геомагнитные исследования позднекайнозойских подводных

ГЕОМАГНИТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКИХ ПОДВОДНЫХ
ВУЛКАНОВ ТИХОГО ОКЕАНА
В. А. Рашидов
Институт вулканологии сейсмологии ДВО РАН, 683006, Петропавловск-Камчатский,
[email protected]
Оригинальный фактический материал, собранный при проведении геомагнитных исследований
с борта НИС "Вулканолог" в период 1977-1991 гг. в 19-ти вулканологических экспедициях,
существенно дополнил имеющиеся в мире представления о строении зоны перехода от материков к
Тихому океану.
С единых позиций проанализировано аномальное магнитное поле (ΔТ)а позднекайнозойских
подводных вулканов, вулканических масивов и вулканических зон в районе “горячей точки” Сокорро,
в пределах Новогвинейского и Южно-Китайского окраинных морей, Кермадек, Соломоновой,
Марианской, Идзу-Бонинской и Курильской островных дуг (рис. 1).
Отмечено, что в пределах островных дуг к подводным вулканам приурочены отчетливые
локальные аномалии магнитного поля. В высоких широтах доминируют изометричные аномалии, но
встречаются и вытянутые формы. В средних и низких широтах преобладают дипольные аномалии.
Размах их может достигать 3000 нТл, а горизонтальный градиент поля нередко превышает 100 нТл/км.
В окраинных морях выявлены подводные вулканические зоны, в пределах которых преобладают
трещинные излияния. Эти зоны хорошо оконтуриваются по интенсивным знакопеременным
аномалиям магнитного поля.
Горные породы, слагающие подводные вулканы, оказались сильно дифференцированными по
своим магнитным характеристикам. Наиболее магнитными являются свежие неизмененные разности.
По результатам геомагнитного моделирования сделаны оценки возраста образования и
продолжительности проявления подводной вулканической деятельности вулканов и вулканических
зон. Оценены масштабы проявления позднекайнозойской подводной вулканической деятельности и
сделаны выводы об эволюции ряда вулканических зон, массивов и отдельных вулканов.
Аномальное магнитное поле, наблюдаемое над подводным вулканическим хребтом,
расположенным к северу от острова Сан-Бенедикто (“горячая точка" Сокорро), обусловлено его
глубинным строением. Многочисленные локальные аномалии вызваны разноглубинными
аномалообразующими вулканическими телами, а сам хребет сложен переслаивающимися плотными и
рыхлыми вулканическими породами.
Для центральной части Новогвинейского моря характерны трещинные подводные излияния,
формирующие горизонтально залегающие лавовые покровы без образования вулканических построек.
Эти покровы создают высокоинтенсивные магнитные аномалии. Объем извергнутых лав здесь по
минимальным оценкам составляет 2000 км3, а площадь – 10000 км2.
Установлено, что на шельфе Южно-Китайского моря в пределах западной краевой части
субмеридионального линеамента (109-110° в.д.) ареальный позднекайнозойский подводный вулканизм
фрагментарно проявляется на расстоянии > 700 км. Продукты его деятельности распространены на
площади ~ 3400 км2. Выявлены небольшие вулканические постройки, размеры которых не превышают
3 км в диаметре и 200 м по высоте. Наблюдается выдержанность преобладающих направлений зон
линейных магнитных аномалий и системы разломов, с которыми, скорее всего, связана вулканическая
деятельность. Отмечена хорошая корреляция данных гидромагнитной съемки и спутниковых
магнитных измерений.
Для действующего подводного вулкана Вулканолог (Руссиан) в островной дуге Кермадек
определены объем извергнутых пород и продолжительность проявления подводной вулканической
деятельности.
В пределах Соломоновой островной дуги изучена эволюция подводной вулканической группы
Ковачи и установлено наличие подводного вулкана, расположенного к югу от о. Симбо.
При изучении подводных вулканов в пределах Марианской островной дуги выявлено, что
основным источником магнитной аномалии, зафиксированной над подводным вулканом МинамиХиоси, является лавовая пробка, расположенная в верхней части вулканической постройки.
Отмеченный ряд экстремумов аномального магнитного поля над подводным вулканом Фукудзин
вызван соммой. Постройка подводного вулкана Эсмеральда сложена, преимущественно порфировыми
базальтами и андезибазальтами, а афировые андезибазальты, обладающие высокой остаточной
намагниченностью, характерны лишь для последних извержений и создают локальные аномалии в
прикратерной части.
Глубоководная стадия подводной вулканической группы Софу (Идзу-Бонинская островная дуга)
характеризуется базальтовым вулканизмом, промежуточная – андезибазальтовым, а мелководная –
эксплозивно-эффузивным дациандезитовым.
По данным геофизических исследований в пределах Курильской островной дуги выделено 8
вулканических зон. Установлено, что подводные вулканы образуют цепочки, причленяющиеся, как
правило, косо к Большой Курильской гряде. Нередко подводные вулканы объединены в массивы.
Большинство подводных вулканов, имеют четвертичный возраст. На некоторых из них отмечены
признаки недавних извержений. В Курильской островной дуге открыты новые подводные вулканы к
западу от острова Парамушир, в пределах вулканического массива Эдельштейна, хребтов Броутона и
Гидрографов. Выявлены подводные кальдеры в вулканическом массиве Черных Братьев и прослежена
его эволюция.
На ЮЗ склоне вулкана Григорьева отмечена цепочка скальных выступов СВ простирания с
относительной высотой от 30 до 60 м и размерами в поперечнике – 400-650 м, которые, скорее всего,
являются экструзивными куполами или лавовыми конусами.
На запад-северо-западном склоне о. Парамушир в тыловой части Курильской островной дуги,
приблизительно посредине между вулканами Алаид и Анциферова изучена слабо проявленная
поперечная вулканическая зона, представленная почти полностью погребенными экструзивными
куполами или небольшими вулканическими конусами, протягивающимися от вулкана Чикурачки в
запад-северо-западном направлении. Эффективная намагниченность этих конусов равна 1.56– 3.7 А/м.
Исходя из средних значений эффективной намагниченности для подводных вулканов, можно
предположить, что эти конуса сложены андезитами и андезибазальтами.
Для подводного вулкана 1.4, расположенного к западу от о. Парамушир, сделано
предположение, что последние по времени излияния лав происходили на СЗ склоне, где расположен
активный вулканический центр, а приблизительный возраст образования постройки составляет 0.4 –
0.7 млн. лет.
Из результатов 2.5-мерного магнитного моделирования следует, что аномальное магнитное поле
в районе подводного вулкана Белянкина обусловлено, в основном, его постройкой. Роль глубинных
корней вулкана весьма незначительна. Породы, слагающие вулканическую постройку, довольно
однородны по составу, что хорошо согласуется с данными геологического опробования.
Моделирование, выполненное по двум другим независимым методикам, дало аналогичные
результаты. Основание вулкана, по-видимому, начало формироваться в плиоцене, а основная часть
постройки сформировалась в плейстоцене.
Аномальное магнитное поле в районе подводного вулкана Смирнова обусловлено его
постройкой, а не глубинными корнями. Плоская вершина вулкана свидетельствует о том, что когда-то
он поднимался до уровня моря, а затем испытывал значительное опускание. Возраст его, по крайней
мере, плиоценовый.
Подводный вулканический массив Эдельштейна, образованный двумя слившимися
близкорасположенными вулканическими постройками, имеет длительную историю формирования. Он
начал формироваться в плиоцене, а его привершинная часть сформировалась в последние 700 тыс. лет.
Породы, слагающие вулканические постройку, намагничены по направлению современного
магнитного поля и довольно однородны по составу, что хорошо согласуется с данными
геологического
опробования.
Эффективная
намагниченность
соответствует
породам
андезибазальтового ряда.
Правильная конусовидная форма вулканической постройки подводного вулкана 3.18,
однородный состав довольно свежих вулканических пород, намагниченность постройки по
направлению современного магнитного поля и незначительная мощность осадков, перекрывающих
подножие вулкана, свидетельствуют о его молодом (четвертичном?) возрасте.
На СВ и ЮЗ вулкана Юбилейный выделяются две вершины, расположенные, соответственно, на
глубинах 420 и 700 м. На его склонах в интервале глубин от 1100 до 2500 м находятся 7 побочных
лавовых конусов. Вершины вулкана и побочные конусы характеризуются повышенными значениями
намагниченности, что свидетельствует об однотипности слагающих их пород.
Морфологические особенности постройки, намагниченность ее по направлению современного
магнитного поля и свежесть драгированных пород, относящихся к единой петрографической группе,
отсутствие осадочных отложений, перекрывающих основание вулкана, свидетельствуют о молодом,
возможно, голоценовом, возрасте вулкана Юбилейный. Исходя из морфологических особенностей лав
можно предположить, что андезибазальты, драгированные со склонов вулкана, изливались в
подводных условиях. С вершины вулкана подняты дациандезиты, слагающие экструзивное тело,
венчающее вулканическую постройку.
В пределах вулканического массива Черных Братьев насчитывается 13 вулканических построек,
три из которых – действующие. Вулканический массив Черных Братьев, прошел длительную и
сложную историю развития. В его эволюции можно выделить пять этапов: древний докальдерный,
древний кальдерный, межкальдерный, молодой кальдерный и современный посткальдерный.
Суммарный объем изверженного в данном районе вулканического материала может превышать
1000-1300 км3, из них кислые пирокластические продукты кальдерообразующих извержений – 400-600
км3. В пределах вулканического массива Черных Братьев в водной толще отмечены многочисленные
акустические аномалии, которые, вероятнее всего, связанны с подводной газогидротермальной
активностью.
Подводный
вулкан
Крылатка
представляет
собой
конусовидную
постройку
субмеридионального простирания, с плоской вершиной на глубине 300 м. Аномальное магнитное поле
подводного вулкана Крылатка обусловлено его современным рельефом. Вероятно, породы, слагающие
центральную часть вулканической постройки в интервале глубин 180-700 м, подверглись
значительным гидротермальным изменениям и, в результате чего, утратили свои магнитные свойства.
Возможно, что этот слабо намагниченный блок представляет собой вершинную кальдеру,
заполненную продуктами разрушения верхней части постройки и консолидированным галечником. На
записях эхолотных промеров в центре плоской вершины подводного вулкана Крылатка в интервале
глубин 210-250 м отмечены акустические аномалии в водной толще, которые, вполне вероятно, могут
быть вызваны газогидротермальной деятельностью.
Подводный вулкан Крылатка имеет довольно древний, по крайней мере, доголоценовый
возраст. Формирование вулкана происходило, вероятнее всего, вблизи уровня моря. Во время
позднеплейстоценового понижения уровня моря вершина вулкана была срезана абразией. В голоцене
вулкан испытал погружение на 40-70 метров, до современного положения. Последние излияния лавы,
возможно, происходили в морских условиях.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 05-05-65102), ДВО РАН (проект
06-3-А-08-326) и ведущих научных школ (проект РИ-112/001/497).
Рис. 1. Изученные районы проявления познекайнозойской подводной вулканической деятельности в
Тихом океане.