Вулканы курильских островов

Вулканическая деятельность наблюдается исключительно в Большой Курильской гряде, острова которой в основном имеют вулканическое происхождение и только самые северные и самые южные сложены осадочными породами неогенового возраста. Эти породы служат здесь фундаментом, на котором возникли вулканические сооружения.

Вулканы Курильских островов приурочены к глубоким разломам в земной коре являющимся продолжением разломов Камчатки. Вместе с последней они образуют одну вулканическую и тектоническую Курило-Камчатскую дугу, выпуклую в сторону Тихого океана. На Курильских островах насчитывается 25 действующих вулканов (из них 4 подводных), 13 затухающих и более 60 потухших. Вулканы Курильских островов изучены еще очень мало. Из них выделяются повышенной активностью вулканы Алаид, пик Сарычева Фусс, Сноу и Мильиа. Вулкан Алаид находится на первом северном острове (о. Атласова) и из всех курильских вулканов наиболее активен. Он является самым высоким (2239 м) и красиво поднимается в виде правильного конуса непосредственно от поверхности моря. На вершине конуса в небольшой впадине расположен центральный кратер вулкана. Пo характеру извержений вулкан Алаид относится к этно-везувианскому виду. 3а последние 180 лет известно восемь извержений этого вулкана и два извержения ив побочного конуса Такетоми, образовавшегося во время. извержения Алаида в 1934 г. Вулканическая деятельность на курильских островах сопровождается многочисленными горячими источниками с температурой от 36 до 100 С. Источники разнообразны по форме проявления и солевому составу и еще менее изучены, чем вулканы.

Подводная вулканическая группа «Парамуширская»

В пределах этой вулканической группы изучены подводный вулкан Григорьева, подводный вулкан, расположенный к западу от о. Парамушир и подводные лавовые конусы у о. Парамушир.

Подводный вулкан Григорьева. Плосковершинный подводный вулкан Григорьева, названный в честь выдающегося отечественного геолога [8], находится в 5,5 км к северо-западу от о. Атласова (вулкана Алаид) (рис. 17).

Он поднимается с глубин 800–850 м, и его основание срослось с основанием вулкана Алаид. Вулкан Григорьева располагается на генеральной линии северо-северо-западного направления расположения побочных конусов вулкана Алаид.

Размеры основания вулкана по изобате 500 м 11,5 8,5 км, а объем постройки около 40 км³. Крутизна склонов достигает 10о-15о.

Вершина подводного вулкана Григорьева срезана абразией и снивелирована до уровня 120–140 м (рис. 18), что практически соответствует уровню моря в позднем плейстоцене. В южной части вершины отмечены скальные выступы, поднимающиеся до глубины 55 м. По всей видимости, эти скальные выступы представляют собой отпрепарированный некк.

Судя по записям непрерывного сейсмического профилирования, вулканическая постройка сложена, в основном, плотными вулканическими породами.

К подводному вулкану Григорьева приурочена интенсивная аномалия магнитного поля с размахом более 1000 нТл (см. рис. 18). Все скальные выступы, отмеченные в южной части плоской вершины, отчетливо фиксируются в магнитном поле наличием локальных аномалий. Вулканическая постройка намагничена по направлению современного магнитного поля.

При драгировании подводного вулкана были подняты базальты, варьирующие по своему составу от весьма низкокремниземных до высококремниземных разностей [1,24]. Остаточная намагниченность этих базальтов изменяется в диапазоне 7,3–28,5 А/м, а отношение Кенигсбергера – в интервале 8,4–26,5.

Данные эхолотного промера, непрерывного сейсмического профилирования, гидромагнитной съемки и измерения магнитных свойств драгированных образцов позволяют предположить, что вся постройка подводного вулкана Григорьева сложена плотными базальтами.

Наличие доголоценовой 120–140 метровой террасы и намагниченность вулканической постройки по направлению современного магнитного поля позволяет оценить возраст образования вулкана в интервале 700 – 10 тысяч лет назад.

Подводный вулкан к западу от о. Парамушир. В 1989 г. в 34 и 35 рейсах НИС «Вулканолог» в тыловой части Курильской дуги, в 80 км к западу от о. Парамушир был открыт и детально исследован неизвестный ранее подводный вулкан.

Этот подводный вулкан находится на пересечении прогиба Атласова с продолжением поперечной структуры 4-го Курильского прогиба. Также как и подводные вулканы Белянкина и Эдельштейна, он расположен далеко в тылу Курильской островной дуги и удален от оси Курило-Камчатского желоба на 280 км.

Вулкан находится на пологом склоне прогиба, возвышаясь над окружающим дном Охотского моря на 650–700 м (рис. 19). Основание его слегка вытянуто в северо-западном направлении и имеет размеры ~ 6,5 7 км. Вершина горы осложнена рядом пиков. Отрицательная форма рельефа почти замкнутым кольцом опоясывает основание вулкана.

В окрестностях вулкана в осадочном разрезе отсутствуют протяженные рассеивающие горизонты. Лишь у самого основания иногда выделяется непротяженный «акустически мутный» клин, обусловленный, по-видимому, скоплением обломочного материала и оползших осадков [10]. Положение в разрезе этого «акустически мутного» клина соответствует предполагаемому времени образования вулкана, которое по данным НСП, составляет 400–700 тыс. лет [10].

Особенности строения осадочного чехла указывают на то, что прорыв магмы к поверхности дна здесь не сопровождался крупномасштабным процессом накопления вулканогенно-осадочного материала, и, вероятнее всего, завершился образованием одной или серии вулканических экструзий. Скорее всего, вся постройка сложена вулканическими породами.

На удалении 5–10 км от вулкана по данным НСП выделены три небольших (по-видимому, магматических) тела, не достигших поверхности дна. Перекрывающие их осадки смяты в антиклинальные складки.

Аномальное поле ( Т) а в районе подводного вулкана характеризуется положительными значениями. Лишь в северо-западной части района исследований отмечаются отрицательные значения поля интенсивностью до -200 нТл. Области положительных и отрицательных значений магнитного поля разделены линейной зоной высоких градиентов, имеющей северо-западное простирание [10]. Горизонтальный градиент поля в этой зоне достигает 80–100 нТл/км. Непосредственно к вулканической постройке приурочена положительная аномалия магнитного поля интенсивностью до 400–500 нТл. Вблизи привершинной части постройки отмечен локальный максимум интенсивностью до 700 нТл. Максимум аномалии смещен к югу от вершины вулкана. Отмеченные магматические тела, не достигшие поверхности дна, в аномальном магнитном поле не выражены самостоятельными аномалиями.

Наблюдаемая картина аномального магнитного поля свидетельствует о прямой намагниченности подводной вулканической постройки.

По всей видимости, возраст образования вулкана не древнее 700 тыс. лет, что хорошо согласуется с данными НСП.

При драгировании привершинной части горы были подняты, в основном, амфиболовые андезиты, с подчиненным количеством пироксеновых андезито-базальтов и плагиобазальтов [10,24,15]. В малых количествах присутствуют обломки гранитоидов, андезитовых пемз, шлаки, галька осадочных пород, железо-марганцевые образования и донная биота.

Данные эхолотного промера, НСП, ГМС и геологического опробования позволяют предположить, что основная масса вулканической постройки сложена породами андезито-базальтового состава.

Подводные лавовые конусы у о. Парамушир. В ряде рейсов НИС «Вулканолог» и в рейсе 11-А НИС «Академик Мстислав Келдыш» было проведено изучение подводной газогидротермальной активности на северо-западном склоне о. Парамушир. В рейсе 11-А НИС «Академик Мстислав Келдыш» в исследуемом районе было выполнено то ли 11 погружений подводных обитаемых аппаратов (ПОА) «Пайсис VII» и «Пайсис XI», то ли 13.

Сигналом к столь пристальному изучению этого района послужила радиограмма, отправленная 20 марта 1982 г. капитаном рыболовного судна «Пограничник Змеев» в газету «Камчатская правда» о том, что вблизи о. Парамушир «обнаружен действующий подводный вулкан на глубине 820 м, экстремальная высота выброса 290 м…». В апреле того же года в 13-ом рейсе НИС «Вулканолог» в указанной точке были обнаружены акустические помехи, четко проявляющийся на записях эхолота. Аналогичные записи неоднократно фиксировались при проведении исследований с борта научно-исследовательских судов в районе активных вулканов и связывались с действием подводных фумарол. По свой форме выявленные помехи напоминали факел. В дальнейшем при проведении исследований в указанной точке акустические помехи на записях различных эхолотов, установленных на борту НИС «Вулканолог», отмечались вплоть до 1991 г., когда был выполнен последний специализированный рейс №40 этого судна в пределах КОД.

До начала проведения исследований в районе «факела» не были известны какие-либо признаки проявления вулканической активности. Для установления природы «факела» аномальной воды и были выполнены столь многочисленные исследования. Они позволили установить, что «факел» образован подводным газогидротермальнымы выходами (ПГТВ), аналогичными подводной фумароле, но непосредственно не связанными с каким либо вулканическим центром. Поэтому применение к нему термина «подводная фумарола» было бы неправильно.

ПГТВ расположен на запад-северо-западном склоне о. Парамушир в тыловой части ККОС, приблизительно посредине между вулканами Алаид и Анциферова. Его координаты – 50o30,8'с.ш. и 155o18,45'в.д. Он приурочен к слабо проявленной поперечной вулканической зоне, представленной почти полностью погребенными экструзивными куполами или небольшими вулканическими конусами, протягивающимися от вулкана Чикурачки в запад-северо-западном направлении [3,24]. На записях НСП эти структуры аналогичны побочным шлаковым конусам вулкана Алаид, которые также имеют поперечную по отношению к КОД ориентацию. Большинство погребенных структур имеют размеры 0,5–3 км по основанию и 50–400 м по высоте. Учитывая, что эти размеры меньше межгалсового расстояния, исключая небольшой участок вокруг самого ПГТВ, можно предположить, что число погребенных структур в описываемом районе несколько больше [3]. Необходимо отметить, что погребенные структуры в районе КОД при проведении вулканологических экспедиций с борта НИС «Вулканолог» обнаружены только в двух местах: в районе ПГТВ и у подводного вулкана к западу от о. Парамушир [10,15].

Судя по данным ГМС, не все вулканические погребенные структуры имеют одинаковое строение. Одни из них никак не выражены в магнитном поле, а только фиксируются на лентах НСП, к другим приурочены отчетливые положительные или отрицательные аномалии магнитного поля, и они являются, по всей видимости, лавовыми куполами или конусами, застывшими, в основном, в толще осадков [3,14]. Немагнитные конусовидные постройки могут быть сложены шлаковыми конусами либо кислыми породами.

Самый крупный лавовый конус расположен в северо-восточном окончании участка детальных исследований. Он почти целиком находится внутри осадочной толщи, имеющей здесь мощность более 1500 м. Лишь его привершинная часть возвышается над поверхностью дна, образуя холм высотой 100–120 м. Зафиксированная глубина над вершиной равна 580 м. Размеры этой структуры в ее нижней части на глубине 800–1000 м от поверхности дна достигают 5–6 км. Размер постройки по погребенному основанию – 7,5 11 км, площадь ~ 65 км², полная высота 1600 м [3,44]. Крутизна склонов постройки составляет 5o-8o. С юго-юго-запада к ней примыкает более мелкий конус с размером основания ~ 3 км [3]. Обе эти постройки являются магнитными и образуют аномалию, в пределах которой отмечены два экстремума интенсивностью 370 и 440 нТл (рис. 4). Постройки намагничены по направлению современного магнитного поля, и возраст их образования не древне 700 тыс. лет.

Выполненное двухмерное моделирование показало, что эффективная намагниченность северного конуса составляет 1,56 А/м, а южного – 3,7 А/м. Исходя из средних значений эффективной намагниченности для подводных вулканов [19,22], можно предположить, что северный конус сложен андезитами, а южный – андезито-базальтами.

При проведении погружений ПОА на северном конусе были опробованы плагиоклаз-роговообманковые андезиты [22] и преобладающие однородные базальты [14].

Сопоставление результатов геомагнитного моделирования с данными геологического опробования позволяет предположить, что верхняя часть этого конуса сложена базальтами, а более глубокие части – андезитами.

Оценки возраста северного конуса, приведенные в различных работах [3,23], изменяются в пределах неоген-четвертичного.

Небольшой конус, расположенный в южной части участка детальных работ, имеет размер основания ~ 1,5 км в диаметре [3]. К нему приурочена отрицательная аномалия магнитного поля интенсивностью -200 нТл (см. рис. 4). Эффективная намагниченность этого конуса составляет 1,3 А/м, что отвечает намагниченности андезитовых вулканов [19,22]. Отрицательный характер магнитного поля позволяет предположить, что возраст образования этого конуса не моложе 700 тыс. лет.

Следует отметить, что ПГТВ расположен в зоне повышенной трещеноватости с большим количеством мелких разрывных нарушений [3].

Погружения ПОА в зоне ПГТВ [7,20,21] показали, что наиболее характерными формами рельефа в районе ПГТВ являются хаотично расположенные провальные воронки и ямы. Размер ям меняется от 1 до 10 м в поперечнике и имеет глубину до 3 м. Расстояние между ямами 0,5–2 м.

ПГТВ связывают с залежами твердых газогидратов [7,23].

Сотрудники ИО РАН считают, что исследованные выходы являются газовыми, а не гидротермальными [7,24].

Проведенные исследования показали, что ПГТВ расположены в пределах слабо выраженной вулканической зоны четвертичного (неоген-четвертичного?) возраста. Они приурочены к зоне повышенной трещеноватости и непосредственно не связаны с каким-либо вулканическим центром. Ближайший немагнитный (шлаковый?) конус расположен~ в 2-х км к восток-юго-востоку от точки проявления акустических помех.

Подводная вулканическая группа «Маканруши».

В пределах этой вулканической группы были изучены контрастные подводные вулканы Белянкина и Смирнова, названные в честь выдающихся отечественных геологов [8]. Эти подводные вулканы расположены в тылу острова Онекотан (см. рис. 17). Подводный вулкан Белянкина расположен в 23 км к северо-западу от о. Маканруши (рис. 21). На навигационных картах, до проведения работ с борта НИС «Вулканолог», в этом районе были показаны две отличительные глубины, которые могли являться глубинами, отмеченными над вершинами этого подводного вулкана. Выполненные нами исследования однозначно показали, что у подводного вулкана Белянкина существует всего одна вершина.

Вулкан Белянкина имеет форму изометричного конуса и поднимается над окружающим дном на высоту около 1100 м [4,15]. Острая вершина вулкана расположена на глубине 508 м. Вулкан Белянкина располагается не только за пределами горного сооружения Курило-Камчатской островной дуги, но даже по другую сторону Курильской котловины – на ее северо-западном склоне [8,21]. Максимальный размер основания вулканической постройки 9 7 км при площади около 50 км². Вулкан имеет крутые склоны. Крутизна их увеличивается в направлении от основания к вершине от 15o-20o до 25o-30o [14,9]. Возвышающиеся над дном котловины склоны вулкана, лишены осадочного чехла. Основание вулкана с налеганием перекрыто мощной толщей осадков. На сейсмограммах НСП им соответствует картина сейсмоакустического изображения, в целом типичная для осадочных толщ данного района Охотского моря [10,24]. Объем вулканической постройки, с учетом перекрытой осадками части, ~35 км³. Мощность осадочных отложений вблизи вулкана превышает 1000 м. При имеющихся оценках скорости осадконакопления в Охотском море (20–200 м/млн. лет) [22,15] для образования этой толщи потребовалось бы от 1 до 10 млн. лет [18,19].

Подводный вулкан Белянкина отчетливо проявляется в магнитном поле [4,15,18]. К нему приурочена аномалия магнитного поля с размахом в 650 нТл, экстремум которой смещен к юго-востоку от вершины (см. рис. 21). Вулканическая постройка имеет прямую намагниченность.

При драгировании подводного вулкана Белянкина были подняты однородные оливиновые базальты [23]. Основываясь на изучении драгированных пород, одни авторы считают, что извержения вулкана происходили в подводных условиях [14], а другие – что в сухопутных [18].

Измерение магнитных свойств драгированных образцов показало, что они их остаточная намагниченность изменяется в пределах 10–29 А/м, а отношение Кенигсбергера – в пределах 5,5–16 [14,19].

Для интерпретации данных ГМС было выполнено 2,5 – мерное моделирование по методике, предложенной в работе [18]. В качестве априорной информации использовались материалы эхолотного промера и НСП. Одна из наиболее реалистичных моделей, при которой наблюдается наилучшее совпадение кривых аномального и модельного магнитных полей, представлена на рис. 6.

Из результатов моделирования следует, что аномальное магнитное поле в районе вулкана обусловлено, в основном, его постройкой. Роль глубинных корней вулкана весьма незначительна. Породы, слагающие вулканическую постройку, имеют прямую намагниченность и довольно однородны по составу, что хорошо согласуется с данными геологического опробования. Моделирование, выполненное по двум другим независимым методикам, дало аналогичные результаты.

Сопоставляя результаты моделирования с данными НСП и эхолотного промера, и учитывая свежесть драгированного материала [24], можно предположить, что, скорее всего, осадочная толща была прорвана при образовании вулканической постройки. Основание вулкана, по-видимому, начало формироваться в плиоцене, а основная часть постройки сформировалась в плейстоцене [8,19].

Подводный вулкан Смирнова расположен в 12 км к северо-северо-западу от о. Маканруши (см. рис. 21). Его основание на глубине порядка 1800 м сливается с основанием острова Маканруши. Склоны о. Маканруши покрыты мощным (до 0,5 с) чехлом «акустически непрозрачных», вероятно вулканогенных и вулканогенно-осадочных, отложений [18,19]. Эти же отложения перекрывают южную часть основания вулкана Смирнова и как бы «обтекают» его с юго-запада и юго-востока. С севера подножие вулкана перекрыто обычными для этого района Охотского моря осадочными отложениями [10,24] мощностью не менее 1000 м. По имеющимся оценкам скорости осадконакопления в Охотском море [16], для образования этой толщи потребовалось бы не менее 5 млн. лет [19].

Плоская вершина вулкана расположена на глубине 950 м и перекрыта горизонтально-слоистыми осадками мощностью 100–150 м [14,18,19]. Максимальный размер основания вулкана 8 11 км, при площади ~70 км², а плоской вершины – 2? 3 км. Относительная высота вулканической постройки 850 м, а объем – около 20 км³ [14,19].

Подводный вулкан Смирнова также отчетливо проявляется в магнитном поле и к нему приурочена аномалия магнитного поля с амплитудой 470 нТл (см. рис. 21). Вулканическая постройка имеет прямую намагниченность.

При драгировании вулкана Смирнова были подняты разнообразные породы, изменяющиеся по своему составу от базальтов до дацитов [4,24].

Драгированные андезито-базальты имеют остаточную намагниченность 1,5–4,1 А/м и отношение Кенигсбергера 1,5–6,9, а андезиты – 3,1–5,6 А/м и 28–33 соответственно [14].

Для интерпретации данных ГМС было выполнено 2.5-мерное моделирование по методике, предложенной в работе [3,8]. Одна из наиболее реалистичных моделей, при которой наблюдается наилучшее совпадение кривых аномального и модельного магнитных полей, представлена на рис. 6. Расхождение в начале профиля наблюденной и рассчитанной кривых аномального магнитного поля происходит из-за влияния близлежащего острова Маканруши. Из результатов моделирования следует, что аномальное магнитное поле в районе вулкана обусловлено его постройкой, а не глубинными корнями. Несмотря на разнородность драгированного материала, подавляющая часть постройки довольно-таки однородна по составу слагающих ее пород, имеющих прямую намагниченность. Исходя из величины эффективной намагниченности, такими породами могут быть высококалиевые амфиболсодержащие андезиты, типичные для тыловой зоны Курило-Камчатской островной дуги [14].

Плоская вершина вулкана свидетельствует о том, что когда-то он поднимался до уровня моря, а затем испытывал значительное опускание. Обширные подводные террасы о. Маканруши находятся на глубинах порядка 120–130 м. Это практически соответствует уровню моря в позднем плейстоцене, т.е. с позднего плейстоцена значительных опусканий в этом районе не происходило. Поэтому можно считать, что опускание плоской вершины вулкана Смирнова до глубины 950 м произошло до начала позднего плейстоцена. Характер соотношений постройки вулкана Смирнова с осадочными отложениями дна Охотского моря и отложениями подводных склонов о. Маканруши позволяет предполагать, что этот вулкан является одной из наиболее древних частей массива о. Маканруши. Возраст его, по крайней мере, плиоценовый [18,19].