ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2009, № 4, с. 44-52
УДК 549+551.217+550.4
БАЗАЛЬТОВЫЕ ИГНИМБРИТОПОДОБНЫЕ ПОРОДЫ ВУЛКАНА САЙХАН (СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ ХАНГАЙ, МОНГОЛИЯ): МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
© 2009 г. Е. И. Демонтерова1, А. В. Иванов1, Н. С. Карманов2
1Институт земной коры СО РАН, Иркутск, 664033 2Геологический институт БНЦ СО РАН, Улан-Удэ, 670047 Поступила в редакцию 28.05.2007 г.
На вулкане Сайхан (северо-восточный Хангай, Монголия) обнаружены породы с псевдофлюидаль-ной игнимбритовой текстурой. Для них свойственно узловато-полосчатое строение. Ширина полос и фьямме варьируют от нескольких мм до первых см. По своему валовому составу эти породы соответствуют трахибазальтам и не отличаются от обычных трахибазальтов, встреченных на этом вулкане в виде даек и лав. Различие заключается в составе стекол и минералов, а также концентрациях С02 (более высоких в игнимбритоподобных породах). Стекла в игнимбритоподобных породах формируют тренд от базальтовых трахиандезитов до тефро-фонолитов и фоидитов, что указывает на ликвидусную кристаллизацию клинопироксена. Стекла в лавах и дайках отвечают по составу трахитам, указывая на их остаточную природу после кристаллизации оливина и ^-магнетита. Существенная часть пироксенов (~20%) в игнимбритоподобных породах показывает расчетные давления их формирования в диапазоне 6.5-14 кбар, тогда как все пироксены в обычных лавах и дайках кристаллизовались при давлениях ниже 0.3 кбар. Таким образом, магмы, давшие игнимбритоподоб-ные породы, начинали кристаллизоваться в подкоровом магматическом очаге во флюидонасыщен-ных условиях, откуда они быстро выносились на поверхность.
ВВЕДЕНИЕ
Игнимбриты, породы со специфической псевдо-флюидальной текстурой, образуются главным образом при катастрофических извержениях кислых магм [12]. В середине прошлого столетия много работ было посвящено определению термина игним-брит [6-8]. Согласно одним традициям этому термину придается исключительно петрографический смысл, тогда как по другим под игнимбритами понимают обширные залежи рыхлого и сваренного вулканического материала кальдерных извержений [1]. Достаточно крупные поля игнимбритов редко образуются при извержениях магм среднего [10] и еще реже - основного состава [11]. При полевых работах на вулканической постройке поздне-плейстоценового возраста, расположенной вблизи пос. Сайхан (северо-восточный Хангай, Монголия) (рис. 1), нами были обнаружены необычные породы, которые по своей псевдофлюидальной текстуре соответствуют игнимбритам (рис. 2). Ранее в литературе существование игнимбритоподобных пород среди обширных полей позднекайнозойского возраста на территории Центральной Азии не отмечалось. Их отличие от классических игнимбритов [3, 9, 12] заключается в базальтовом составе и в малых мощностях отложений. Работа посвящена минера-лого-геохимической характеристике игнимбритоподобных и обычных пород вулкана Сайхан.
СТРОЕНИЕ ВУЛКАНА САЙХАН
И МАКРОСКОПИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПОРОД
Вулкан Сайхан расположен в 5 км к востоку от одноименного поселка (географические координаты постройки 48°41'16'Х В каталоге Смитсоновского института (http://www.volca-no.si.edu/world/volcano.cfm?vnvim=1003-02-), он ошибочно отнесен к голоценовым постройкам Хануй-Гольского ареала. Более древний возраст вулкана (позднеплейстоценовый ?) обосновывается степенью эродированности конуса и наличием более поздних долинных лав (рис. 1), которые не несут признаков голоценовых излияний (т.е. лавы не сохранили твердую корку с зазубренной поверхностью, характерную для голоценовых лав Монголии и Восточной Сибири).
По южному борту постройки с запада на восток встречаются красные шлаки и аглютинаты, игним-бритоподобные породы, черные сваренные лапил-лиевые туфы и желтые слабо литифицированные туфы. Контакты между различными породами субвертикальны. В верхней части встречаются дайки (обр. МН-637), которые, по-видимому, являлись подводящими каналами к сохранившимся фрагментам лав (обр. МН-639 и МН-640). Игнимбритопо-добные породы характеризуются базисом красного цвета, составляющим более половины от объема породы, и черными фьяммевидными включениями
48°41.16' -
Рис. 1. Позднеплейстоценовый вулкан Сайхан в плане и разрезе. На врезке показано его положение относительно других вулканических полей хр. Хангай (Монголия): 1 - лавы поздней генерации; 2 - лавы ранней генерации; 3-7 -породы вулкана Сайхан; 3 - красные шлаки и аглютинаты, 4 - игнимбритоподобные породы, 5 - слабо литифициро-ванные желтые туфы, 6 - черные лапиллиевые туфы, 7 - дайки и лавы, 8 - породы фундамента.
(обр. МН-636, рис. 2). Для них свойственно узловато-полосчатое строение. Ширина полос и фьямме варьируют от нескольких мм до первых см (рис. 2). Эти породы являются основным объектом данного исследования. Лапиллиевые туфы состоят из лапиллий черного цвета, сваренных вместе (обр. МН-636А). Выделяются переходные разновидности между ла-пиллиевым туфом и игнимбритоподобными породами (обр. МН-638). Переход от туфа к игнимбритопо-
добными породам выражается в увеличении плотности и разной степени спекания частиц.
МЕТОДЫ АНАЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Нами проведено изучение составов стекол и минеральных фаз в игнимбритоподобных и обычных породах с помощью микроскопа (LEO Electron Mi-
Черная стекловатая часть
Черная стекловатая часть Базис красного цвета
Рис. 2. Фото базальтового игнимбрита первого типа (обр. МН-636) в продольном и поперечном срезах. Согласно классификации [3] игнимбритом называют отвердевший туф, состоящий из кристаллов и фрагментов пород, в основной массе из стекловатых частиц, которые в свою очередь сварены вместе. Обр. МН-636 полностью соответствует такому описанию.
croscopy Ltd.) с энергодисперсионным спектрометром INC A Energy 300 (г. Улан-Удэ). Проанализировано 4 образца: игнимбритоподобная порода (обр. МН-636), промежуточная разновидность между игнимбритоподобной породой и лапиллиевым туфом (обр. МН-638) и два обычных раскристаллизо-ванных трахибазальта (обр. MH-639 и обр. МН-637). В лапиллиевом туфе (обр. МН-636А) состав минеральных фаз не определялся. Содержания петрогенных компонентов определены методом "мокрой химии" в аналитическом центре Института земной коры СО РАН, Иркутск (аналитик Самойленко М.М.). Концентрации CO2 измерены в Институте геохимии СО РАН, Иркутск (аналитик Матвеева Л.Н.). Данные представлены в табл. 1-6.
СОСТАВЫ МИНЕРАЛОВ
Кристаллические фазы в трахибазальтах (обр. МН-637 и обр. МН-639) представлены вкрапленниками оливина, микролитами пироксена, апатита и рудных минералов (шпинель, Ti-магнетит и ильменит). В них также обнаружены единичные
микролиты плагиоклаза в виде анортита с ортокла-зовой составляющей (An38-41Or2.5-3) и лейцита. Представительные анализы минералов приведены в таблицах 2-6 и графически представлены на классификационных диаграммах (рис. 3). В наиболее крупных вкрапленниках оливина размером порядка 500 мкм края более железисты относительно центров зерен. Форстеритовый минал в них варьирует от края к центру от Fo65 до Fo82. Состав вкрапленников оливина меньшего размера изменяется в близком диапазоне ^^эд), но в них отсутствует зональность. В них часто наблюдаются включения хром-шпинели и титаномагнетита. Пироксен представлен ^-авгитом ^Ю2 варьирует от 1 до 4.3 мас. %). Размер кристаллов не превышает 100 микрон. Кристаллы вытянуты и однородны по цвету и составу. Магнезиальное число в пироксенах трихибазальтов изменяется от 73 до 85. Вкрапленники ^-магнето-тов (до 10 мкм) из обр. МН-639 содержат ТЮ2 9.514 мас. %, что существенно ниже содержаний ТЮ2 в ^-магнетитах из обр. МН-637 (21.5-23.5 мас. %). Шпинель встречена только в обр. МН-637. Она имеет сильные вариации в содержаниях 10-27 мас. %. Ильмениты в виде удлиненных кристаллов размером до 10 мкм встречаются в обоих образцах трахибазальтов. В них с уменьшением содержания FeO от 44 до 36 мас. % снижается содержание ТЮ2 от 52 до 43 мас. %, что может быть связано с захватом материала матрицы при измерении мелких зерен ильменита.
Игнимбритоподобные породы (обр. МН-636) содержат вкрапленники оливина, микролиты пироксена, оливина, рудных минералов (^-магнетит и шпинель) и единичные микролиты плагиоклаза (рис. 3, табл. 2-6). В результате оптического и электронно-микроскопического изучения шлифов в породах обнаружены верхнекоровые ксенолиты размером до 5 мм. Отмечено два типа оливина. Первый тип в виде вкрапленников размером до 1 мм высоко магнезиальный ^^с^) (табл. 2, рис. 3). Кристаллы его неоднородны по своему химическому составу. Наблюдаются сетчатые структуры. Тонкую сетку в сильно магнезиальном оливине (Fo99 образует железистый оливин ^30-47). Наблюдаемая структура, возможно, связана с перераспределением изоморфных элементов (Fe-Mg) за счет изменения внешних условий среды, но механизм перераспределения остается неясным. Такой оливин, вероятно, является ксеногенным. Вкрапленники оливина второго типа более мелкие (до 500 мкм) и более однородные по составу с Fo от 71 до 79. В них распространены включения шпинели и титаномагнетита. Пироксен представлен ^-авгитом (ТЮ2 варьирует от 1 до 4.7 маа %). По своим размерам и типу кристаллов, он подобен вышеописанным пироксенам из раскристаллизованных лав вулкана. Однако по составу пироксены в игнимбрито-подобных породах первого типа характеризуются более низкой магнезиальностью, низкими значени-
БАЗАЛЬТОВЫЕ ИГНИМБРИТОПОДОБНЫЕ ПОРОДЫ ВУЛКАНА САИХАН Таблица 1. Содержание петрогенных элементов в породах вулкана Сайхан, в мас. %
Образец
MH-636 MH-636A MH-637 MH-638 MH-639 MH-640
Игнимбритоподобная порода Сваренный лапиллиевый туф Трахибазальт Промежуточная порода Трахибазальт Трахибазальт
48.81 49.68 48.44 49.64 50.65 48.87
2.72 2.76 2.90 2.90 2.81 2.89
12.87 13.02 13.5 13.45 13.35 13.05
7.41 5.17 2.78 4.75 4.86 3.95
2.60 4.67 7.67 5.85 5.00 6.60
0.12 0.11 0.13 0.12 0.11 0.12
7.94 7.22 8.17 7.67 7.35 7.94
8.03 7.70 7.90 7.86 7.68 8.23
3.80 4.07 4.27 3.69 4.17 4.18
2.54 2.93 2.61 2.50 2.02 2.16
0.92 0.89 0.96 0.35 0.93 0.93
0.20 0.24 0.13 0.27 0.18 0.13
1.72 1.25 0.68 0.93 0.74 0.96
99.68 99.71 100.14 99.98 9
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.