Геофизические исследования подводных вулканов Курильской островной дуги
Вулканический массив Черных Братьев
вулкан 3.8 Вулканический массив Рикорда вулканы 2.7 и 2.8 вулкан Макарова подводный хребет Броутона вулкан Берга подводный хребет Гидрографов кальдера Львиная Пасть вулкан 1.4 вулкан 3.18 к северо-западу от о.Райкоке вулканы Белянкина и Смирнова вулкан Григорьева лавовые конусы у острова Парамушир вулкан Юбилейный вулкан Крылатка вулканический массив Черные Братья вулканический массив Эдельштейна подводный хребет Броутона вулкан 6.13
Вулканический массив Черных Братьев располагается на пересечении Большой Курильской Гряды и Броутонской поперечной вулканической зоны (рис. 1). Размеры массива по основанию – 33 км х 36 км.
Несмотря на свои небольшие размеры, острова Черные Братья являются довольно сложными вулканическими сооружениями. Здесь насчитывается 13 вулканических построек, три из них – действующие. Наиболее крупные вулканы, расположенные на острове Чирпой – Чирпой, Чирпой Второй, Черного и Сноу, а на острове Брат Чирпоев – вулкан Брат Чирпоев. По особенностям строения они представляют собой стратовулканы.

Возраст наиболее древних вулканов о. Чирпой – Чирпой и Чирпой Второй оценивается различными исследователями в пределах средний плейстоцен – первая половина голоцена, хотя ни одного определения абсолютного возраста пород нигде не приводится. Вулканы Сноу, Черный, Брат Чирпоев и все другие вулканические постройки на островах Черные Братья возникли во второй половине голоцена.

Извержения вулканов Черного и Сноу и их фумарольная активность неоднократно отмечались в XVIII-XX веках.
Состав пород, слагающих вулканические постройки на островах, меняется от базальтов до андезитов. Современные лавы вулканов Черного и Сноу представлены двупироксеновыми андезитами. Конусы вулканов Чирпой и Чирпой Второй сложены среднеплейстоценовыми базальтами, андезибазальтами и андезитами. На п-ове Лапка отмечены базальтовые и андезибазальтовые лавы, а гребень этого полуострова покрыт слоем дацитовой пемзы, видимо, связанной с кальдерообразующими извержениями.

Лавы и шлаки вулкана Брат Чирпоев представлены оливин - пироксеновыми базальтами, андезибазальтами и андезитами.
Базальты и андезибазальты, драгированные у западного берега острова Брат Чирпоев в интервале глубин 290-170 м, имеют редкопорфировую структуру и апогиалиновую и гиалопилитовую тонкокристаллическую основную массу. К юго-востоку от о. Чирпой опробованы в интервале глубин 120-84 м и 76-60 м подняты мелкие обломки и галька оливин - клинопироксен - плагиоклазовых черных пузыристых базальтов и пироксен-плагиоклазовых андезитов. При драгировании верхней части внешнего склона внешней кальдеры Горшкова в юго-восточной части массива Черных Братьев подняты черные субафировые базальты с редкими вкрапленниками плагиоклаза, оливина, и, иногда, клинопироксена.

Г.С. Горшков сделал вывод о существовании в районе о. Чирпой кальдеры диаметром 6-8 км, а в районе о. Брат Чирпоев – другой кальдеры, диаметром 4-5 км. Острова Чирпой и Брат Чирпоев он рассматривал как сложные вулканические сооружения, занимающие центральные части кальдер.
В привершинной части массива Черных братьев, между островами Чирпой и Брат Чирпоев, по данным эхолотного промера и НСП обнаружена впадина в рельефе дна с глубинами до 400 м (рис. 2, 3, 4).
Впадина, ограниченная с востока и запада крупными дуговыми разломами, четко выражена в рельефе «акустического фундамента». В окрестностях впадины, судя по данным НСП и результатам драгирования, на поверхность дна выходят плотные вулканические породы. Они слагают подводный вал, прослеживающийся на профилях эхолотного промера и НСП от п-ова Лапка на о. Чирпой до юго-восточного окончания о. Брат Чирпоев. Глубина моря здесь не превышает 70 м (рис. 3). Возможно, что останец этого вала зафиксирован на глубине 120 м вблизи западного берега о. Чирпой. Фрагментом этого вала, возвышающимся над уровнем моря, является п-ов Лапка.
Выявленная впадина интерпретируется как крупная кальдера (кальдера Горшкова) и имеет размер 7.5 км х 11.5 км (рис. 2). Амплитуда погружения дна кальдеры по ограничивающим ее разломам превышает 800 м. Острова Чирпой и Брат Чирпоев представляют собою посткальдерные вулканические постройки, располагающиеся вблизи ее краев на длинной оси. В настоящее время они занимают около половины площади кальдеры и частично перекрывают ее борт.

Мощность кальдерных отложений, заполняющих впадину между островами, превышает 0.6 с в масштабе удвоенного времени распространения сигнала (600 м при скорости 2км/с). Истинную мощность этой толщи по данным НСП установить не пред-ставляется возможным из-за высокого уровня кратных отражений на временах 0.9-2.0 с (рис. 4, 5).
С юга и юго-востока к кальдере примыкает обширная подводная терраса на глубинах 100-150 м (рис. 2). Выше по разрезу, на краю террасы, с угловым несогласием залегает мощная наклонно-слоистая толща, образованная серией тел бокового наращивания. Толща охватывает с юга и юго-востока подножие уступа 100-150- метровой террасы. Распространение этих отложений ограничивается подводным валом, располагающимся у внешней кромки террасы. На ряде профилей этот вал очень отчетливо выражен как в рельефе дна, так и в рельефе поддонных отражающих границ (рис. 4). Судя по характеру сейсмоакустического изображения, он сложен, по-видимому, плотными вулканическими породами. С внутренней стороны он обрезается крупными разломами. Фрагменты этого вала отчетливо прослеживаются к юго-западу и юго-востоку от островов Черные Братья. Менее уверенно они прослеживаются к югу и востоку от островов.
По всей видимости, этот вал представляет собою остатки гребня еще одной, более древней кальдеры. Эта кальдера (Внешняя кальдера Горшкова), вытянутая в субмеридиональном направлении, могла иметь размер 15 км х 20 км (рис. 2). Амплитуда погружения дна этой кальдеры в юго-восточной части не менее 700 м. Большую часть этой кальдеры занимает более молодая вулканическая постройка (межкальдерная постройка), сформировавшаяся в период между образованием кальдеры Горшкова и Внешней кальдеры Горшкова, в северо-западной части последней.
Примерно в 6 км к северо-западу от острова Чирпой на двух профилях эхолотного промера подсечена обособленная подводная гора западно-северо-западного простирания с относительной высотой 300-500 м (рис. 3). Минимальная глубина, зафиксированная над ее расчлененной вершиной, составляет 956 м. Отмеченная подводная гора, возможно, является побочным конусом, расположенным на краю вулканического массива, или экструзивным куполом.

В нижней, местами средней, части северных, северо-западных и западных склонов массива появляются многочисленные линзы и тела, по-видимому, оползневого происхождения. Мощность их местами достигает 0.2 с (до 200 м). Некоторые из предполагаемых оползневых тел занимают «висячее» положение на склоне (рис. 6). Это может создавать потенциальную угрозу смещения этих тел вниз по склону, например, при сильном землетрясении, что может стать причиной цунами.
Аномальное магнитное поле в районе вулканического массива Черных Братьев имеет сложный характер. Основанию массива соответствует область развития отрицательных значений аномального магнитного поля, которое как бы окаймлено изолинией в -100 нТл. Внутри ограниченной области с севера, северо-запада, востока и юга отмечены локальные аномалии с интенсивностью от -100 до -900 нТл. К западу и северо-западу от островов Черные Братья локальных аномалий не обнаружено, а интенсивность поля здесь не превышает -80 нТл. Привершинная часть вулканического массива и его юго-западный и западный склоны до глубин 1200- 2000 м находятся в области развития положительного аномального магнитного поля. В пределах привершинной части массива отмечены цепочки интенсивных знакопеременных аномалий с размахом до 1300-1750 нТл. Широко проявлены, также, локальные положительные и отрицательные аномалии амплитудой 500-800 нТл (рис. 7).
Борта кальдеры Горшкова и Внешней кальдеры Горшкова четко трассируются в магнитном поле высокоградиентными зонами, в пределах которых горизонтальный градиент магнитного поля достигает 1200 нТл/км. В этих зонах плановое положение бортов кальдер совпадает с экстремумами (областями перегибов) кривых (DТ)а - с максимумами положительных магнитных аномалий или с минимумами отрицательных аномалий (рис. 4, 7).

К востоку от юго-восточной оконечности о. Брат Чирпоев к борту кальдеры Горшкова приурочена отрицательная аномалия магнитного поля интенсивностью более -1000 нТл. К востоку от островов Черные Братья борт кальдеры Горшкова трассируется цепочкой положительных аномалий магнитного поля интенсивностью от 300 до 1700 нТл и пространственно совпадает с участком небольших глубин. Он фиксируется в аномальном магнитном поле к северо-западу и западу от о. Чирпой отрицательной аномалией интенсивностью более -1000 нТл и положительными аномалиями интенсивностью более 500 и 1000 нТл. Возможно, что положительной аномалией интенсивностью 1100 нТл, отмеченной к юго-западу от о. Брат Чирпоев, также отбивается борт этой кальдеры.
К северо-востоку и к востоку от о. Чирпой борт Внешней кальдеры Горшкова трассируется, соответственно, положительной аномалией интенсивностью более 800 нТл и отрицательной аномалией интенсивностью более -700 нТл, к востоку и восток-юго-востоку от о. Брат Чирпоев – двумя положительными аномалиями с максимумами превышающими, соответственно, 500 и 1000 нТл. К юго-востоку и югу от о. Брат Чирпоев борт этой кальдеры прослеживается менее четко, что может быть связано с несколько разряженной сетью геофизических профилей на этом участке. Возможно, что к борту Внешней кальдеры Горшкова приурочены три локальные аномалии магнитного поля интенсивностью, соответственно, 200, -400 и -300 нТл.

Отмеченные внутри кальдер многочисленные локальные аномалии магнитного поля связаны, вероятнее всего, с разноглубинными магматическими телами, образовавшимися в различное время. Аномалия магнитного поля отмечена и в непосредственной близости к северо-западному склону обособленной подводной горы с минимальной глубиной 956 м.
Вулканический массив Черных Братьев, располагающийся на пересечении Большой Курильской Гряды и Броутоновской поперечной вулканической зоны, прошел длительную и сложную историю развития. В его эволюции можно выделить пять этапов: древний докальдерный, древний кальдерный, межкальдерный, молодой кальдерный и современный посткальдерный. На первом этапе, вероятно, сформировался обширный существенно лавовый массив размером по основанию порядка 30 км х 35 км (рис. 8, поз. I). На втором этапе в южной и центральной частях массива сформировалась обширная, вытянутая в субмеридиональном направлении кальдера (Внешняя кальдера Горшкова) (рис. 8, поз. II). Сохранившиеся фрагменты гребня этой кальдеры уверенно прослеживаются к юго-юго-востоку и юго-западу от островов Черные Братья (рис. 4, 5). Местами менее уверенно они отмечаются к югу и востоку от островов. Размер кальдеры, предположительно, составлял 15 км х 20 км. Амплитуда погружения в юго-восточной части превышала 700 м. Объем этой впадины мог превышать 160 км3. Время формирования древнего вулканического массива и Внешней кальдеры Горшкова неизвестно. Можно лишь довольно уверенно утверждать, что эти события происходили ранее середины позднего плейстоцена. На третьем этапе в северной части кальдеры на месте современных островов Черные Братья и к югу от них сформировалась новая крупная вулканическая постройка, занимавшая всю северную и центральную часть древней кальдеры, перекрывая ее западные, северные и северо-восточные борта (рис. 8, поз. III). Размер ее мог составлять 15 км х 18 км. Небольшой фрагмент этой постройки поднимается в настоящее время выше уровня моря на п-ове Лапка на острове Чирпой.
На четвертом этапе произошло катастрофическое извержение кислой пирокластики и в привершинной части вулканической постройки образовалась крупная кальдера размером 7.5 км х 11.5 км (кальдера Горшкова) (рис. 8, поз. IV). Объем этой кальдерной впадины не менее 65 км3.
На заключительном этапе внутри кальдеры, в интервале середина позднего плейстоцена – ранний голоцен, возобновилась вулканическая деятельность, продолжающаяся до сих пор. Последнее кратковременное эксплозивное извержение вулкана Сноу на острове Чирпой было отмечено в ноябре 1982 г. Вблизи краев кальдеры на ее длинной оси сформировались вулканические постройки островов Чирпой и Брат Чирпоев, в пределах которых выделяют 13 вулканических построек, 3 из которых – действующие. Эти вулканические постройки в настоящее время занимают около половины площади молодой кальдеры, частично перекрывая ее борт (рис. 8, поз.V). Продукты извержений и эродированный со склонов вулканов материал сформировали мощную, не менее 400 м толщу внутрикальдерных отложений.

Объем древней докальдерной постройки массива Черных Братьев, по-видимому, превышал 500-550 км3. При образовании древней кальдеры объем извержений магмы мог превышать 160 км3, что соответствует 300-400 км3 пирокластического материала. Объем межкальдерной вулканической постройки, с учетом части уничтоженной при образовании молодой кальдеры и вследствие абразии при выработке террасы, мог составлять 90-100 км3. При образовании молодой кальдеры было выброшено не менее 65 км3 магмы, что эквивалентно 130-180 км3 пирокластического материала. Объем современных построек островов Черные Братья – порядка 25 км3. Таким образом, суммарный объем изверженного в данном районе вулканического материала может превышать 1000-1300 км3, из них кислые пирокластические продукты кальдерообразующих извержений – 400-600 км3. Весь выброшенный материал в настоящее время слагает собственно массив Черных Братьев и составляет основную массу осадочно-оползневых отложений у подножия массива.
В пределах вулканического массива Черных Братьев в водной толще отмечены многочисленные акустические аномалии, которые, вероятнее всего, связаны с подводной газогидротермальной активностью (рис. 9).






Литература:

1. Аносов Г.И., Аргентов В.В., Абдурахманов А.И. и др. Глубинное строение кальдеры Горшкова (Курильские острова)//Вулканология и сейсмология. 1989. № 5. С. 28-34.
2. Бондаренко В.И., Рашидов В.А. Вулканический массив Черных Братьев (Курильские острова)//Вулканология и сейсмология. 2003. № 3. С. 35-51.
3. Бондаренко В.И., Рашидов В.А. О возможной подводной вулканической активности в районе островов Черные Братья (Курильские острова) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2003. № 2. С. 80 - 88
4. Горшков Г.С. Вулканизм Курильской островной дуги. М.: Наука, 1967. 288 с.
5. Камчатка, Курильские и Командорские острова / Отв. ред. И.В. Лучицкий. М.: Наука, 1974. 528 c.
6. Крашенинников С.П. Описание земли Камчатки. СПБ.: Наука, Петроп.-Камч.: Камшат, 1994. Репринт 1 изд. СПБ., 1775. Т. 1. С. 112-113.
7. Подводный вулканизм и зональность Курильской островной дуги/ Отв. Ред. Пущаровский Ю.М. М.: Наука, 1992. 528 с.
8. Полонский А. Курилы // Зап. Имп. Русск. Геогр. Об-ва по отд. Этнографии. Т. 4. СПб., 1871. 298 с.
9. Сергеев К.Ф. Тектоника Курильской островной системы. М.: Наука, 1976. 239 с.
10. Сноу капитан. Курильская гряда // Зап. Об-ва изуч. Амурского края. Т. 8. Вып. 1. Владивосток, 1902. 119 с.
11. Соловьев А.И. Курильские острова. М.: Из-во Главсевморпути, 1949. 305 с.
12. Федорченко В.И., Абдурахманов А.И., Родионова Р.И. Вулканизм Курильской островной дуги: геология и петрогенезис. М.: Наука, 1989. 237 с.

Назад  |  На первуюИВиС  |  КНЦ

©Дизайн roman@kscnet.ru
Copyright © 2004 ИВиС ДВО РАН