ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2013, № 2, с. 63-89
УДК 551.21+ 550.42
ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ И ПЕТРОЛОГИЯ КЕКУКНАЙСКОГО ВУЛКАНИЧЕСКОГО МАССИВА КАК ОТРАЖЕНИЕ МАГМАТИЗМА ТЫЛОВОЙ ЗОНЫ КУРИЛО-КАМЧАТСКОЙ ОСТРОВОДУЖНОЙ СИСТЕМЫ. ЧАСТЬ 2. ПЕТРОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ, МОДЕЛЬ ПЕТРОГЕНЕЗИСА
© 2013 г. А. В. Колосков1, Г. Б. Флеров1, А. Б. Перепелов2, И. В. Мелекесцев1, М. Ю. Пузанков1, Т. М. Философова 1
1 Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail: kolosav@kscnet.ru 2Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН 664033 Иркутск, ул. Фаворского, 1А, e-mail: region@igc.irk.ru Поступила в редакцию 20.03.2012 г.
Кекукнайский массив сформировался в результате тектоно-магматической деятельности, выразившейся образованием щитообразного вулкана, кальдерной депрессии с сопутствующим внедрением экструзий, и завершившейся интенсивным посткальдерным ареальным вулканизмом. Проведено детальное рассмотрение особенностей минералогического состава пород массива. Использование уже имеющихся и дополнительно выявленных индикаторных возможностей породообразующих минералов позволило восстановить общую картину эволюции магматических расплавов и условия кристаллизации пород (различная флюидонасыщенность-обводненность и окисленность системы). Существенно островодужные или внутриплитные характеристики в составе пород массива проявлены на разных стадиях развития единой флюидно-магматической системы. Декомпрессион-ная эволюция материнской глубинной базанитовой магмы была реализована появлением в промежуточных очагах дочерних магм трахибазальтового (докальдерный этап развития системы) или га-вайитового (ареальный вулканизм) состава. Дальнейшая эманационно-магматическая дифференциация этих расплавов в сочетании с кристаллизационной дифференциации в условиях меняющейся P-T-fo обстановки и привела к образованию всего многообразия пород Кекукнай-ского массива.
DOI: 10.7868/S0203030613020053
ВВЕДЕНИЕ Кекукнайский массив сформировался в результате тектоно-магматической деятельности, Кекукнайский вулканический массив — слож- выразившейся образованием щитообразного вул-но построенное геологическое сооружение, обра- кана, кальдерной депрессии с сопутствующим зовавшееся в результате многостадийной эволю- внедрением экструзий, и завершившейся интенции флюидно-магматической системы с конца сивным посткальдерным ареальным вулканиз-верхнего плиоцена и во время всего четвертично- мом. По геохимическим данным в составе масси-го периода. Длительность проявления вулканиз- ва выделены островодужный и внутриплитный ма, наличие в его пределах контрастных типов геохимические типы пород как отражение кон-пород - благодатная обстановка для решения стPУKтивного, а затем деструктивного этап°в раз-
многих вопросов соотношения вулканизма и гео- вития региона. Становление массива пр°исх°ди-
динамики ло в обстановке открытой системы, поэтому главную роль в процессах петрогенеза играла
В первой части статьи [Колосков и др., 2011] динамика флюидной фазы при подчиненной ро-
было сделано детальное описание геологического ли фракционной кристаллизации и процессов ги-
строения Кекукнайского массива, приведены бридизма.
данные о петрохимическом, геохимическом, а В предлагаемой второй части статьи мы поста-
также изотопном составе пород массива. раемся выяснить, как эти процессы отразились в
минеральном облике составов пород и попробуем подойти к созданию обобщающей петрологической модели.
Обычное петрографическое изучение пород дополнялось анализом составов минералов с помощью рентгеноспектрального микроанализатора "САМЕВАХ" в ИВиС ДВО РАН (с обычной точностью анализа — для макрокомпонентов около 0.1% и для малых содержаний — около 10%). Так как породы в основном представлены афиро-выми и субафировыми разностями, то исследования проводились не только в шлифах и аншли-фах, но и в мономинеральных шашках искусственных шлихов с размером зерен более 0.25 мм.
ПЕТРОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ ПОРОД КЕКУКНАЙСКОГО МАССИВА
Характер распространения различных типов пород, петролого-геохимические ассоциации
В данной статье в составе массива рассматриваются следующие ассоциации пород (рис. 1, табл. 1).
I. Трахибазальт-трахидацитовая, отражающая состав пород докальдерной постройки щитообразного вулкана и экструзий этапа кальдерообра-зования.
II. Трахибазальтовая и
III. Андезибазальтовая шлаковых конусов ранней стадии ареального вулканизма.
IV. Гавайит-андезибазальтовая (муджиерито-вая) средней стадии ареального вулканизма.
V. Трахибазальт-гавайит-андезибазальтовая (муд-жиеритовая) поздней стадии ареального вулканизма.
Состав пород этих ассоциаций в виде полей и фигуративных точек показан на различных пет-ро-геохимических диаграммах (рис. 2). Наиболее индивидуализированы составы полей I и IV ассоциаций (см. рис. 2a). Породы I ассоциации характеризуются пониженными концентрациями Nb и образуют обособленное поле с трендом прямой корреляционной зависимости Nb—K, что является характерным признаком островодужных (ороген-ных) вулканитов. Составы пород IV ассоциации полностью отвечают так называемым внутриплит-ным вулканитам с повышенным содержанием высокозарядных элементов и отсутствием корреляции Nb—K. Три другие ассоциации отличаются промежуточными между этими двумя типами пород составами. Возникает вопрос, как эти геохимические особенности отражаются в соответствующих петрографических и минералогических характеристиках пород и каковы пути их происхождения.
Структурные характеристики и особенности вещественного состава пород
В общем случае, породы выделенных ассоциаций заметно отличаются по структурному облику. Если лавам щитообразной постройки и породам экструзий присущи серийно-порфировые и густо-мелкопорфировые структуры, то для ареаль-ных вулканитов характерно субафировое и редко-мелкопорфировое строение. В зависимости от фациальной принадлежности (некк, шлак, бомба, лава) и степени кристалличности пород, наблюдаются разнообразные микроструктуры основной массы: от витрофировой и гиалопилито-вой до пилотакситовой и микродолеритовой. Принимая во внимание разную степень кристалличности пород, среди которых значительный объем занимают субафировые разности, одним из критериев различия типов вулканитов может служить их нормативный минеральный состав, а показателем условий кристаллизации — отличие модального и нормативного составов (см. табл. 1). Дальнейшее изложение материала и будет построено в основном на сопоставлении нормативных и модальных составов пород, а также сравнении составов минералов Кекукнайского массива с некоторыми типовыми ассоциациями. В качестве таковых будут использованы результаты изучения оливинов [Волынец и др., 1975] и плагиоклазов [Волынец, Колосков, 1976] из различных типов пород (преимущественно известково-ще-лочного и толеитового состава) четвертичных базальтов Камчатки и Курил. Кроме того, авторы располагают большим аналитическим материалом по составу пород плиоценового Белоголов-ского вулкана, который при высокой щелочности и широкому диапазону кремнекислотности пород относится к проявлениям внутриплитного геохимического типа [Уо1упе18, 1994].
Появление в нормативном составе кварца отмечено (см. табл. 1) во всех породах повышенной кремнекислотности (начиная с андезибазальтов), тогда как единичные его зерна были отмечены только в некоторых образцах трахибазальтов, муджиеритов и гавайитов. Нефелин в нормативных составах отсутствует в породах докальдерно-го комплекса, но типичен для ареальных гавайи-тов и трахибазальтов. В модальном составе фельд-шпатоиды встречены не были.
Гиперстен в расчетных составах широко представлен почти во всех разностях пород за исключением гавайитов и трахибазальтов некка (обр. к53). Модальный ортопироксен присутствует в породах щитообразного вулкана, трахиандезитах экструзий, почти всех разностей (за исключением трахибазальтов и муджиеритов) ранней и средней стадий, но отсутствует во всех разностях пород поздней стадии ареального вулканизма.
1 Ш г г М II • ■ * * IV* у VI IV V VI 1 ^ О1 К; <-■ 1
9 у 1 г г 2 3 4 56 7 8
~> ->
10
• • * *
* * * 11 12 13
^14 [£1]15 ЕЯ17 ^18
Рис. 1. Схема распределения магматических образований Кекукнайского вулканического массива. 1 — вулканогенные породы фундамента миоцен-плиоценового возраста (N^2); 2 — гавайиты, андезиты массива горы Большая (О3). Кекукнайский массив: 3 — трахибазальт-трахиандезиты щитообразного вулкана докальдерного этапа (Ql_2); 4 — трахиандезиты, трахидациты экструзий синкальдерного этапа (О1_2) (ассоциация I). Посткальдерный этап 2
(О3—О4). Ранняя стадия: 5 — трахибазальты (ассоциация II); 6 — амфиболовые андезибазальты (ассоциация III). Средняя стадия: 7 — андезибазальты; 8 — породы гавайит-муджиеритового ряда; 9 — породы гавайит-трахибазальт-муджи-еритового состава (ассоциация IV). Поздняя стадия: 10 — породы гавайит-муджиеритового ряда; 11 — трахибазальты; 12 — андезибазальты, андезиты (а) и трахириолиты (б) (ассоциация V); 13 — аккумулятивные отложения разного про-
4
исхождения (0>з —Q4): флювиогляциальные, аллювиальные, озерные и др. (а), морены П-ой фазы позднеплейстоце-нового оледенения (б); 14 — лавовые потоки (а) и эруптивные центры (б); 15 — эксплозивные кратеры, маары, воронки фреатических взрывов на лавовых потоках; 16 — уступ вулкано-тектонической кальдеры; 17 — сбросы, обвалы; 18 — предполагаемые тектонические нарушения.
На врезке: положение Кекукнайского вулканического массива в составе вулканических поясов островодужной системы Камчатки.
1 — кайнозойские вулканические пояса Камчатки (СХ — Срединного хребта, ЮК — Южной и ВК — Восточной Камчатки); 2 — Кекукнайский вулканический массив; 3 — условные границы Центральной Камчатской депрессии (ЦКД) и структуры Алеутско-Камчатского сочленения (АК).
Nb (г/т) 30
20
(а)
10
2 0.5
Ybn(r/r)
7
2 5
К (вес. %)
(б)
ТЮ2(вес. %)
2.0
(в)
1—1 2614
HÖui»
155 2751 15 А....."
153 26 icn^ 1I3150L-
2751 152-1
49065 0 ,49057 к43150
1.5 " 49°6J -^2^2^15315Л2607
к5зГ 49055163 ХХТРРЦГ™ 2609
1 0 - к48 О ЧЖмю
LT ^Ттв&^а^
0.5
45
5
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.