ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2008, № 4, с. 14-35
УДК 552+552.313
ОЛИВИНСОДЕРЖАЩИЕ БАЗАЛЬТЫ КАРЫМСКОГО ВУЛКАНИЧЕСКОГО ЦЕНТРА: МИНЕРАЛОГИЯ, ПЕТРОГЕНЕЗИС
И ИСТОЧНИКИ МАГМ
© 2008 г. Е. Н. Гриб1, А. Б. Перепелов2
1Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 683006 2Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, Иркутск, 664033 Поступила в редакцию 20.12.2007 г.
Оливинсодержащие базальты Карымского вулканического центра прослеживаются в истории развития района, начиная с нижнего плейстоцена до настоящего времени (события 1996 г.), и относятся к типичным низко- и умереннокалиевым толеитовым базальтам островодужного геохимического типа. Исследованы составы минералов-вкрапленников, представленных плагиоклазом, оливином, клинопироксеном и твердофазные включения шпинели в оливинах, реже в анортитах. Эволюционные тренды породообразующих минералов свидетельствуют о комагматичности этих базальтов и, следовательно, о существовании в недрах структуры единого долгоживущего промежуточного магматического очага. Активность этого очага связана с периодическим поступлением на поверхность высокотемпературных базальтовых расплавов. Геохимические особенности базальтов определяются их происхождением из единого истощенного магматического источника близкого к N-MORB, последовательной кристаллизацией первичных расплавов и ограниченным смешением с компонентами магм, кристаллизующихся на разных глубинах. Предполагается, что твердофазные включения высокоглиноземистой шпинели (герцинит), выявленные в оливине (и анортите) базальтов северного сектора КВЦ имеют реликтовую природу.
Карымский вулканический центр (КВЦ) расположен в центральной части Восточного вулканического пояса Камчатки и представляет собой крупную вулкано-тектоническую структуру. Развитие структуры началось в плиоцене (N2) и продолжалось на протяжении 2-3 млн. лет [6, 9, 10, 11, 18]. В четвертичное время в пределах КВЦ произошло образование нескольких центров базальтового вулканизма (рис. 1), наиболее крупные из которых были расположены на севере (вулканы Стена и Соболиный) и на юге (вулкан Дитмара). В начале среднего плейстоцена (02) произошла структурная перестройка КВЦ. В результате эксплозивных извержений большого объема пемз и игнимбритов андези-то-дацитового, дацитового и риодацитового составов на севере структуры сформировалась сдвоенная кальдера Стена-Соболиная, а на юге - кальдера Половинка. Эти кальдеры определили разделение КВЦ на два сектора - Семячикский и Академический [6], или Северный и Южный [9]. В последующее время каждый из этих секторов развивался автономно. Внутри кальдер были сформированы стратовулканы Однобокий, Белянкина и Пра-Семя-чик, которые в свою очередь также прошли стадии кальдерообразования с формированием вулканов внутри них. В начале верхнего плейстоцена (03) в центральной части структуры сформировался новый центр вулканической активности, который начал свое развитие с докальдерного стратовулкана Пра-Карымский, на котором 7700 лет назад в ре-
зультате мощного эксплозивного извержения пемзового пирокластического материала была образована кальдера Карымская [6]. Собственно вулкан Карымский расположен внутри этой кальдеры и активно развивается вплоть до настоящего времени, продуцируя лавы однородного андезитового состава.
1 января 1996 г. в Карымском вулканическом центре произошло необычное природное явление. Оно выразилось в одновременном субаэральном извержении базальтовой тефры в северной части озера Карымское, заполняющего кальдеру Академии Наук, и андезитовой лавы из вновь образованного кратера вулкана Карымский. Эти извержения предварялись мощным (М = 6.9) землетрясением, произошедшим под Карымским вулканическим центром [20]. На озере Карымское продукты извержения 1996 года представлены высокоглиноземистыми толеитовыми низко- и умереннокалиевыми базальтами с Р1-01-Срх ассоциацией минералов-вкрапленников. Изучение разрезов северного борта озера позволило обнаружить и датировать слои голоценовой базальтовой тефры, которые образовались, очевидно, в результате событий, подобных произошедшему в 1996 г. [4]. Они также характеризуются Р1-01-Срх ассоциацией минералов-вкрапленников. Следует отметить, что сходные минеральные ассоциации характерны также для докаль-дерных базальтов вулканов Стена (северный сектор структуры) и Дитмара (южный сектор
159°30'
159°50'
53°50'
159°30'
53°50'
v v v 1 2 3 л л л 4 5
7 у/л 8 * 9 с 10 0 11 •
12
6
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Карымского вулканического центра. Основа В.Л. Леонова с дополнениями авторов. 1 - комплекс лав и пирокластики базальтового, андезибазальтового, андезитового, дацитового составов
4
вулканических построек верхнеплейстоцен-голоценового возраста (Qз ); 2 - пемзовые туфы дацитового, риодацито-вого состава, связанные с кальдерой Карымская (Q4); 3 - пемзовые туфы дацитового, риодацитового состава, связанные с Узон-Гейзерной депрессией Юз_4); 4 - комплекс лав и пирокластики базальтового, андезибазальтового, андезитового состава вулканических построек верхнеплейстоценового возраста ^з); 5 - комплекс внутрикальдерных вул-
каногенно-осадочных, озерных отложений (Q3 ); 6 - шлаки, игнимбриты, пемзовые туфы андезитового, дацитового,
3
риодацитового состава, связанные с кальдерой Половинки (Q2 ); 7 - игнимбриты андезитового, дацитового, риодацитового состава, связанные с кальдерами Стена-Соболиная; 8 - лава, пирокластика, вулканогенно-осадочные отложения вулканических построек, сформированных на докальдерном этапе (N2^1); 9 - вулканы: 1 - Жупановские Вост-ряки, 2 - Дитмара, 3 - Крайний, 4 - Белянкина, 5 - Однобокий, 6 - Академии Наук, 7 - Разлатый, 8 - Карымский, 9 - Пра-Карымский, 10 - Двор, 11 - Соболиный, 12 - Сухой, 13 - Ступенчатый Бастион, 14 - Малый Семячик, 15 -Прибрежный Южный, 16 - Прибрежный Северный, 17 - Стена, 18 - Массивный, 19 - Березовый; 10 - эрозионные цирки, кратеры вулканов, кальдеры; 11 - кальдеры: I - сдвоенные кальдеры Стена-Соболиная, II - Половинка, III -Однобокая, IV - Академии Наук, V - Карымская; 12 - точки отбора образцов оливинсодержащих базальтов. На врезке квадратом показан район исследований.
структуры), тогда как все более поздние внутри-кальдерные вулканические постройки КВЦ, за исключением вулканов Малосемячикской группы [18], сложены известково-щелочными Орх-Срх базальтами. В базальтах вулкана Однобокий оливин также отмечен, но в ассоциации с анортитом он
принадлежит к дезинтегрированным фрагментам алливалитовых включений.
В работе приводятся результаты детальных минералогических и петро-геохимических исследований разновозрастных оливинсодержащих базальтов Карымского вулканического центра с целью
установить степень их генетического сродства и оценить возможный состав источника первичных для них расплавов.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Определение составов минералов в базальтах КВЦ проводилось в полированных аншлифах пород и с использованием мономинеральных фракций. Анализ минералов получен с использованием электронного микроанализатора "Camebax-244", оборудованного энерго-дисперсионным спектрометром "Kevex" в Институте вулканологии и сейсмологии ДВО РАН. Ускоряющее напряжение 20 кВ, ток 40 нА. Количество анализов составило от 50 до 150 для каждого из исследованных минералов.
Валовые силикатные химические анализы базальтов выполнены в Центральной химической лаборатории Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН методом "мокрой" химии, за исключением №20 и K20, которые определены методом пламенной фотометрии. Содержания редких и редкоземельных элементов определены методом масс-спектрометрии (ICP-MS) в Институте геохимии им. А.П. Вернадского СО РАН.
ТИПЫ И ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЕ
ОСОБЕННОСТИ БАЗАЛЬТОВ
Оливинсодержащие базальты наиболее распространены на севере Карымского вулканического центра в разрезах Малосемячикского вулканического массива [18]. Этот массив включает в себя до-кальдерный вулкан Стена плиоцен-нижнечетвертичного возраста, практически разрушенный более поздним кальдерообразующим извержением, внут-рикальдерный вулкан Пра-Семячик и три голоце-новые вулканические постройки вулкана Малый Семячик. Все эти вулканические сооружения в основании разрезов сложены высокомагнезиальными (8-11 мас. % Mg0) низкокалиевыми базальтами с обильной вкрапленностью 01 (8, реже 10-12 об. %), Cpx и переменным количеством И. Содержание вкрапленников в лавах достигает 35-45 об. %. Выше по разрезу магнезиальные базальты постепенно сменяются умеренномагнезиальными разностями (6-8 мас. % Mg0) и затем лейкократовыми базальтами. Вкрапленники последних представлены, главным образом, плагиоклазами с небольшим количеством позднего 01 и еще более редкого Cpx. Количество вкрапленников в лавах лейкократовых базальтов достигает 30-40 об. %, а в силлообразных телах и дайках увеличивается до 50 об. %. Структура базальтов Малосемячикского вулканического массива порфировая и серийно-порфировая, а основной массы - интерсертальная, микродолерито-вая, пилотакситовая и реже гиалопилитовая. Крупные (до 2-4 мм) вкрапленники 01 обычно идио-морфны или образуют сростки из нескольких
зерен, нередко содержат пойкилитовые включения P1 и Cpx. Более мелкие (0.8-1 мм) кристаллы 01 образуют сростки с Cpx и P1.
Базальты вулкана Дитмара отличаются меньшими размерами вкрапленников (0.8-1.5 мм) и умеренной степенью кристалличности (25-35 об. %). В целом в разрезах вулкана Дитмара преобладают лавы лейкократовых базальтов, а подчиненные по объему магнезиальные разности содержат 7-8 мас. % Mg0.
В разрезах северного борта Карымского озера голоценовые оливинсодержащие базальты обнаружены на разных гипсометрических уровнях в строении останцов террас. Все они представлены вулканической тефрой в виде бомб, шлаков, лапиллей и песка. Сходство базальтового материала пирокла-стических разрезов с продуктами эксплозивного извержения 1996 г. предполагает близкий по характеру режим их образования. Наиболее ранние верхне-плейстоцен-голоценовые (03-04) слои тефры основного состава встречаются среди пемзовых аг-ломератовых туфов кальдеры Однобокая и в стро
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.