ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2014, № 3, с. 37-52
УДК 550.382.3:551.214(265)
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ПОРОД ПЯТИ ДЕЙСТВУЮЩИХ ПОДВОДНЫХ ВУЛКАНОВ ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТИХОГО ОКЕАНА
© 2014 г. В. А. Рашидов1, О. В. Пилипенко2, В. М. Ладыгин3
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 123995 Москва, ул. Б. Грузинская, 10 3 Геологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
119991 Москва, Воробьевы горы Поступила в редакцию 24.10.2012 г.
Изучены петрофизические и магнитные свойства драгированных горных пород, слагающих постройки пяти действующих подводных вулканов Тихого океана — островодужных Фукудзин, Эсме-ральда, Ковачи, Симбо и Иль де Сандр — в окраинном море. Выполнены измерения стандартных петрофизических и магнитных характеристик, три вида термомагнитного анализа и электронно-зондовый микроанализ. Сравнительный анализ магнитных свойств изученных пород показал, что они сильно дифференцированы по величине естественной остаточной намагниченности и магнитной восприимчивости. Наибольшими значениями обладают афировые андезибазальты вулкана Эс-меральда, а наименьшими — ксенолиты вулкана Иль де Сандр. Основными носителями намагниченности в изученных породах являются зерна неизмененного и/или окисленного титаномагнетита различной доменной структуры. Все исследуемые образцы магнитно изотропны.
Б01: 10.7868/80203030614030043
ВВЕДЕНИЕ
Во второй половине XX века отечественные ученые выполнили гидромагнитную съемку различных структур Мирового океана и часто эти исследования сопровождались драгированием и отбором образцов с обитаемых подводных аппаратов. Затем в лабораторных условиях проводились петромагнитные исследования отобранных образцов для выявления природы магнитных аномалий, а полученные данные широко применялись при интерпретации материалов гидромагнитных съемок. Также проводилось петромагнитное исследование образцов, полученных при глубоководном бурении с борта судна "Гломар Челленджер".
Были изучены собранные коллекции пород, слагающих трансформный разлом Романш [Трухин и др., 2005], Срединно-Атлантический хребет [Пе-черский и др., 1979; Попов и др., 2011; Природа..., 1996], осевую зону хребта Рейкьянес [Природа., 1996], район тройного сочлинения Буве [Диденко и др., 1999; Трухин и др., 2001], хребет Шписс [Трухин и др., 2000], разлом Зеленого Мыса [Диденко, 1989], разлом Дол-Драмс [Диденко, Тихонов, 1991], разлом Сан-Паулу [Природа., 1996], хребет Горриндж
[Природа., 1996], рифт Снейк-Пит [Природа., 1996] в Атлантическом океане, рифт Таджура [Магнитное поле., 1993], Аравийско-Индийский и Юго-Западный Индийские хребты [Попов и др., 2011] в Индийском океане, хребет Хуан-де-Фука, разломы Мендосино, Мерей, Кларион, Хизена [Магнитное поле., 1993; Природа., 1996], дно Калифорнийского залива [Печерский и др., 1981], желоба Марианский и Яп [Печерский и др., 1980] в Тихом океане; хребет Книповича в Северо-Ледо-витом океане [Верба и др., 2000]; дно Тирренского моря [Природа., 1996]; рифтовую зону Красного моря [Курочкина, 2007; Трухин и др., 2006; Шрей-дер и др., 1982].
Несмотря на такие масштабные исследования, только для одного действующего вулкана (Аксиал в хребте Хуан-де-Фука) в Тихом океане было проведено измерение петромагнитных характеристик 12 образцов [Магнитное поле., 1993].
Целенаправленное изучение подводных вулканов Тихого океана в период с 1977 по 1991 гг. было проведено в рейсах научно-исследовательского судна (НИС) "Вулканолог". В этих рейсах была собрана уникальная коллекция горных по-
%
50 40 30 20 10
0
%
22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
_|_I_I_I_I_I_I_I_I_I_| | '_I_I_1_
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135
тМ, А/м
_|_I_I_I_1_
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210
К х 10-3, СИ
Рис. 1. Гистограммы распределения средних значений NRM (а) и К (б) вулканитов, слагающих постройки позднекай-нозойских подводных вулканов Тихого океана.
а
б
род, драгированных на подводных вулканах и отобранных при проведении геологических маршрутов на островах, и ее изучение до сих пор имеет большое значение для интерпретации данных морских и аэрогеофизических исследований при решении фундаментальных и прикладных задач, а также выяснения природы магнитных аномалий.
Результаты определения естественной остаточной намагниченности (NRM) и магнитной восприимчивости (К) образцов, драгированных в этих рейсах с построек позднекайнозойских подводных вулканов в различных регионах Тихого океана, их петрографические характеристики и химический состав обобщены в работе [Рашидов, 2010] и на сайте http://www.kscnet.ru/ivs/grant/grant_04/cata-logue.html. Гистограммы распределения NRM и К представлены на рис. 1.
Горные породы, слагающие подводные вулканы, оказались сильно дифференцированными по величине NRM и К, достигая иногда очень высо-
ких значений для свежих неизмененных разностей. Так, на подводном вулкане Эсмеральда были драгированы андезибазальты, а в зоне трещинных подводных излияний в Новогвинейском море базальты, NRM которых составляет в отдельных образцах, соответственно, 199 и 172 А/м. Следует отметить, что значения NRM, превышающие 100 А/м, были получены для базальтов, слагающих молодую вулканическую постройку в рифтовой зоне на юге Красного моря [Курочки-на, 2007; Природа..., 1996; Трухин и др., 2006; Шрейдер и др., 1982] и толеитовых базальтов в северной части осевой зоны хребта Рейкьянес [Природа..., 1996].
В настоящее время продолжается изучение имеющейся коллекции горных пород, драгированных в рейсах НИС "Вулканолог". Целью настоящей работы является петрофизическое и пет-ромагнитное исследование образцов, опробованных на постройках действующих подводных вулканов Тихого океана для выяснения особен-
сравнительный анализ магнитных свойств пород
Таблица 1. Магнитные свойства драгированных пород
39
Порода Количество Диапазон изменения остаточной Диапазон изменения магнитной
образцов намагниченности, NRM, А/м восприимчивости, K X 10-3 , СИ
1 2 3 4
Подводный вулкан Эсмеральда (Марианская островная дуга)
Базальты порфировые 10 1.10-88.30 1.26-315.26
Андезибазальты афировые пористые 8 24.30-71.50 10.05-141.93
Андезибазальты афировые плотные 5 54.00-199.00 16.33-57.78
Базальты измененные 3 1.50-2.20 20.10-192.17
Андезибазальты порфировые 3 2.20-6.80 2.50-85.41
Лейкогаббро 3 9.20-11.80 146.95-159.51
Подводный вулкан Фукудзин (Марианская островная дуга)
Базальты и андезибазальты порфировые плотные 18 2.2-62.1 4.77-31.78
Базальты и андезибазальты порфировые пористые 9 1.2-13.7 3.01-24.7
Шлаки базальтов и андезибазальтов 7 1.86-13.4 0.26-1.1
Подводный вулкан Иль де Сандр (Южно-Китайское море)
Базальты афировые толеитовые 6 1.60-11.4 15.88-362.98
Базальты афировые щелочные 14 2.40-12.20 15.88-204.73
Габбро 6 0.01-1.60 2.51-234.87
Лерцолиты 18 0.01-0.01 2.39-5.51
Подводная вулканическая группа Ковачи (Соломонова островная дуга)
Базальты афировые 7 8.9-47.1 16.20-94.82
Андезиты порфировые 8 0.51-14.95 5.65-51.49
Подводный вулкан к югу от острова Симбо (Соломонова островная дуга)
Андезиты порфировые 3 0.36-0.80 21.84-37.13
ностей намагниченности горных пород и получения априорной информации для интерпретации материалов геофизических исследований (рис. 2; табл. 2, 3). Изучены пять действующих подводных вулканов, три из которых находятся в северном полушарии (Эсмеральда и Фукудзин в Марианской островной дуге и Иль де Сандр в ЮжноКитайском окраинном море), а два — в южном полушарии (Ковачи и Симбо в Соломоновой островной дуге).
ПОДВОДНЫЙ ВУЛКАН ЭСМЕРАЛЬДА
Активный вулкан Эсмеральда (синонимы: банка Эсмеральда, вулкан Хесса) наиболее изученный из подводных вулканов Марианской островной дуги [Гавриленко, 1997; Горшков и др., 1980; Гущенко, 1979; Рашидов, 2010; Рашидов и др., 1981; Bloomer et al., 1989a, 1989b; Hess, 1948; Siebert et al., 2010; Stern et al., 2005; Tayama, 1936; Tanakadate, 1940 и др.].
Превышение подводного вулкана Эсмеральда над гребнем Марианской островной дуги составляет ~2500 м. Вулкан поднимается с глубины 2000—1500 м. Диаметр основания вулкана по изобате 1500 м составляет 15—20 км. Крутизна склонов изменяется от 10°—12° в средней части постройки до 15°—18° в привершинной части. На вершине вулкана расположен четко выраженный кратер, открытый в западном направлении. Глубина кратера 200—300 м, а диаметр по гребню — 2-3.5 км [Горшков и др., 1980; Stern, Bibee, 1984]. На северо-восточном склоне вулкана обнаружены подводные фумаролы [Гавриленко, 1997]. Объем вулканической постройки ~127 км3 .
Постройка подводного вулкана Эсмеральда, которую слагают порфировые и афировые базальты и андезибазальты, неоднократно драгировалась [Горшков и др., 1980; Рашидов, 2010; Stern, Bibee, 1984; Stern et al., 1989 и др.]. Афировые разности имеют более свежий облик по сравнению с порфировыми. Наиболее свежий материал под-
60° -I
40° -
20°
0° -
20° -
40° -
100°
120°
140°
160°
180°
Рис. 2. Местоположение изученных подводных вулканов.
Звездочками обозначены подводные вулканы: 1 — Фукудзин; 2 — Эсмеральда; 3 — Иль де Сандр; 4 — Ковачи; 5 — Симбо.
нят с лавового потока на северо-западном склоне [Горшков и др., 1980]. По минеральному составу выделяются плагиоклаз-оливин-клинопироксено-вые базальты, плагиоклаз-клинопироксеновые ан-дезибазальты и плагиоклаз-пироксен-оливиновые габброиды [Горшков и др., 1980; Stern et al., 1989].
Гидротермально измененные породы и фума-рольные новообразования подняты при драгировании фумарольной площадки и прилегающих участков кратера. Фумарольные новообразования представлены самородной серой, гипсом, опалитами, алунитами, гидроокислами и сульфидами железа [Горшков и др., 1980; Stuben et al., 1992]. На вулкане опробовано значительное количество железомарганцевых образований гидротермального генезиса [Аникеева и др., 2008; Гав-риленко, 1997; Дубинин и др., 2008].
Драгированные породы силь
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.