Геохимическая эволюция Толбачинского массива

Abstract

В настоящей работе приводятся данные по геологии, петрографии и геохимии вулканических пород средне-поздне-плейстоценового вулканического массива Толбачик (Центральная Камчатская депрессия – ЦКД, Ключевская группа вулканов – КГВ), а также их сравнение с породами близлежащих вулканических объектов: c горой Поворотной, основанием КГВ и с Толбачинской зоной наложенного вулканизма голоценовых и исторических извержений. Работа основана на широком спектре пород, которые представляют все вулканические комплексы массива, а именно: пьедестал, стратовулканы Острый Толбачик и Плоский Толбачик, дайковый комплекс, многочисленные шлако-лавовые конуса.

Full text

Центр
эндогенной
магматической
активности
является
палеовулканоло
-
111ческим
выражением
мантийно-коровоrо
диапира.
Мантийный
диапир
служил
1
·
;
1
а
вным
поставщиком
вулканогенного
вещества
из
глубин
Земли.
С
проявл
е-
1111
е
м
диапиризма
в
ареалах
платобазальтовоrо
вулканизма
связаны
сводовые
11
днятия,
глубокие
регрессии,
интенсивные
денудационные
явления.
Б
зави-
11мости
от
глубины
эрозионного
среза
надочаrовой
зоне
мантийного
диапира
с
о
ответствует
суперкрустальный,
субвулканический,
гипабиссальный
и
абис
i.!
1
шьный
уровни.
Различным
уровням
глубинности
соответствуют
определенные
типы
ру
н
о
гrроявлений.
Рудопроявления
различаются
и по
латерали
диапира
благодаря
111
1теральному
различию
флюидного
режима.
Б
краевой
части
диапира
установ
;
н
.:
11ы
редкометальные
рудопроявления
(Sn,
Мо,
W).
Центральная
часть
может
(
11
,
1ть
перспективной
на
обнаружение
алмазов.
Следовательно,
изучение
докем
( 1
рийского
вулканизма имеет
и
прикладное
значение
.
Более
того,
без
тщатель-
11
о
го
изучения
вулканизма
невозможно
корректно
решать
вопросы
стратигра-
фии
и
тектоники.
·
л,пература
Светов
АЛ.
,
Свириденко
Л.П.
Це1
-
1тры
эндогенной
магмати'lеской
активности
и
рудо
о
fi
разова,шя
Феrтоскандинавскоrо
щита
(Карельский
регион).
Петрозаводск
,
2005. 356
с
.
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ
ЭВОЛЮЦИЯ
ТОЛБАЧИНСКОГО
МАССИВА
ЧУРИКОВА
Т.Г.1,
ГОРДЕЙЧИК
Б.Н.
2
,
ИВАМОРИ
Х.
3
,
НАКАМУРА
Х.
3
,
ИШИЗУКА
0.
4,
НИШИЗАВА
Т.
5
,
ХАРАГУЧИ
С.
3
,
МИЯСАКИ
Т.
3
,
ВАГЛАРОВ
Б.С.
3
1
Институт
вулканологии
и
сейсмологии
ДВО
РАН,
г.
Петропавловск
Камчатский
,
tchurikova@mail.ru
2
Институт
экспериментальной
минералогии
РАН,
г
.
Черноголовка,
gordei@mail.ru
3
Я
понское
а
ге
нтство
морских
и
земных
наук
и
технологий,
Йокосуко
сити,
Япония,
hikaru@jamstec.go.jp
4
Институт
геологии
и
ге
оинформатики,
геологическая
служба
Японии
,
Цукуба,
Япония,
o-ishizuka@aist.go.jp
5
Токийский
технологический
институт,
Токио,
Япония,
nishizawa.t.ad@m.titech.ac.jp
Б
настоящей
работе
приводятся
данные
по
геологии,
петрографии
и
гео
х
1
·
1мии
вулканических
пород
средне-поздне-плейстоценового
вулканического
м
ассива
Толбачик
(Центральная
Камчатская
депрессия
-
ЦКД,
Ключевская
1
·
руппа
вулканов
-
КГБ),
а
также
их
сравнение
с
породами
близлежащих
вулка-
11ических
объектов:
с
горой
Поворотной,
основанием
КГБ
и с
Толбачинской
·
ю
ной
наложенного
вулканизма
rолоценовых
и
исторических
извержений
.
Ра-
о
та
основана
на
широком
спектре
пород,
которые
представляют
все
вулкани
•1
с
ские
комплексы
массива,
а
именно:
пьедестал,
стратовулканы
Острый
Толба
•1ик
и
Плоский
Толбачик,
дайковый
комплекс,
многочисленные
шлака
-лавовые
,
а
нуса.
На
основе
выполн~ных
макро-
и
микроэлементных,
а
также
изотопных
а
11ализов
составов
пород
было
выделено
две
серии
-
средне-К
и
высоко-К
по
р
о
ды
[5
,
с.
168].
43

Вулканическая
активность
и
геохимическая
история
Толбачинского
мас
сива
начинается
ранее,
чем
86
тыс.
лет
назад
(согласно
K-Ar
изотопному
дати
рованию)
с
формирования
крупного
вулканического
пьедестала,
представлен
ного
средне-К
обогащенными
оливином
базальтами
и
андезибазальтами,
вклю
чая
так
называемые
авгит-афировые
ассоциации
[2,
с.
69].
Мантийный
источ
ник
этих расплавов
обеднен
в
сравнении
с
источником
N-MORВ.
Этот
мантий
ный
источник
был
также
активен
в
течение
первых
стадий
формирования
стра
товулканов
и
остается
активным
до
сих
пор
,
извергая
на
поверхность
высоко
Мg
базальты
со
сходными
геохимическими
характеристиками
(в
т.ч.
высоко
Мg
базальты
северного
прорыва
извержения
1975
года)
.
В
ходе
дальнейшего
роста
одновозрастные
стратовулканы
[1,
с
.
45]
Ост
рый
Толбачик
и
Плоский
Толбачик
формировались
породами
обеих
вулканиче
ских
серий.
При
э
том,
согласно
геологическим
и
петрологи,1еским
данным,
ко

личество
высоко-К
пород
увеличивалось
в
разрезах
обоих
стратовулканов
со
временем
и
наиболее
поздние
верхние
части
построек
формировались
высоко

К
расплавами,
обогащенными
по
щелочным
элементам,
Ti0
2, P20s
и
всем
несовместимым
микро
э
лементам
.
Породы
этой
серии
систематичес1ш
обогаще
ны
по
микро
э
лементам
в
сравн
е
нии
с
источником
N-MORВ.
Голоц
е
новые
лавы
большинства
моногенных
конусов
также
представлены
породами
этой
серии.
Мы
свя
з
ываем
появлени
е
высоко-К
расплавов
на
Толбачинском
массиве
с
изменениями
геодинамических
условий
в
э
том
регионе
на
границе
по
зд
него
плейстоцена
и
голоцена
,
в
ре
з
ультате
ч е
го
образовалась
трещинная
риф
топо
добная
зона
шлаковых
и
шлако-лавовых
конусов,
пересекающая
массив
в
СВ-
103
направлении.
Образование
трещинной
зоны
сопровождалось
быстрым
подъемом
глубинных
расплавов
в
ре
з
ультате
внутри-дугового
растяжения
и
их
дег
аз
ацией
.
В
голоценовое
время
высоко-К
породы
абсолютно
доминировали
.
Тем
не
м
е
нее
некоторые
шлако-лавовы
е
конуса
и
з
вергали
средн
е-
К
высоко-М
g
поро
д
ы
и
в
историческо
е
время
(н а
прим
е
р,
северный
прорыв
БТТИ
1975
г
.
),
а
з
н
а
чи
т,
магмы
об
е
их
вулканических
серий
существуют
и
в
настоящее
время
.
Компьютерное
моделирование
фракционной
кристалли
з
ации
по
про
грамме
СОМАGМАТ
3.57 [4,
с
.
115)
показало,
что
составы
обеих
вулканиче

ских
с е
рий
могут
быть получены
при
различающемся
содержании
воды
и
близ
ких
прочих
условиях
(в
том
числе
при
близких
давлениях)
и
з
одного
или
не
скольких
похожих
мантийных
расплавов,
аналогичных
по
составу
к
высоко-Мg
базальту
северного
прорыва
извержения
1975
года.
Согласно
нашим
расчетам,
средне-К
породы
кристаллизовались
из
водонасыщенного
расплава
с
содержа

нием воды
более
,
чем
2%
в
то
время,
как
высоко-К
лавы
кристалли
з
овались
в
практически
сухих
условиях
.
Эволюция
высоко-Мg
родоначальных
магм
в
су
хих
условиях
с
обильным
фракционированием
плаrиоклаза
,
моделируемая
про
граммой
COMAGMA
Т,
описывает
все
высоко-К
пород
массива
Толбачик
от
трахибазальтов
до
трахиандезибазальтов,
в
том
числе
различные
лавы
обоих
прорывов
и
з
вержения
2012-2013
rr.
Тем
не
менее,
несмотря
на
то
,
что
мы
показали
на
уровне
макроэлементов
принципиальную
возможность
для
обеих
вулканических
серий
формироваться
из
одинаковых
родительских
расплавов
процессом
фракционной
кристаллиза
ции при
разных
Р-
Т
условиях,
распределение
микроэлементов
свидетельс
твует
о
существовании
двух
близких
по
макроэлементному
составу
источников
,
нор-
44

мru
1
ь
ного
(средне-К)
и
обогащенного
по
всем
несовместимым
микроэлементам
(в
ы
с
око
-
К).
Наши
данные
показывают,
что
фракционная
кристаллизация
при
различ-
1
1
1
.1
х
P-T-H
2
0-f0
2
условиях
может
быть
одним
из
основных
процессов,
ответ
,
1
·
11
е
нных
за
разнообразие
пород
в
пределах
КГВ
.
Для
Толбачинского
вулкани
•11·с
кого
массива
условия
кристаллизации
расплавов
изменились
в
результате
J\l'
1
·аз
ации
от
водонасыщенных
для
пород
средне-К
серии до
безводных
для
по-
1
ю1
1
высоко
-
К
серии,
так
что
кристаллизация
расплавов
при
различной
водона

r
'
1
,
1щенности
является
одним
из
важнейших
процессов
,
ответственных
за
разно

о
1
р
аз
ие
составов
лав
Толбачинского
массива.
Эти
данные
подтверждаются
и
J
(
:
тn
льными
минералогическими
исследованиями
пород
обоих
серий
[3,
с.
7]
.
Изотопные
данные
по
Sr-Nd
систематикам
указывают
на
2-4%
коровой
11
•
·
1 ,
1миляции
вещества
стенок
магматического
очага
в
течение
формирования
1
11
,1.:д
естала
массива
и
обоих
стратовулканов.
В
то
же
время
в
период
голоцено-
111.
1
х
извержений
в
наложенной
зоне
шлаковых
и
шлако-лавовых
конусов
коро-
1111н
ассимиляция
отсутствует,
что
может
свидетельствовать
о
больших
скоро
,·
,
·
нх
подъема
расплавов
к
поверхности.
Условия
кристаллизации
магмы
в
очаге
11
11
е
риод
до
извержения
вулкана
может
быть
основным
фактором,
контролиру-
1
1
н
11им
процесс
коровой
асиимиляции.
Подъем
более
глубинных
и
обогащенных
слоев
мантии
в
результате
рас
,
иж
е
ния
коры
в
районе
КГВ
привел
к
повышению
несовместимых
э
лементов
в
р
1 1
1.:
1шавах
и
к
формированию
высоко-К
серии
пород
в
голоценовый
период
ис-
1
,1
рии
массива.
Таким
образом
все
вариации
по
микро
э
лементам
в
Толбачин-
1 ·
1
<
о
м
вулканическом
массиве
могут
быть
объяснены
единым
,
но
в
разной
сте-
11
·
11и
обедненным
/
обогащенным
мантийным
источником.
Породы
горы
Поворотной
близки
по
петрографии
,
петрологии
и
геохи
м
11
и
лавам
пье
д
естала
Толбачинского
вулканического
массива.
Геохимические
1
1
.
а
111-1ые
вместе
с
метод
а
ми К-Аг
датирования
свидетельствуют
о
том,
что гор
а
1
l
о
воротная,
расположенная
в
8
км
СВ
от
вершины
вулкана
Плоский
Толбачик
,
1
1
11
J
1яется
наиболее
старым
блоком
пьедестала
Тол
б
ачинского
массива
и.
на
се-
1
щ
1ня
,
наиболее
старым
объек
т
ом
(306
тыс
.
лет
н
аз
ад)
Ключевской
группы
вул-
1 illlOB
[6
,
С.
6].
Работа
в
ыполнена
при подд
е
ржке
г
рантов
РФФИ
№
13-05-921
04
ЯФ
и
/()
-55-12040
ННИО
а
.
Литература
[1]
Ермаков
В
.
А
.
,
Важ
ее
вская
А
.
А
.
(1973)
Бюл
.
вулканол
.
ст
.
(49): 4
3-
53
.
[2]
Пийп
Б
.
И
.
(1954)
Бюл.
вул
к
а
нол
.
ст.
(20): 69-71 .
[3]
Флеров
Г.Б.
и
др
.
(2015)
Вулканол
.
и
сейсмол.
(3): 15-35 .
[4]
Ari
s
kiп
А
.
А
.
(1999)
J.
Volcanol.
Geotl1
. Res., 90: 115- 162.
[5] Churikova T.G.
et
a
l.
(2015)
J.
Volcanol.
Geotl1.
Re
s., 307: 156-181.
[6] Churikova T.G.
et
al
. (2015)
J.
Volcanol. Geoth. Res
.,
307:
3-
21 .
45