ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2012, № 3, с. 23-45
УДК 551.21+553.86
ПЕТРОХИМИЯ ПОРОД ВУЛКАНА КАМЕНЬ: СРАВНЕНИЕ С СОСЕДНИМИ ВУЛКАНАМИ КЛЮЧЕВСКОЙ ГРУППЫ
© 2012 г. Т. Г. Чурикова1, Б. Н. Гордейчик2, Б. В. Иванов1
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail: tchurikova@mail.ru 2Институт экспериментальной минералогии РАН 142432 Черноголовка, ул. Институтская, 4, e-mail: gordei@mail.ru Поступила в редакцию 28.06.2011 г.
В статье представлены данные по геологии, петрографии, минералогии и петрохимии пород вулкана Камень, расположенного в Центральной Камчатской депрессии. Исследование пород вулкана и их сравнение с породами соседних действующих вулканов Ключевской группы позволяют установить ряд взаимоотношений. Породы вулканов Камень и Плоские сопки систематически различаются по химическому составу пород и минералов, они не могли сформироваться из единых первичных расплавов. Породы даек и стратовулкана Камень, с одной стороны, и породы Ключевского вулкана, с другой стороны, формируют разнонаправленные тренды на петрохимических диаграммах и различаются по составам породообразующих минералов, они также не могли сформироваться из единых первичных расплавов. Лавы моногенных конусов вулкана Камень и умеренно-магнезиальные базальты Ключевского вулкана являются дериватами единых расплавов, то есть конуса, расположенные на склонах вулкана Камень, являются конусами Ключевского вулкана. Породы страто-вулканов Камень и Безымянный формируют на всех петрохимических диаграммах единый узкий тренд, в котором лавы вулкана Безымянного составляют обогащенную по кремнию ветвь, что указывает на генетическую связь этих двух вулканов.
ВВЕДЕНИЕ
Среди актуальных вопросов, связанных с маг-мообразованием в субдукционных зонах, одним из наиболее острых является вопрос о петрохими-ческом и геохимическом разнообразии изверженных пород. В полной мере это относится к Ключевской группе вулканов (КГВ), расположенной в Центральной Камчатской депрессии (ЦКД) и занимающей, из-за своей активности и грандиозных масштабов, особое место среди вулканов Камчатки. Изучению продуктов извержений этого эруптивного центра посвящено большое число публикаций последних лет, в том числе [Хренов и др., 1989, 1991; Kersting, Arculus, 1995; Pineau et al., 1999; Озеров, 2000; Dorendorf et al., 2000; Миронов и др., 2001; Churikova et al., 2001, 2007; Portnyagin et al., 2007; Turner et al., 2007], причем практически во всех работах рассматриваются только действующие вулканы — Ключевской, Безымянный и Толбачик. Однако для понимания пространственно-временного развития этого вулканического узла важны и необходимы сведения и о тех вулканах, которые в настоящее время уже не являются активными, но которые работали ранее, возможно, из тех же источников, что и ныне действующие вулканы, и которые в
большинстве случаев создавали фундамент современных построек.
Одним из таких вулканов является вулкан Камень (рис. 1), расположенный в центре КГВ, между вулканами Ключевской, Безымянный и Плоские сопки (см. рис. 1а). Несмотря на близость Камня к другим активным вулканам и на грандиозные размеры его постройки (высота 4579.6 м — всего на 250 м ниже соседнего Ключевского вулкана), он до настоящего времени остается практически не изученным по сравнению со своими знаменитыми соседями. Исследования вулкана проводились лишь в 70-х годах прошлого века. В этот период В.А. Ермаковым была составлена подробная геологическая карта вулкана и были выполнены первые петрографические и петрохимические описания его пород [Ермаков, 1969, 1977]. В большей же степени интерес к вулкану Камень был вызван тем, что на его восточном склоне (см. рис. 1б) произошел один из крупнейших голоценовых обвалов [Мелекесцев, 1980; Мелекесцев, Брайцева, 1984; Ропошагеуа е! а1., 2006].
Изучение вулкана Камень представляется крайне важным, поскольку оно может пролить свет не только на историю развития самого вулка-
Рис. 1. Вулкан Камень.
а — общий вид четырех соседних вулканов с юго-запада, со стороны долины реки Студеной, слева направо: Плоские сопки, Ключевской, Камень, Безымянный. На Ключевском идет извержение, на Безымянном наблюдается фума-рольная активность, темные холмы вблизи — ледник Богдановича. 31 августа 2010 г., фото авторов; б — пирокластические отложения на восточной обвальной стенке вулкана Камень. Оригинальная фотография в цвете опубликована в работе [Чурикова и др., 2010], фото авторов.
на и его ближайших соседей, но и на историю формирования всего грандиозного узла КГВ. Вулкан Камень располагается на щитовом вулкане, центр которого находился под Плоскими сопками, и сам является пьедесталом двух активно действующих в настоящее время вулканов — Ключевского и Безымянного, сформировавшихся на его северном и южном склонах, соответственно.
Расстояния между вершинами Камень — Ключевская и Камень — Безымянный составляет по 5 км (см. рис. 1а). Пространственно-временная близость этих вулканов и наличие единой зоны аномального затухания сейсмических волн [Токарев, Зобин, 1970] могут указывать на их генетическое родство. Однако лавы соседних вулканов принципиально различаются: Ключевской вулкан извер-
56.06
56.04
56.02
56.00
55.98 -
55.96
55.94
55.92
Ключевской
осъ
Камень
<9
©
Безымянны
о
о ж V. Iwlufl
160.43
160.48
160.53
160.58
160.63
160.68
160.73
160.78
Рис. 2. Схема сбора образцов пород вулкана Камень.
Символами обозначены места сбора образцов: белые кружки — породы стратовулкана; треугольники — дайки; квадраты — лавы моногенных конусов; черные кружки — образцы пород Амбонской толщи.
гает высокомагнезиальные и высокоглиноземистые оливин-пироксен-плагиоклазовые базальты и андезибазальты, в то время как для вулкана Безымянный характерны роговообманковые андезиты и дациты. Вулкан Плоские сопки, расположенный в 10 км к северо-западу от вулкана Камень (см. рис. 1а), представлен средне- и высококалиевыми субщелочными лавами. Любая попытка найти причины этих различий и объяснить их неизбежно вызовет вопрос: а что представляют собой породы вулкана Камень, который стоит практически посередине между этими тремя вулканами?
В ходе полевых работ 2007—2009 гг. авторами было проведено геологическое и петрологическое изучение вулкана Камень, были опробованы породы постройки стратовулкана, дайкового комплекса и моногенных конусов (рис. 2). В настоящей работе представлены данные по геологии, петрографии, минералогии и петрохимии этих пород.
1. ИСТОРИЧЕСКИЕ И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Вулкан Камень, как и другие вулканы КГВ, сформировался на плато, образованном гигантским щитовым вулканом [Флёров, Овсянников,
1991], центр которого находился под Плоскими сопками, а его лавы обнажаются в долинах рек Студёная и Хапица, в поселках Козыревск и Ключи. Возраст этих лав определен в 270 тыс. лет [Calkins, 2004]. Постройка стратовулкана Камень формировалась в два периода, отличающихся характером извержений и типом извергаемых продуктов. Первый период характеризуется эксплозивным режимом извержения с накоплением мощного насыпного конуса, состоящего большей частью из туфов и туфобрекчий. Второй, заключительный период связан с эффузивной деятельностью и представлен лавами преимущественно малых мощностей, но протяженных по расстоянию, которые плащом покрывают ранее сформированный насыпной конус. Вероятно, с этим же периодом связано и формирование многочисленных даек, которые являлись подводящими каналами лавовых излияний. Подобным же образом формировались стратовулканы Ключевской [Хренов, 2003] и Старый Шивелуч [Мелекесцев и др., 1991].
По составу пород постройка стратовулкана имеет гомодромное развитие: наиболее ранние порции лав являются существенно оливиновыми, выше по разрезу широко развиты Ol-Cpx-Pl породы, в которых количество темноцветных минералов уменьшается снизу вверх. Верхние части
стратовулкана характеризуются безоливиновыми породами, встречаются также отдельные потоки с роговой обманкой во вкрапленниках. Тем не менее, имеются и отклонения от этой закономерности. Так, в основании обвальной стенки вулкана на высоте 1680 м была обнаружена серия лавовых потоков, сложенных роговообманковыми андезитами.
Дайки радиальных и кольцевых структур представлены во всех секторах постройки вулкана и имеют мощности от 1 до 5 метров с протяженностью до 1.5—2 км. Большинство пород дайкового комплекса макроскопически аналогичны породам стратовулкана. Кроме того, на восточном склоне вулкана встречаются крупнокристаллические оливиновые базальты, с содержанием оливина до 20—25%, в то время как на юго-западном склоне присутствуют дайки Hb-андезитов.
Предположительно, вулкан Камень закончил свою активность в конце плейстоцена [Мелекес-цев, Брайцева, 1984]. После прекращения вулканической активности геологические процессы на вулкане не остановились: с позднего плейстоцена началось разрушение постройки многочисленными обвалами [Ponomareva et al., 2006]. Это и торева-блоки — крупные части постройки, целиком съехавшие со склонов на значительные расстояния [Reiche, 1937], и разрушения меньшего масштаба. На вновь сформировавшемся после обвалов и обрушений рельефе продолжилась вулканическая активность. Около 11 тыс. 14С лет назад [Брайцева и др., 1990] на южном склоне Камня образовался вулкан Прабезымянный, постройка которого позже стала частью вулкана Безымянного, а около 7 тыс. лет назад [Мелекесцев, 1980] на северном склоне образовался вулкан Ключевской. С западной стороны Камня возникла серия шлаковых и шлако-лавовых конусов, которая, по устному сообщению В.В. Пономаревой, имеет возраст 2 14Стыс. лет назад. В ряде случаев конуса представлены исключительно шлаковым материалом, в других случаях их лавовые потоки достигают 3— 5 км. Породы конусов в основном представлены Ol-Cpx-Pl разностями.
Последнее из известных событий — произошедший 1200 лет назад [Мелекесцев, 1980; Мелекесцев и Брайцева, 1984; Ponomareva et al., 2006] на восточном склоне Камня крупнейший голоцено-вый обвал объемом до 6 км3. К настоящему времени оригинальная топография постройки сохранилась
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.