«Мы идем к мысу Горн, и за краем Земли
Остаются немые вопросы.
И над пенной волною в прозрачной дали
Альбатросы кружат, альбатросы…»

К. Фёдоров «Альбатросы», 1982

Гайот Фёдорова назван в честь русского океанографа, члена-корреспондента Российской академии наук, специалиста по экспериментальной физике и космической океанологии Фёдорова Константина Николаевича (1927-1988).

Фёдоров Константин Николаевич

Значительная часть научной деятельности Константина Николаевича связана с работой в Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН, где в 1974 году им была организована Лаборатория мезомасштабной гидрофизики (впоследствии - Лаборатория экспериментальной физики океана). Основные задачи Лаборатории заключались в изучении тонкой термохалинной, мезомасштабной вихревой и фронтальной структуры вод океана, а также его тонкого приповерхностного слоя вблизи границы с атмосферой.

Результаты исследований, которые проводились на основе сочетания различных методов, таких как судовые наблюдения в океанских экспедициях, анализ только что появившейся спутниковой информации, лабораторное и теоретическое моделирование, обобщены в трех известных монографиях: К.Н. Федоров «Тонкая термохалинная структура вод океана», 1976, Л.: Гидрометеоиздат; К.Н. Федоров «Физическая природа и структура океанических фронтов», 1983, Л.: Гидрометеоиздат; К.Н. Федоров, А.И. Гинзбург «Приповерхностный слой океана», 1988, Л.: Гидрометеоиздат.

Название гайота утверждено в июне 2004 года в Санкт-Петербурге на XVII заседании комиссии JOC-JHO/GEBCO SCUFN-XVII (of UNESCO). Аккредитован гайот в июне 1991 г.

Ранее гайот в большом количестве публикаций именовался ИОАН или Ioah.

Гайот Федорова изучался в 9 рейсе НИС «Мстислав Келдыш», в экспедициях на судах Мингео СССР и Росскомнедра «Морской геолог», «Север», «Геолог Петр Андропов», «Профессор Федынский», «Севморгеология» (1991-93 гг. рейсы 4, 5), «Дальморгеология» (1995 г., рейс 6) (Богданов и др., 1987а, 1987б; «Гайоты…», 1995; «Железо-марганцевые…», 1990; Жулева, 1995; Казьмин и др., 1987; Лисицына, 1998; Матвеенков, Седов, 1996; Пуляева, 1999; Хешберг и др., 1999; Чухров и др., 1989; Школьник и др., 1996, 2000; Koppers  et al., 1998). В течение 2001-2004 гг. силами ГНЦ «Южморгеология» на гайоте проводились исследования с НИС «Геленджик» (Мельников и др., 2006).

Гайот Федорова располагается в центральной части Магеллановых гор. Координаты гайота 14°05'c.ш.  и 156°12'в.д. Высота гайота над поверхностью окружающей абиссальной равнины составляет около 4700 м. Гайот имеет неправильную форму в плане и сложную морфологию (рис. 1, 2).

Рис. 1. 3D-карта рельефа гайота Федорова

Рис. 2. Батиметрическая карта гайота Федорова

Гайот имеет в плане  дугообразную, выгнутую в юго-юго-восточном направлении форму. Он состоит из двух слившихся построек, с ориентацией западного массива на северо-запад и восточного – на северо-восток, разделенных седловиной глубиной 2000-2050 м. Подножье гайота очерчивается изобатой 5500 м.  Размер основания западной и восточной построек соответственно равен 110×66 км и 83×65 км. Западная постройка осложнена отрогом северо-западного простирания длиной более 40 км и двумя отрогами юго-западного направления протяженностью 27 и 20 км.

Очертания вершинных поверхностей западной и восточной построек повторяют контур основания и имеют размеры соответственно 79×28 км и 42×18 км. Бровку вершины гайота окаймляет отмерший кольцевой риф. Вершинная поверхность западной постройки расположена на глубине 1500-1750 м с минимальной отметкой  на глубине 1397 м. Восточная вершинная поверхность, располагаясь на глубине около 1500 м, имеет минимальную отметку глубин 1275 м (рис.  3).

Рис. 3. Продольный батиметрический профиль гайота Федорова

С юга к западной постройке примыкает небольшой холм, вершина которого лежит  на глубине 2800 м (рис. 4).

Рис. 4. Поперечный батиметрический профиль западной вершины гайота Федорова

На вершинных поверхностях расположены куполовидные  и конусовидные холмы высотой 25-75 м.

Склоны гайота имеют уклоны от 4º до 25º; наиболее крутые, более 20º, опоясывают вершинные плато, иногда опускаясь до глубины 2500-3500 м. Склоны, как и вершинные плато, осложнены многочисленными вулканическими конусами и куполами, грядами, террасовидными поверхностями, ступенями и уступами. Диаметр основания конусов и куполов достигает 3 км, а высота 200-400 м. Уступы широко распространены на крутых участках склонов. Их протяженность изменяется от первых километров до 20 км и более. Высота уступов составляет от 25 до 350 м. По всему периметру гайота на склонах развиты гребни, протяженностью от первых километров до 25 км в единичных случаях.

Отмеченные морфологические особенности отчетливо прослеживаются на карте курватуры (curvatura (лат.) – кривизна) (рис. 5). Курватура - это вторая производная, она характеризует степень кривизны поверхности.

Рис. 5. Карта курватуры гайота Федорова А
Фиолетовые  линии – плоские вершины; черные линии – главные отроги.

Рис. 5. Карта курватуры гайота Федорова Б
Фиолетовые  линии – плоские вершины; черные линии – главные отроги.

По материалам компьютерного моделирования построена карта морфометрических линий, отражающая разнообразие контуров мезоформ, осложняющих вершинные поверхности и склоны гайота Федорова (рис. 6)

Рис. 6. Морфометрические линии гайота Федорова

Морфометрические линии контура:

	плоские вершины
	отроги
	небольшие формы рельефа: холмы, уступы

К северо-восточному, юго-западному и юго-восточному склонам восточной постройки и к южному и северному склонам западной постройки приурочены отрицательные линейные аномалии магнитного поля . Над  отрогами западного склона западной постройки отмечены локальные отрицательные аномалии. Над седловиной между постройками отмечены локальные аномалии обоих знаков, интенсивность которых изменяется в диапазоне от –400 нТл до 300 нТл (Мельников и др., 1995).
В седловине между постройками на глубинах 1750–1900 м обнажены коренные породы. В западной части это органогенные известняки, а в восточной – базальты. По седловине проходит разделяющий постройки тектонический разлом северо-западного простирания.

95% поверхности вершины гайота Федорова покрыто чехлом рыхлых осадков. Судя по данным сейсмопрофилирования, выполненного в 9 рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш», максимальная мощность осадков свойственна западной части гайота, где она достигает 170 м.

В результате проведенного вещественно-биостратиграфического анализа в слагающей толще выделено шесть разновозрастных комплексов горных пород: раннемелового, апт-туронского, сантон-маастрихтского, позднепалеоцен-эоценового, миоценового и плиоцен-плейстоценового возраста (Мельников и др., 2006).

Мезозой.
Меловая система

В основании разреза на платобазальтах второго слоя океанической коры залегает комплекс вулканических пород толеит-щелочнобазальтовой ассоциации. В интервале глубин от 1300 до 5500 м преобладают преимущественно толеитовые оливин-плагиоклазовые базальты, плагиобазальты и, в меньшей степени, трахибазальты, анкарамиты, фонолиты, залегающие в виде лавовых потоков небольшой мощности. Комплекс вулканических пород датируется ранним мелом.

Эффузивные породы, драгированные на гайоте Федорова, поднятые глубоководным обитаемым аппаратом «Пайсис»  и тралом, представлены субщелочными базальтами, щелочными трахибазальтами и гавайитами.

Возраст проявления вулканизма на гайоте, определенный по органическим останкам, – домаастрихтский. Согласно теоретическим расчетам, погружение постройки ниже уровня моря происходило около 100 млн. назад  (Железо-марганцевые…, 1990).

При определении абсолютного возраста образцов, поднятых с западного склона западной постройки гайота Федорова, получены значения 88.5 +/- 0.7 млн. лет и  86.7 +/- 0.4 млн. лет (Koppers  et al., 1998).

Осадочный разрез сложен комплексом обломочных и биогенных пород нижнего и верхнего мела и кайнозоя (рис. 7).

Рис. 7. Геологическая карта гайота Федорова

Аптом-туроном датируется комплекс пород, основу которого составляют рифогенные, пелагические известняки и вулканокластические турбидиты. Реже встречаются литифицированные глины, алевролиты, песчаники, а также туфы и туффиты. Среди рифогенных известняков выделяются отложения кольцевого рифа, аванрифа и лагуны. Ископаемые органические остатки в этих отложениях представлены фрагментами кораллов, мшанками, криноидеями, губками, эхиноидами, малакофауной, крупными бентосными фораминиферами и др. Этот комплекс почти непрерывно опоясывает западную постройку в интервале глубин 1600-2500 м, иногда опускаясь до 3000 м. Мощность рифогенной толщи по аналогии с материалами глубоководного бурения условно оценивается в 200-300 м.

Нанофораминиферовые известняки обычно залегают ниже рифогенных. Находки единичных раковин планктонных фораминифер в этих породах позволяют датировать их сеноман-туроном. Мощность пелагических отложений, согласно результатам глубоководного бурения, может быть такой же, как у рифовых известняков (Premoli et al., 1985).

Толща вулканических турбидитов залегает на эффузивах нижнего мела, включает вулканомиктовые брекчии, песчаники и алевролиты. Палеонтологически не охарактеризована. Сейсмоакустическое профилирование и гидролокация бокового обзора показали развитие этих пород на глубинах от 2000 до 5000 м (Гайоты Западной Пацифики…, 1995). Установлено, что в нижних частях склонов гайота Федорова мощность вулканогенно-обломочных пород может достигать 750-800 м (Захаров и др., 2003).

Возраст данной толщи оценивается как апт-альбский.

Аргиллиты, алевролиты, полимиктовые песчаники, гравелиты протягиваются узкими полосами вдоль склонов в интервале глубин от 2700 до 3300 м.
Туфы и туффиты встречаются на гайоте редко. Эти породы претерпели значительные вторичные изменения.

Отложения сантона-маастрихта на гайоте Федорова широко представлены известняками, эдафогенными брекчиями, а также туфами и туффитами.

Рифогенные известняки отличаются многообразием фациальных разновидностей. Наиболее широко распространены каркасные пористые известняки, образованные кораллами, мшанками, гидроидными полипами, известковыми водорослями. К лагунным отложениям, по–видимому, относятся оолитовые известняки, сложенные оолитами размером от 0.5 до 1.3 мм, в ядрах которых иногда находятся остатки организмов. Известняки рифовых фаций широко развиты в пределах бровки, окаймляющей западную постройку гайота, а также отмечены в верхней части северо-западного отрога и на поверхности седловины.

Сантон-маастрихтские нанофораминиферовые известняки практически непрерывно развиты по периметру западной вершины гайота.

Сантон-маастрихтом датируются и эдафогенные фосфатизированные брекчии с нанофораминиферовым цементом, пространственно связанные с известняками. Наиболее крупные тела брекчий развиты на восточной постройке. Состав обломков преимущественно вулканический; также определены  фрагменты кораллов и двустворчатых моллюсков.

Мощность верхнемеловых отложений в скважинах глубоководного бурения в прилегающих районах составляет от 70 до 140 м (Initial reports…, 1986).

Кайнозой.
Палеогеновая система

Среди пород раннего-среднего эоцена были обнаружены известняки рифовой фации, что указывает на формирование толщи в мелководных условиях. Широкое участие вулканокластического материала может указывать на очередную вспышку вулканической активности.

Планктонные фосфатизированные известняки слабо литифицированы. Содержание Р₂О₅ нередко достигает 30 %, в среднем составляя около 27 % (Мельников и др., 1995). Известняки распространены по периметру гайота в виде локальных тел в интервале глубин 1500-2700 м, а также на вершинных поверхностях гайота.

По внешнему виду известняки сходны, хотя содержат разновозрастные микрофоссилии, и поэтому возрастной диапазон образования этих пород отнесен к позднему палеоцену-эоцену. Мощность известняков, по аналогии с данными глубоководного бурения, можно оценить интервалом от 100 до 150 м (Initial reports…, 1986).

Фосфатизированные эдафогенные брекчии пространственно и фациально связаны с известняками. Они разнообразны по составу обломочной части, в которой помимо вулканитов часто присутствуют фрагменты известняков и железомарганцевых корок.  Поля брекчий тянутся вдоль верхней части склонов гайотов и наиболее развиты на восточной постройке, где преобладают над одновозрастными известняками. В меньшем количестве брекчии отмечены в седловине и на склонах западной постройки. Мощность брекчий приблизительно та же, что и у одновозрастных известняков (Initial reports…, 1986).

Толща вулканокластов, представленных туфами и туффитами, относится к ранне- -  среднеэоценовому возрасту. Она могла формироваться эпизодически в периоды проявления вулканической активности.

Неогеновая система

В ходе работ, проведенных на гайоте Федорова, среди отложений миоцена были подняты щелочные базальтоиды, туфы, туффиты и пелагические известняки (Гайоты Западной Пацифики…, 1995).   Небольшие поля отложений миоценового возраста отмечены на южных склонах седловины, северных склонах западной постройки и в привершинной части юго-западного отрога. Комплекс планктонных фораминифер, определенный в драгированных известняках, свидетельствует о том, что формирование этих пород происходило в позднем миоцене и локально продолжалось в раннем плиоцене. Состав бентосных фораминифер указывает на глубоководные условия формирования осадков. Мощность миоценовых осадков в районах, близких к гайоту Федорова, по скважинам глубоководного бурения, варьирует от 10 до 110 м, и осадки представлены обычно нанофораминиферовыми илами. Мощность миоценовых осадков на гайоте невелика и составляет 10-15 м.

Неогеновая и четвертичная системы

Плиоцен-четвертичные нелитифицированные осадки покрывают большую часть вершинного плато и поверхность ступеней склонов гайота. Осадки сложены раковинами планктонных фораминифер, нанопланктоном с примесью глинистого материала. Вершинные плато, как правило, покрывают карбонатные осадки, ступени средней части склонов – глинисто-карбонатные, а ниже 3500 м – карбонатно-глинистые осадки.

Максимальная мощность отложений, по данным сейсмоакустических исследований, составляет 150 м в центральной части западного плато (Мельников и др., 1995).

На вершинных плато гайота и на склонах в интервале глубин 1350-3200 м развиты Fe-Mn корки и фосфориты (Богданов и др., 1987а; 1987б;  Железо-марганцевые…, 1990; Лисицына и др., 1988; Мельников и др., 1995; Сколотнев и др., 1988).

Развитые по известнякам и брекчиевые обломки фосфоритов опробованы на гайоте Федорова в интервале глубин 2000-3000 м (Мельников  и др., 1995). Среднее содержание фосфорного ангидрида, достигающее 28.5 %,  позволяет считать фосфориты гайотов Магеллановых гор богатыми рудами.

Гайоты Магеллановых гор являются перспективными для добычи таких элементов как марганец, никель и кобальт. Площади залежей кобальтомарганцевых корок  составляют для гайота Федорова 1150 км² (Задорнов и др., 1998; Кобальтобогатые…, 2002; Хешберг и др., 2002; Школьник и др., 1996; 2001). Прогнозные ресурсы по последним данным составляют: Со  - 434.8 тыс. т, Ni – 364.5 тыс. т, Mn – 17245.0 тыс. т. Из них на долю вершинной поверхности приходится 195.79 тыс. т  Со, 174.37 тыс. т Ni и 17951(?) тыс. т  Mn (Хешберг и др., 2002).

Прогнозные ресурсы кобальтоносных марганцевых корок и основных полезных компонентов гайота Фёдорова по данным (Отчет, 2004): рудная площадь составляет 1186.9 км²; средняя мощность корок –8.4 см; средняя плотность залегания корок сухих – 99.32 кг/м² и влажных – 153.54 кг/м²; ресурсы корок сухих – 117.88 млн. т и влажных – 182.24 млн. т; среднее содержание металлов: Co – 0.54 %; Ni – 0.45 %;  Mn – 21.52 %; ресурсы металлов Co – 641.52 тыс. т; Ni – 535.92 тыс. т;  Mn – 25370.17 тыс. т.

По данным (Мельников, Плетнев, 2009) среднее содержание редкоземельных элементов и иттрия, а также основных рудных компонентов в корках гайота Фёдорова составляет: Y – 261 г/т, La – 268 г/т, Ce – 981 г/т, Pr – 52 г/т, Nd – 210 г/т, Sm – 43 г/т, Eu – 10 г/т, Gd – 56 г/т, Tb – 7 г/т, Du – 47 г/т, Ho – 10 г/т, Er – 30 г/т, Tm – 4 г/т, Yb – 28 г/т, Lu – 4 г/т, Mn – 21.39 %,  Fe – 15,95 %, Co – 0.58 %, Ni – 0.47 %, Cu – 0.131 %.

Исследование морфологии железомарганцевых образований и условий их залегания было проведено на гайоте Федорова с использованием метода подводной фотографии. Подводная фотосъемка проводилась на западном склоне гайота во время 9-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш» Института океанологии РАН. Фотопрофиль, сделанный подводной фотоустановкой ПФ-69, охватил участок склона с глубинами от 1670 м до 2600 м; протяженность его составила около 2300 м. Всего было сделано 42 снимка. Расстояние между соседними снимками равно приблизительно 50 м (Отчет…, 1985).

Подводная фотография зафиксировала широкое развитие на поверхности гайота Федорова железомарганцевых образований (рис. 8) (Жулёва, 2004)

Рис. 8. Морфология  железомарганцевых образований гайота Федорова.
Железомарганцевые конкреции: 1 – крупные, 2 – мелкие;
железомарганцевые корки: 3 – шероховатые, 4 – ботриоидальные, 5 – сложнобугорчатые

Железомарганцевые конкреции распространены на глубинах до 1695 м. Крупные конкреции размером до 10 см в диаметре располагаются на породах фундамента, перекрытых железомарганцевой коркой, или на участках, сложенных сравнительно небольшими конкрециями размером около 1-2 см. В расположении мелких конкреций наблюдаются некоторые закономерности: они лежат одним слоем на поверхности фораминиферового песка, который заполняет локальные понижения в коренных породах. Отмеченные особенности размещения – однослойное залегание на поверхности рыхлых осадков – являются условиями, благоприятными для современного рудообразования, и могут рассматриваться как признаки того, что мелкие конкреции являются продуктами активного рудообразования на склоне гайота.

Железомарганцевые корки наблюдаются на всем протяжении склона и покрывают породы фундамента в любом их фациальном проявлении. Выделяются три основных морфологических типа железомарганцевых корок: ботриоидальный (каракулевидный), шероховатый и бугорчатый.

Анализ фациальной изменчивости и особенностей микрорельефа различных участков донной поверхности позволяет выделить характерные черты морфоскульптуры склона гайота Федорова и сделать некоторые выводы о ведущих рельефообразующих процессах.

1. На глубинах, которые в настоящее время превышают 1700 м, формирование вулканического основания гайота происходило в подводных условиях, т.к. лавовые потоки здесь имеют характерную для подводных излияний трубообразную форму. Плоская вершина гайота соответствует кровле толщи вулканогенно-осадочных пород, формировавшихся в процессе разрушения вулканического острова.

2. В геологическом строении западного склона гайота Федорова велико участие обломочных горных пород. В их состав входят как сцементированные образования в виде базальтовой брекчии в карбонатном цементе, так и рыхлый крупнообломочный и щебнистый материал, который является продуктом эрозионного и абразионного разрушения вулканического основания горы, в ходе формирования плоской вершины гайота.

3. Основным современным рельефообразующим процессом на склоне в пределах глубин 1600-2600 м является осадконакопление. Определяющий фактор этого процесса – перемещение осадков вниз по склону.

4. Существенное изменение фациальных признаков и микрорельефа склона, связанное с увеличением мощности рыхлых осадков, наблюдается на глубине около 2160 м, где происходит смена фациальной зоны верхней части склона фациальной зоной пьедестала. Если для верхней части склона характерно осадконакопление, связанное с гравитационным перемещением рыхлых осадков вниз по его поверхности, то на пьедестале гайота ведущим фактором становится их аккумуляция.

5. Площадное распространение фации фораминиферового песка зафиксировано на склоне гайота, начиная с глубин, превышающих отметку 1960 м. Для этой фации характерны два типа микрорельефа: биогенный и гидрогенный (Жулёва, 2004).