Геомагнитные исследования позднекайнозойских подводных вулканов северной части Курильской островной дуги

Геомагнитные исследования позднекайнозойских подводных вулканов северной части Курильской островной дуги

Геомагнитные исследования позднекайнозойских подводных вулканов северной части Курильской островной дуги

В.А.Рашидов

В период 1981-1991 гг. с борта НИС "Вулканолог" было выполнено комплексное исследование подводных вулканов Курильской островной дуги (КОД). Обязательным методом исследования являлась гидромагнитная съемка. Приводится описание регионального магнитного поля КОД. Даны геомагнитные характеристики четырех подводных вулканов и трех погребенных лавовых конусов, входящих в подводные вулканические группы "Парамуширская" и "Маканруши". Сделаны предположения о возрасте образования подводных вулканических построек и составе слагающих их пород.

Введение

Изучение строения зоны перехода от Азиатского материка к Тихому океану представляет несомненный интерес, так как здесь в настоящее время происходят интенсивные геологические процессы, поверхностным проявлением которых являются высокая сейсмичность и современный вулканизм.  

Островодужные системы - один из определяющих элементов этой зоны перехода. Курильская островная дуга (КОД) представляет собой типичную островную дугу Восточной Азии.  

Она протягивается от о.Хоккайдо до южной оконечности п-ова Камчатка. С юго-востока она сопряжена с Курило-Камчатским глубоководным желобом, а с северо-запада граничит с Курильской котловиной.

Верхняя часть геологического разреза Большой Курильской гряды представлена среднеплиоценовыми и четвертичными вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами.  

Четвертичные вулканические породы КОД очень сходны с неогеновыми и совместно с ними представляют типичную андезитовую формацию орогенного типа [64].

Северная часть КОД в структурном отношении более близка к Южной Камчатке, чем к остальной части Большой Курильской гряды [32].

В рамках проблемы изучения строения зоны перехода от Азиатского материка к Тихому океану в 8 экспедициях с борта НИС "Вулканолог" Институтом вулканологии и Институтом вулканической геологии и геохимии в 1981-91 гг. было выполнено комплексное изучение 97 подводных вулканов КОД [44]. Обязательными методами исследований являлись эхолотный промер, непрерывное сейсмическое профилирование (НСП), гидромагнитная съемка (ГМС), драгирование и отбор проб рыхлых осадков.

Первые сведения о подводных вулканах КОД были получены в результате проведения экспедиций Институтом океанологии АН СССР на НИС "Витязь" в конце 50-х годов [8]. В 70-е и 80-е годы. Сахалинский комплексный научно-исследовательский институт провел ряд экспедиций на НИС "Пегас", "Морской геофизик" и "Орлик", направленных на изучение вещественного состава подводных вулканов в пределах этой дуги [11,12,28,33-36,40-43,58]. Две экспедиции в северной части ККОС проведены в конце 60-х японскими специалистами [72,73].

Изучению КОД посвящена обширная отечественная литература. Своеобразной итоговой работой, в которой отражены геофизические поля и глубинное строение КОД, явился геолого-геофизический атлас Курило-Камчатской островной дуги [18]. 

Региональнвя характеристика магнитного поля Курильской островной дуги

Особое место в ряду методов, применяемых сегодня для изучения подводного вулканизма, занимают геомагнитные исследования. Анализ карт аномального магнитного поля открывает путь к изучению внутреннего строения вулкана, его эволюции, определению возраста образования вулкана, характеристик слагающих его пород, геодинамики и тектоники районов исследования и к поиску новых подводных вулканов.

В пределах Курильской островной дуги выполнен большой объем гидро- и аэромагнитных исследований [11,12,16,17,20,33-36,57,62,64,72,73], позволивших выявить основные региональные особенности магнитного поля [18,33-36,59,60,65,66].  

Региональная характеристика магнитного поля в пределах описываемого региона по основным морфоструктурным элементам приведена в направлении от Тихого океана к Охотскому морю.

Магнитное поле краевой части Тихоокеанской плиты, включая вал Зенкевича и океанский склон глубоководного желоба, неоднородно. Для участка плиты, примыкающего к Южным Курилам, характерны полосовые линейные аномалии северо-восточного простирания, которые связываются с чередованием зон прямой и обратной намагниченности второго слоя океанической коры [66]. Полосы прямой и обратной намагниченности в несколько размытом виде прослеживаются и в нижней половине островодужного склона желоба, хотя второй слой океанической коры здесь погружается под островную дугу. Эти аномалии второго слоя как бы просвечивают сквозь вышележащие образования островодужного склона. К северным Курилам и южной Камчатке примыкает участок Тихоокеанской плиты со спокойным магнитным полем [66]. Для него характерен мозаичный характер чередования зон слабых положительных и отрицательных аномалий магнитного поля. Трансформные разломы северо-западной части Тихоокеанской плиты маркируются линейными положительным аномалиями, секущими и полосовые аномалии, и зону спокойного поля. Наиболее отчетливо это видно на разломе Тускарора, перпендикулярном простиранию полосовых аномалий, напротив о.Кунашир [18].

Аномалии континентального склона глубоководного желоба имеют генеральное северо-восточное простирание, которое нарушается поперечными аномальными зонами. На южном участке этого склона желоба линейные северо-восточные аномалии, параллельные простиранию оси желоба, как бы продолжают полосовые аномалии Тихоокеанской плиты, но носят более размытый характер [18]. На северном участке они накладываются на мозаичное спокойное поле примыкающего участка Тихоокеанской плиты. Осевая часть Курило-Камчатского желоба на его южном отрезке совпадает с отрицательной аномалией, и только напротив о.Хоккайдо ось желоба косо сечет полосовые аномалии, а на северном - она пересекает как положительные, так и отрицательные участки мозаичного поля. Иными словами, для осевой части желоба характерно поле примыкающих участков Тихоокеанской плиты.

Невулканической дуге (хр. "Витязя") и примыкающим участкам склона желоба соответствует положительная региональная аномалия магнитного поля, называемая Восточно-Курильской магнитной аномалией [6,61]. Эта аномалия, имеющая слабо возмущенный характер и достигающая интенсивности 900 нТл [33], протягивается к востоку от Большой Курильской гряды более, чем на 1500 км. В северной половине она осложняется косо секущими и субмеридиональными отрицательными аномалиями, а в месте резкого изгиба центральной части дуги - субширотной отрицательной аномалией. Аномалии хребта "Витязя" связаны с магнитоактивными телами как "гранито-метаморфического", так и "базальтового" слоев [34].

Вулканической дуге соответствует узкая зона возмущенного магнитного поля с локальными положительными и отрицательными аномалиями отдельных вулканических построек, имеющими большие горизонтальные градиенты, наложенными на общий отрицательный горизонтальный фон [17]. Эта зона находит свое продолжение на Камчатке, где она связана с четвертичными лавовыми покровами [52]. Над крупными островами Большой Курильской гряды отмечены знакопеременные аномалии с интенсивными максимумами на границе островов. Над небольшими островами (Райкоке, Черные Братья, Харимкотан, Маканруши) зафиксированы положительные аномалии интенсивностью в 150-300 нТл, обусловленные источниками приповерхностного залегания [17]. Следует отметить, что в ряде работ [20,22,27] приведена магнитная аномалия, зафиксированная над островом Маканруши, интенсивностью 800 нТл.

К подводным вулканам приурочены локальные положительные аномалии и часто сопряженные с ними отрицательные аномалии. Размах этих аномалий достигает 1000 нТл и более [44].

Магнитоактивные тела, выделенные в пределах вулканической дуги, располагаются в вулканогенно-осадочной толще [20,33,34].

Образцы горных пород, отобранные на Курильских островах и драгированные с подводных вулканов, сильно дифференцированы по своим магнитным свойствам [20,29-31,34,44]. Наиболее интенсивно намагничены основные вулканические породы. Донные осадки практически немагнитны [23].

Курильской глубоководной котловине соответствует отрицательное магнитное поле без резких возмущений. Аномалии изометричные. Ближе к островам они принимают линейный характер. Контрастные локальные аномалии не наблюдаются. Верхние корки магнитоактивных тел Курильской глубоководной котловины расположены в "базальтовом" слое, а нижние уходят в верхнюю мантию [34].

Детальные исследования подводных вулканов Курильской островной дуги, выполненные до 1981 г., крайне малочисленны. В работе [17] eсть указание на то, что локальные положительные аномалии (Т)а, наблюдаемые к северо-западу от Большой Курильской гряды, приурочены к подводным горам вулканического происхождения. В работе [72] приведены результаты магнитной съемки двух, а в работе [11] - четырех подводных гор (вулканов).

С борта НИС "Вулканолог" были выполнены геомагнитные исследования 90 из 97 подводных вулканов Курильской островной дуги [2-5,10,44-50,67-69].  

Подводные вулканы образуют цепочки причленяющиееся, как правило, косо к Большой Курильской гряде. По-видимому, местоположение цепочек подводных вулканов контролируется магмовыводящими зонами разрывных нарушений [44]. Большинство подводных вулканов, также как и наземных, имеют четвертичный возраст. На некоторых вулканах отмечены признаки недавних извержений. Подводные вулканы сложены породами андезито-базальтового, реже андезитового и базальтового состава [44,64]. Их относительные высоты достигают 3 км, а крутизна склонов изменяется от 1-15o у подножий, до 30o и более в привершинных частях. Размеры по осям основания меняются от 3 до 25 км, а объемы вулканических построек от 1-3 до 400-450 км3. Некоторые постройки возвышаются над уровнем моря в виде вулканов-островов. Отмечены как остро -, так и плосковершинные вулканы. Плоские вершины подводных вулканов указывают на то, что они могли возвышаться над уровнем моря. В настоящее время плоскости этих вершин, как правило, наклонены в сторону Курильской котловины.

В пределах Курильской островной дуги выделено 8 вулканических групп. Составлен "Каталог подводных вулканов и гор Курильской островной дуги" [44]. Основные результаты изучения подводного вулканизма с борта НИС "Вулканолог" отражены в монографии "Подводный вулканизм и зональность Курильской островной дуги" [44].

В настоящей работе приводятся результаты изучение аномального магнитного поля ряда позднекайнозойских подводных вулканов и магнитных характеристик слагающих их пород в северной части Курильской островной дуги, в пределах подводных вулканических групп "Парамуширская" и "Маканруши".

Подводная вулканическая группа "Парамуширская"