ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2015, № 3, с. 36-51
УДК 550.382.3:551.214(265)
ПЕТРОМАГНИТНЫЕ И МИКРОЗОНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОРОД ПОДВОДНОЙ ВУЛКАНИЧЕСКОЙ ГРУППЫ СОФУ (ИДЗУ-БОНИНСКАЯ ОСТРОВНАЯ ДУГА, ТИХИЙ ОКЕАН)
© 2015 г. В. А. Рашидов1, О. В. Пилипенко2, В. В. Петрова3
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail: rashidva@kscnet.ru 2Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН 123242 Москва, ул. Б. Грузинская, 10 3Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский переулок, 7 Поступила в редакцию 05.10.2014 г.
С целью интерпретации результатов исследования аномального магнитного поля дна Тихого океана продолжено комплексное изучение образцов, драгированных в рейсах научно-исследовательского судна "Вулканолог", и получена информация об их основных ферромагнитных носителях и природе намагниченности. Выполнен анализ естественных магнитных параметров и петромагнитных свойств горных пород, слагающих постройки подводной вулканической группы Софу в Идзу-Бо-нинской островной дуге. Приводятся результаты термомагнитного, петрологического и микрозон-дового исследований драгированных образцов. Показано, что основными магнитными минералами-носителями естественной остаточной намагниченности являются неизмененный титаномагне-тит и окисленный титаномагнетит. Дифференциация пород по величинам естественной остаточной намагниченности обусловлена различными условиями кристаллизации титаномагнетита, а по магнитной восприимчивости — зависимостью от размера магнитных зерен. Структурные и минерало-го-петрографические особенности образцов свидетельствуют о том, что они относятся к породам из разных стадий извержений.
DOI: 10.7868/S0203030615030049
ВВЕДЕНИЕ
Исследование природы аномального магнитного поля подводных вулканов и его связи со строением вулканических построек актуально при изучении Тихоокеанской зоны перехода. Это поле является источником информации не только о строении, но и эволюции подводных вулканов.
Достоверная интерпретация результатов геомагнитных съемок может быть получена при наличии фактических данных о магнитных свойствах пород, слагающих подводные вулканы. Намагниченность, записанная в изверженных породах, ее природа и ферромагнитные зерна-носители могут быть изучены методами магнетизма горных пород.
В настоящее время в рамках комплексного исследования островодужного вулканизма продолжается изучение имеющейся в Институте вулканологи и сейсмологии ДВО РАН коллекции горных пород, драгированных в рейсах научно-исследовательского судна (НИС) "Вулканолог" в период с 1977 по 1991 гг. во время целенаправленного изучения подводных вулканов Тихого океана [Пилипенко, Ра-
шидов, 2013; Пилипенко и др., 2012а, 20126; Рашидов и др., 2014; ЯазЫёоу й а1., 2012].
С целью интерпретации результатов изучения аномального магнитного поля подводных вулканов Идзу-Бонинской островной дуги проведено комплексное изучение горных пород, слагающих постройки подводной вулканической группы Софу. На основе термомагнитного, петрографического и электронно-зондового анализов получена информация об основных минералах-носителях намагниченности в образцах и природе их намагниченности.
ПОДВОДНАЯ ВУЛКАНИЧЕСКАЯ ГРУППА СОФУ
Идзу-Бонинская (Огассавара) островная дуга, известная своей вулканической активностью [Гу-щенко, 1979; 81еЪе1! й а1., 2010], состоит из трех вулканических зон: центрального хребта Сито-Иоджима, четвертичного вулканического фронта и восточного хребта Огасавара.
В 1-ом рейсе НИС "Вулканолог" в 1977 г. в пределах Идзу-Бонинской островной дуги были
выполнены комплексные геолого-геофизические исследования подводной вулканической группы Софу [Рашидов и др., 1981; Рашидов, Сапожников, 2001], расположенной в южной группе северного звена островной гряды Нампо (рис. 1).
Подводная вулканическая группа Софу представляет собой хребет, протягивающийся в субширотном направлении перпендикулярно простиранию Идзу-Бонинской островной дуги с глубин 2200—2400 м (рис. 2). По контуру подножия хребет имеет длину 50—55 км и ширину 12—25 км [Рашидов, 2010; Рашидов и др., 1981; Рашидов, Сапожников, 2001; Уиаза й а1., 1991]. В его привершинной части выделяется цепочка вулканических построек. Восточным окончанием хребта является крупный, размером 17.5 х 17.5 км, вулкан Софу. Вершина вулкана в виде скалы (см. рис. 2), которая, по всей видимости, является отпрепарированным некком, поднимается на 100 м выше уровня моря [Уаза й а1., 1991]. Скала Софу относится к молодым четвертичным вулканам [Уаза, 1992], а подводная вулканическая группа Софу представляет собой вулканический центр четвертичного возраста. Скала Софу дала название "тектонической линии Софуган", разделяющая островную дугу Бонин на северную и южную части ^и^ага й а1., 2001; иеёа, 1996; Уиаза, 1985].
В районе скалы Софу к настоящему времени выполнен значительный объем геолого-геофизических исследований [Рашидов, 2010; Рашидов и др., 1981; Рашидов, Сапожников, 2001; Нопза, Та-шаЫ, 1985; ЬМЬага, 1987; ЬМЬага, Уаша2ак1, 1991; Мшга е! а1., 2006; Уаша2ак1 е! а1., 1991; Уиаза, 1985, 1992; Уиаза, ^еИага, 1992; Уиаза е! а1., 1991].
По данным Аоки (Лок1) и Осака (Оззака) [Уиаза, №еИага, 1992], скала Софу сложена оливин-кли-нопироксеновыми базальтами. В 1987 г. японо-американская экспедиция в рамках программы ЛЕУШ отобрала два образца во время посещения скалы Софу. Образцы представляют собой порфировые андезиты с фенокристаллами плагиоклаза, орто- и клинопироксена и рудных минералов. С южного склона подводного вулкана Софу японскими исследователями в рейсе НИС "Хакури-Ма-ру" были драгированы два образца андезибазальтов [Уиаза, №еИага, 1992].
В 1-ом рейсе НИС "Вулканолог" в пределах вулканической группы Софу было выполнено 16 результативных драгирований [Рашидов, Сапожников, 2001].
В южной части основания вулкана Софу встречены корки лавовых потоков, покрытые же-лезомарганцевым налетом и железомарганцевы-ми образованиями [Аникеева и др., 2008; Дубинин и др., 2008]. При опробовании основания вулкана Софу подняты андезибазальты.
При драгировании различных участков двухвершинной подводной горы в центральной части вулканической группы были подняты только
крупные обломки пемзы со свежим изломом, которые, по-видимому, слагают покров или потоки, экранирующие двухвершинную гору. На юго-западном отроге хребта драгированы базальты, а на куполообразной горке с высотой 300 м в северозападной части района работ — подушечные лавы базальтового состава.
Анализ результатов драгирования позволил предположить, что глубоководная стадия проявления подводной вулканической деятельности группы Софу характеризуется базальтовым вулканизмом, промежуточная — андезибазальтовым, мелководная — эксплозивно-эффузивным даци-андезитовым [Рашидов, Сапожников, 2001].
По своим петрохимическим характеристикам опробованный комплекс пород относится к из-вестково-щелочной серии с несколько повышенной глиноземистостью и является весьма характерным для островных дуг Востока Азии [Бевзен-ко, 1976]. Вместе с тем, подушечные базальты по содержанию К20 и другим петрохимическим характеристикам близки к океаническим толеитам.
На гравиметрических картах в редукции свободного воздуха подводной вулканической группе соответствует отчетливая аномалия субширотного простирания с максимумом в 200 мГал над скалой Софу [Нопза, Ташак1, 1985; ЬЫЬага, Уаша2ак1, 1991]. На картах аномального магнитного поля ДТа выделяются дипольные изометрические аномалии субширотного простирания, тяготеющие к нормально намагниченным постройкам подводной вулканической группы [Рашидов, 2010; Рашидов и др., 1981; Рашидов, Сапожников, 2001; Уаша2ак1 е! а1., 1991; иеёа, 2007]. Размах аномалий, приуроченных к постройкам вулканической группы, достигает 950—1050 нТл. [Рашидов, 2010; Рашидов и др., 1981; Рашидов, Сапожников, 2001; Нопза, ТашаЫ, 1985].
Эффективная намагниченность построек вулканической группы Софу изменяется от 5.06 до 8.8 А/м. Возраст построек не древнее 700 тыс. лет [Рашидов, 2010; Рашидов и др., 1981; Рашидов, Сапожников, 2001; иеёа, 2007].
Несмотря на значительный объем геомагнитных работ, выполненных в пределах подводной вулканической группы Софу, петромагнитные исследования выполнены только для образцов, драгированных в 1-ом рейсе НИС "Вулканолог". Массовые исследования естественной остаточной намагниченности ^ЯМ) и магнитной восприимчивости (К) показали, что породы резко дифференцированы по своим характеристикам, причем наиболее магнитными являются свежие неизмененные разности [Рашидов и др., 1981; Рашидов, Сапожников, 2001]. Наибольшей NRM обладают подушечные базальты (табл. 1). Далее следуют пористые, среднепорфировые и порфировые андезибазальты. Все перечисленные породы имеют
35°
25°
136°
145°
3000
;шш
Рис. 1. Местоположение подводной вулканической группы Софу. 1 — изобаты (м); 2 — острова и скалы; 3 — район исследований.
3
29°50'
29°40'
140°00' 140°20'
1600 .1 .52 2
Рис. 2. Батиметрическая карта и места драгирования исследуемых образцов (слева).
1 — изобаты (м); 2 — станции драгирования и их номера. Скала Софу (справа, М1р://ир1оа(±'тк1те111а.о^/'шк1ре-dia/еoшшons/3/34/Soufuiwa_07.jpg).
свежий облик без следов вторичных изменений. Остаточная намагниченность остальных пород на порядок ниже. Верхние корки лавовых потоков и пемзы оказались практически немагнитными.
Для выяснения основных носителей естественной остаточной намагниченности в лаборатории "Главного геомагнитного поля и петромагнетизма" Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН были выполнены петромагнитные исследования четырех образцов, опробованных в пределах подводной вулканической зоны Софу в драгах В1-52, В1-57, В1-58, В1-60 (см. рис. 2; табл. 2).
МЕТОДИКА ПЕТРОМАГНИТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Измерения NRM проведены на магнитометре JR-6 (AGICO, Чехия), NRM образцов измерена в трех положениях вращения образца. Магнитная восприимчивость K и степень анизотропии магнитной восприимчивости P — на каппаметре Multi-Function Kappabridge (AGICO, Чехия). Чистка переменным магнитным полем на установке переменного поля в трех полож
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.