1418 90
Мп 0,11 508 0,11 4618 4618 1 0,14 539 0,13 3850 4146 1
V 0,005 37 129 7400 0,3 2,6 х104 0,005 59 202 1,2 х104 0,3 4х104
2п 0,01 2764 67 2740 0,4 6700 0,03 35,7 82,0 1190 0,4 2733
РЬ 0,005 1366 4,46 2720 3,0 892 0,005 15,7 10,6 3140 1,5 2120
Си 0,001 2469 64,0 2,5 х104 0,4 6,4 х104 0,001 37,8 71,0 3,8х104 0,5 7,1х104
С<! 4х104 0,225 0,21 562 1,1 525 4х10-4 0,37 0,06 925 6,1 150
Бг 0,13 360 420 2769 0,8 3230 0,13 343 430 2638 0,8 3307
Аз 0,05 57,0 0,28 1140 203,6 5,6 0,09 65,0 11,4 722 5,7 122
N1 3х104 11,6 26,3 3,9х104 0,4 8,7 х104 3х10-4 44,6 37,7 1,5 х104 1,2 1,3х105
Вг Не опр. 2,81 1,07 - 2,6 - Не опр. 4,11 1,72 - 2,4 -
Не опр. 0,36 0,08 - 4,5 - 10-5 0,24 0,36 - 0,7 -
Примечание. К - коэффициент обогащения (концентрационная функция): К! - отношение содержания элемента в массе микробиоты к его содержанию в воде; К2 - то же к содержанию этого элемента в донном минеральном осадке; К3 - отношение содержания элемента в осадке к его содержанию в воде. Не опр. - содержание элемента ниже чувствительности метода анализа; прочерк - отношение не рассчитывалось.
Анализы выполнены методом 1СР-МБ в аналитической лаборатории Объединенного института геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск.
Таким образом, микробиота в термальных биотопах является своеобразным фильтром микроэлементов, очищающим воду. Чем выше температура (до пределов развития биоты) и рН, тем выше концентрационная функция микробиоты.
Геохимические особенности формирующихся донных осадков в кратере Токарева
В процессе седиментации в бассейне Карымского озера значительный объем занимают пеплы андезитового состава, поступающие от продолжающегося извергаться Карымского вулкана. Кроме того, в озеро идет снос терригенного материала с крутых бортов кальдеры и аллювия с водами 25 ручьев и временных водотоков, впадающих в озеро. Определенный вклад в осадкообразование вносит и гидротермальная деятельность как в самом озере, так и по его периферии (источники кальдеры Академии Наук, новообразованные Пийповские, Ушаковские, Медвежьи и др.). Скорость накопления донных осадков оценивается нами в 5-7 см в год. По данным нашего эксперимента 2004 г. с осадкоулавливателями скорость осадконакопления в юго-юго-восточном секторе подводного кратера Токарева (в зоне подводной разгрузки гидротерм) при слабой активности влк. Карымский составляет не менее 8,6 г/м2 в сутки.
По данным драгирования на дне основной акватории озера (глубина до 60 м) находится неконсолидированный песчано-илистый осадок мощностью 40-50 см, средний состав которого (по данным опробования 2000 г.) следующий (мас.%): Бі02 - 56,82; Ті02 - 0,92; Лі203 - 17,04; Ре203 - 4,11; РеО - 4,08; МпО - 0,18; 1^0 - 2,58; СаО - 5,26; Ыа20 - 2,82; К20 - 1,20; Н20- - 0,98; Н20+ - 0,0; п.п.п. (потери при прокаливании) - 3,51; Р205 - 0,23; Б03 - 0,30; Си - 0,0064; V - 0,0014; Не - 0,00004.
На дне новообразованного кратера Токарева (глубина 56 м) формируется толща осадков, в фундаменте которой залегает грубозернистый песчано-шлаковый (с бомбами до 20-30 см) материал. Песчано-шлаковый осадок имеет средний состав базальта (мас.%): Бі02 - 54,62; Ті02 - 0,86; Лі203 - 19,72; Ре203 - 3,24; Ре0 - 5,46; Мп0 - 0,13; Ме0 - 2,91; СаО - 7,35; Ыа20 - 2,53; К20 - 0,80; Н20- - 0,99; Н20+ - 0,0; п.п.п. - 1,10; Р205 - 0,23;
’’2 2 2 2 25
Си - 0,058; V - 0,0078; Со - 0,0015; Ні - 0,001; 7г - 0,025; Сг - 0,0034; Бг - 0,058. На нем накапливается ил, включающий в основном пеплы алевритового состава.
Как в акватории, так и в кратерной зоне озера в толще осадков наблюдаются 3-5-миллиметровые прослои, иногда линзы, с раздувами до 2 см, существенно обогащенные тонкодисперсными окислами железа. Они четко выделяются в разрезе своим охристым цветом. Нередко эти слойки имеют следы деформаций типа «волновой ряби», что может свидетельствовать о наличии придонного течения или возмущения от выходов газов. Состав обохренных слойков следующий (мас.%): Бі02 - 32,56; Ті02 - 0,44; Лі203 - 9,92; Ре203 -14,26; Ре0 - 6,45; Мп0 - 0,04; Ме0 - 1,30; Са0 - 2,64; Ыа20 - 1,80; К20 - 0,48; Н20- - 2,50; Н20+ - 0,0; п.п.п. - 24,02; Р205 - 0,45; Б (определено в форме Б03) - 3,48. Кроме того, в осадке определены (%): Си - 0,01; V - 0,018; Со - 0,003; Не - 1,710-4. Обращают на себя внимание высокое содержание железа и высокое значение п.п.п. в осадках. Микробиологи в этих слоях обнаружили процесс анаэробного микробиологического восстановления железа, что выражается в развитии тончайших слойков черного цвета. В обохренных слоях также отмечается до 1000 клеток/см3 бентических диатомовых водорослей предка-тастрофического периода. По-видимому, высокое значение п.п.п. связано с содержанием органики в осадках. Что касается железа, то мобилизация его из магматических пород кислыми озерными водами (рН 3,2-4,7), перевод во взвесь на щелочных барьерах (при смешении с пресными водами ручьев и на органическом субстрате) и последующее осаждение на дно существенно изменяют марганцевый модуль (ММ < Мп/Ре) осадков. Так, в подводном кратере Токарева на ложе андезитового и базальтового состава с классическим ММ = 0,019 формируются песчано-илистые осадки с железистыми прослоями, в которых ММ = 0,043-0,084. В осадках остальной акватории озера содержание марганца еще выше (до 0,086%) и ММ = 0,085-0,14. В то же время в прибрежных осадках, формирующихся за счет сноса глинистого материала из зон гидротермальной аргиллизации и смешения со взвесью тонкодисперсного охристого вещества, обогащенного железом, наблюдается максимально низкий модуль, равный 0,0018-0,0028. Таким образом, одновременно в одном и том же бассейне формируются донные отложения с весьма различным содержанием железа и марганца. К тому же подмечено, что именно с участками, где ММ имеет повышенные значения, связаны выходы азотного газа. В кратере Токарева к таким участкам тяготеют и колонии термофильных микроорганизмов. Исчезновение этих колоний в 2001 г., возможно, связано с заносом пепла при активизации влк. Карымский или, наоборот, с падением активизации, когда перестали работать выходы азотных газов.
В табл. 4 приведены содержания микроэлементов в описанных донных осадках из зон подводных разгрузок гидротерм и, для сравнения, в свежих пеплах влк. Карымский, вещество которых и слагает в основном донные осадки оз. Карымское.
Исходя из закономерностей, установленных в результате анализов распределения тяжелых металлов в биоте и осадках биотопов ручья Горячий, служащих своеобразным эталоном условий осадконакопления с участием микробиогенной фазы, можно уверенно заключить, что в донных осадках из участков разгрузки гидротерм в кратере Токарева микробиота развита слабо. Ее присутствие обнаруживается лишь в пробах илов 2002 г. (№ 0025) и 2004 г. (№ 80-46б) по высокому содержанию Си, Вг, Лз и, в меньшей мере, 7п.
Таблица 4
Содержание микроэлементов в донных осадках кратера Токарева из зон разгрузки гидротерм (г/т)
Элемент Проба
0025 72-04 76-04 80-04б 90-04 4516
V 65,0 76,0 64,5 24,75 54,15 141,0
С - 25,6 45,3 31,30 56,80 46,7
Ні 8,65 13,0 14,9 10,49 8,76 41,1
Си 84,0 76,5 56,7 134,50 50,90 74,0
гп 59,0 55,2 46,9 47,85 56,80 98,0
Са 20,9 9,5 8,9 7,23 9,96 19,8
Се 1,12 0,64 0,84 3,54 0,89 -
Вг - - 0,27 1,49 1,29 -
га> 22,9 13,6 11,3 15,10 18,80 11,9
Бг 294 409,5 400,5 243,5 357,5 493
У 29,2 16,3 14,7 31,55 27,20 22,5
гг 112 90,5 76,0 74,0 122,0 130,0
№ 2,1 1,54 1,34 1,46 2,42 1,9
Мо 4,9 1,97 2,62 3,28 1,43 1,71
Ле - 0,23 0,16 0,13 0,16 -
С<! 0,74 5,15 0,45 0,46 0,37 -
Бп 1,1 1,07 0,71 0,26 0,96 2,12
БЬ 32,7 1,74 36,8 30,70 5,32 -
Те - 0,41 0,47 0,48 0,56 -
Бе - 0,86 - - - -
РЬ 31,0 6,49 6,63 5,11 6,68 3,05
Лз 388,0 33,45 52,2 225,5 46,86 2,83
I - 3,29 - 8,68 4,70 -
Не 0,0022 - - - - -
Примечание. Пробы: № 0025 - донный ил из зоны подводных выходов гидротерм с гл. 6 м, 1 = 60°С, рН 6,6, отбор 24.07.2002 г.; № 72-04 - неконсолидированный осадок (ил) черного цвета, гл. 4 м, 1 = 32°С, отбор 29.07.2004 г.; № 76-04 - ил коричневого цвета, гл. 7 м, 1 = 45°С, отбор 29.07.2004 г.; № 80-04б - там же, ил с биотой, гл. 7 м, 1 = 60°С, отбор 29.07.2004 г.; № 90-04 - ил с незначительным содержанием биоты, гл. 6 м, 1 = 32°С, отбор 29.07.2004 г.; № 4516 - пепел Карымского вулкана.
Прочерк - значение не определено.
Анализы выполнены методом 1СР-МБ в аналитической лаборатории Объединенного института геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск.
Это подтверждается и оптическими исследованиями осадков. Кроме того, даже по этим геохимическим данным можно заключить, что в условиях донных разгрузок гидротерм в кратере Токарева, по-видимому, развивается другая ассоциация микроорганизмов, нежели в биотопах ручья Горячий. Дебит подводных гидротерм очень мал. Давление столба холодной воды озера задавливает их выходы. Газлифт, интенсивно действовавший в самые первые годы после извержения, к настоящему времени ослаб, так как почти сработался запас магматических газов (в первую очередь Б02, НС1), накопившихся в период извержения в апикальной зоне магматического очага и в блоке пород над очагом (располагающемся под дном озера). Поэтому прогрев дна по площади имеет ограниченные размеры, площади и масса развития пленки микроорганизмов тоже малы. Они существуют в тонком слое среды, образовавшейся в результате смешения гидротерм с температурой 70-80оС и рН > 6,5 с озерной, существенно сульфатной водой с температурой около 4оС и рН 5,3-5,4. Тем не менее во всех донных илах, поднятых в 2004 г., зафиксировано наличие микробиоты, влияние которой на накопление микроэлементов в осадках оказалось весьма заметным. Следует обратить внимание на накопление в донных осадках таких элементов, как
Mo, Ag, Cd, Sb, Pb, As, I и Hg, которые в дальнейшем, при опреснении озера, по-видимому, включатся в круговорот элементов в озерном бассейне и будут сказываться на качестве среды. Некоторые из них будут играть роль ингибиторов биоты, другие ускорят развитие трофических цепей, что приведет в итоге к превращению озера в водоем хозяйственного значения (например, для рыборазведения).
Качество воды р. Карымская
По данным гидрохимического опробования 2002 г. вода р. Карымская, впадающей в Тихий океан, спустя 6 лет после извержения имела стабильно отрицательные характеристики по большому числу показателей. Так, содержания Li, Mg, B превышали ПДК для хозяйственно-питьевого значения соответственно в среднем в 7; 7-1000 и 4-6 раз, а для рыбохозяйственного значения еще более значительно: по Li в 400 раз, по B в 20-30 раз. В 2002 г. содержание кадмия в нижнем течении реки превышало ПДК для воды хозяйственно-питьевого значения в 7 раз, а в прибрежной зоне Тихого океана (при устье реки) - в 20-40 раз и было на пределе ПДК для рыбохозяйственных водоемов в верховьях реки, а в устье превышало его минимум в 20 раз.
Так как р. Карымская берет начало из находящегося в депрессивном состоянии оз. Ка-рымское, воды которого очень медленно раскисляются, а питание находится в зоне пеп-лопадов влк. Карымский, есть основания считать, что на нормализацию состояния ее вод потребуется 12-15 лет.
Состояние растительного покрова после извержения 1996 г.
Спустя 10 лет после извержения подавляющая часть поверхности новообразованного п-ова Новогодний, сложенного песчано-шлако-бомбовым изверженным материалом базальтового состава, представляет собой безжизненную пустыню. Зарастание (начальные стадии первичной сукцессии) происходит прежде всего по береговой кромке и охватывает зону шириной не более 10-20 м. Здесь в разрезе на глубине 6 см наблюдается прослой суглинка (алеврита) мощностью 1,5-2 см. Этот слой сформировался в волноприбойной зоне при высоком уровне воды в озере за счет перемыва субстрата полуострова и привноса материала с окрестностей при ветровой эрозии. Распространение этого слоя ограничивает зону поселения растений. Встречаются несомкнутые группировки (проективное покрытие 10-15%) с участием подроста ольхи кустарниковой (Alnus fruticosa Pall.) и ивы удской (Salix udensis Trautv. et Mey.), а также мятлика мягкоцветкового (Poa malacantha Kom.), кисличника двустолбчатого (Oxyria digyna (L.) Hill), полыни пышной (Artemisia opulenta Pamp.), полыни арктической (Artemisia arctica Less.), вейника Ланг-сдорфа (Calamagrostis purpurea subsp. langsdorffii (Link)), осоки карагинской (Carex kora-ginensis Meinsh.), хамериона узколистного (Chamerion angustifolium (L.) Holub), хвоща полевого (Equisetum arvense L.), борщевика шерстистого (Heracleum lanatum Michx.), ириса щетинистого (Iris setosa Pall. ex Link), ситника берингийского (Juncus beringensis Buchenau), остролодочника завернутого (Oxytropis revoluta Ledeb.), камнеломки Нельсона (Saxifraga nelsoniana D. Dons. str.), сиббальдии лежачей (Sibbaldia procumbens L.). Развит моховой покров (проективное покрытие до 50%). В северо-северо-западном секторе полуострова зоны расселения растений приурочены к периферии конусов выноса вещества с крутых бортов кальдеры. В составе пионерных группировок (проективное покрытие 2-5%) преобладает мятлик мягкоцветковый. С высокой степенью постоянства встречаются виды, сопутствующие различным нарушениям - полынь пышная, ха-мерион узколистный. Встречается полынь арктическая. В составе группировок часто принимают участие влаголюбивые виды, требующие хотя бы временного избыточного увлажнения - осока карагинская, ситник берингийский, сурепка пряморогая (Barbarea orthoceras Ledeb.). Единично отмечены вейник Лангсдорфа, кисличник двустолбчатый,
герань волосистоцветковая (Geranium erianthum DC.), вероника (Veronica sp.), хвощ полевой, остролодочник завернутый.
Поражение растительности от подводного извержения 1996 г., по данным наблюдений В.Г.Дирксен, отмечается до абсолютных высот 630-780 м в северном борту озера. Здесь нижняя треть склона с растительностью была полностью смыта волнами цунами. В настоящее время наблюдаются единичные поселенцы. Вывал мертвой древесины (в основном ольшаника) общим объемом порядка 5000 м3 наблюдается на I террасе в восточном секторе побережья озера (рис. 5). Средняя часть склона - древняя эрозионная терраса - также представляет собой катастрофическую картину. Почвенный слой здесь частично содран, и под слоем свежей тефры залегает слой уничтоженной извержением кустарниковой растительности. Слой тефры закреплен слабо, современная растительность, представленная вейниковыми лугами, местами несомкнута, и есть много «окон» с перевеваемым субстратом. В зарастании этих «окон» участвуют вейник Лангсдорфа, хамерион узколистный, хвощ полевой. Верхняя часть склона очень крутая, и здесь поражение растительности было неполным. Часть крупных кустов ольховника сохранилась, но под слоем тефры также отмечены обломки его веток и стволов. На самой вершине (абс. отм. 780 м) северного борта кальдеры отмечено много сухих стволов как ольховника, так и кедрового стланика (Pinus pumila (Pall.) Regel), причем живые экземпляры последнего отсутствуют по всему борту кальдеры, обращенному к озеру. Однако за перегибом, на стороне, обращенной к влк. Карымский, кедровый стланик сохранился. Здесь он образует сомкнутое сообщество с высоким проективным покрытием, участием рябины бузинолистной (Sorbus sambucifolia (Cham. et Schlecht.) M. Roem.), таволги Бовера (Spiraea beauverdiana Schneid.) и фрагментами травяно-кустарничкового яруса. Слой тефры закреплен грубым опадом вейника, однако выраженный процесс почвообразования еще не возобновился. (Названия растений даны по сводке [27].)
Заключение
Таким образом, общая площадь полного поражения биоценозов в результате кратковременного, но мощного фреато-магматического извержения в кальдере Академии Наук не ограничивается площадью самой кальдеры (~ 20 км2). Кроме того, лахарами были поражены большие участки растительности в долине вдоль русла р. Карымская (особенно в ее расширенной части в 1,5-2 км от истока, где растительность оказалась погребенной под слоем грязе-каменного материала мощностью более 2 м). Однако в последнем случае спустя 3 года эти участки заросли новой кустарниковой (ольха) и луговой (вейник и др.) растительностью. Основную роль в возрождении биоты играют пресные грунтовые воды. Сама же р. Карымская даже спустя 10 лет после подводного извержения в оз. Ка-рымское все еще не пригодна для хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного использования.
Подводные фреато-магматические извержения (типа Карымского) приводят к полному уничтожению всей биоты водоемов, ее сукцессии и чрезвычайно медленному восстановлению в первую очередь альго-бактериальных сообществ. В результате изменения абиотических процессов, связанных с подводным вулканизмом, первопоселенцами в озерных бассейнах являются не синезеленые, а зеленые водоросли, развившиеся локально в оз. Карымское спустя 3 года после катастрофического извержения в значительных количествах (до 3 кг сырой массы/м2) в перифитоне. Среди планктонных биоценозов спустя 8 лет после катастрофического извержения (в 2003 г.) зафиксировано массовое развитие Choricystis chodatii (Jaag) Fott. (Chlorophyta), ранее не отмечавшейся в озере, и локальное присутствие Aulacosira cf. italica (Kutz.) Simonsen.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев В.И., Карпов Г.А. и др. О влиянии извержений в кальдере вулкана Карымский в 1996-2000 гг. на окружающую среду (рельеф, водоемы, растительность) // Вестн. КРАУНЦ. 2003. № 1. С. 60-74.
2. Вакин Е.А., Пилипенко Г.Ф. Гидротермы Карымского озера после подводного извержения 1996 г. // Вулканология и сейсмология. 1998. № 4. С. 3-27.
3. Вакин Е.А., Пилипенко Г.Ф. Катастрофическая деформация и последующая эволюция высокотемпературной геотермальной системы, как результат фреато-магматического извержения в карымском кальдерном озере // Геодинамика и вулканизм Курило-Камчатской островодужной системы. Петропавловск-Камчатский, 2001. С. 274-299.
4. Вергасова Л.П., Карпов Г. А., Лупикина Е.Г. и др. Постэруптивная деятельность в кальдере Академии Наук (Камчатка): минеральные новообразования, содержание радона в спонтанных газах и биотические изменения // Вулканология и сейсмология. 1998. № 2. С. 49-65.
5. Влодавец В.И. Вулканы Земли. М.: Наука, 1973. 168 с.
6. Влодавец В.И. Вулканы Карымской группы // Тр. Камчатской вулканол. ст. 1947. Вып. 3. С. 3-46.
7. Горшков Г.С., Богоявленская Г.Е. Вулкан Безымянный и особенности его последнего извержения 1955-1963 гг. М.: Наука, 1965. 171 с.
8. Гришин С.Ю., Крестов П.В., Верхолат В.П., Левус А.П. Влияние катастрофического извержения вулкана Ксудач (Камчатка, 1907 г.) на лесную растительность // Комаровские чтения. Вып. 18. Владивосток: Дальнаука, 1977. С. 210-244.
9. Гущенко И.И. Извержения вулканов мира. М.: Наука, 1979. 475 с.
10. Действующие вулканы Камчатки. М.: Наука, 1991. Т. 1. 302 с.; т. 2. 415 с.
11. Карпов Г.А., Лупикина Е.Г. Биохимические аспекты подводного извержения 1996 г. в кальдере вулкана Академии Наук на Камчатке // Тез. докл. I Междунар. науч. конф. «Вулканизм и биосфера». Туапсе, 1998. С. 61-62.
12. Карпов Г.А., Бортникова С.Б., Кузьмин Д.Ю. и др. Геохимия гидротерм кальдеры Академии Наук (Камчатка) // Гидрогеохимия и геохимия вод складчатых областей Сибири и Дальнего Востока. Владивосток: Даль-наука, 2003. С. 108-117.
13. Карпов Г.А., Лупикина Е.Г. Итоги четырехлетних режимных наблюдений гидрохимических и альголо-гических характеристик Карымского озера (Камчатка) после катастрофического извержения 1996 г. // Тез. докл. II Междунар. науч. конф. «Вулканизм и биосфера Земли и экологические проблемы Причерноморья». Туапсе, 2000. С. 85-86.
14. Карпов Г.А., Лупикина Е.Г. Экологическое состояние реки Карымской (Карымский вулканический центр, Камчатка) // Тез. докл. Третьей Туапсинской международной научной конференции «Вулканизм, биосфера и экологические проблемы». Туапсе, 2003. С. 82-83.
15. Куренков С.И. Результаты интродукции кокани в Карымское озеро. Генетические и экологические проблемы разведения лососевых рыб // Тр. ГосНИОХР. Вып. 228. Л.: Промрыбвод, 1985. С. 98-104.
16. Лупикина Е.Г. Влияние вулканической деятельности на пресноводные водоемы (на примере Карымского озера, Камчатка) // Материалы II Всерос. симпоз. по вулканологии и палеовулканологии. Екатеринбург, 2003. С. 894-895.
17. Лупикина Е.Г. Влияние подводного извержения на альгологические сукцессии в Карымском озере (Камчатка) // Тез. докл. II Междунар. науч. конф. «Вулканизм и биосфера Земли и экологические проблемы Причерноморья». Туапсе, 2000. С. 84-85.
18. Лупикина Е.Г. Восстановление биоты в посткатастрофический период извержения вулканов (сукцессии альгоценозов озера Карымское в 1996-2003 гг.) // Вулканология и сейсмология. 2005. № 1. С. 37-43.
19. Мелекесцев И.В., Сулержицкий Л.Д. Вулкан Ксудач (Камчатка) за последние 10 тыс. лет // Вулканология и сейсмология. 1987. № 4. С. 28-39.
20. Николаева А.Г., Карпов Г.А., Лупикина Е.Г. и др. Эволюция солевого состава воды термальных источников и Карымского озера после извержения 1996 г. // Материалы ежегодной конф., посвященной Дню вулканолога, 30 марта-1 апреля 2005 г. Петропавловск-Камчатский. С. 37-47.
21. Новейший и современный вулканизм на территории России. М.: Наука, 2005. 608 с.
22. Светличный В.А., Соколова Т.Г., Герхард М., Заварзин Г.А. Новая группа анаэробных термофильных карбоксидобактерий, выделяющих водород // ДАН СССР. 1990. Т. 314, № 33. С. 742-744.
23. Фазлуллина С.М. и др. Подводное извержение в кальдере Академии Наук (Камчатка) и его последствия: гидрологические, гидрохимические и гидробиологические исследования // Вулканология и сейсмология. 2000. № 4. С. 19-32.
24. Федотов С.А., Муравьев Я.Д., Иванов В.В. и др. Извержения в кальдере Академии Наук и Карымского вулкана в 1996-1997 гг. и их воздействие на окружающую среду. Новосибирск: СО РАН: НИЦ ОИГГМ, 1998. 350 с. (Глобальные изменения природной среды и климата: избр. науч. тр.: отд. вып. / гл. ред. Н.Л.Добрецов, В.И.Коваленко).
25. Федотов С.А., Озеров А.Ю., Магуськин М.А. и др. Извержение Карымского вулкана в 1998-2000 гг., связанные с ним сейсмические, геодинамические и поствулканические процессы, их воздействие на окружающую среду // Катастрофические процессы и их влияние на природную среду. Т. 1. Вулканизм. М.: Регион. обществ. орг. ученых по пробл. прикл. геофизики: Минпромнауки РФ, 2002. С. 117-160.
26. Федотов С.А. Об извержениях в кальдере Академии Наук и Карымского вулкана на Камчатке в 1996 г., их изучение и механизм // Вулканология и сейсмология. 1997. № 5. С. 3-37.
27. Якубов В.В., Чернягина О.А. Каталог флоры Камчатки (сосудистые растения). Петропавловск-Камчат-ский: Камчатпресс, 2004. 165 с.
