Условия генерации и источники магм вершинного и побочного извержений вулкана Ключевской в 2020-2021 гг.: изотопно-геохимические (Sr-Nd-Pb-O) данные

Abstract

В 2021 г. на вулкане Ключевской (Камчатка) спустя более 30 лет доминирования вершинных извержений произошло уникальное событие: образовался побочный прорыв, названный в честь чл.-корр. АН СССР Г.С. Горшкова. Извержение началось сразу после окончания активизации вершинного кратера в 2020–2021 гг. на высоте 2850 м в северо-западной части вулкана, где раннее не наблюдалось проявлений побочного вулканизма. Представлены геохимические и изотопные Sr-Nd-Pb-O данные для лав вершинного и побочного извержений Ключевского вулкана в 2020–2021 гг., проведен сравнительный петрографический анализ и проанализированы составы фенокристаллов этих лав. Лавы обоих извержений – глиноземистые андезибазальты нормальной щелочности. Вариации составов основных оксидов в лавах вершинного извержения и в лавах прорыва им. Г.С. Горшкова (в мас. %): SiO2 53.1–53.2 и 51.6–53.2, MgO 5.6 и 5.5–6.0 соответственно. Оценки температур и давлений кристаллизации плагиоклаза показали, что для лав вершинного извержения они составляли 1210–1118°C и 12.3–3.6 кбар, для лав побочного прорыва – 1203–1119°C и 9.0–3.3 кбар. Содержание главных элементов, близость условий генерации плагиоклаза и особенности вариаций химического состава фенокристаллов Ol, Cpx и Pl в лавах обоих извержений свидетельствуют о генетической взаимосвязи магм, питавших вершинное и побочное извержения. Лавы вершинных извержений 2016 г., 2020–2021 гг., как и лавы предшествующих вершинных извержений Ключевского вулкана, характеризуются весьма выдержанными Sr-Nd-Pb изотопными характеристиками: 87Sr/ 86 Sr = 0.703625–0.703626, 143Nd/ 144 Nd = 0.513085–0.513102, 206 Pb/ 204Pb = 18.3148–18.3179. Изотопные отношения 207Pb/204 Pb (15.5022– 15.5107) и 208 Pb/ 204Pb (37.9597–38.0143) для лав последних вершинных и побочного извержений значительно выше, чем для лав всех извержений прошлого, что говорит о более сложных процессах эволюции магм на коровых уровнях. Значения δ18 O = 6.49–7.39 ‰ (SMOW) в лавах рассматриваемых извержений согласуются с ранее опубликованными данными по Ключевскому вулкану. Лавы прорыва им. Г.С. Горшкова обогащены, по сравнению с лавами последних вершинных извержений, Ba, Zr, Sr и другими несовместимыми элементами при постоянном содержании MgO, что указывает на различия путей эволюции их магм. Резко повышенные значения 87Sr/86 Sr (0.703673–0.703743) в лавах побочного прорыва им. Г.С. Горшкова, не наблюдавшиеся ранее в лавах Ключевского вулкана, свидетельствуют об интенсивной ассимиляции исходными расплавами корового вещества в северо-западной части вулкана.