Цинк. Для термальных источников Узона характерны довольно высокие содержания цинка (от 0,03 до 0,45 мг/л), оптимальные лежат в пределах 0,05– 0,10 мг/л. Так же как и для меди, для цинка не обнаружено четких корреляций с содержанием хлора в воде. В разрезе термального поля, в аргиллизированных породах и рудных горизонтах, содержания цинка варьируют от 0 до 0,015 вес.%, причем наблюдаются интервалы обогащения на глубинах 0,1–3,5 м; 5,5–7,5 м и 9–16 м.
Стронций. Этот элемент является обычным для всех термальных источников Камчатки. В гидротермах Узона он содержится повсеместно на уровне от 0,02 до 0,45 мг/л. Для стронция отмечается довольно четкая корреляция с хлором. Максимальные содержания стронция зафиксированы в высокотемпературных хлоридно-натриевых термах. В аргиллизированных породах и в рудных горизонтах по всему разрезу термального поля наблюдаются содержания стронция от 0,01 до 0,06 вес. %. В пробе раствора, отобранной из шурфа скважины Р–2 17 мая 1975 г. (t=80,5 °C, рН=6,75; Eh-40 mb; Cl — 1710 мг/л, общая минерализация — 3,0 г/л), атомно-абсорбционным методом определено 0,32 мг/л стронция. По данным определения изотопов стронция в этой пробе отношение 87Sr/86Sr = 0,7046. По заключению Е. В. Пипнекера, очень низкое содержание 87Sr указывает достаточно однозначно на мантийное происхождение стронция в термальных водах Узона.
ГАЗОВОЕ ДЫХАНИЕ НЕДР УЗОНА
По расчетам И. Г. Бескровного, изучавшего газы Узона в связи с проблемой нефтеобразования, за год с термальных участков выделяется порядка 10 млн. т парогазовой смеси. В составе спонтанных газов преобладает углекислый газ. Кроме него, в значительных количествах выносятся сероводород, метан, водород, азот и др. В высокотемпературных источниках обнаружено спонтанное выделение тяжелых углеводородов (табл. 1). Согласно многочисленным анализам, за год только метана выносится на поверхность около 600 тыс. м3. За время существования гидротермальной системы, которое оценивается в 10 тыс. лет, в атмосферу улетучилось 6 млрд, м3 горючего газа. Это сопоставимо с запасами среднего месторождения газа.
Каков источник газов Узонского термального поля? Частично ответить на этот вопрос может изотопный анализ элементов. Так, углерод в составе углекислого газа, отобранного с источника «Центральный», обогащен изотопом 13С (δ13С — 0,3‰), что характерно для глубинных поступлений (в алмазе δ13С — 0,65‰). Но вызывает сомнения и глубинное происхождение водорода в спонтанных газах. Об этом говорят и данные по пониженному (в сравнении с поверхностными водами) содержанию дейтерия в конденсатных водах слабоминерализованпых источников. Полное отсутствие в узонской нефти изотопа 14С, характерного для нефти биогенного происхождения, также свидетельствует, скорее всего, о глубинном притоке углеводородов. Интересные данные получены по содержанию в термальных водах радона. Оказалось, что изолинии высоких концентраций радона хорошо соответствуют высоким изотермам. Кроме того, они оконтуривают участки пересечения основного субширотного разлома с трещинной зоной северо-восточного простирания. Повышенные концентрации радона (от 1,5×10-7 Ки/л) отмечаются в зоне разгрузки высокотемпературных хлоридно-натриевых вод. По мере удаления от центра очага разгрузки к его периферии наблюдается понижение содержания радона в спонтанных газах источников, т. е. опять-таки намечаются каналы, по которым осуществляется перенос с глубины и растворов, и газов. Как указывает Л. М. Чирков, проводивший на Узоне радоновую съемку, радон в силу своей химической инертности и неспособности накапливаться в водах бессточных грифонов (период его полураспада равен 3,825 дня) является самым объективным показателем наличия в местах его скоплений термовыводящих каналов. Здесь уместен вопрос о глубине и источнике поступления радона. Он непосредственно связан и с происхождением самих термальных вод, и их солевого состава. Большинство исследователей связывают формирование гидротермальных систем с активным поступлением мантийного, т. е. эндогенного, флюида в верхние зоны земной коры. С этим флюидом, вероятно, привносятся уран и радий, которые на каком-то уровне глубинности выпадают из дальнейшей транспортировки и накапливаются в недрах гидротермальной системы. До самой поверхности эти элементы практически не доходят (в воде источников Центрального и Бурлящего определено лишь 10-12 г/л радия). По мнению А. М. Чиркова, интенсивная миграция радона (как продукта альфа-распада радия) к поверхности Земли связана с передвижением вторичного пара, возникающего при вскипании на глубине высокотермальных вод. Скорость движения парогазовой смеси к поверхности превосходит скорость движения растворов. Это позволяет при относительно короткой жизни радона установить истинное его содержание в поверхностных высокотемпературных растворах. Не исключено, что чисто газовые эманации пронизывают гидротермальную систему, поднимаясь с большой скоростью непосредственно с подкоровых глубин.
КОГДА ПОЯВИЛИСЬ ГОРЯЧИЕ ИСТОЧНИКИ УЗОНА?
Этот вопрос интересует многих исследователей. О возрасте геологических объектов обычно судят или по датированной окаменелой фауне и флоре, содержащихся породах (палеонтологический и флористический методы), или по аналогии с толщами определенных слоев, имеющих характерный комплекс признаков, возраст которых установлен косвенными методами сопоставления, или, наконец, по продуктам распада радиоактивных компонентов (изотопный анализ) в породах. Для каждого из этих методов имеется свой порядок точности. Так, например, изотопный анализ дает наиболее надежные данные о возрасте древних пород. Палеонтологический и флористический методы анализа точны, по требуют хорошей сохранности ископаемых видов. К тому же ископаемая флора и фауна обычно приурочена к осадочным породам, накопление которых происходило в водных или наземных условиях при низких температурах и давлении. Изверженные породы, прошедшие огненное горнило, в большинстве случаев стерильно чисты (в них нет остатков живых организмов). Про такие толщи пород геологи обычно говорят, что они «немые». Они-то и преобладают в Узон-Гейзерной структуре; правда, в геологическом разрезе имеются и осадочные породы — озерные отложения пеплово-пемзовых туфов. Конечно, здесь нет характерной для бывших морских бассейнов окаменелой фауны, но все же озерные отложения формировались в водной среде при нормальных температуре и давлении. В данных условиях существовали какие-то формы растительности, отражающие специфические климатические черты своего времени. А это уже может быть достаточно надежным ключом к расшифровке возраста толщи. И такие «свидетели» геологических событий нашлись в озерных пеплово-пемзовых туфах Узона. Специалистами были обнаружены споры и пыльца, анализ которых показал, что в период осадконакопления в этом районе произрастали открытые тундровые, болотные и луговые травянисто-кустарниковые ассоциации с отдельными участками кустарников. Лесные ассоциации фактически не обнаружены, что позволило предположить существование в то время холодных климатических условий, характерных для предледниковых эпох.
Близкие значения дает и анализ пресноводных форм ископаемых водорослей. Так, было установлено, что формирование пеплово-пемзовых туфов третьего Узонского озера происходило в эпоху похолодания конца межледниковья — начала верхнеплейстоценового оледенения (Q32–3), т. е. 38–70 тыс. лет назад. Следовательно, в это время кальдера уже существовала, однако термальных источников, по-видимому, еще не было, так как в противном случае какие-то формы термофильных водорослей наверняка захоронились бы в озерной толще.