Кальдера вулкана Головнина Т=75-100°С, Сахалинская область, о. Кунашир

Озера — Горячее и Кипящее
Центральную часть участка Курильского природного заповедника занимает кальдера вулкана Головнина (541 м). На ее дне расположены два минерализованных озера — Горячее и Кипящее, самые глубокие на острове — более 30 м глубиной. Вокруг озера Кипящее много горячих ключей, грязевых котлов и фумарол. Само озеро занимает кратер взрыва, диаметр которого около 200 м.

Гидросольфатары кальдеры Головина
Сольфатарная и гидросольфатарная деятельность в кальдере Головнина проявляется в трех основных формах: в форме газовых струй, в деятельности грязевых вулканов и в виде горячих ключей. Температура сольфатар нигде не превышает 100°. Разнообразие форм проявлений зависит в основном от условий выхода вулканических газов на поверхность земли.

Центральное восточное сольфатарное поле (район оз. Кипящего).
Центральная восточная группа источников находится у подножия южного склона Центрального восточного купола.
Силами взрыва вулканических газов в южный склон купола и прилегающую к нему территорию вписан крупный кратер с диаметром около 350 м. Дно кратера занято горячим озером диаметром 236 м и глубиной 22 м. Сольфатары располагаются не только по берегам озера, но и под водой, в его прибрежной части. Температура воды в озере колеблется от нескольких градусов (там, где в него впадают холодные поверхностные ручьи) до 90°С и более — в местах выхода сольфатар. Температура воды в протоке, вытекающей из озера, равна 36°С. На поверхности озера плавает черная серная пена; берег озера покрыт черным серным песком, а дно — серным илом. Больше всего выходов газов и бурлящих ключей в северо-западном углу впадины. Вода вдоль озера «кипит» вследствие выделения газов со дна озера.

В кальдере вулкана Головнина кроме описанного поля имеются еще четыре сольфатарных поля.

Центральное западное сольфатарное поле.
Расположено с северной стороны Западного Центрального купола, где его стенка была, по-видимому, нарушена взрывом вулканических газов. Вследствие того, что сольфаторное поле занимает крутой склон купола и сравнительно высокое гипсометрическое положение, сольфатарная деятельность здесь проявляется почти исключительно в форме газовых струй, которых насчитываются десятки и, может быть, сотни. Газ выделяется из них спокойно, с давлением в несколько миллиметров ртутного столба.
В нижней части поля, в нескольких десятках метров от кальдерного озера из небольшой трещины вытекает совсем небольшой, но очень горячий ручеек (Т=98,5°С). Вода ручья в значительной мере, по-видимому, представляет собой естественный конденсат сольфатарных паров.

Черепаховое сольфатарное поле.
Связано с «черепаховой» структурой (Мархинин, 1959). Сольфатарная деятельность его в настоящее время еще довольно интенсивна. Сольфатары и гидросольфатары на месте северо-западной разрушенной половины структуры. При этом само разрушение структуры и начало образования депрессии на месте купола обязаны взаимному действию сольфатар и эрозии. Многие сольфатары располагаются линейно вдоль северо-западной кромки структуры среди рыхлых, разрушенных озерных гравелитов. Ниже и далее к северо-западу небольшие горячие источники и многочисленные выходы сольфатар приурочены к сильно разложенным, обеленным, превращенным в глину породам. Многие струйки газа пробиваются со дна кальдерного озера.

Набоковское сольфатарное поле
Расположено на северо-восточном берегу кальдерного озера. Имеет 70 м в длину и 40 м в ширину. В 35 м от берега озера имеется 4 слабых источника с температурой 38-52°С и рН = 6. Заметно слабое выделение пузырей газа. Источники находятся в стадии угасания.

Безымянное сольфатарное поле
Расположено на берегу кальдерного озера. Выходы сольфатар сконцентрированы в двух пунктах: непосредственно на берегу озера и в нескольких десятках метров от него на берегу 2-5-метровой терраски. Это сольфатарное поле особенно характерно развитием грязевых котлов, которые имеют в поперечнике 1-1,3, в глубину 0,5-1 м.

Подводное фумарольное поле
Расположено в северо-западной части кальдерного озера на подводном склоне, имеющем крутизну 40-50°. Оно занимает площадь примерно 400 м2, с которой поднимаются многочисленные струйки газа. В границах поля озерное дно четко выделяется беловатой окраской пород, что видно прямо с берега. Вода озера в этом месте имеет голубой оттенок и сильно опалесцирует. Подводный склон усеян глыбами андезита. Выходы газа приурочены к трещинам в андезитах или к воронкам, по краям которых находятся крупные камни, а в центре мелкий песок.

Химический состав: Воды различных групп источников вулкана Головнина по своему химическому составу близки между собой. Вода в значительной мере представляет собой природный конденсат газа фумарол.
Газовые струи, выходящие со дна горячего озера, содержат среди преобладающих паров воды и углекислого газа значительное количество хлоридных и сернистых газов. При прохождении вулканических газов через толщу озерной воды сернистые и хлоридные газы растворяются, обогащая воду хлоридами и сульфатами. Вследствие этого свободно выделяющийся газ озерной воды почти нацело состоит из углекислоты. Наличие большого количества сероводорода (до 48%) в составе свободно выделяющихся газов горячих источников указывает, по-видимому, на то, что в этих источниках процесс растворения сернистых газов не успевает дойти до конца.
Воды горячих источников вулкана Головнина и Кипящего озера Центральной восточной группы отличаются по химическому составу. Источники относятся к горячим, метано-сероводородно-углекислым, сильнокислым (рН = 1,3-3,0), среднеминерализованным, сульфатным алюминиево-водородным термам. В воде источников следует отметить резко повышенное содержание сероводорода (164 мг/л), железа (до 200 мг/л) и кремнекислоты. Кроме того, в ней в большом количестве содержится марганец (до 1,7 мг/л), стронций (до 1,8 мг/л), бром (до 3,1 мг/л), фтор (до 1,6 мг/л) и фосфор (до 5 мг/л).
Исключение представляет «кипящий водоем» в Центральной восточной группе с менее кислыми (рН = 6,5), сульфатно-гидрокарбонатными-магниево-кальциевыми водами. Причем в этих водах содержится 124 мг/л сероводорода.

Вода Кипящего озера также является сильно кислой (рН = 2,3-3,7). В наибольшем удалении от береговых источников (температура 31°С) вода содержит 880 мг/л (82% экв. ) хлора и 450мг/л (54% экв. ) натрия). По мере приближения к фумаролам (температура до 97°С) увеличивается содержание сульфатов, кремнекислоты, железа, водорода и резко уменьшается количество хлора и натрия. Вода протоки из озера имеет сульфатно-хлоридный-кальциево-натриевый состав.

Таким образом, озерные воды углекислые, сильнокислые, слабоминерализованные, сульфатно-хлоридные кальциево-натриевые. В воде, так же как и в горячих источниках, резко повышено содержание биологических активных компонентов: кремнекислоты, железа, сероводорода, фосфора. При этом интересно отметить, что в водах горячих источников бор отсутствует, а в воде озера содержится до 50 мг/л метаборной кислоты.

Вода подводного фумарольного поля резко отличается от остальной части воды кальдерного озера и от вод минеральных источников. Если в воде минеральных источников в катионах преобладают алюминий и железо, а в анионах — сульфат, то в воде подводного фумарольного поля в катионах резко преобладают натрий, кальций и магний, а в анионах — хлор. Это бъясняется тем, что «при непосредственном выходе в обширный водоем растворяющиеся газы не в состоянии формировать концентрированных кислот типа наземных терм. Поэтому кислотного разложения терм в том виде, как оно наблюдается на суше, под водой не происходит и из слагающих дно эффузивов выносится лишь сравнительно незначительное количество легко растворимых щелочных металлов. Преобладание хлора можно объяснить высокой растворимостью хлористого водорода, в то время как сероводород окисляется до элементарной серы и лишь частично переходит в сульфат-ион. Тонкие частицы выделяющейся серы, отчетливо видимые под водой, как раз и образуют те светлые пятна вокруг выходов газов, которые создают общий белый фон фумарольного поля. СO2 не растворяется в воде и составляет основную массу (82,5%) газов, уходящих в атмосферу».

Воды минеральных источников вулкана Головнина относят к фумарольным термам поверхностного формирования, а воды горячего озера — к фумарольным термам глубинного формирования. Воды источников вулкана Головнина кислые на вкус, прозрачные, пахнут сероводородом. (Мархинин Е.К., Стратула Д.С. Гидротермы Курильских островов. М., Наука, 1977).