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

Геофизические исследования подводных вулканов Курильской островной дуги

Подводный вулканический массив Рикорда

Рис. 1

Подводный вулканический массив Рикорда, названный в честь известного отечественного мореплавателя, исследователя Дальневосточных морей адмирала Петра Ивановича Рикорда, расположен в КОД в центральной части одноименного пролива между островами Кетой и Ушишир. В «Каталог подводных вулканов КОД» он включен под номером 4.6.
Массив Рикорда был исследован в рейсах Института океанологии АН СССР и в 5 рейсах Института вулканологии ДВО АН СССР на НИС «Вулканолог» в 1982-1991 гг. В рейсах на НИС «Вулканолог» были выполнены эхолотный промер, непрерывное сейсмоакустическое профилирование (НСП), модульная гидромагнитная съемка (ГМС) и драгирование со склонов и вершин подводного вулканического массива.

Плосковершинный подводный вулканический массив Рикорда располагается в центральной части одноименного пролива. Он вытянут в субмеридиональном направлении и отделяется от о-ов Ушишир понижением рельефа до глубины 600-700 м, а от о. Кетой – до 350-450 м. Северные, западные и восточные склоны массива очень крутые, до 20-300. Южные склоны более пологие – 3-70. Подножие массива располагается на глубинах 600-700 м. Мощность перекрывающих его основание осадочных отложений незначительная, что позволяет предположить плейстоценовый возраст образования массива.
Плоская вершина массива, размером 2×9 км, находится на глубинах 130-150 м (рис. 2а, рис. 3). Размер основания массива Рикорда 9×19 км, а объем – около 50 км3. Углы наклона склонов южной части массива Рикорда – 5-7°, восточных и западных – 15-20°, а северной – 30°.

Судя по характеру сейсмоакустического изображения, в строении массива принимают участие как плотные эффузивные, так и рыхлые, по-видимому, пирокластические и осадочные образования.
Данные НСП позволяют выделить четыре сливающиеся по основанию постройки, сложенные, по-видимому, преимущественно плотными вулканическими породами (рис. 4). При этом вулканы 1, 2, 4 имеют плоские вершины на глубине около 150 м, между ними отмечаются небольшие понижения в рельефе дна до 200 м. Глубина плоских вершин вулканов соответствует уровню позднеплейстоценовой подводной террасы, сформировавшейся в результате значительного понижения уровня моря во время последнего оледенения. Это позволяет предполагать доголоценовый возраст вулканических построек, слагающих массив Рикорда. Между вулканами 1 и 2 по данным НСП отмечается своеобразная толща сложно переслаивающихся отложений, характеризующихся многочисленными протяженными наклонными интенсивными отражающими границами (рис. 4). Мощность их – порядка 0.25-03 сек. в масштабе удвоенного времени распространения сигнала (УВ), что может соответствовать 250-300 м при скорости звука 2000 м/с. Источником материала для формирования этой толщи являлись вулканы 1 и 2, при этом материал с обоих вулканов поступал синхронно. Вероятно, эти отложения сформировались в позднем плейстоцене в результате отложения материала, образовавшегося при срезании вершин вулканов. Вулкан 3 в настоящее время полностью погребен, его вершина находится на глубине 230-250 м.

На южных относительно пологих склонах массива отчетливо дешифрируются клиноформы бокового наращивания с тангенциальной косой слоистостью (рис. 4). Суммарная мощность этого комплекса от 0.3 сек. УВ в верхней части до 0.2 сек. УВ у подножия массива. Наблюдаемая картина свидетельствует о высокоэнергетической обстановке осадконакопления с интенсивным поступлением рыхлого материала, а также указывает на вулкан 4 как главный источник материала. Вероятнее всего, этот материал также образовался в результате эрозии вершинной части массива Рикорда в позднем плейстоцене.
Рельеф прилегающих к массиву участков дна неровный. Вероятно, это обусловлено активной эрозионной деятельностью течений, особенно приливно-отливных, скорость которых в проливе может достигать 1.5-4 узлов.
При драгировании привершинной части массива были подняты разнообразные породы (рис. 5) – от базальтов до риодацитов, представленные, в основном свежими угловатыми обломками.
Выполненные петромагнитные исследования показали, что среди драгированных пород наиболее магнитными оказались базальты, естественная остаточная намагниченность которых достигает 10 А/м, а наименее магнитными – андезиты, естественная остаточная намагниченность которых не превышает 0.6 А/м.

Аномальное магнитное поле подводного вулканического массива Рикорда имеет сложный мозаичный характер, косвенно подтверждая его образование из нескольких и конусов. Интенсивность магнитных аномалий в пределах массива изменяется в диапазоне (-500÷ +1000) нТл.
Интерпретация материалов комплексных геофизических исследований была выполнена с помощью разработанной авторами технологии моделирования данных ГМС в комплексе с эхолотным промером, НСП и анализом ЕОН и химического состава драгированных горных пород. При этом применялись разнообразные методы интерпретации, одни из которых ориентированы на 2D и 2.5D-анализ магнитного поля на отдельных галсах, а другие – на 3D-анализ по всему массиву наблюдений. При расчетах использовался истинный рельеф вулканических построек, с учетом погребенного под осадками основания, полученный по данным эхолотного промера и НСП. Для уточнения глубинного строения подводных вулканов использовался анализ особых точек, интерпретационная томография и монтажный метод решения обратной задачи магнитометрии (ОЗМ).
Анализ особых точек функций, описывающих аномальные поля на отдельных галсах, проводился с помощью интегрированной системы СИНГУЛЯР. Полученные результаты показали приуроченность основных особенностей функций, описывающих аномальные поля, к верхней кромке вулканических пород (рис. 6) и подтвердили наличие четырех вулканических построек, выделенных по данным НСП. Помимо этого, методы особых точек позволили предположить субвертикальное, юго-западное и юго-юговосточное направления подводящих каналов и наличие на глубине ~ 2 км периферических магматических очагов.

Трехмерное моделирование вулканической постройки с помощью программы REIST из пакета структурной интерпретации гравитационных и магнитных аномалий СИГМА-3D показало, что максимальная эффективная намагниченность вулканического массива Рикорда достигает 0.7 А/м (рис. 2). При этом среднеквадратическая погрешность подбора аномального магнитного поля после 70 итераций составила 30 нТл.
3D-моделирование показало, что максимальная эффективная намагниченность вулканического массива Рикорда достигает 0.7 А/м, а магнитовозмущающие объекты прослеживаются на глубины порядка 5-6 км. Результаты интерпретационной томографии (рис. 7) и решение смешанной обратной задачи магнитометрии монтажным методом (рис. 8) позволили построить объемную модель центральной части вулканического массива и выделить здесь 10 крупных магнитовозмущающих блоков (рис. 9), которые мы связываем с застывшими подводящими каналами, с модулем эффективной намагниченности, не превышающей 2 А/м. По направлению вектора намагниченности эти объекты можно условно разделить на две группы: с углом отклонения от вертикали на 80° и 70°, что может свидетельствовать о разном времени образования выделенных структур.
Глубина залегания верхней кромки большинства выделенных объектов соответствует рельефу вулканического массива, сами объекты распространяются до глубины 10 км ниже уровня поверхности моря. По морфологии можно выделить как субвертикальные каналы, сужающиеся с глубиной, так и каналы наклонного залегания. С помощью программы ИГЛА уточнено, что вектор намагниченности пород отклонен от вектора нормального поля T0 к юго-западу на угол около 80° (рис. 10).

			Рис. 2. Подводный вулканический массив Рикорда: а – батиметрия; б – аномальное магнитное поле ΔTа; в – распределение эффективной намагниченности вулкана; г – распределение эффективной намагниченности, изображенное на поверхности вулкана. Цифрами обозначены профили, приведенные на рис. 4, 6 и 8. Рис. 3. Батиметрическая карта подводного вулканического массива Рикорда. Изобаты проведены через 100 м. Рис. 4. Профиль 1-1' НСП через подводный вулканический массив Рикорда. Местоположение профиля приведено на рис. 2а.
Рис. 2	Рис. 3	Рис. 4

			Рис. 5. Образцы горных пород, драгированных на подводном вулканическом массиве Рикорда. Рис. 6. Изображения, синтезированные системой СИНГУЛЯР для локализации особых точек функций, описывающих аномальное магнитное поле ΔTа подводного вулканического массива Рикордана профиле 1-1'. Местоположение профиля приведено на рис. 2а. Рис. 7. Изолинии аномального магнитного поля DТа (а) и 3D-диаграмма (б), отражающая пространственное распределение квазинамагниченности горных пород подводного вулканического массива Рикорда.
Рис. 5	Рис. 6	Рис. 7

			Рис. 8. Результаты решения обратной задачи магниторазведки монтажным методом для профилей 1-1' (а), 2-2' (б), 3-3' (в), 4-4' (г): 1 – вектор намагниченности Jэф; 2 – блок 1; 3 – блок 2; 4 – блок 3; 5 – магнитное поле DТа; 6 – модельное поле. Наиболее интенсивная раскраска для каждого объекта соответствует наибольшей вероятности наличия магнитовозмущающего источника. Местоположение профилей представлено на рис. 2а. Рис. 9. Объемная модель центральной части подводного вулканического массива Рикорда. Рис. 10. Уточнение ориентации вектора намагниченности подводного вулканического массива Рикорда с помощью программы ИГЛА
Рис. 8	Рис. 9	Рис. 10

Литература:

Бабаянц П.С., Блох Ю.И., Бондаренко В.И. и др. Применение пакета программ структурной интерпретации СИГМА-3D при изучении подводных вулканов Курильской островной дуги // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2005. № 2. Вып. 6. С. 67-76.
Бабаянц П.С., Блох Ю.И., Трусов А.А. Интерпретационная томография по дан¬ным гравиразведки и магниторазведки в пакете программ «СИГМА-ЗD» // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей.. Материалы 31 сессии Междунар. семинара им. Д. Г.Успенского. М.: ОИФЗ РАН. 2004. C. 88-89.
Безруков Л.П., 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.
Блох Ю.И., Бондаренко В.И., Долгаль А.С. и др. Комплексные геофизические исследования подводного вулкана 6.1 (Курильская островная дуга) // Геофизика. 2012. № 2. С. 58-66.
Блох Ю.И., Бондаренко В.И., Долгаль А.С. и др. Современные интерпретационные технологии при комплексном моделировании подводного вулкана Макарова (Курильская островная дуга) // Геоинформатика. 2012. № 4. С.8-17.
Блох Ю.И., Бондаренко В.И., Долгаль А.С. и др. Геофизические исследования вулканического массива Рикорда (Курильская островная дуга) // Вулканизм и связанные с ним процессы. Традиционная региональная научная конференция, посвященная Дню Вулканолога 28 – 29 марта 2013 г. Тезисы докладов. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2013. С. 51.
Блох Ю.И., Бондаренко В.И., Новикова П.Н., Пилипенко О.В., Петрова В.В., Долгаль А.С., Рашидов В.А., Трусов А.А. Подводный вулканический массив Рикорда (Курильская островная дуга) // Вулканология и сейсмология. 2018. № 4. С. 26–42.
Блох Ю.И., Каплун Д.В., Коняев О.Н. Возможности интерпретации потенциальных полей методами особых точек в интегрированной системе «СИНГУЛЯР» // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 1993. № 6. С. 123-127.
Подводный вулканизм и зональность Курильской островной дуги / Отв. ред. Пущаровский Ю.М. М.: Наука, 1992. 528 с.

Назад | На первую | ИВиС | КНЦ