Химический состав, летучие компоненты и элементы-примеси расплавов, формировавших андезиты вулканов Курило-Камчатского региона

Abstract

Проведены исследования расплавных включений в минералах некоторых вулканов Курило-Камчатского региона. Изучены андезитобазальты и андезиты вулканов, расположенных в пределах Центральной Камчатской депрессии (вулканы Шивелуч и Безымянный), Восточно-Камчатского вулканического пояса (вулканы Авачинский и Карымский) и на о. Итуруп, Южные Курилы (вулкан Кудрявый). Кроме того, изучены базальты извержения 1996 г. Карымского вулканического центра и дациты вулкана Дикий Гребень (Южная Камчатка). Использованы методы гомогенизации расплавных включений и анализ закаленных стекол этих включений с помощью электронного и ионного микрозонда. Изучено более 260 расплавных включений в минералах из 31 образца вулканических пород. Установлено, что составы расплавных включений во вкрапленниках андезитов сильно варьируют по основности: содержания SiO2 меняются от 56 до 80 мас. %, причем с ростом кремнезема закономерно уменьшаются содержания Аl2О3, FeO, MgO, CaO и увеличиваются содержания Na2O и К2О. При этом большая часть (~80 %) стекол включений имеет дацитовый и риолитовый состав. Однако составы кислых расплавов (SiO2 > 65 маc. %), формирующих андезиты, существенно отличаются от таковых, образующих дациты и риолиты, по содержаниям ТЮ2, FeO, MgO, CaO и К2О. На всех изученных вулканах также были обнаружены высококалиевые расплавы (К2О = 3.8-6.8 маc. %) независимо от содержаний в этих расплавах SiO2; (диапазон от 51.4 до 77.2 маc. %), что свидетельствует об участии в процессе генерации магматических расплавов всего региона какого-то компонента, селективно обогащенного калием. Впервые установленное широкое разнообразие состава расплавных включений в одних и тех же вкрапленниках плагиоклаза из андезитов вулкана Безымянный свидетельствует о сложной истории кристаллизации этих вкрапленников и, соответственно, эволюции расплавов, приведших к формированию андезитов. По содержаниям летучих компонентов расплавы разных вулканов значительно различаются. Максимальные концентрации Н2О установлены в расплавах вулканов Шивелуч (от 3.0 до 7.2 маc. % при среднем значении 4.7 маc. %) и Авачинский (4.7-4.8 маc. %), более низкие концентрации - в расплавах вулканов Кудрявый (0.1-2.6 маc. %), Дикий Гребень (0.4-1.8 маc. %) и Безымянный (<1 маc. %). Концентрации хлора в расплавах также различны: минимальные значения определены в расплавных включениях в минералахвулкана Безымянный (в среднем 0.09 маc. %), максимальные значения - в расплавных включениях в минералах андезитов вулкана Карымский (в среднем 0.26 маc. %). Промежуточные значения концентраций хлора в расплавах (0.13-0.20 маc. %) установлены для вулканов Авачинский, Дикий Гребень, Кудрявый и Шивелуч. По флюидным включениям СО2 в плагиоклазах андезитов вулкана Шивелуч определено давление, равное 350-1600 бар, что соответствует глубине магматической камеры 1.5-6 км. Определены концентрации 17 элементов-примесей в стеклах расплавных включений в плагиоклазах 5 вулканов (Авачинский, Безымянный, Дикий Гребень, Кудрявый и Шивелуч). По характеру распределения содержаний этих элементов изученные расплавы близки между собой: для всех отмечаются относительные минимумы по Nb и Ti и максимумы по В, К, Be, Li. По величине отношений Sr/Y, La/Yb, K/Ti и Ca/Sr расплавы близки типичным магмам островных дуг, а их различия между собой обусловлены региональными геохимическими особенностями. Кривые распределения редкоземельных элементов свидетельствуют о различной степени дифференцированности расплавов: на вулкане Кудрявый они более примитивны, а на вулкане Шивелуч наиболее дифференцированы.