Работая на вулкане Шивелуч мне довелось наблюдать фумаролы и даже приближаться к ним, в некоторых случаях удалось замерить температуру. В целом, фумаролы интересны не только как природное явление, но также потому, что именно в фумаролах сейчас открывают большее число минералов, так что они являются по сути источником новых минералогических знаний, получаемых в рамках фундаментальных научных исследований.
Фумарола - трещина или отверстие, располагающееся в кратерах, на склонах и у подножия вулканов и являющееся источником горячих газов. Причиной выхода газов является остывание лавы и её частичная кристаллизация, взаимодействие привнесённых лавой газов с газами атмосферы и почвы, а также вторичный разогрев лавы вследствие её окисления при соприкосновении с воздухом.
Фумаролы принято разделять на первичные и вторичные:
- Первичные - газы поднимаются напрямую из магмы;
- Вторичные - источником газов служат не остывшие лавовые или пирокластические отложения.
В ходе работ на пирокластических отложениях вулкана Шивелуч мы наблюдали, главным образом, одиночные вторичные фумаролы и, иногда, небольшие "фумароловые поля".
В этом случае, горячие пирокластические отложения перекрывают мощный растительный покров, и в составе газов преобладает сероводород и др. серосодержащие соединения, напрямую связанные с термической переработкой органических веществ. Срок жизни этих фумарол напрямую зависит от мощности пирокластических отложений и скорости их остывания.
По составу и условиям выделяемых газов фумаролы подразделяются на сухие высокотемпературные, кислые, щёлочно-нашатырные, сернистые или сероводородные (сольфатары), углекислые (мофеты). Горячие (650—1000 градусов цельсия) сухие фумаролы содержат незначительное количество водяного пара.
Фумарольные дымы большинства остальных фумарол содержат большое количество водяного пара. Его основным источником являются грунтовые воды, разогретые лежащими близко к поверхности слоями магмы и высокотемпературными фумарольными газами. В случае недостаточного разогрева подземных вод водяные пары после выхода из фумаролы или незадолго до этого вновь переходят в жидкое состояние. Таким образом появляются специальные гидротермальные растворы — фумарольные термы. Подобные источники обычно содержат кислые сульфатные воды и встречаются неподалёку от кратеров вулканов.
В ходе работ на вулкане Шивелуч, нашему виду непрерывно открывалась фумарола нового купола. Судя по насыщенному серо-прозрачному пару, основной состав выделяемых газов - именно водяной пар. К сожалению, из-за каньона нам не удалось подобраться достаточно близко чтобы посмотреть, что из себя представляла новая фумарола.
Однако, наши коллеги в ходе полевых работ на экструзивных куполах вулкана Шивелуч (http://www.kscnet.ru/ivs/kvert/volc?name=Sheveluch) 10 апреля 2025 г обнаружили там парящее озеро овальной формы диаметром порядка 70 м с севера на юг и 50 м с запада на восток. Температура воды у бортов водоёма — 52°С. В центральной части озера расположен бурлящий котёл диаметром до 3 м с высотой выбросов порядка 40 см. На поверхности воды наблюдается характерная голубая плёнка, предположительно сера и её производные. По бортам озера происходит активная дегазация. С помощью портативного газоанализатора определены концентрации газов, выполнен пробоотбор воды и голубой плёнки для лабораторных анализов.
Ссылка на новость в телеграм-канале института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН https://t.me/IViS_DVO_RAN
Чем же интересны фумаролы, помимо того что являются протекающим на наших глазах геологическим процессом? В фумаролах, ввиду уникальности условий каждой конкретной системы, формируется много уникальных соединений, которые иногда расшифровывают, открывая новые минералы.
Так, например, в результате изучения минералообразования на фумаролах вулкана Толбачик (Камчатка) открыты 9 новых уникальных минерала: докучаевит, алеутит, майзланит, корякит, феррисанидин, полиарсит, нишанбаевит, юргенсонит и евсеевит. Два из открытых новых минералов относятся к классу ванадатов, два — сульфатов и четыре к арсенатам. Химический состав и кристаллическая структура всех четырех минералов являются уникальными и не имеют подобия среди известных на сегодня более чем 5500 минеральных видов. Докучаевит назван в честь В. В. Докучаева, профессора минералогии и кристаллографии СПбГУ (11897 гг.). Все открытые минералы обладают технологически полезными свойствами (оптическими, магнитными и др.).
Результаты по этим минералам, полученные нашими коллегами опубликованы в следующих рецензируемых научных изданиях:
1. Siidra O.I., Nazarchuk E.V., Zaitsev A.N., Polekhovsky Yu. S., Wenzel T., Spratt J. Dokuchaevite, Cu8O2(VO4)3Cl3, a new mineral with remarkably diverse Cu2+ mixed-ligand coordination environments. Mineralogical Magazine, (2019), 83, 749-755. https://doi.org/10.1180/mgm.2019.41.
2. Siidra O.I., Nazarchuk E.V., Agakhanov A.A., Polekhovsky Yu. S. Aleutite [Cu5O2](AsO4)(VO4)·(Cu0.5□0.5)Cl, a new complex salt-inclusion mineral with Cu2+ substructure derived from Kagome-net. Mineralogical Magazine, (2019), https://doi.org/10.1180/mgm.2019.42.
3. Siidra O.I., Nazarchuk E.V., Zaitsev A.N., Vlasenko N.S. Koryakite, NaKMg2Al2(SO4)6, a new NASICON-related anhydrous sulphate mineral from Tolbachik volcano. Mineralogical Magazine, (2019), https://doi.org/10.1180/mgm.2019.69.
4. Shchipalkina, N.V., Pekov, I.V., Britvin, S.N., Koshlyakova, N.N., Vigasina, M.F. and Sidorov, E.G. (2019) A new mineral ferrisanidine, K[Fe3+Si3O8], the first natural feldspar with species-defining iron. Minerals, 9(12), paper 770. https://doi.org/10.3390/min9120770
5. Pekov, I.V., Zubkova, N.V., Agakhanov, A.A., Yapaskurt, V.O., Belakovskiy, D.I., Vigasina, M.F., Britvin, S.N., Turchkova, A.G., Sidorov, E.G. and Pushcharovsky, D.Y. (2019) Yurgensonite, IMA 2019-059. CNMNC Newsletter No. 52; Mineralogical Magazine, 83, https://doi. org/10.1180/mgm.2019.73
5.Siidra O.I., Nazarchuk E.V., Zaitsev A.N., Shilovskikh V.V. Majzlanite, K2Na(ZnNa)Ca(SO4)4, a new anhydrous sulphate mineral with complex cation substitutions from Tolbachik volcano. Mineralogical Magazine, (2019), https://doi.org/10.1180/mgm.2019.68.
Таким образом, фумаролы являются не только интересным и красивым геологическим явлением, несущим информацию о современных процессах, протекающих вблизи купола вулкана и в пределах пирокластических потоков, но и одаривают нас новыми природными кристаллическими соединениями.