Гайот Ита-Май-Тай располагается в юго-восточной части Магеллановых гор на едином цоколе с находящимся южнее гайотом Геленджик (рис. 1 - 3D-карта рельефа гайотов Ита-Май-Тай и Геленджик). Образованный вулканотектонический массив оконтуривается изобатой 5900 м, а гайоты на нем – изобатой 4250 м.
Координаты гайота Ита-Май-Тай 12°40'c.ш. и 157°00'в.д. Минимальная глубина вершины 1319 м, относительная высота гайота более 4500 м.
Название гайота – Ита-Май-Тай – относится к образному типу, передающему особенности морфологии географического объекта. Это топонимическое название в переводе с языков полинезийской группы означает «плоская площадка» («tablemount») и определяет характерную черту гайота, как формы рельефа дна океана (http://www.geographic.org/geographic_names).
Гайот Ита-Май-Тай аккредитован в сентябре 2010 года.
Гайот Ита-Май-Тай является одним из наиболее изученных в пределах Магеллановых гор и неоднократно становился объектом пристального внимания как отечественных, так и зарубежных исследователей. Гайот Ита-Май-Тай изучался в экспедициях на судах Мингео СССР и Роскомнедра – «Морской геолог», «Север», «Геолог Петр Андропов», «Профессор Федынский» и «Севморгеология», в рейсе НИС «Томас Вашингтон» в 1971 г., в ряде экспедиций Смитсонианского океанографического института и в экспедиции 1981 года Гавайского института геофизики (Батурин, 1993; Богданов и др., 1987а, 1987б; Гайоты.., 1995; Железо-марганцевые…, 1990; Казьмин и др., 1987; Лисицина, 1998; Матвеенков, Седов, 1996; Сколотнев и др., 1988; Чухров и др., 1989; Школьник и др., 1996; Школьник и др., 2001; Heezen et al., 1973; Koppers et al., 1998, 2000; Wedgeworth, Kellog, 1987). На вершине гайота Ита-Май-Тай буровым судном «Гломар Челленджер» пробурены три глубоководные скважины: 200, 201 и 202 DSDP (Рудич, 1984; Initial…, 1973). В 1984 году в 9-ом рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» был осуществлен комплекс геолого-геофизических работ, а исследования привершинной части гайота до глубин 2000 м проводились с использованием ПОА «Пайсис». В 1989-1991 гг. силами АО «Дальморгеология» на гайоте были выполнены комплексные геофизические исследования, включившие гидромагнитную съемку и сейсмопрофилирование, а также несколько драгирований. В период 2003-2010 гг. ГНЦ «Южморгеология» с борта НИС «Геленджик» проведены геолого-геофизические исследования.
Гайот Ита-Май-Тай имеет многоугольную форму и несколько вытянут в широтном направлении. Поперечные размеры основания – 106×58 км, площадь – около 5600 км2. Вершинное плато расположено на глубинах 1425-2000 м. Бровка склонов гайота меняет свою глубину от 1600 м до 2225 м. По очертаниям гайот можно условно разделить на две части: восточная - изометричная, размером 36×36 км и западная – Г-образной формы, шириной от 10 до 15 км (Мельников и др., 2012).
Гайот осложнен четырьмя отрогами: северным – длиной 24 км, восточным – 24 км, южным – 19 км и юго-западным – 21 км. На окончании последнего отрога расположен гайот-сателлит, основание которого, диаметром 13 км, оконтуривается изобатой 4800 м, а вершинное плато – изобатой 2525 м.
При изучении рельефа гайота с помощью ГИС-методов был проведен морфометрический анализ поверхности, и по цифровой модели построены производные карты, иллюстрирующие, например, такие характеристики, как угол наклона склонов и азимут их простирания (рис. 2, 3).
Поверхность гайота до глубины 1600 м пологая, уклоном менее 5º (рис. 2). Крутые обрывистые поверхности с уклоном более 20º опоясывают вершинное плато и прочерчивают отроги. На глубине от 1600 м до 2000 м крутизна склона составляет в среднем 15º-17º, а на глубине 2000-3500 м достигает 20-25º лишь на локальных участках. Глубже склон гайота постепенно выполаживается до 4-10º, образуя плавный переход в окружающую абиссальную котловину (Железо-марганцевые…, 1990).
Рис. 2. Углы наклона склонов гайотов Ита-Май-Тай и Геленджик
Склоновые и вершинные поверхности осложнены разнообразными мезоформами рельефа, такими как вулканические конусы, купола и гряды, террасы, ступени, уступы. Основания конусов в диаметре достигают 4.2 км, а их высота – до 500 м. Размеры основания куполов – до 10×5 км, а высота – до 375 м. Террасы, в основном, приурочены к поверхностям отрогов. Наиболее отчетливо они проявляются на северо-восточном склоне и реже отмечаются в средней и нижней частях западного и юго-восточного склонов. Террасы достигают размеров 4.5×2.9 км с уклоном поверхности от 4 до 7º. На склонах гайота развиты грабены – структуры проседания с перепадом глубин 200-300 м. Большая часть площадей вершинного плато сложена неконсолидированными карбонатными осадками, на поверхности которых развиты рифели. На верхних, наиболее крутых участках склонов преобладают эрозионные процессы, и формируются обнажения коренных пород, а в средней и нижней частях происходит транзит и аккумуляция рыхлых осадков. В зонах аккумуляции широко развиты акваколлювиальные осыпи осадочного материала. Осыпные процессы начинают проявляться с глубины около 2250 м, а с глубины 3000 м пользуются широким распространением. Площади конусов осыпей достигают размеров 12-20 км2. Особенно широко они развиты на южном и северо-западном склонах (Мельников и др., 2012).
Широкое развитие мезоформ рельефа, связанных с проявлением как тектонических, так и ряда экзогенных процессов, создает сложную конфигурацию азимутов простирания различных участков поверхности гайота (рис. 3)
Рис. 3. Азимут склонов гайотов Ита-Май-Тай и Геленджик
В структуре аномального магнитного поля гайота Ита-Май-Тай главными элементами являются высокоамплитудные субширотные отрицательные линейные аномалии (рис. 4)
Рис. 4. Аномальное магнитное поле ΔТа гайота Ита-Май-Тай
На гайоте Ита-Май-Тай, как и во всей приэкваториальной части северо-западного сегмента Тихого океана, прослежено три системы разрывных нарушений (Мельников и др., 2012; Smoot, 1989, 1999). Наиболее древняя, субширотная, выражена в аномальном магнитном поле. Субмеридиональная система в магнитном поле не проявляется, за исключением восточного склона. Но она хорошо выражена в рельефе и, очевидно, является наиболее молодой. Третья система имеет северо-западное направление.
Кроме того, выделяются многочисленные мелкие разрывные нарушения сбросового характера. Это радиальные грабены, образованные за счет проседание и сползания по склону небольших блоков с краевых частей вершинного плато. Протяженность разрывных нарушений, ограничивающих блоки вкрест склона, составляет 4-5 км. Такую же длину имеют и плоскости смещения вдоль склона.
Разрывные нарушения вносят свой вклад в картину вертикальной изрезанности поверхности вершины и склонов гайота, которая хорошо отражается на карте, построенной с использованием ГИС-методов анализа пространственных данных (рис. 5).
Рис. 5. Степень вертикальной изрезанности поверхности гайотов Ита-Май-Тай и Геленджик
В гравитационном поле в редукции свободного воздуха к привершинной части гайота Ита-Май-Тай приурочена положительная аномалия интенсивностью 254 мГл, а основание его окаймлено отрицательной аномалией интенсивностью -69 мГл. Расчетное значение эффективной плотности гайота равно 2.59 г/см3. Под гайотом отмечено небольшое утолщение коры, указывающее на то, что гайот Ита-Май-Тай является полностью нескомпенсированным (Wedgeworth, Kellog, 1987).
В 9-ом рейсе НИС “Академик Мстислав Келдыш”, на гайоте было проведено сейсмопрофилирование, в котором наибольшая мощность акустически прозрачной толщи составила 150-170 м (Железо-марганцевые …, 1990). Согласно проведенным сейсмоакустическим и геоакустическим исследованиям (Мельников и др., 2010), мощность осадков в восточной части вершинного плато варьирует в пределах 170-270 м, достигая максимальной величины 320 м в локальной впадине акустического фундамента. Мощность осадков в западной части плато – 100-120 м. На крутых верхних и средних участках склонов осадочная толща сейсмическими методами не фиксируется. Судя по данным сейсмических исследований, на склонах гайота до глубины 4000 м встречаются отдельные, незначительные по площади участки распространения осадочных глин. Глубже склоны гайота покрыты маломощной толщей слоистых осадков. Мощность осадочной толщи вниз по склону нарастает и достигает максимальных значений в центральных частях межгорных впадин.
Геологический разрез гайота Ита-Май-Тай слагают вулканические, осадочные и вулканогенно-осадочные породы позднего мезозоя и кайнозоя (рис. 6).
Рис. 6. Стратиграфический разрез гайота Ита-Май-Тай
1 – осадки карбонатные, глинисто-карбонатные, 2 – осадки карбонатно-глинистые, глины,
3 – известняки слаболитифицированные, 4 – туфы и туффиты,
5 – известняки планктоногенные фосфатизированные, 6 – известняки рифогенные,
7 – брекчии эдафогенные, 8 – глины уплотненные, 9 – вулканические турбидиты,
10 – эффузивы гавайской серии (Мельников и др., 2012).
Результаты проведенных геоморфологических и геолого-геофизических исследований систематизированы в виде геологической карты гайота Ита-Май-Тай (рис. 7, 8)
Рис. 7. Геологическая карта гайотов Ита-Май-Тай и Геленджик
Рис. 8. 3D-геологическая карта гайотов Ита-Май-Тай и Геленджик
На гайоте Ита-Май-Тай широко развиты железомарганцевые корки и фосфориты (Богданов и др., 1987а, б; Железо-марганцевые…, 1990; Лисицина и др., 1988; Мельников, Пуляева, 1994; Сколотнев и др., 1988).
Железомарганцевые образования распространены на поверхности гайота на глубинах до 2500 м. Все изученные руды получили возрастную датировку от 18-19 млн. лет до современных (Богданов и др., 1987).
Используя обширные данные, собранные по гайотам Магеллановых гор (данные драгировок, бурения, батиметрии) была построена цифровая модель рельефа поверхности гайота и карта распределения железомарганцевых корок различной мощности (рис. 9).
Рис. 9. Карта мощности рудных залежей гайотов Ита-Май-Тай и Геленджик
В связи с накоплением большого объема первичной информации о развитии руд на гайоте Ита-Май-Тай и активной разведкой этих руд стала возможной разработка численной модели формирования рудных залежей. ГИС технологии позволяют совместить результаты численного трехмерного моделирования с рассчитанными по теоретическим функциональным зависимостям полями различных параметров, определяющих пространственные закономерности формирования корок.
Целью построения модели является расчет по значениям известных (глубина океана) и расчетных (pH океанской воды) параметров в заданной точке величины мощности рудной корки на поверхности гайота. В результате моделирования строится результирующая карта прогнозного признака OPI (ore-predicted-indicator), форма аномалий которого должна совпадать с формой рудных зон. Подбираются весовые множители в функции управляющих параметров такие, чтобы полученная функция наилучшим способом описывала распределение рудных тел.
В используемой нами линейной формуле расчета OPI весовой множитель при значении pH равен 5, что отражает большой вклад pH в расчет поискового признака. Существенный вклад также вносит изрезанность рельефа. На рисунке 10 показана расчетная карта значений OPI на поверхности гайота Ита-Май-Тай. Сходство этой карты с картой распространенности корок и их мощностей доказывает, что нам удалось построить достаточно близкую к реальности модель формирования руд.
Расчет общей рудной площади по разведанным площадям (1674 км2) и полученной из модели (1824 км2) отличается всего на 9%. Это практически находится в пределах ошибки определения границ рудных зон традиционными способами.
Рис. 10. Карта расчета суммарного признака OPI гайотов Ита-Мат-Тай и Геленджик
Возможность «увидеть» склон гайота Ита-Май-Тай на глубинах 2400-3500 м предоставило подводное фотографирование, осуществленное с помощью подводной фотоустановки ПФ-69 в 9 рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» (Жулёва, 2004). Фотографирование проводилось на северо-западном склоне гайота от точки с координатами 12° 59,5' с.ш. 156° 46,8' в.д. до точки с координатами 12° 59,4' с.ш. 156° 44,3' в.д., в дрейфе судна на скорости 0,8-0,9 узла. Общая протяженность фотопрофиля около 5000 м; количество полученных снимков – 58. Приблизительная площадь одного перспективного кадра – 10 м2. Расстояние между соседними снимками в среднем составляет около 65 м. В работе (Жулёва, 1995) впервые проведено целенаправленное геолого-геоморфологическое дешифрирование всей совокупности снимков сделанного в рейсе глубоководного фотопрофиля (рис. 11).
На снимках отчетливо видно, что все обнажения коренных базальтов основания гайота, от обширных массивов до локальных выходов в покрове рыхлых осадков, а также фрагменты базальтов в развалах обломков, покрыты железомарганцевой коркой. Об этом свидетельствуют характерные микронеровности их поверхности, структура которой может быть описана как бугристая, узловатая, шишковатая, мелкобугорчатая.
Рис. 11. Фациальный профиль северо-западного склона гайота Ита-Май-Тай
Фотолегенда
1 – массивные базальты; 2 – отдельные выходы базальтов в илах: а) локальные глыбовые, б) грядовые;
3 – развалы базальтовых обломков; 4 – ил со слабо бугристой поверхностью.
Числа на профиле – порядковые номера снимков.
На основании исследования палеогеографической обстановки для Магеллановых гор были выделены два периода формирования железомарганцевых корок: период образования нижних слоев или древних корок, имеющих возраст от среднего эоцена до раннего олигоцена (45–38 млн. лет), связанный с развитием антарктического оледенения, вызвавшего усиленную глубоководную эрозию, и период формирования относительно молодых корок возрастом менее 12-14 млн. лет, обусловленный глобальным похолоданием, наступившим с середины среднего миоцена (Хальбах, Путеанус, 1984). Видимо, обнаруженные глубоководные железомарганцевые корки относятся к древним и формировались в период 45-38 млн. лет тому назад. Между двумя периодами роста корок происходило интенсивное отложение фосфатов (Хальбах, Путеанус, 1984). На гайоте Ита-Май-Тай интенсивно фосфатизированными породами являются известняки: оолитовые, биокластические (рудистовые, кораллово-водорослевые, эхиноидные и др.) и фораминиферо-нанопланктонные. Высокое содержание фосфора, достигающее 30% Р2О5, было обнаружено в ядрах железомарганцевых конкреций и карбонатном субстрате, бронированном железомарганцевой коркой (Лисицына и др., 1988).