28 - 06 - 2017

Гайот Бутакова (11°19´N 156°41´E)

Бутаков Иван Иванович

Бутаков Иван Иванович

Гайот назван в честь адмирала Ивана Ивановича Бутакова (26.02.1822 – 18.04.1882), участника кругосветных плаваний на фрегатах «Паллада» (1852 г.) и «Диана» (1854 г.).  В 1862 г. Бутаков был награжден «За беспорочную выслугу, в офицерских чинах, 18-ти шестимесячных морских кампаний» орденом Св. Владимира 4-й степени с бантом. В 1865 г. Бутаков был назначен командиром 70-пушечного парусно-винтового фрегата «Генерал-адмирал», командуя которым плавал в Балтийском море, а в 1866 г. совершил переход в Средиземное море, где организовал вывоз с острова Крит греческих беженцев, за что был награжден греческим орденом Спасителя. В разных портах Средиземного моря он пребывал долгое время. 15 октября 1868 г. Бутаков был произведен в контр-адмиралы, с оставлением начальником отряда морских судов в водах Греческого Архипелага, и отправлял эту обязанность до 1877 г., до своего возвращения в Россию. 1 января 1877 г. Иван Иванович был награжден орденом Св. Владимира 2-й степени. По имени Бутакова названы гора, камни, мыс в бухте Сивучья и мыс Скала Бутакова (островок Фальшивый).

Гайот аккредитован в июне 2006 г.

Гайот Бутакова является самой южной постройкой системы Магеллановых гор и замыкает цепь Магеллановых гор с юго-востока (рис. 1). С севера и юга гайот соединен узкими перемычками с соседними подводными горами – гайотом Геленджик из системы Магеллановых гор на севере и гайотом Пали в пределах экономической зоны Каролинских островов на юге.

Рис. 1. Положение гайота Бутакова в Тихом океане в системе Магеллановых гор

Рис. 1. Положение гайота Бутакова в Тихом океане в системе Магеллановых гор

Координаты гайота Бутакова 11°19´c.ш., 156°41´в.д. (рис. 2). Минимальная глубина вершины составляет 1185 м, относительная высота гайота около 3500 м, размер основания – 160 км × 55 км.

Рис. 2. 3D-карта рельефа гайота Бутакова

Рис. 2. 3D-карта рельефа гайота Бутакова

Гайот Бутакова изучался в рейсах НИС «Академик Александр Несмеянов» (рейс № 1, 1983 г.), НИС «Академик Мстислав Келдыш» (рейс № 9, 1986 г.), НИС «Морской геолог» (рейс № 6, 1986-1987 гг.; рейс № 8, 1987-1988 гг.), НИС «Геленджик» (1999-2003 гг.).  По данным широкополосной съемки эхолотом Simrad ЕМ12 S-120 в рейсах НИС «Геленджик» в 1999-2003 гг. были построены топографические карты (1:200000) гайота Бутакова (МЖ-39) (Асавин и др., 2007). Данные о морфологии и строении гайота получены в трех рейсах НИС «Геленджик» ГНЦ «Южморгеология», проводившихся в 2004-2010 гг. и направленных на выявление перспектив железомарганцевого оруденения. В этот период выполнена многолучевая батиметрическая съемка, фототелевизионное профилирование, гидромагнитная съемка и геологическое опробование скальными драгами; пробурен ряд неглубоких скважин (рис. 3) (Анохин, Мельников, 2013; Мельников и др., 2012).

Рис. 3. Батиметрическая карта гайота Бутакова

Рис. 3. Батиметрическая карта гайота Бутакова: 1 – станции драгирования; 2 – буровые скважины; 3 – дно¬черпательная станция.
Прямоугольниками показано местоположение участков гайота, представленных на рис. 7, 8: сплошной линией – на рис.
7, пунктирной – на рис. 8 (Мельников и др., 2012).

Гайот Бутакова имеет меридионально вытянутую форму основания, оконтуриваемого изобатой 5000 м. Местами склоны гайота прослеживаются до глубин 5500-5700 м. В этом контуре его размеры составляют 170×75 км. Вершина гайота сходна по форме с основанием. Бровка расположена на глубинах от 2450-2625 м на севере до 2500-3000 м на юге. Размеры вершины – 112×31 км.  Вершина образована двумя пологими куполами. Северный имеет размеры 67×32 км, ориентирован меридионально и расположен на глубинах 1600-2660 м.  Южный, при размерах 47×32 км, удлинен на северо-запад и локализован на глубинах 1900-2900 м. Седловина между куполами фиксируется на глубинах 2175-2300 м (Анохин, Мельников, 2013; Мельников и др., 2012) (рис. 4).

Рис. 4. Геоморфологическая схема гайота Бутакова

Рис. 4. Геоморфологическая схема гайота Бутакова: 1-11 – формы и элементы рельефа: 1 – бровка вершины, 2 – оси отрогов, 3 – оси гребней, 4 – оси ложбин, 5 – крупные протяженные уступы, 6 – уступы второго порядка, 7 – границы крупных куполов, формирующих вершину, 8 – седловины, 9 – террасы (а – тыловые швы, б – бровки), 10 – вулканические постройки, 11 – локальные впадины; 12 – номера крупных морфо¬структур, упомянутых в тексте: 1 – северный купол, 2 – южный купол, 3 – северный отрог, 4 – южный отрог, 5 – юго-западный отрог, 6 – восточный отрог, 7 – северо-восточный выступ, 8 – грабенообразная структура; 13 – изобаты (м) (Мельников и др., 2012).

Оба купола, особенно южный, осложнены многочисленными вулканическими постройками. Последние в основном обладают диаметром основания около 1.5–2 км и высотой 300-350 м, однако у наиболее крупных поперечные размеры достигают 25 км, а высота – 800 м. Наименьшая отметка над вершиной гайота -1185 м  установлена над одним из вулканических конусов северного купола. На южном куполе минимальная отметка -1322 м также зафиксирована над вулканической постройкой (Анохин, Мельников, 2013; Мельников и др., 2012). На склонах гайота вулканические структуры развиты относительно равномерно, но не столь широко, как на вершине.  Их основания изометричны, диаметром до 6.5 км и высотой до 500 м.  Плотность распространения вулканических конусов и куполов относительно высокая и составляет 16.4 на 1 тыс. км2 (для сравнения, максимальное значение этого параметра для всей цепи Магеллановых гор, отмеченное на гайоте Геленджик, составляет 24 постройки на 1 тыс. км2) (Седышева, Мельников, 2009).

Среди осложняющих мезоформ на поверхности гайота развиты также террасы, уступы, гребни и ложбины.

На вершине гайота развиты уступы, редкие гребни и ложбины. Уступы, амплитудой не более 100 м, нередко группируются вдоль изобат, и их суммарная протяженность достигает 37 км. Такие структуры наблюдаются на западе вершины в интервале глубин 2300-2400 м.  Ложбины представляют собой долинообразные понижения между вулканическими постройками или на пологих склонах северного и южного куполов.  Они, вероятно, являются путями транзита осадков в результате гидродинамической и литодинамической активности. Уклоны поверхностей на вершине составляют от 1 до 4°.  На гребнях, ложбинах, уступах, вулканических постройках крутизна поверхностей резко повышается (Мельников и др., 2012).

Тело гайота осложнено отрогами северного и южного направлений. Протяженность северного около 20 км. На поверхности отрога отмечены многочисленные уступы. Окончание южного отрога увенчано вулканической постройкой.  Размеры ее основания на глубине 4200 м 18.5×15.5 км, а высота 2400 м. Общая протяженность южного отрога с вулканической постройкой около 35 км. От западного склона гайота отходит отрог юго-западного направления протяженностью 18 км, а от восточного – небольшой восток-северо-восточный отрог протяженностью 15 км. На севере восточного склона гайота расположен большой террасовидный выступ размером 25×23 км, локализованный на глубинах 3800–5800 м. Бровка выступа проходит по глубинам 4800-5200 м, тыловой шов – 3800-4200 м (Мельников и др., 2012).

Склоны гайота, в целом, имеют выпукло-вогнутый профиль. Наибольший уклон   крутизной до 25° и более имеют верхние части склонов от бровки вершинной поверхности до глубин 3500-4000 м. На глубине более 4500 м склоны выполаживаются до 4-7°, создавая вогнутый элемент профиля.
На крутых склонах и отрогах гайота широко развиты уступы высотой от 25 до 300 м. В верхних частях склонов отмечены радиаль¬ные грабены. Все эти структуры имеют сбросовую природу, что свидетельствует о большой роли тектонических процессов в формировании верхних участков склонов гайота. Гряды, протяженностью до 8 км, выражены в рельефе слабо, но распространены относительно широко и равномерно. Ложбины локализованы между вулканическими постройками. Их протяжен¬ность достигает 13 км. Террасы, в основном, тяготеют к южным склонам и поверхностям отрогов (Мельников и др., 2012).

Стратиграфический разрез гайота Бутакова во многом схож с описанными для других гайотов Магеллановых гор (Мельников и др., 2006). Гайот сложен вулканитами раннего мела и осадочными, вулканогенно-осадочными породами раннего мела (апт)–кайнозоя (рис. 5) (Мельников и др., 2012). Значительно более широко, чем на других гайотах, обнажены относительно древние меловые породы и более ограниченно – кайнозойские.

Рис. 5. Стратиграфический разрез гайота Бутакова (Мельников и др., 2012).

Рис. 5. Стратиграфический разрез гайота Бутакова (Мельников и др., 2012).


Строение аномального магнитного поля ΔТа над гайотом Бутакова в целом обладает теми же чертами, что и над другими гайотами Магеллановых гор (Анохин и др., 2011; Брусиловский и др., 1992; Гайоты…, 1995; Рашидов и др., 2009; Tae-Gook Lee et al., 2003). В его структуре ведущую роль играют субширотные аномалии, развитые непосредственно над гайотом (рис. 6). В пределах окружающих межгорных впадин поле спокойно в интервале от -60 до +90 нТл. Имеют место и определенные отличия. Наряду с отрицательными аномалиями существенную роль играют и положительные. В пределах гайотов восточного звена Магеллановых гор интенсивность отрицательных аномалий с севера на юг снижается весьма существенно и над гайотом Бутакова достигает лишь -300 редко -390 нТл.  Интенсивность положительных аномалий составляет +350, локально +450 нТл.

Рис. 6. Схема аномального магнитного поля ΔТа (по В.А. Лыгину)

Рис. 6. Схема аномального магнитного поля ΔТа (по В.А. Лыгину):
1-3 – изолинии магнитного поля (нТл), соответственно, положительные, отрицательные, нулевые.

Аномалии приурочены к определенным формам и элементам рельефа.  Над южным и северным склонами оси отрицательных аномалий грубо совпадают с простиранием изобат. В южной части имеет место ряд сопряженных отрицательных аномалий, проявляющихся как пересекающая южный купол единая аномальная зона, протяженностью до 110 км.  Интенсивность отрицательных аномалий максимальна в центральной части и достигает -390 нТл. Еще одна отрицательная аномалия, зафиксированная в центре гайота, имеет восток-северо-восточное простирание и локализована непосредственно над структурой радиального грабена, имеющего то же направление. Интенсивность аномалии -240 нТл.

Совместный анализ рельефа и аномального магнитного поля над гайотом позволяет выделить три системы разрывных нарушений, сходных с ранее описанными для этого региона, включая хребет Даттон, Н. Смутом (Smoot, 1989). Субширотная, обычно являющаяся наиболее древней, на гайоте выражена в направлении структур южного купола и некоторых выступов рельефа в северной части. К ней могут быть отнесены короткие участки северного и южного склонов, выраженные в аномальном магнитном поле.  Структуры южного купола подчеркнуты и направлением линейной отрицательной аномалии (Мельников и др., 2012).

Меридиональная – северо-восточная система – в рельефе выражена наиболее ярко: и в самой ориентации гайота, и в направлении большей части склонов, уступов на склонах и на вершинной поверхности. Система практически не выражена в аномальном магнитном поле – это лишь перегибы изодинам в широтных аномалиях.  Северо-западная система разрывных нарушений также выражена в рельефе достаточно отчетливо – в направлении изобат юго-западного и северо-восточного склонов, направлении некоторых отрогов, мезоформ и элементов их рельефа. В магнитном поле к ней может быть отнесена северная ветвь положительной линейной аномалии (Мельников и др., 2012).

Анализ линеаментов рельефа позволил выделить еще одну крупную структуру – грабенообразное понижение, разделяющее северный и южный купола вершины (рис. 7). Простирание понижения северо-восточное, протяженность от западного до восточного склона около 30 км, ширина – 8-15 км.

Рис. 7. Структурно-геологическая схема центральной части гайота Бутакова:

Рис. 7. Структурно-геологическая схема центральной части гайота Бутакова: 1 – плиоцен-четвертичные нанофораминиферовые осадки; 2-3 – отложения верхнего палеоцена – эоцена: 2 – осадочные (планктоногенные известняки, эдафогенные брекчии), 3  –  вулканогенные  и  вулканогенно-осадочные (туфы, туффиты, вулканические брекчии); 4 – отложения сантона-маастрихта (планктоногенные известняки, эдафогенные брекчии); 5 – отложения апта-турона (планктоногенные  известняки, эдафогенные  брекчии, гравелиты, песчаники); 6 – нижнемеловые базальтоиды; 7 – бровка вершинной поверхности; 8 – границы южного и северного куполов вершинной поверхности; 9 – гребни отрогов; 10 – локальные вулканические постройки; 11 – уступы; 12 – положение разрывных нарушений; 13 – границы разновозрастных образований; 14 – изобаты (м). Местоположение см. на рис. 3. (Мельников и др., 2012).

У выхода грабена к западному склону расположен юго-западный отрог, трассирующий направление структуры к западу. Днище грабена пологое, осложнено одиночными вулканическими постройками.  Структура выражена в магнитном поле отрицательной аномалией северо-восточного простирания.  Вероятно, в формировании южного и северного куполов важную роль играли тектонические факторы, а не только вулканическая активность. Важно, что южнее структуры западный склон гайота меняет падение на юго-западное, а восточный – на северо-восточное (Мельников и др., 2012).

Согласно фототелевизионным наблюдениям, восточный и западный склоны, связанные с меридиональной системой нарушений, сложены монолитными ненарушенными породами. Обнажения свободны от каких-либо налетов рудного вещества, что позволяет наблюдать их гладкие поверхности, или, напротив, поверхности, исчерченные сериями прямолинейных борозд (Анохин и др., 2011). Эти склоны характеризуются наибольшей крутизной в верхних частях (≥50°). Вкрест склона фиксируются многочисленные локальные уступы с перепадами до 20  м.  Западный и восточный склоны сложены наиболее древними породами – базальтами, вулканокластическими породами, рифогенными  и  планктоногенными  известняками  апт-туронского комплекса (Мельников и др., 2012).

Выделяется серия меридиональных малоамплитудных уступов на вершине, трассирующих с севера на юг единую структуру протяженностью до 40 км. Уступы расположены в одном интервале (2300-2400 м), субпараллельно бровке вершины, на расстоянии 1-2 км от нее к центру. В уступе обнажены кампан-маастрихтские известняки (Мельников и др., 2012).

Меридиональная система нарушений формирует восточный и западный склоны гайота в северной и центральной части, а северо-западная – в южной. Здесь также имеется серия уступов в пределах вершины, формирующих единый линеамент, протягивающийся вдоль бровки склона более чем на 30 км на том же уровне – 2300-2400 м. Однако эта структура трассируется на большем удалении от бровки (3-5 км). В уступе обнажены известняки еще более древнего, альб-сеноманского, возраста (Мельников и др., 2012).

Между уступом и бровкой юго-западного склона расположен еще один уступ протяженностью до 10 км в интервале 2650-2750 м (рис. 8). По сместителю обнажены базальты. На этом участке выделяются три ступени, сложенные разновозрастными отложениями. Нижняя, глубже 2750 м, представлена раннемеловыми вулканитами. Средняя, на глубинах 2400-2600 м, – планктоногенными известняками апта-турона. Верхняя ступень на западе южного купола сложена планктоногенными известняками сантона-маастрихта. Выше, уже без явно выраженных уступов, эти отложения перекрываются известняками и брекчиями позднего палеоцена-эоцена.  То есть, в результате тектонических движений, на ограниченной площади обнажен весь разрез осадочной толщи гайота (Мельников и др., 2012).

Рис. 8. Структурно-геологическая схема юго-западного участка гайота Бутакова.

Рис. 8. Структурно-геологическая схема юго-западного участка гайота Бутакова.
Условные обозначения см. рис. 6. Местоположение см. на рис. 3 (Мельников и др., 2012).

Хорошо выраженные участки уступа прерываются пологими долинообразными понижениями шириной 1.5-5 км и протяженностью 3-8 км. Их можно было бы назвать промоинами, однако фотопрофилирование свидетельствует об иной их природе. Обнаженные в их днищах коренные породы на многих участках имеют вид стиральной доски. Скважина 37B104 в подобной структуре вскрыла апт-сеноманский рифогенный известняк. То есть, в подобных понижениях обнажены наиболее древние породы гайота, а сами понижения являются не промоинами, а путями смещения блоков пород. Такая трактовка, безусловно, требует дальнейшего подтверждения (Мельников и др., 2012).

Глубина залегания изученных железомарганцевых корок гайота Бутакова составляет 1500-2710 м. Обычно рудные залежи имеют форму неправильного кольца, опоясывающего вершинное плато. Однако в результате действия различных факторов – вулканических, тектонических, лито  и гидродинамических – на гайоте Бутакова такое кольцо развито не сплошь, а с перерывами (Новиков и др., 2014 а, б).  

Корки обладают хорошо выраженным слоистым строением. Основной разрез этих образований на Магеллановых горах хорошо выдержан и состоит, как правило, из четырех слоев, выделяемых по текстурно-структурным признакам, особенностям физических свойств, минерального и химического составов. В стратификационной схеме, принятой в ГНЦ Южморгеология и применяемой в настоящее время многими другими исследователями, включая зарубежных, эти слои снизу вверх обозначены индексами I-1, I-2, II и III. Проведенные биостратиграфические исследования позволили датировать слой I-1 поздним палеоценом-ранним эоценом, слой I-2 – средним-поздним эоценом, слой II – миоценом и слой III – плиоценом-квартером (Мельников, 2005; Мельников, Пуляева, 1994; Мельников, Плетнев, 2011).

Изучение минерального и химического состава корок гайота Бутакова проводилось на осредненных и отквартованных рядовых пробах, характеризующих состав корок по станции драгирования (Новиков и др., 2013, 2014 а, б).  

Cтанция 39D19 расположена на бровке северо восточного склона гайота Бутакова в интервале глубин 2600-2700 м.  Железомарганцевые корки покрывают   базальты   и   эдафогенные брекчии. Корки на брекчиях характеризуются полным разрезом (слои I-1, I-2, II, III). Их средняя мощность составляет 11.7 см, в отдельных образцах достигает 16 см. Корки на базальтах обладают сокращенным разрезом, в котором представлены только наиболее молодые слои II и III. Их средняя мощность составляет 4.8 см.

Станция 39D88 находится в центральной части вершины гайота Бутакова ближе к его восточному склону.  Она расположена на склоне одного из многочисленных вулканических конусов, осложняющих южный купол вершины. Драгирование выполнено, начиная с глубины 2120 м вверх по склону конуса. Драгой поднят каменный материал, представленный глыбами корок на эдафогенной брекчии. Средняя мощность корок на станции – 15.7 см, максимальная – до 17.4 см.

Основными рудными минералами всех слоев изученных корок являются вернадит и Fe вернадит, представленные зернами пластинчатой, таблитчатой формы и их скоплениями, имеющими различную форму (Новиков и др., 2014 а, б).  

Более детальные    исследования    минерального    состава проводились из материала всех (I 1, I 2, II, III) слоев корок гайота Бутакова (ст. 39D19), который был получен после следующих подготовительных стадий: дробления, измельчения, усреднения, квартования и расситовывания по классам крупности. В исследовании использовались зерна рудного вещества крупностью 0.50–0.25 и 0.25–0.1 мм (Новиков и др., 2014 а, б). Минеральный состав тонких рудных прослоев представлен плохо окристаллизованными   и   плохо   структурно   упорядоченными Fe вернадитом, Mn фероксигитом (зерна размером 0.50-0.25 и 0.25-0.10 мм) и отдельными частицами  асболан бузерита  (зерна  0.50–0.25 мм).

В рамках ГИС-проекта по рудоносности подводных гор была построена 3D-карта гайота Бутакова, на которой показано распределение на поверхности гайота разных по мощности типов рудных корок (рис. 9) (Асавин и др., 2007).  Каждый из выделенных типов состоит из комбинации  различных  по  возрасту  слоев  и приурочен  к  определенному  участку  гайота  – границам вершины, склона, центральной всхолмленной  части  или  плоской  краевой  части.  На вершинной  плоской  части  гайота  расположено много безрудных участков. Авторами в работе (Асавин и др., 2007) использовалось следующее ранжирование корок, отражающее  как  их мощность, так и наличие  или  отсутствие в них древних слоев. По мощности было выделено 5 градаций корок: до  1  см  мощности  (обычно  это  только корки  III  слоя); от 1 до 4 см мощности (это корки, обычно сложенные только слоем III или слоями II и III); от 4 до 7 см мощности (это обычно корки с отсутствием в разрезе одного или двух слоев); от 7 до 10 см мощности (корки с полным разрезом, состоящим из четырех слоев); свыше 10 см мощности (корки с полным разрезом и повышенными мощностями отдельных слоев,  а  также  иногда  с  присутствием  древних реликтовых слоев).

Рис. 9. Трехмерная карта рельефа гайота Бутакова с границами развития ЖМК различной мощности (Асавин и др., 2007)

Рис. 9. Трехмерная карта рельефа гайота Бутакова с границами
развития ЖМК различной мощности (Асавин и др., 2007)

Прогнозные ресурсы кобальтоносных марганцевых корок и основных полезных компонентов гайота Бутакова по данным (Отчет…, 2004): рудная площадь составляет 1400 км2; средняя мощность корок – 6 см; средняя плотность залегания корок сухих – 70.2 кг/м2 и влажных – 108 кг/м2; ресурсы корок сухих – 49.14 млн. т и влажных – 75.6 млн. т; среднее содержание металлов: Co – 0.51%; Ni – 0.46%; Mn – 20.46%; ресурсы металлов Co – 250.61 тыс. т; Ni – 226.04 тыс. т; Mn – 10054.04 тыс. т.

Описание объекта

  • Номер: 25
  • Название: Бутакова (МЖ 39)
  • Международное название: Butakov
  • Название горной системы: Магеллановы горы
  • Тип горы: гайот
  • Географическая широта: 11,32°
  • Географическая долгота: 156,68°
  • Форма рельефа дна: Восточно-Марианская котловина
  • Батимерические характеристики: depth summit: 2500 м (min 1185 м)
  • Батимерические характеристики: depth basis: 5000 м
  • Морфометрические характеристики: seamount height: ~3500 м
  • Морфометрические характеристики: basis area: 160 км х 55 км (8800 кв.км)
  • Морфометрические характеристики: basis extension: 0.34
  • Морфометрические характеристики: basis azimut: ~10ºW
  • Возраст: plate age: 170 млн. лет
  • Геолого-‎геофизическая ‎ изученность: НИС «Академик Александр Несмеянов», рейс № 1, 1983 г.; НИС «Академик Мстислав Келдыш», рейс № 9, 1986 г.; НИС «Морской геолог», рейс № 6, 1986-1987 гг.; НИС «Морской геолог», рейс № 8, 1987-1988 гг.; НИС «Геленджик», 1999-2003 гг. (СКВ, драги, фотопрофилирование)
  • Рудные образования: ж-м конкреции, корки
  • Извержения: activity type: вулканические конусы и купола (16.4 на тыс. кв.км)
  • Олистостромы: landslides type: подводные оползни
  • Олистостромы: landslides size: до 47 кв.км
  • Библиография: Гайоты…, 1995; Железо-марганцевые…, 1990; Мельников, 2005, 2012; Рашидов и др., 2009; Седышева, Мельников, 2009; Асавин и др., 2007; Мельников и др., 2012