ИВиС ДВО РАН. Грант 05-III-А-08-104. Курильская островная дуга. Подводный вулканический массив Эдельштейна

Геофизические исследования подводных вулканов Курильской островной дуги

Подводный вулканический массив Эдельштейна

Подводный вулканический массив Эдельштейна, названный в честь известного советского геолога-геоморфолога, профессора Я.С. Эдельштейна, находится приблизительно на расстоянии 22 км к северу от о. Чиринкотан и располагатся на краю Курильской глубоководной котловины (рис. 1). Он образован, по-видимому, двумя слившимися близкорасположенными вулканическими постройками (рис. 2, 3). Две его постройки, северо-восточная и юго-западная, поднимаются, соответственно, до глубин 620 и 840 метров. Северо-восточная постройка по своим размерам значительно превышает юго-западную. Расстояние между постройками около 5 км, седловина между ними находится на глубине около 1300 м. Общая высота вулкана, с учетом его погребенной части, порядка 2600 м, а диаметр его основания – около 14.8 км. Размер основания вулканического массива 25 км x 19 км, объем – около 315 км3. Склоны вулканических °- 30°.

Глубина прогиба, в осевой части которого расположен подводный вулкан Эдельштейна, постепенно убывает в северо-восточном направлении от 2900 м к юго-западу от вулкана Эдельштейна до 2450-2500 м к северо-востоку от него (рис. 4).

Мощность осадочных отложений в прогибе превышает 1.2 с в масштабе удвоенного времени распространения сигнала (около 1200 м при скорости распространения звука в осадках 2 км/с). Эти осадочные отложения отчетливо дешифрируются на профилях НСП к западу, северу и востоку от вулканического массива Эдельштейна (рис. 4). При этом данные НСП указывают на то, что эти осадочные толщи начали формироваться значительно раньше, чем образовался подводный массив Эдельштейна. Сейсмоакустическая граница, соответствующая поверхности постройки вулкана, прослеживается до глубин 0.5-0.6 с (500-600 м) ниже поверхности дна. На некоторых профилях горизонтальные отражающие границы, соответствующие границам напластования осадочной толщи, отчетливо прослеживаются на некоторое расстояние под образованиями основания вулкана.
Поверхность вулканического массива представляет собой неровную, акустически жесткую границу. Ниже этой границы на сейсмограммах НСП, как правило, никакие регулярные отражения не прослеживаются. Лишь на отдельных профилях у самого основания постройки появляются непротяженные, субпараллельные склонам построек отражающие границы на глубинах до 0.1-0.2 с ниже ее поверхности. По-видимому, здесь появляются рыхлые вулканогенные или вулканогенно-осадочные отложения, но их роль в строении вулканического массива Эдельштейна незначительна. Вулканические постройки массива сложены, по-видимому, плотными эффузивными породами. Об этом же свидетельствуют и результаты гидромагнитной съемки, и драгирования.
К югу от подводного вулканического массива Эдельштейна располагается действующий вулкан Чиринкотан, вершина которого поднимается на 724 м выше уровня моря. Расстояние между вершинами массива Эдельштейна и островом-вулканом Чиринкотан – около 25 км. Их основания разделены узкой ложбиной с глубинами 2800-2900 м. Дно этой ложбины подстилается акустически непрозрачными, скорее всего, вулканогенными образованиями. Аналогичные образования слагают все основание вулкана Чиринкотан. У северного подножия вулкана Чиринкотан слагающие его образования частично перекрывают основание подводного вулканического массива Эдельштейна. На глубинах 2800-2900 м эти две постройки сливаются своими основаниями. В целом, вулкан Чиринкотан, как и вулканический массив Эдельштейна, сложен, в основном, плотными вулканическими породами. Возраст его, скорее всего, голоценовый.

Магнитное поле (DТ)а в исследованном районе носит спокойный характер, на фоне которого выделяется четкая локальная аномалия северо-восточногопростирания, приуроченная к подводному вулканическому массиву Эдельштейна (рис. 5, 7а). В юго-восточной и восточной частях района работ наблюдаются отрицательные значения магнитного поля, интенсивность которых достигает -215 нТл. Локальные отрицательные аномалии магнитного поля, интенсивностью от -50 до -55 нТл, отмечены в 10-12 км к северо-западу от подводного вулканического массива Эдельштейна и в восток северо-восточной части отработанного полигона.
Остальная часть района работ находится в области распространения положительных значений аномального магнитного поля. Магнитные аномалии имеют здесь генеральное северо-восточное простирание. На большей части исследованного района интенсивность положительных аномалий магнитного поля не превышает 250 нТл. Вулканический массив Эдельштейна отражается в магнитном поле локальной аномалией северо-восточного простирания. Интенсивность аномалий, приуроченных к юго-западной и северо-восточной постройкам, достигает максимальных значений, соответственно, 1060 нТл и 745 нТл. Максимальный градиент магнитного поля, равный 350 нТл/км, приурочен к привершинной части северо-западного склона северо-восточной вулканической постройки.

Из результатов 2.5-мерного магнитного моделирования следует, что аномальное магнитное поле подводного вулканического массива Эдельштейна обусловлено, в основном, его постройкой. Роль «глубинных корней» вулканов весьма незначительна (рис. 6). Породы, слагающие вулканические постройку, намагничены по направлению современного магнитного поля и довольно однородны по составу, что хорошо согласуется с данными геологического опробования. Эффективная намагниченность (Jэфф) соответствует породам андезибазальтового ряда.

Последовательный пересчет магнитного поля юго-западной постройки подводного вулканического массива Эдельштейна на высоты 200 м, 600 м, 1000 м показал, что вытянутость поля в северо-восточном направлении полностью сохраняется при всех трансформациях. Значения аномального магнитного поля при трансформациях так же меняются слабо. Так, аномалия в центральной части поля на уровне съемки составляет 1000 нТл, а при пересчете на высоту 1000 м она составляет 650 нТл, т.е. амплитуда аномалии уменьшилась лишь в 1.5 раза. На высоте пересчета 600 м и 1000 м значения поля вообще различаются лишь на 100 нТл и имеют почти идентичную конфигурацию (рис. 7б, 7в, 7г). Это дает основание предположить, что основной вклад в магнитное поле юго-западной постройки вулканического массива Эдельштейна вносит основание вулкана, сформировавшееся на глубинном магмовыводящем разломе северо-восточного простирания.
При драгировании северо-восточной постройки подводного массива Эдельштейна подняты амфибол-плагиоклазовые андезиты, андезибазальты и дациандезиты. При опробовании юго-западной постройки подводного вулканического массива подняты оливин-клинопироксен-плагиоклазовые базальты, редко - порфировые плотные оливин-плагиоклазовые андезибазальты, андезиты и, в подчиненном количестве, дациандезиты. На некоторых обломках встречены железомарганцевые корки и обильные выделения мелкокристаллических сульфидов.
Драгированные породы сильно различаются по своим физическим свойствам. Плотность пород колеблется в диапазоне 2.24-2.40 г/см3, а остаточная намагниченность (Jn) изменяется от 0.6 до 50 А/м.
Вероятнее всего, подводный вулканический массив Эдельштейна имеет длительную историю формирования. Он начал формироваться в плиоцене, а его привершинная часть сформировалась в последние 700 тыс. лет

Для более точного определения возраста подводного вулканического массива Эдельштейна, так же как и возраста других подводных вулканов в пределах Курильской островной дуги, необходимо определение абсолютного возраста слагающих их горных пород и скоростей осадконакопления в Прикурильской части Охотского моря.

Литература:

Безруков П.Л.., Зенкевич Н.Л., Канаев В.Ф., Удинцев Г.Б. Подводные горы и вулканы Курильской островной гряды // Труды Лаборатории вулканологии. 1958. Вып. 13. С. 71-88.
Брусиловский Ю.В., Иваненко А.Н., Рашидов В.А. Анализ магнитного поля трех позднекайнозойских подводных вулканов в северной части Курильской островной дуги. // Вулканология и сейсмология. 2004. № 2. С. 73-83.
Иваненко А. Н. Моделирование магнитного поля // Магнитное поле океана. М.: Наука, 1993. C. 68-88.
Коренев О.С., Неверов Ю.Л., Остапенко В.Ф. и др. Результаты геологического драгирования в Охотском море на НИС «Пегас» (21-й рейс) // Геологическое строение Охотоморского региона. СахКНИИ ДВНЦ АН СССР. Владивосток, 1982. С. 36-51.
Лойтер П.П., Карсаков Л.П., Малышев Ю.Ф. Связь магматогенных рудоконтролирующих структур с глубинным строением Западного Приохотья // Тихоокеанская геология. 1988. № 6. С.82-94.
Подводный вулканизм и зональность Курильской островной дуги / Отв. ред. академик Ю. М. Пущаровский. М.: Наука, 1992. 528 с.
Рашидов В.А., Бондаренко В.И. Подводный вулканический массив Эдельштейна (Курильская островная дуга) // Вулканология и сейсмология. 2003. № 1. С. 3-13.
Рашидов В.А., Пилипенко О.В., Петрова В.В. Петромагнитные и петрографо-минералогические исследования горных пород, драгированных на подводных вулканах Охотоморского склона северной части Курильской островной дуги // Физика Земли. 2016. № 4. С. 84-106.

Назад | На первую | ИВиС | КНЦ