Подводный вулканизм, его особенности и распространение

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

ПОДВОДНЫЙ ВУЛКАНИЗМ, ЕГО ОСОБЕННОСТИ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ

Аннотация

В данной работе содержится материал посвященный подводному вулканизму, отмечены некоторые его особенности, предложены вашему вниманию места его распространения, исследования проводимые на данных территориях, также объекты связанные с подводным вулканизмом.

Содержание

Введение

Глава 1. Исторический обзор

Глава 2. Объекты изучения, цели и задачи исследований в выбранном разделе геологии

Глава 3. Современные знания в данной области

3.1 Подводный вулканизм в зонах спрединга

3.1.1 Океанические рифты - «зияющие трещины к мантии Земли»

3.1.2 Спрединг в Исландии

3.1.3 Спрединг в подводных срединно-океанских хребтах

3.2 Сегментация зон спрединга, трансформные разломы

3.3 Подводный вулканизм в зонах субдукции

3.4 Подводный вулканизм в зонных абдукции

3.5 Подводный вулканизм в точке тройного сочленения

3.6 Островодужный подводный вулканизм

3.6.1 Курильская островная дуга

3.7 Распространение подводных вулканов в Тихом океане

3.8 Черные курильщики

3.9 Белые курильщики

4. Современные методы и средства исследований

4.1 Геоморфологический метод

4.2 Сейсмологический метод

4.3 Многоканальное сейсмопрофилирование

4.4 Геологическая съёмка и фотография

4.5 Геофизические методы

5. Связи с другими научными дисциплинами

6. Исследования, проводимые в институтах геологического профиля Новосибирского центра СО РАН, и лекционные курсы на ГГФ НГУ по данной теме

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

Введение

Выбор пал именно на эту тему, потом что о подводном вулканизме я знала, если честно, слышать слышала, но где они есть и что из себя представляют мало понимала, стало интересно чем они отличаются от наземных вулканов, помимо того, что они находятся по водой, насколько опасны по сравнению с наземными и так далее. Учёных эта тема, я думаю, привлекает тем, что о подводном мире мы не так уж много знаем, перед нами ещё много загадок и подводный вулканизм до сих пор до конца не исследован, так же интерес учёных вызван рудообразованием, которое чаще всего происходит в областях подводного вулканизма.

Работа написана для более глубокого изучения данной темы, для формирования чёткого понятия, что такое подводный вулканизм, места его распространения, его особенности. Так как акцент чаще всего, особенно в школах, делается на наземный вулканизм, то мне пришлось столкнуться с тем, что не знала чёткого определения подводного вулканизма, в ходе работы я разобралась с местами его распространения, процессами, которые происходят при это, его роль и значение, влияние на нашу жизнь. И вообще то всё оказалось не так то просто как казалось когда-то, что есть вулкан какой то подводой, который извергается, а что при этом происходит, образуется, какими свойствами обладает подводный вулкан, в чём его особенность, вот на все эти тезисные вопросы при работе с данной темой я нашла ответы.

Моей задачей по мимо всего прочего выше описанного было узнать методы исследования проводимые в данной сфере, способы изучения и вообще то необходимость изучения, так же желание и возможность ознакомится с научной литературой и статьями по данной теме. Интересно было ознакомится с историей развития знаний по данной теме, теории, гипотезы, открытия. Поработать с фактами, ознакомится с открытиями и работами проводимыми и в настоящее время. И конечно максимально интересно, но кратко, выделив только самое основное и увлекательное, написать данную работу.

Глава 1. Исторический обзор

Источником зарождения данного направления послужило исследования дна океана.

Наибольшая заслуга, как я считаю, причитается Лаборатории подводного вулканизма созданной Распоряжением Президиума СО АН СССР об организации Института вулканологии в 1962 г. Лаборатория была создана в 1967 г. и первым зав. лабораторией был д.г.-м.н. К.К. Зеленов. С 1971 г. лабораторию возглавляет д.г.-м.н. Г.П. Авдейко. В 1970-х годах началось проектирование, а затем строительство НИС «Вулканолог» - специализированного научно-исследовательского судна для изучения подводных вулканов. И все эти исследование внесли немалый вклад в современные знания по данной теме.

Первые сведения о подводных вулканах КОД были получены в результате проведения экспедиций Института океанологии АН СССР на НИС «Витязь» в конце 50-х годов прошлого века. В конце 60-х годов в северной части КОД две экспедиции были выполнены японскими специалистами. В 70-е и 80-е годы Сахалинский комплексный научно-исследовательский институт провел ряд экспедиций, направленных на изучение вещественного состава подводных вулканов в пределах этой дуги, на НИС «Пегас», «Морской геофизик» и «Орлик»..

Планомерное изучение подводного вулканизма КОД было выполнено в 11 комплексных вулканологических экспедициях в рейсах НИС “Вулканолог” в 1981-1991 гг. Институтом вулканологии и Институтом вулканической геологии и геохимии, в которых получен большой фактический материал и изучены 97 из 104 подводных вулканов КОД.

В последующее 10 лет в этом районе, к огромному сожалению, подобные исследования не проводились. Новые данные о строении подводных вулканов Курильской островной дуги были получены в начале ХХI века в рамках программы «KOMEX».

По данным геофизических исследований в пределах КОД выделено 8 вулканических зон.

В прошлом веке, в 1978 году, было сделано геологами одно из величайших открытий в подводном вулканизме, на дне океана были, на глубине примерно 2.5 км, были открыты высокотемпературные гидротермальные постройки - "черные курильщики" на Восточно-Тихоокеанском поднятии и стало ясно, что именно они являются источниками металлоносных осадков. Это стало прорывом в данной области, вызвавшим огромный интерес у всех странах мира, во-первых, потому что они являются источником полезных ископаемых, во-вторых, они привлекли внимание учёных своей флорой и фауной, которая совершенно спокойно развивается прям вблизи этих дымящихся конусов. Исследование и изучение курильщиков ведётся и в наше время и до сих пор представляет большой интерес для учёных.

Глава 2. Объекты изучения, цели и задачи исследований в выбранном разделе геологии

Объектом изучения в данной теме являются подводные вулканы и их извержение. Вулканы классифицируются по форме (щитовидные, стратовулканы, шлаковые конусы, купольные), активности (действующие, спящие, потухшие), местонахождению (наземные, подводные, подледниковые). Нас интересуют именно подводные вулканы.

Предметом исследования является химический состав излившейся лавы, образования происходящие после извержения, состав пород образовавшийся в ходе вулканических процессов. Также некоторые свойства такие как магнитное поле подводного вулкана. Так же не малый интерес подводный вулканизм вызывает не только у геологов, но и геохимиков, геофизиков, а также у биологов. Чем же может привлекать подводный вулканизм биологов…А тем что, например, в районах где находятся чёрные курильщики, прямо рядом с ними процветает самая разнообразная флора и фауна! А вроде в том месте, где ничего живого вообще недолжно быть, поэтому естественно это привлекает биологов.

Цель исследования данного объекта состоит в том, что для учёных на данный момент они представляют не малый интерес в связи с тем, что подводные вулканы являются источниками полезных ископаемых, например, в связи их деятельностью идёт процесс рудообразования, что и является полезным ископаемым, причём данная руда ничем не уступает руде, которую добывают на Урале, разница лишь в процессе её образования.

Глава 3. Современные знания в данной области

Эллипсоидная лава подводных вулканов - распространенная особенность на океанском дне. Некоторые вулканы активны и в мелкой воде, раскрывая свое присутствие, взметая пар и осколки породы высоко над поверхностью моря. Многие другие лежат на таких больших глубинах, что огромный вес воды над ними предотвращает взрывчатый выход пара и газов, хотя они могут быть обнаружены с помощью гидрофонов и обесцвечиванию воды из-за вулканических газов. Даже большие подводные извержения не нарушают океанскую поверхность. Из-за быстрого эффекта охлаждения воды по сравнению с воздухом подводные вулканы часто формируют крутые столбы на их вулканических жерлах по сравнению с поверхностными вулканами. В определенное время они могут нарушить океанскую поверхность в виде новых островов. Эллипсоидная (подушечная) лава - это распространенный вулканический продукт подводных вулканов.

Бывают разные виды подводного вулканизма: островодужный, в зонах спрединга, зонах субдукции, абдукции, трансформных разломах, в точках тройного сочленения.

3.1 Подводный вулканизм в зонах спрединга

В связи с конвективным переносом вещества мантии, происходит перемещение литосферных плит, поверхностным выражением этого служат, так называемые рифтовые зоны срединно-океанических хребтов.

3.1.1 Океанические рифты - «зияющие трещины к мантии Земли»

Рифтами называют удивительные структуры, известные и на континентах и в океане. Если сравнить нашу планету с живым организмом, то тогда рифты уподобятся гигантским рубцам на ней, способным кровоточить. Только роль крови в данном случае выполняет магма. Магматические расплавы здесь поднимаются на поверхность. Можно сказать, прямо из мантии. Действительно, рифты образуются над её выступами и как бы протыкают, вернее, проплавляют земную кору. Рельеф, возникающий при этом, своеобразен. Обычно это глубокие провалы - долины, которые протягиваются на сотни и даже тысячи километров и окружены крутыми уступами, вздыбленных блоков коры, вытянувшихся параллельно провалу в виде хребтов. Перепад высот здесь достигает нескольких сот, а иногда 2-3 тыс. м. К этим провалам шириной не более 80-100 км часто приурочены крупные озера. Уникальное по красоте, строению и гидрологии озеро Байкал обязано своим происхождением процессам рифтообразования. Одним из самых необычных образований на дне подводных рифтовых долин являются гъяры - глубокие и узкие трещины, протягивающиеся вдоль рифтовых долин. Их глубина может превышать 20-30 м при ширине 1-2 м, а нередко и 5-10 м. Стенки этих трещин отрыва обычно вертикальны и сложены застывшими базальтовыми лавами. Книзу гъяры сужаются, что делает опасным погружение в них подводных обитаемых аппаратов с людьми на борту. Вдоль стенок видны уровни, на которые поднималась из недр земли магма после раскола и образования гъяра.

Другими интересными формами подводного рельефа являются вулканические горы с коническими вершинами, образованные большим количеством лавовых труб и покровов. Двигаясь вниз по склону горы, лавовая струя застывает на континенте с водой, образуя трубу, по которой продолжает течь, пока не иссякнет её напор. Огромное количество таких труб, напоминающих пучки гигантских макарон или соломин, формирует склоны подводных гор и более мелких вулканических построек. Акванавты дали им название «стоги сена». Среди лавовых труб много пустотелых. Они легко ломаются под тяжестью вышележащих покровов, потому у основания вулканических построек накапливается лавовая брекчия из обломков труб и базальтовых корок.

И так осмыслим теперь всё это, нагретая, примерно до +1300 градусов по Цельсия, мантия поднимается к поверхности, подвергается плавлению и наконец магма изливается в виде базальтовых лав в рифтовой зоне. Далее в эти застывшие породы вновь внедряется базальтовая магма и раздвигает в обе стороны более древние базальты. И так происходит много раз. Подобный процесс получил название спрединга (англ. «спрединг» - развёртывание, расстилание. Как пример рифтовых зон можно привести, рифтовые зоны Тихого и Индийского океанов.

На основании всего выше сказанного, мы свободно можем утверждать, что данный процесс можно отнести к разновидности подводного вулканизма.

Спрединг характеризуется наличием линейных магнитных положительных и отрицательных магнитных аномалий. Если спрединг происходит быстро, то полосы магнитных аномалий находятся дальше друг от друга, они как бы растянуты, т если же он был более медленный, то аномалии располагаются ближе.

3.1.2 Спрединг в Исландии

Для понимания океанского рифтогенеза особый интерес представляют данные по Исландии, где на протяжении 350 км Срединно-Атлантический хребет приподнят над уровнем моря. История повторяющихся трещинных излияний базальтов известна там на протяжении тысячелетия, а с прошлого века ведутся специальные геологические исследования, которые были дополнены в дальнейшем геофизическими и высокоточными геодезическими наблюдениями. Современная тектоническая и вулканическая активность сосредоточена в субмеридиональных неовулканических зонах, самые молодые базальты, соответствующие эпохе Брюнес, приурочены к их оси, они окаймляются базальтами далее из под них выступает мощная серия илатобазальтов вплоть до среднемиоценовых, залегающих с преобладанием встречного наклона в сторону неовулканических зон. В результате в любой точке наклон базальтов сверху вниз возрастает. Каждое трещинное излияние оставляет горизонтально залегающий (и выклинивающийся в крест простирания зоны) базальтовый покров мощностью до 10 м и более, а также его подводящий канал - вертикальную дайку долерита шириной чаще всего 1-3 м, ориентированную перпендикулярно оси минимальных сжимающих напряжений, т. е. вдоль рифтовой зоны. Каждое следующее извержение добавляет один базальтовый покров и одну дайку, поэтому вниз по разрезу платобазальтов даек становится все больше.

Учитывая характерные геохимические особенности исландских базальтов, это объясняют прохождением оси спрединга над мантийной струей, подымающей вещество из глубоких частей мантии и увеличивающей скорость поступления базальтового расплава, который формирует океанскую кору повышенной мощности.

3.1.3 Спрединг в подводных срединно-океанских хребтах

С помощью обитаемых подводных аппаратов к настоящему времени подробно изучен целый ряд отрезков рифтовых зон океана. Начало этим работам положила франко-американская программа FAMOUS, по которой в 1974-1975 гг. были закартированы участки Срединно-Атлантического хребта к юго-западу от Азорских островов, расположенные в рифтовой долине, на трансформном разломе и на их сочленении. Сейсмически- и вулканически-активная осевая часть рифтовой долины на изученном отрезке оказалась построенной симметрично. По обе стороны от недавно излившихся подушечных лав, образующих вытянутые вдоль продольных трещин насыпи, «а расстояние 1,5 км в одну и другую сторону прослежены продукты все более ранних трещинных извержений, что удалось установить по толщине корок выветривания на лавовых подушках.

Впоследствии южнее, в районе разлома Кейн, подобные исследования по программе MARK охватили сразу несколько разделенных разломами сегментов Срединно-Атлантического хребта общей протяженностью около 80 км. Обнаружилось, что даже столь дробные отрезки имеют между собой отчетливые структурные различия и что в ходе спрединга активный раздвиг смещался с одного сегмента на другой. Таким образом, разрастание хребта представляет собой суммарный эффект всех этих локальных эпизодов.

3.2 Сегментация зон спрединга, трансформные разломы

Сегментация рифтовых зон океана многочисленными поперечными разломами - их характерная особенность; механические свойства океанской литосферы, по-видимому, благоприятствуют хрупкой деформации. Поперечные нарушения между сегментами принадлежат категории трансформных разломов - особого кинематического типа разрывов со сдвиговым смещением, которые переносят, трансформируют горизонтальное движение литосферы от одной активной границы (дивергентной или конвергентной) к другой. Трансформные разломы рифтовых зон соответствуют типу «хребет - хребет», т. е. снимают горизонтальные напряжения между двумя отрезками рифтовой зоны. На некоторых отрезках Срединно-Атлантического хребта они следуют через каждые 100- 50 км и даже чаще. Причины накопления напряжений между сегментами срединно-океанского хребта связаны с неравномерностью спрединга. Вдоль хребта меняется его скорость, симметричный спрединг может соседствовать с асимметричным.

В целом, как отмечалось выше, развитие рифтогенеза на разделенных трансформными разломами сегментах протекает в значительной степени обособленно. Соседние сегменты могут одновременно находиться в разных фазах этого процесса, и магматический спрединг может соседствовать со сбросовыми деформациями растяжения.

Во всех случаях трансформные разломы вторичны по отношению к рифтогенному раздвигу и это определяет свойственное им направление горизонтальных перемещений. В частности, структуры, могут создать ложное впечатление о левосторонних сдвигах, в то время как реальное смещение на активном отрезке между рифтовыми долинами правостороннее.

Такое «обратное» направление движений было предсказано моделью Дж. Т. Вилсона, а затем подтверждено решениями фокального механизма сейсмических очагов и структурными наблюдениями при глубоководном картировании. По обе стороны от рифтовой зоны трансформный разлом обычно утрачивает активность - сразу или постепенно в зависимости от кинематического баланса.

Если в ходе спрединга происходит незначительная переориентировка движения расходящихся литосферных плит, т. е. угол между направлением их раздвига и простиранием рифтов отклоняется от прямого, то появляется компонента движения, перпендикулярная трансформному разлому.

И так мы пришли к выводу, что трансформный разлом это область сдвиговых перемещений, по которым один структурный элемент резко преобразуется в другой. Трансформные разломы могут быть различных типов: дуга-дуга, желоб-желоб, желоб-ороген, хребет-дуга, хребет-желоб, хребет-ороген, хребет-хребет и т.д.

3.3 Подводный вулканизм в зонах субдукции

Подводный вулканизм также характерен в зонах субдукции. Зоны субдукции располагаются по краям Тихого океана и на востоке Индийского. Тяжёлая, утолщённая и холодная океаническая литосфера, подходя к более толстой и лёгкой континентальной, уходит под неё, как бы подныривает. Зоны, где происходит субдукция, морфологически выражены глубоководными желобами.

Вместе с тем на многих отрезках активных зон субдукции в настоящее время нет вулканизма. Выявление тектонических причин прекращения вулканизма на этих отрезках позволяет интерпретировать для палеореконструкций и такую вулканическую субдукцию. Еще в 50-х годах Г. Штилле связал вулканизм «андезитового кольца» Тихого океана с плавлением океанской коры при ее пододвигании в мантию. С появлением представлений о литосферной субдукции Э. Оксбург, Д. Таркот, У. Гамильтон интерпретировали магматизм островных дуг и активных континентальных окраин как одно из ее проявлений. Пространственная взаимосвязь мощных поясов современного вулканизма с глубоководными желобами, зонами Беньофа и другими проявлениями субдукции вполне отчетлива, так что традиционное представление об «огненном», или «андезитовом», кольце Тихого океана обрело новый смысл. Еще К. Вадати, впервые обнаружив сейсмофокальную зону, обратил внимание на то, что цепи активных вулканов Японии размещаются над ее среднеглубинной частью. В дальнейшем стало ясно, что это закономерность, которая прослеживается во всех зонах субдукции. Глубина залегания наклонной сейсмофокальной зоны под вулканами варьирует от 80 до 350 км, но максимум магматической активности наблюдается над интервалом 100 200 км. В соответствии с этим выдерживается и размещение вулканических поясов по отношению к смежным глубоководным желобам, маркирующим выход зоны Беньофа на поверхность: удаленность вулканов от желоба находится в обратной зависимости от наклона этой зоны.

В формировании магм, питающих субдукционный вулканизм, участвует вещество, которое отделяется от погружающейся океанской литосферы, от пород находящегося над ней астеносферного клина, а также от мантийных и коровых пород литосферы висячего крыла, которая служит фундаментом вулканического пояса. Важной специфической чертой магмообразования при субдукции считают перемещение вещества океанской коры, в том числе ее осадочного чехла, глубоко в мантию, что придает соответствующие геохимические особенности мантийным магмам. Кроме того, большое количество воды, которое привносится при этом, коренным образом меняет условия частичного плавления перидотитов над зоной субдукции.

3.4 Подводный вулканизм в зонных абдукции

Нормальное взаимодействие континентальной и океанской литосферы на конвергентных границах выражается субдукцией. Только местами и на короткое время появляется такое сочетание тектонических условий, при котором океанская литосфера бывает поднята и надвинута на континентальную окраину. В этом убеждают хорошо сохранившиеся фрагменты океанской литосферы размером в десятки и первые сотни километров, залегающие в виде пологих тектонических покровов поверх осадочных или вулканических формаций на пассивных и активных континентальных окраинах. В настоящее время этот процесс, по-видимому, нигде не происходит, но сравнительно недавний (плиоценовый) эпизод установлен на сочленении Чилийского спредингового хребта с Андской активной окраиной. Там же, возможно, начинается надвигание следующего фрагмента океанской литосферы. Уже в конце 60-х годов, когда крупные офиолитовые аллохтоны были идентифицированы как фрагменты океанской литосферы, возник вопрос о возможных механизмах их надвигания на континентальные окраины. Б. Рейнхардт рассмотрел его для Омана, Г. Дэвис - для Папуа (Новая Гвинея). В 1971 г. Р. Колман предложил для обозначения этого тектонического процесса термин абдукция.

Абдукция, как правило, сопровождается динамотермальным метаморфическим воздействием горячих перидотитов, слагающих низы литосферной пластины, на породы автохтона. В случае сдваивания разреза метаморфизм наблюдается и в основании верхней пластины. Такие базальные метаморфические ореолы подробно изучены в Омане, на Новой Гвинее, в Новой Каледонии, на Ньюфаундленде и в ряде других регионов.

Геодинамические механизмы абдукции разнообразны, можно различать два главных случая: абдукцию на границе океанского бассейна и абдукцию при его замыкании. Рассмотрим абдукцию на границе океанского бассейна.

Абдукция на краю океанского бассейна происходит как у активных, так и у пассивных его окраин. Если хребет простирается приблизительно параллельно окраине, то в ходе субдукции континентальная плита перекроет ближайшее его крыло и придет в соприкосновение с поднятым краем другого крыла, которое в результате может оказаться надвинутым. Именно эта модель нашла подтверждение при исследованиях того отрезка Андской зоны субдукции, где поглощается Чилийский спрединговый. Многочисленные трансформные разломы делят его на сегменты, вытянутые под острым углом к желобу. Сегмент, ограниченный разломами Трес-Монтес и Тайтао, субдуцировал 2,5-4 млн. лет назад в районе п-ова Тайтао. Его перекрытие континентальной корой сопровождалось прогревом, образованием палингенных магматических расплавов, которые интрудировали морские отложения верхнего миоцена в непосредственной близости от желоба. Так на п-ове Тайтао появились мелкие тела гранодиоритов и риолитов с возрастом 3,6 млн. лет.

3.5 Подводный вулканизм в точке тройного сочленения

Точка тройного сочленения - область на поверхности Земли, где соединяются границы трёх различных плит. Они стабильны с кинематической точки зрения, если ориентация каждой точки неизменна относительно других, пример: тройные точки Буве (Атлантический океан), Родригес (Индийский океан).

Тройное сочленение Буве, представляет собой место стыковки Южно-Американской, Африканской и Антарктической плит. К примеру рассмотрим структуры АмАХ(Американо-Антарктический хребет) и район их сочленения со структурами САХ (Срединно-Атлантического хребта). Наиболее крупной структурой Американо-Антарктического хребта в изученном районе является разлом Конрад, к которому с севера примыкает наиболее западный сегмент АмАХ. Осевая часть АмАХ в этом сегменте представлена глубокой рифтовой долиной, сменяющейся к северу Граничным прогибом - широкой депрессией, косо расположенной по отношению к рифту. Прогиб сочетает в себе признаки левостороннего сдвига и косого спрединга. Между рифтовой долиной и разломом Конрад развито обширное поднятие внутреннего угла, имеющее уплощенную вершину, которая в западной части надстраивается конусовидной постройкой. На противоположной стороне рифта развито поднятие внешнего угла, также венчающееся конусовидной постройкой.

В пределах Африкано-Антарктического хребта базальты и их более кислые дериваты получены из рифтовой долины к юго-востоку от разлома Буве и с ближайших к ней рифтовых гор, с бортов разлома Буве, а также с хребта Шписс.

На хребте Шписс опробована крупная вулканическая постройка в привершинной кальдерной и в нижней части ее склона, также получены образцы с нескольких более мелких вулканов. Два из них располагаются на одной линии по обе стороны от кальдеры Шписс и, возможно, маркируют разломную зону. К северу от кальдеры в осевой части хребта Шписс изучен побочный вулкан. Поднятые образцы отличаются, прежде всего тем, что среди них преобладают сильно пористые разности. Вулканиты с пористостью около 10-15% в виде фрагментов пиллоу встречены. Более пористые разности (20-50%) образуют пиллоу причудливой уплощенной формы с несколькими зонами закалки внутри пиллоу, с многочисленными крупными пустотами, а также являются фрагментами кровлевой части лавовых потоков типа пахое-хое. Они обладают отчетливой флюидальной текстурой, обусловленной субпараллельным расположением вытянутых везикул и распространены, главным образом, в прикальдерной части вулкана.

Наименее пористые базальты (2-3%) драгированы в нижней части крупного вулкана. Таким образом, отчетливо проявляется зависимость пористости вулканитов, слагающих пиллоу и лавовые потоки, от их гипсометрического положения: чем выше по склону расположены базальты, тем больше их пористость. Разлом Буве детально опробован на одном протяженном поперечном профиле драгирования. Следует отметить, что среди полученных базальтов преобладают непористые или слабо пористые, измененные разности, содержащие хлорит, смектит, карбонаты. Было поднято небольшое количество сильно пористых вулканитов, в том числе похожих на вулканические бомбы. Среди сильно пористых разностей преобладают более кислые, чем базальты вулканиты. Наиболее пористые из них представляют собой вулканический шлак, при этом некоторые образцы имеют причудливые формы, напоминающие вулканические бомбы.

Таким образом, структурно-текстурный анализ полученных вулканитов позволяет предположить, что поднятие Шона имеет тектоно-вулканическую природу. Вероятно, вулканическая постройка центрального типа при своем формировании в основании имела базальтовую толщу, сложенную непористыми диагенетически измененными базальтами. Эти базальты сейчас выведены на уровень дна в результате последующих тектонических движений.

3.6 Островодужный подводный вулканизм

Там, где зона субдукции не находится на краю континента, сходная по происхождению пара положительных форм рельефа представлена островными дугами. Это невулканическая внешняя дуга (непосредственно рядом с желобом) и отделенная депрессиями, параллельная ей главная, вулканическая внутренняя дуга. Иногда внешняя островная дуга не образуется и ей соответствует резкий перегиб подводного рельефа у бровки глубоководного желоба. Большинство современных островных дуг находится на западном обрамлении Тихого океана: от Алеутской и Курило-Камчатокой дуги на севере до дуги Кермадек на юге. Последняя простирается почти прямолинейно: дугообразная форма вулканических и невулканических гряд, глубоководных желобов и иных проявлений выхода зон субдукции на поверхность широко распространена, неслучайна, но не обязательна.

При образовании зон субдукции океанского (марианского) типа более древняя (и поэтому более мощная и тяжелая) океанская литосфера субдуцирует под более молодую на краю которой (на симатическом основании) образуется энсиматическая островная дуга. Примером таких зон субдукции, наряду с Марианской, могут служить такие островодужные системы, как Идзу-Бонинская, Тонга - Кермадек, Южных Антил.

И так островные дуги образуются при столкновении двух океанических плит. Одна из плит оказывается снизу и поглощается в мантию, на другой - верхней - образуются вулканы. Выгнутая сторона островной дуги направлена в сторону поглощаемой плиты; с этой стороны находятся глубоководный жёлоб и преддуговый прогиб. За островной дугой расположен задуговый бассейн (типичные примеры: Южно-Китайское море, Охотское море и т.д.), рассмотрим этот тип на примере Курильской островной дуги.

3.6.1 Курильская островная дуга

Наибольший интерес представляет для нас Курильская островная дуга, где сосредоточено около 8 вулканических зон, поэтому для начала предлагаю ознакомится с самим понятием Курильской островной дуги, дать определение ей, её месту нахождению и определить чем она интересна, а потом хочу предложить вашему вниманию некоторые проекты, точнее исследовательские работы, которые проводились на данной местности.

Курильская островная дуга (КОД) является типичной островной дугой Восточной Азии. Она протягивается от о.Хоккайдо до южной оконечности п-ова Камчатка и состоит из внутренней (вулканической) и внешней (тектонической) дуг, разделенных междуговым трогом.(Рис.1)



Рис. 1

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 (вулканическая дуги) представлена среднеплиоценовыми и четвертичными вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами. Малая Курильская гряда (тектоническая дуга) сложена, в основном, верхнемеловыми образованиями. Междуговой прогиб представлен неогеновыми и четвертичными туфогенно-осадочными образованиями. Четвертичные вулканические породы КОД очень сходны с неогеновыми и совместно с ними представляют типичную андезитовую формацию орогенного типа. Северная часть КОД в структурном отношении более близка к Южной Камчатке, чем к остальной части Большой Курильской гряды.

Охотоморский склон КОД осложнен подводными вулканами. Подводные вулканы, имеют, как правило, конусообразную форму. Часто подводные вулканы приурочены к разломным зонам, подводным поднятиям и хребтам.

Установлено, что подводные вулканы образуют цепочки причленяющиеся, как правило, косо к Большой Курильской гряде. По-видимому, местоположение цепочек подводных вулканов контролируется магмовыводящими зонами разрывных нарушений. Нередко подводные вулканы объединены в массивы. Большинство подводных вулканов, как и наземных, имеют четвертичный возраст. На некоторых из них отмечены признаки недавних извержений. Подводные вулканы сложены породами андезибазальтового, реже андезитового и базальтового состава. Подножия вулканов обычно сложены лавовыми потоками базальтов и андезибазальтов, в привершинных частях островершинных вулканов часто наблюдаются экструзии дацитов и риодацитов. Относительные высоты подводных вулканов иногда превышают 3 км, а крутизна склонов изменяется от 1-150 у подножий, до 300 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 островершинные и плосковершинные вулканы. В настоящее время плоскости этих вершин, в основном, наклонены в сторону Курильской котловины. Глубина их закономерно увеличивается с удалением от фронтальной зоны Курильской островной дуги, что свидетельствует о продолжающемся погружении котловины. В северной части КОД обнаружены погребенные вулканические постройки.

Большинство подводных вулканов четко отражается в магнитном поле, и к ним приурочены локальные аномалии, не нарушающие общий характер поля. Аномалии имеют различные простирания, а размеры их сопоставимы с размерами оснований вулканических построек. Преобладают изометричные аномалии, хотя в ряде случаев отмечены и вытянутые формы. Основанию вулкана могут соответствовать как положительные, так и отрицательные значения магнитного поля. Над вершинами вулканических построек наблюдается повышение магнитного поля и, в основном, его положительные значения. Над некоторыми подводными вулканами отмечен мозаичный характер аномального магнитного поля.

Интересный факт во время исследований КОД: В бухте Кратерной (остров Янкича), на подводном вулкане Крылатка и в пределах вулканического массива Черных Братьев во время проведения исследований с борта НИС «Вулканолог» отмечены акустические помехи в водной толще, которые, возможно, вызваны подводной газогидротермальной активностью.

В результате выполненных геофизических исследований изучены внутреннее строение и эволюция изолированных подводных вулканов, подводных кальдер и вулканических массивов. Сделаны оценки масштабов проявления подводной вулканической деятельности. Выявлены потенциально цунами опасные районы. Также составлен “Каталог подводных вулканов и гор Курильской островной дуги”, который непрерывно пополняется. Недавно обнаружены 4 новые постройки в пределах подводных вулканических хребтов Гидрографов и Броутона.

Проводится совместная интерпретация материалов геофизических исследований и результатов изучения железомарганцевых образований подводных вулканов КОД, которые могут рассматриваться как индикаторы возможного гидротермального сульфидного рудообразования. (. Авдейко Г.П. Геофизические исследования подводных вулканов Курильской островной дуги: состояние, итоги, перспективы 2005 г.)

Хотелось бы для легкости и большего понимания предоставить вам тематику и направление исследований проводимых на КОД, а также основные результаты полученные в ходе робот, а потом уже дать подробное описание данных исследований:

Тематика и направления исследований:

· Эволюция Курило-Камчатской островодужной системы и проблема соотношения вулканизма и геодинамики.

· Выявление закономерностей формирования геохимической специфики островодужных магм Курил и Камчатки, где известны как типичные островодужные породы, так и породы с внутриплитными геохимическими характеристиками. Особый интерес представляют районы Камчатско-Алеутского сочленения, которые характеризуются как аномальными условиями проявления современного вулканизма, так и наличием здесь вулканических образований мелового возраста. Эти отложения формировались в пределах срединно-океанического хребта, осложненного воздействием мантийного плюма, причем получены данные, что это Гавайский плюм.

· Изучение подводных вулканов Курильской островной дуги.

· Анализ тектонических позиций современных гидротермальных систем и условий образования гидротермальных рудопроявлений.

· Проблема платиноносности магматических формаций; минералого-геохимическая типизация платиноидов различных магматических формаций с целью прогнозирования новых месторождений.

Основные результаты:

Основной объем исследований был выполнен на прикурильской и прикамчатской акваториях. По результатам этих исследований:

· выявлены критерии поиска подводных вулканов геофизическими, геологическими и газогидрохимическими методами;

· впервые в мировой практике составлены каталог и база данных по 98 подводным вулканам Курильской островной дуги (ОД);

· выявлены закономерности пространственно-структурной локализации вулканов Курило-Камчатской ОД системы;

· установлены закономерности латеральной (петрогеохимической, минералогической, изотопной) зональности, причины ее возникновения и возможные причины нарушения;

Эти данные явились основой для проведения вулканотектонического районирования Курило-Камчатской ОД-системы, для разработки модели магмообразования, для анализа условий плавления мантийного клина и подвигаемой плиты при различных геодинамических параметрах зоны субдукции, а также для выявления критериев ОД этапа развития при палеотектонических реконструкциях.

Материалы, полученные в рейсах НИС «Вулканолог» до сих пор постоянно используются отечественными и зарубежными учеными. Они вошли составной частью в «Международный геолого-геофизический атлас Тихого океана».

Теперь перейдём к более детальному изучению КОД, где я хочу отметить, точнее ознакомить вас, лишь с основными и наиболее интересными работами проводимыми на данной территории.

Подводный вулкан Григорьева.

Действующий вулкан Алаид (о. Атласова) и подводный вулкан Григорьева, названный в честь крупного советского геолога академика И.Ф. Григорьева, составляют единый вулканический массив Алаид северо-западного простирания размером 23х30 км. Вместе с поднятием дна в проливе Алаид образует крупную своеобразную морфоструктурную зону поперечную Большой Курильской гряде. На юго-восточном фланге этой линейной зоны находятся действующий вулкан Эбеко и проявляющий интенсивную гидротермальную деятельность вулкан Влодавца. (рис.2)

Рис. 2

Вулкан Алаид располагается на северо-восточном окончании Большой Курильской гряды и поднимается со дна прогиба Атласова с глубин 750-800 м. Он имеет абсолютную высоту 2339 м и превышение над дном Охотского моря - 2850-3000 м. Размер основания вулкана на уровне моря - 12х17 км.

Алаид представляет собой сложный стратовулкан. В ХХ веке произошли последние извержения вулкана: латеральные - в 1933-1934 гг.В 1972 г. прорыв Олимпийский (рис. 3), а также в 1981 г. - терминальное (рис. 4).

Рис. 3. Шлаковый конус с лавовым потоком. Прорыв Олимпийский на острове Атласова (вулкан Алаид).1972 г. Фото А.А. Овсянникова

Рис. 4. Терминальное извержение вулкана Алаид. 29 апреля 1981 г. Фото В.А. Подтабачного

Среди пород, слагающих постройку вулкана Алаид, доминируют пироксен-плагиоклазовые, и плагиоклазовые высокоглиноземистые базальты с повышенной щелочностью. Встречаются также в весьма ограниченном количестве авгит-оливиновые андезибазальты. Характерной особенностью вулкана Алаид, в отличие от большинства других наземных вулканов Курильской островной дуги, является наличие большого числа паразитических кратеров со шлаковыми конусами, расположенных как у основания вулкана, так и на его склонах и сконцентрированных в нескольких группах.

Подводный вулкан Григорьева поднимается с глубин 800-850 м, и его основание срослось с основанием вулкана Алаид. Размеры вулкана по основанию составляют 12.5х15 км. Объем вулканической постройки ~ 40 км³. Крутизна склонов достигает 10^о-15^о. Вершина подводного вулкана Григорьева срезана абразией и снивелирована до уровня 120-140 м, что практически соответствует положению уровню моря в позднем плейстоцене. В западной и юго-западной частях вершины отмечены скальные выступы, поднимающиеся до глубин 50-55 м (рис. 5).

Рис. 5. Профиль эхолотного промера подводного вулкана Григорьева

На юго-западном склоне вулкана на глубинах 750-230 м отмечена цепочка скальных выступов северо-восточного простирания с относительной высотой от 30 до 60 и размерами в поперечнике - 400- 650 м, которые, вероятно, являются лавовыми куполами (рис.3, 6г, 7).

Наличие большого числа побочных лавовых куполов, является характерной особенностью вулкана Григорьева, отличающей его от большинства подводных вулканов Курильской островной дуги.

При драгировании подводного вулкана Григорьева были подняты однотипные высокоглиноземистые, высокожелезистые, высококалиевые и умеренно-титанистые базальты. По низкому уровню содержаний SiO₂ они наиболее близки породам старой постройки вулкана Алаид, в пределах которой в 1972 г. произошло побочное извержение (прорыв Олимпийский) и образовалась мощная гидротермальная система.

К подводному вулкану Григорьева приурочена интенсивная аномалия магнитного поля с размахом более 1400 нТл (рис. 6б). Магнитное поле имеет мозаичный характер.

Сравнивая значения эффективной намагниченности и результаты изучения магнитных свойств драгированных пород, можно предположить, с большой долей вероятности, что вся постройка подводного вулкана Григорьева сложена однотипными высокоглиноземистыми базальтами, наиболее близкими породам старой постройки вулкана Алаид. (. Абдурахманов А. И., 1978)

Подводные вулканы Белянкина и Смирнова.

Рис. 6. Подводные вулканы Белянкина и Смирнова

Подводный вулкан Белянкина расположен в 23 км к северо-западу от о. Маканруши (рис. 6). Вулкан Белянкина, названный в честь крупнейшего советского петрографа академика Д.С. Белянкина, имеет форму изометричного конуса и поднимается над окружающим дном на высоту около 1100 м. (рис.7). Возвышающиеся над дном котловины склоны вулкана, лишены осадочного чехла. Основание вулкана с налеганием перекрыто мощной толщей осадков. (рис.7)

Рис. 7

Мощность осадочных отложений вблизи вулкана превышает 1000 м (рис. 3,4). При имеющихся оценках скорости осадконакопления в Охотском море для образования этой толщи потребовалось бы от 1 до 10 млн. лет.

При драгировании подводного вулкана Белянкина были подняты однородные оливиновые базальты.

Подводный вулкан Смирнова, названный в честь известного советского геолога академика С.С. Смирнова, расположен в 12 км к северо-северо-западу от о. Маканруши (рис. 8). 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. 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 мощностью не менее 1000 м. По имеющимся оценкам скорости осадконакопления в Охотском море, для образования этой толщи потребовалось бы не менее 5 млн. лет.

Плоская вершина вулкана расположена на глубине 950 м и перекрыта горизонтально-слоистыми осадками мощностью 100-150 м. При драгировании вулкана Смирнова были подняты разнообразные породы, изменяющиеся по своему составу от базальтов до дацитов.

В ходе подбора материала для данной работы я столкнулась с интересной информацией, касающейся всё той же КОД, где говорилось о подводном вулканическом массиве, который вероятно был сложен двумя близкорасположенными постройками, потому я решила обратить внимание и на него.

Подводный вулканический массив Эдельштейна.

Рис. 8 Подводный вулканический массив Эдельштейна

Подводный вулканический массив Эдельштейна, названный в честь известного советского геолога-геоморфолога, профессора Я.С. Эдельштейна, находится приблизительно на расстоянии 22 км к северу от о. Чиринкотан и располагается на краю Курильской глубоководной котловины (рис. 8). Он образован, по-видимому, двумя слившимися близкорасположенными вулканическими постройками (рис. 2, 3). Две его постройки, северо-восточная и юго-западная, поднимаются, соответственно, до глубин 620 и 840 метров. Северо-восточная постройка по своим размерам значительно превышает юго-западную. Расстояние между постройками около 5 км, седловина между ними находится на глубине около 1300 м. Общая высота вулкана, с учетом его погребенной части, порядка 2600 м, а диаметр его основания - около 14.8 км.

Вулканический массив Черных Братьев

Рис. 9. Вулканический массив Чёрных Братьев

Вулканический массив Черных Братьев располагается на пересечении Большой Курильской Гряды и Броутонской поперечной вулканической зоны (рис. 9). Размеры массива по основанию - 33 км х 36 км.

Несмотря на свои небольшие размеры, острова Черные Братья являются довольно сложными вулканическими сооружениями. Здесь насчитывается 13 вулканических построек, три из них - действующие.

Интересен он мне показался тем, что перед тем как принять нынешний вид, данный массив прошёл долгую эволюцию, в ходе которой и приобрёл нынешний вид.

Вулканический массив Черных Братьев, располагающийся на пересечении Большой Курильской Гряды и Броутоновской поперечной вулканической зоны, прошел длительную и сложную историю развития. В его эволюции можно выделить пять этапов. На первом этапе, вероятно, сформировался обширный существенно лавовый массив размером по основанию порядка 30 км х 35 км (рис. 10, поз. I). На втором этапе в южной и центральной частях массива сформировалась обширная, вытянутая в субмеридиональном направлении кальдера (Внешняя кальдера Горшкова) (рис. 10, поз. II) На третьем этапе в северной части кальдеры на месте современных островов Черные Братья и к югу от них сформировалась новая крупная вулканическая постройка, занимавшая всю северную и центральную часть древней кальдеры, перекрывая ее западные, северные и северо-восточные борта (рис. 10, поз. III). Размер ее мог составлять 15 км х 18 км. Небольшой фрагмент этой постройки поднимается в настоящее время выше уровня моря на п-ове Лапка на острове Чирпой.

На четвертом этапе произошло катастрофическое извержение кислой пирокластики и в привершинной части вулканической постройки образовалась крупная кальдера размером 7.5 км х 11.5 км (кальдера Горшкова) (рис. 10, поз. IV). Объем этой кальдерной впадины не менее 65 км³.

На заключительном этапе внутри кальдеры, возобновилась вулканическая деятельность, продолжающаяся до сих пор. Последнее кратковременное эксплозивное извержение вулкана Сноу на острове Чирпой было отмечено в ноябре 1982 г. Вблизи краев кальдеры на ее длинной оси сформировались вулканические постройки островов Чирпой и Брат Чирпоев, в пределах которых выделяют 13 вулканических построек, 3 из которых - действующие. Эти вулканические постройки в настоящее время занимают около половины площади молодой кальдеры, частично перекрывая ее борт (рис. 10, поз.V).

Рис. 10. Эволюция вулканического массива Черных Братьев

Кальдера (залив) Львиная Пасть

Рис. 11

Кальдера (залив) Львиная Пасть расположена на охотоморском берегу в юго-западной части о. Итуруп (рис.13, 14). Она имеет крутые внутренние и пологие внешние склоны.

Рис. 12. Скала Лев

Кальдера находится в центре позднеплейстоценовой вулканической постройки с диаметром основания 12-13 км. Сама кальдера имеет размеры 7 км х 9 км. В проливе находится скалистый остров - Камень - Лев высотой 168 м. Глубины моря в средней части кальдеры достигают 435 м и резко уменьшаются к берегам.

Внутренние стенки кальдеры сложены чередующимися потоками лав и пирокластики. Внутри лавовых пачек потоки мощностью от 3-5 до 20 м разделяются прослоями шлаков и вулканических бомб. Состав пород - базальты, андезибазальты, андезиты и дациты. В обрывах стенок кальдеры обнажаются многочисленные дайки мощностью от 0.5 до 5-6 м. В северо-восточной стенке кальдеры у мыса Челюсть обнажаются две экструзии андезибазальтового состава. Подобной экструзией является и остров Камень-Лев.

При образовании кальдеры Львиная Пасть около 9400 лет назад отмечены крупные выбросы пемзового материала.

3.7 Распространение подводных вулканов в Тихом океане

подводный вулканизм тихий океан курильщик

Магматические очаги, питающие вулканическое кольцо Тихого океана, обусловлены пододвиганием океанической литосферы под окружающие континенты и ее поглощением на глубине. История вулканического кольца прослежена с начала мезозоя, когда оно обрамляло суперконтинент Пангея. Кольцо еще будет сокращаться вокруг Тихого океана, но затем распадется на сегменты, удаляющиеся один от другого. Приглядевшись к Тихоокеанскому вулканическому кольцу, мы увидим, что на западном обрамлении океана вулканы образуют цепочки островов (так называемые островные дуги), которые отделяют окраинные моря: Берингово, Охотское, Японское и др. На восточном, американском обрамлении таких окраинных морей нет и вулканы размещаются непосредственно на краю континента. В обоих случаях со стороны океана рядом с каждой вулканической грядой прослеживается узкий глубоководный желоб, например Марианский или Чилийско-Перуанский. Таковы соотношения между размещением вулканов Тихоокеанского кольца и крупными формами рельефа.

В Тихом океане находится несколько зон спрединга (разрастания) океанической литосферы, главная из которых Восточно-Тихоокеанская. По периферии океана происходит субдукция этой литосферы под обрамляющие континенты. Над каждой зоной субдукции протянулась цепочка вулканов, все вместе они и образуют Тихоокеанское кольцо.

Также хочу представить краткую базу данных "Позднекайнозойские подводные вулканы Тихого океана" (рис.13)



Рис. 13

- подводный вулкан

1 - 31 - регионы Тихого океана

При рассмотрении данной темы меня очень сильно заинтересовала научная статья про самый глубокий подводный вулкан извергающий расплавленную лаву на дно океана… Вот что я нашла:

«Аппарат ROV Jason записал грандиозное явление на глубине приблизительно 1,2 км под поверхностью Тихого Океана, в районе вулканического пояса, вблизи Фиджи, Тонга и Самоа. “Это было восхитительно. Мы никогда не видели ничего подобного на дне океана”, - сказал Боб Эмбли, морской геолог Национального управления по исследованию океанов и атмосферы (США), описавший явление.

Учёные представили свои исследования вместе с HD видео на встрече Американского Геофизического Союза в Сан-Франциско. Видео было снято в мае 2009, и, по словам исследователей, подводный вулкан, вероятно, продолжает извергаться, а вулканическая активность началась в конце 2008.

На самом деле было два района извержения, но на видео показан самый драматический. На видео видна магма - иногда огненная, раскалено-красная с температурой 1 371 С - взрывающаяся в морской воде, с фрагментами поднимающихся пород и магмы, стекающей по склонам вулкана. Также можно увидеть струи серы.

Вулкан извергает тип лавы, известный под названием бонинит, которую до сих пор удавалось увидеть только в угасших вулканах возрастом более миллиона лет.

Образцы, собранные около вулкана, показали высокую кислотность морской воды, похожую на аккумуляторную или желудочную кислоту, заявили исследователи. Несмотря на суровые условия, учёные нашли и сфотографировали вид креветок, вероятно, живущих вблизи вулканических кратеров.