Расплавные включения в минералах алливалитов Курило-Камчатской островной дуги
Т.И. Фролова, П.Ю. Плечов, П.Л. Тихомиров, С.В. Чураков
сдано в редакцию журнала "Геохимия" 5 мая 1999 года.
Как ссылаться: Фролова Т.И., Плечов П.Ю., Тихомиров П.Л., Чураков С.В. (2001). "Расплавные включения в минералах алливалитов Курило-Камчатской островной дуги." Геохимия, 39, N4, 382-392

Оглавление:
  1. Резюме
  2. Введение
  3. Расплавные включения в минералах алливалитов
  4. Оценка состава расплава по стекловатым расплавным включениям
  5. Термометрический эксперимент
  6. Обсуждение результатов
  7. Выводы
  8. Список литературы
Список таблиц и рисунков:
  • Таблица 1 Содержания петрогенных элементов (вес.%) ГђВІ эффузивах ГђВё оливин-плагиоклазовых включениях
  • Таблица 2. Составы минералов алливалитов низкокалиевых толеитовых серий Курило-Камчатской островной дуги
  • Таблица 3. Содержания элементов-примесей (ГђВі/т) ГђВІ эффузивах ГђВё оливин-плагиоклазовых включениях
  • Таблица 4. Составы стекловатых расплавных включений ГђВІ оливинах ГђВё плагиоклазах ГђВё составы первичных расплавов алливалитов (вес.%)
  • Рис.1. Положение изученных вулканов Курило-Камчатской дуги
  • Рис.2. Стандартные дискриминационные петрохимические диаграммы для эффузивов ГђВё оливин-анортитовых включений
  • Рис.3. Содержания ГђВІ эффузивах ГђВё алливалитах ГђВ°) элементов-примесей, нормализованные ГђВїГђВѕ MORB; ГђВ±) редкоземельных элементов, нормализованные ГђВїГђВѕ хондриту.

  • Резюме.
        Проблема происхождения низкокремнеземистых (преимущественно оливин-анортитовых) включений ГђВІ вулканических породах низкокалиевых толеитовых серий островных дуг широко дискутируется. Изучение расплавных включений ГђВІ главных минералах алливалитов трех вулканов Курило-Камчатской островной дуги подтвердило предположения ГђВѕ генетическом родстве алливалитов с вмещающими эффузивами ГђВё их кумулятивной природе. Состав первичного расплава, равновесного с минералами включений, установлен двумя независимыми методами (расчетным ГђВё путем термометрического эксперимента). Температура совместной кристаллизации оливина ГђВё плагиоклаза алливалитов оценивается ГђВІ 1050-1100° ГђВЎ при содержании воды ГђВІ исходном расплаве 1.5-2 вес.%. Для различных вулканов получены близкие результаты, что является признаком соответствия состава данного расплава составу материнской магмы низкокалиевых толеитов Курило-Камчатского региона. ГђВџГђВѕ расчетам, ГђВє генерации базальтового расплава приводит удаление ГђВёГђВ· первичной магмы 7-8% оливин-плагиоклазового кумулята.

    Введение.
        ГђВ’ последние десятилетия большое внимание уделяется изучению полнокристаллических включений ГђВІ различных вулканических образованиях. Очевидно, что понимание их генезиса способствует решению проблемы происхождения вулканических ассоциаций. Темой настоящего сообщения является происхождение низкокремнеземистых оливин-анортитовых включений с подчиненными пироксенами, широко распространенных ГђВІ вулканитах низкокалиевых толеитовых серий островных дуг.


    Рис.1. Положение изученных вулканов Курило-Камчатской дуги.
    1 - вулканы, материалы по которым использовались в данной работе, 2 - прочие вулканы, выносящие включения алливалитов.

       Поскольку литература, посвященная этому типу включений, значительна, включения ГђВё вмещающие их вулканиты будут описаны очень кратко ГђВё перечислены лишь основные аргументы, свидетельствующие ГђВѕГђВ± их родственности. Авторами были изучены кристаллические включения ГђВё вмещающие их породы ряда вулканов Курило-Камчатской островной дуги. ГђВ’ настоящей статье используются данные ГђВїГђВѕ вулканам Ксудач, Мутновский, Заварицкого, Менделеева, Головнина (рис.1). Включения встречены ГђВё описаны также ГђВё ГђВІ других вулканах фронтальной части дуги (Кихпиныч, Кошелевский, Камбальный, Малый Семячик, Немо ГђВё др.). Подавляющее большинство включений, вынесенных при извержениях этих вулканов, представлено низкокремнеземистыми оливин-анортитовыми породами (алливалитами) с подчиненным клинопироксеном (составы минералов см. [1]), однако с ГђВЅГђВёГђВјГђВё совместно встречаются ГђВё породы более высокой кремнекислотности - оливиновые ГђВё безоливиновые габбро ГђВё габбро-нориты, кварцевые габбро, редкие кварцевые диориты ГђВё плагиограниты, что свидетельствует ГђВѕ наличии дифференцированной серии полнокристаллических пород, фрагменты которой выносятся ГђВІ ГђВІГђВёГђВґГђВµ включений. Наиболее подробно нами исследованы самые основные, резко преобладающие члены этой серии, ГђВ° именно алливалиты.
        Большинство алливалитов имеют крупнокристаллические, часто с примесью интерстициального стекла структуры, реже порфировые. Соотношение минералов ГђВІ парагенезисах широко варьирует. ГђВћГђВЅГђВё обладают разнообразными текстурами - массивными, пористыми, полосчатыми, такситовыми, которые часто срезаются границами включений. Следовательно, большинство включений попало ГђВІ расплав ГђВІ твердом или ГђВІ почти твердом состоянии. Часты следы дробления, высокотемпературной перекристаллизации ГђВё бластеза. Встречаются мелкозернистые каймы ГђВїГђВѕ периферии включений, ГђВ° также следы вторичного подплавления - бурое пористое прозрачное стекло, окружающее реликты расплавленных зерен, преимущественно пироксенов. Редко встречаются округлые включения с радиальной структурой, сходные с орбикулами ГђВІ орбикулярном габбро.
        Вулканические породы, содержащие включения, представлены серией низкокалиевый толеитовый базальт - андезибазальт - андезит - дацит, с преобладанием базальт - андезибазальтовой группы (табл.1). ГђВ’ пирокластических образованиях дацитового или андезидацитового состава включения распространены больше, чем ГђВІ остальных членах серии.
        Для вулканических пород этих серий характерно большое количество вкрапленников (20-50%), ГђВёГђВ· которых плагиоклаз слагает 60-80%. Из темноцветных минералов самыми распространенными являются пироксены. ГђВ’ основных породах также присутствует оливин, ГђВІ кислых - амфибол ГђВё биотит (2-3% общего количества вкрапленников). ГђВ’ андезибазальтах ГђВё базальтах вкрапленники представлены оливином Fo66-75, плагиоклазом An41-81, авгитом En40-42Fs18-22Wo37-39 ГђВё гиперстеном En63-68Fs28-33Wo3-4, встречаются частично резорбированные ксенокристы оливина Fo77-79 ГђВё плагиоклаза An90-94. ГђВ’ андезитах фенокристы оливина имеют состав Fo70-72, плагиоклаза - An50-73, клинопироксена - En36-41Fs18-25Wo38-41 ГђВё ортопироксена - En46-62Fs35-51Wo3-4. ГђВ’ андезидацитах ГђВё дацитах оливин встречается только ГђВІ ГђВІГђВёГђВґГђВµ ксенокристов, вкрапленники плагиоклаза содержат 33-59% анортита, пироксены имеют состав En35-37Fs24-26Wo38-39 (клинопироксен) ГђВё En60-62Fs34-36Wo3-4 (ортопироксен). Соотношения ромбического ГђВё моноклинного пироксена колеблются ГђВІ широких пределах.
        Нами были изучены образцы алливалитов ГђВёГђВ· базальтов вулканов Мутновский, Ксудач ГђВё Головнина. Изученные алливалиты имеют массивные либо такситовые текстуры. Структуры пород кумулятивные, реже гипидиоморфнозернистые. Алливалиты характеризуются относительно небольшим содержанием интерстициального стекла (ГђВЅГђВµ более 10-15%). ГђВћГђВЅГђВё сложены плагиоклазом (ГђВђn96-89), который обычно составляет от 60 ГђВґГђВѕ 95% включения , оливином (Fo76-81) - приблизительно 5 - 35%, реже подчиненным клинопироксеном. Ортопироксен ГђВІ небольших количествах отмечен только ГђВІГђВѕ включениях вулкана Мутновский.
        ГђВ’ табл.2 приведены анализы минералов алливалитов. Оливин образует идиоморфные или гипидиоморфные кристаллы изометричной формы, размером 0.5 - 1.5 ГђВјГђВј. Оливины ГђВёГђВ· взятых для исследования образцов ГђВІ целом имеют выдержанный состав, с магнезиальностью, варьирующей от 76 ГђВґГђВѕ 81. Плагиоклаз образует призматические идиоморфные или гипидиоморфные кристаллы размером ГђВґГђВѕ 5 ГђВјГђВј, средний размер 1.5-2 ГђВјГђВј. Плагиоклазы ГђВёГђВ· алливалитов влк. Мутновский сходны с образцами ГђВёГђВ· влк. Ксудач (89-94% An), плагиоклазы алливалитов ГђВёГђВ· вулкана Головнина имеют более основные составы (93.4-95% An). Составы плагиоклазов алливалитов полностью сопоставимы с плагиоклазами ранних генераций вмещающих их вулканических серий. Магнезиальность орто- ГђВё клинопироксенов алливалитов ГђВёГђВ· вулкана Мутновский варьирует ГђВІ пределах 82.7-84.6 ГђВё 80.4-81.0 соответственно. Клинопироксен нередко отмечается ГђВІ алливалитах, появление ортопироксена ГђВІ таких обогащенных Ca парагенезисах достаточно необычно. Шпинелиды низкоглиноземистые ГђВё ГђВІ основном представлены магнетитом ГђВё хромистым магнетитом.
     

     


    Рис.2. Стандартные дискриминационные петрохимические диаграммы для эффузивов и оливин-анортитовых включений: а) AFM [2], б) SiO2 - (0.9Fe2O3 + FeO) / MgO [3], в) SiO2 - K2O + Na2O.
    1-4 - тренды дифференциации для вулканов (для рис.2а): 1 - Менделеева, 2 - Заварицкого, 3 - Ксудач; 4-7 - точки составов эффузивов вулканов (для рис 2б,в): 4 - Менделеева, 5 - Заварицкого, 6 - Ксудач, 7 - Мутновский; 8-10 - составы оливин-плагиоклазовых включений (8 - вулк. Менделеева, 9 - вулк. Заварицкого, 10 - вулк. Ксудач); 11 - составы первичных расплавов алливалитов, полученные в результате термометрического эксперимента; 12 - состав первичного расплава алливалитов вулк. Мутновский, полученный расчетным способом; 13-14 - тренды дифференциации, рассчитанные по программе COMAGMAT [4] для первичного расплава алливалитов при литостатическом давлении 1 кбар (13 - при содержании воды 2% и фугитивности кислорода на 0.4-0.6 лог. ед. выше буфера NNO, 14 - 1.0 - 1.2% воды, фугитивность кислорода на 1.0-1.2 лог. ед. выше буфера NNO); 15 - граница полей толеитовой (Т) и известково-щелочной (ИЩ) серий.

        Валовый состав алливалитов ГђВё вмещающих эффузивов представлен ГђВІ таблице 1. Алливалиты характеризуются ГђВЅГђВёГђВ·ГђВєГђВёГђВј содержанием кремнезема (39-45%), щелочей (<1%), титана, фосфора ГђВё ГђВЅГђВёГђВ·ГђВєГђВѕГђВ№ железистостью (f = 25-55) при высоких содержаниях глинозема (20-27%) ГђВё кальция (ГђВґГђВѕ 14%) (табл.1). ГђВћГђВЅГђВё относятся ГђВє серии крайне известковистых пород с четко выраженным толеитовым трендом дифференциации. Поскольку этот тренд является отражением котектической кристаллизации плагиоклаза ГђВё оливина, очевидно, что именно фракционирование названных фаз определяет разнообразие включений. Вмещающие породы также относятся ГђВє известковистым членам толеитовой серии ГђВё ГђВІ сравнении с алливалитами содержат больше кремния, титана, марганца, фосфора ГђВё щелочных металлов ГђВё меньше алюминия, магния ГђВё кальция. Тренд накопления железа, свойственный включениям, ГђВІ эффузивных породах сменяется трендом накопления щелочей (рис.2ГђВ°); быстрое убывание содержания железа определяется кристаллизацией Fe-Ti оксидов наряду с темноцветными силикатами. При общем соответствии единой серии породы различных вулканов обнаруживают устойчивые различия (рис.2ГђВ°-ГђВІ). Содержание щелочей ГђВІ вулканитах Камчатки (влк. Ксудач ГђВё Мутновский) несколько выше, чем ГђВІ эффузивах изученных вулканов Курильских островов (влк. Заварицкого ГђВё Менделеева); породы вулкана Менделеева выделяются повышенной железистостью. Алливалиты ГђВёГђВ· различных вулканов также различаются ГђВїГђВѕ содержаниям петрогенных элементов, хотя ГђВё менее заметно (эти различия являются следствием колебаний соотношения оливина ГђВё плагиоклаза).

    Рис.3. Содержания в эффузивах и алливалитах: а) элементов-примесей, нормализованные по MORB [5]; б) редкоземельных элементов, нормализованные по хондриту [6].


        Как включениям, так ГђВё вмещающим вулканитам свойственны особенности микроэлементного состава, характерные для крайне известковых пород толеитовой серии. ГђВ’ вулканитах повышены относительно MORB [5] содержания элементов группы K (Rb, Ba), слабо понижены содержания высокозарядных элементов группы Ti (Zr, Hf) -табл.3, рис.3ГђВ°. Содержания редкоземельных элементов ГђВІ вулканитах примерно ГђВЅГђВ° порядок превышают их содержания ГђВІ хондритах [6]. График распределения содержаний ГђВ ГђВ—ГђВ­ пологий, без ясно выраженных минимумов ГђВё максимумов (рис.3ГђВ±). Алливалиты ГђВІ сравнении с эффузивами обеднены элементами-примесями всех групп. Содержания ГђВ ГђВ—ГђВ­ близки их содержаниям ГђВІ хондритах; положительные аномалии европия ГђВё стронция, несвойственные эффузивам ГђВё типичные для алливалитов, объясняются высокими содержаниями плагиоклаза ГђВІ последних. Первичные отношения 87Sr/86Sr ГђВІ вулканитах ГђВё ГђВІ оливин-плагиоклазовых включениях близки ГђВё составляют 0.7033 - 0.7035. При отчетливой дискретности ГђВІ абсолютных содержаниях ГђВІГђВѕ включениях ГђВё ГђВІГђВѕ вмещающих породах вырисовываются общие черты распределения элементов-примесей ГђВІ отдельных вулканах [1].
        Сходство минеральных парагенезисов включений ГђВё вмещающих пород, наличие плавных эволюционных трендов, сериальные особенности состава, свойственные минералам вулканитов ГђВё включений отдельных вулканов, характер распределения микроэлементов, тождественность изотопных отношений стронция - все это свидетельствует ГђВѕ генетической общности включений ГђВё вмещающих их вулканитов [1,7]. Минералы включений несут следы формирования ГђВІ условиях более высоких температур, ГђВЅГђВ° что указывают, ГђВІ частности, малая распространенность ортопироксена ГђВё обилие оливина ГђВІГђВѕ включениях наряду с обратными соотношениями этих минералов ГђВІ вулканитах. Реликты дезинтегрированных включений, попадая ГђВІ вулканиты ГђВё образуя там ксенокристы или их сростки, подвергаются интенсивной резорбции, что свидетельствует ГђВѕГђВ± их неравновесности с вмещающим расплавом.
        Таким образом, сравнение вещественного состава включений ГђВё вмещающих пород позволяет предполагать их генетическую общность. ГђВљ этому выводу приходит большинство авторов [1,8-13]. Широкое распространение кумулятивных структур, обогащение включений более высокотемпературными минеральными фазами (оливином, анортитом), ГђВ° также резкое их обеднение некогерентными элементами, накапливающимися ГђВІ остаточных расплавах, согласуется с представлением ГђВѕГђВ± их образовании ГђВІ результате кумуляции этих фаз ГђВёГђВ· исходного для вулканитов расплава. Модельные расчеты эволюции серии низкокалиевых толеитов подтвердили кумулятивное происхождение ГђВїГђВѕ крайней мере части алливалитов [14].

    Расплавные включения в минералах алливалитов.
        Новый уровень изучения проблемы происхождения низкокремнеземистых включений ГђВІ островодужных вулканитах связан с исследованием расплавных включений ГђВІ минералах (ГђВ ГђВ’). Методики, основанные ГђВЅГђВ° данных ГђВїГђВѕ ГђВ ГђВ’, активно используются с конца 70-х ГђВіГђВі. для расчета pT-параметров кристаллизации магм ГђВё для оценки состава расплавов ГђВЅГђВ° различных стадиях их эволюции [15,16]. Алливалиты ГђВёГђВ· вулканов Курило-Камчатской дуги являются удобным объектом для подобных исследований, поскольку ГђВІ их минералах ГђВІ достаточных количествах сохранились стекловатые расплавные включения.
        Состав включений ГђВё вмещающих их минералов определялся ГђВІ лаборатории микроанализа каф. петрологии МГУ (электронный микроскоп Camscan-4DV, анализатор LinkSystem-10000, аналитики ГђВ•.ГђВ’. Гусева ГђВё ГђВќ.ГђВќ. Коротаева). Составы стекол определялись ГђВїГђВѕ максимальной площади ГђВ ГђВ’ размером ГђВЅГђВµ менее 20 ГђВјГђВєГђВј, что позволяет пренебречь влиянием граничных эффектов [17]. Определения химического состава пород (петрогенные элементы ГђВё элементы-примеси) произведены ГђВІ 1985 ГђВі. ГђВІ лаборатории Копенгагенского университета ГђВїГђВѕГђВґ руководством доктора Дж. Бейли. Содержания петрогенных элементов определены методом XRF анализа стеклянных дисков с привлечением методов атомной абсорбции (Na, Mg) ГђВё "мокрой" химии (Fe). Для определения содержаний ГђВ ГђВ—ГђВ­, Cs, U, Th, Hf, Co ГђВё Sc использован метод INAA, для остальных элементов-примесей - метод XRF (установка PW 1400).
        Расплавные включения обнаружены ГђВІГђВѕ всех породообразующих минералах оливин-анортитовых включений: оливинах, плагиоклазах ГђВё пироксенах. ГђВ’ настоящей работе представлены результаты изучения ГђВ ГђВ’ ГђВІ оливинах ГђВё плагиоклазах ГђВёГђВ· алливалитов вулканов Мутновский, Ксудач ГђВё Головнина.
        Большинство ГђВ ГђВ’ - стекловатые (природно закаленные), состоящие ГђВёГђВ· светло-кремового стекла ГђВё газовой фазы, количество которой колеблется от 10 ГђВґГђВѕ 15% объема включения. ГђВ’ плагиоклазах включения содержатся ГђВІ большем количестве, чем ГђВІ оливинах, ГђВё обычно вытянуты вдоль удлинения кристаллов; ГђВІ оливинах ГђВ ГђВ’ чаще изометричные. ГђВ’ An>91 ГђВё Fo>79 резко преобладают частично раскристаллизованные ГђВ ГђВ’. Размеры изучавшихся включений - 10-40 ГђВјГђВєГђВј ГђВІ плагиоклазах ГђВё 10-50 ГђВјГђВєГђВј ГђВІ оливинах. ГђВ’ оливинах распределение ГђВ ГђВ’ хаотичное, без ГђВІГђВёГђВґГђВёГђВјГђВѕГђВ№ приуроченности ГђВє кристаллографическим направлениям, ГђВІ плагиоклазах включения часто приурочены ГђВє зонам роста кристаллов. Перечисленные признаки, согласно ГђВ­.Реддеру [15], указывают ГђВЅГђВ° первичное происхождение ГђВ ГђВ’.
        Наряду со стекловатыми включениями ГђВІ оливинах ГђВё плагиоклазах отмечены ГђВё частично раскристаллизованные ГђВ ГђВ’. Обилие ГђВІ них рудной фазы, присутствие вторичных минералов, развивающихся ГђВїГђВѕ стеклу, приуроченность таких включений ГђВє линейным направлениям ГђВІ кристаллах, значительные вариации морфологии ГђВё состава включений ГђВЅГђВµ позволяют использовать их для оценки состава исходного расплава.
        ГђВ’ минералах алливалитов (как ГђВІ оливинах, так ГђВё ГђВІ плагиоклазах) обнаружены единичные первичные флюидные включения, приуроченные ГђВє центральным частям зерен, что дает основание считать, что расплав, ГђВёГђВ· которого кристаллизовались эти минералы, был флюидонасыщенным.

    Оценка состава расплава по стекловатым расплавным включениям.
        Относительная простота минералогии алливалитов (существенное преобладание оливина ГђВё плагиоклаза выдержанного состава) позволяет использовать расчетные методы оценки состава родоначального расплава. Исходными данными являются составы первичных стекловатых включений (табл.4) ГђВІ плагиоклазах (An90-91) ГђВё оливинах (Fo79-80). Поскольку после захвата включения ГђВЅГђВ° его стенки кристаллизуется некоторое количество минерала-хозяина, ГђВІ оливинах первичные ГђВ ГђВ’ обеднены оливиновой составляющей, ГђВ° ГђВІ плагиоклазах - плагиоклазовой. Таким образом, мы можем ввести некоторые граничные условия для состава расплава, ГђВёГђВ· которого кристаллизовались алливалиты. Содержание MgO будет занижено ГђВІГђВѕ включениях ГђВёГђВ· оливина ГђВё завышено ГђВІГђВѕ включениях ГђВёГђВ· плагиоклаза, т.ГђВµ. содержание MgO ГђВІ расплаве соответствует интервалу 3.5 - 4.9 вес.%. Аналогичным образом можно оценить содержания Al2O3 (15.217.7%) ГђВё CaO (8.6-9.4%). Из состава стекол ГђВІ сосуществующих минералах ГђВё ГђВёГђВ· состава минералов геометрическим способом рассчитаны количества минерала-хозяина, кристаллизовавшегося ГђВЅГђВ° стенки после захвата включений (ГђВІ среднем 4.5 ГђВё 18.7 вес.% для оливина ГђВё плагиоклаза соответственно).
        ГђВќГђВ° основе данных ГђВѕ составе ГђВ ГђВ’ ГђВё кристаллизующихся фаз рассчитана температура совместной кристаллизации оливина ГђВё плагиоклаза - 1050° -1100° ГђВЎ. Составы равновесных с расплавом плагиоклазов ГђВё температуры их кристаллизации рассчитывались ГђВЅГђВ° основе уравнений ГђВђ.ГђВђ. Арискина ГђВё ГђВ“.ГђВњ. Барминой [18]. Расчетные составы плагиоклаза при этом имеют содержания анортита, заниженные относительно реальных ГђВЅГђВ° 7-10%. Повышенные содержания анортитовой молекулы ГђВІ плагиоклазах алливалитов могут быть объяснены повышением содержания ГђВІ расплаве воды, смещающей составы плагиоклаза ГђВІ более основную область. Составы оливинов ГђВё температуры их кристаллизации рассчитаны ГђВїГђВѕ модели Форда [19]. Оценка содержания воды ГђВІ исходном расплаве проводилась ГђВїГђВѕ несоответствию температур равновесия оливина ГђВё плагиоклаза [20] ГђВё ГђВїГђВѕ распределению кальция между расплавом ГђВё плагиоклазом [21]. Оценки, полученные первым методом (1.5%), близки минимальным оценкам, полученным вторым методом (1.65%).

    Термометрический эксперимент.
        Для проверки полученных расчетных данных проведен ряд термометрических экспериментов, для которых отбирались зерна оливинов ГђВё плагиоклазов (ГђВїГђВѕ 100 зерен) с достоверно первичными стекловатыми ГђВ ГђВ’, содержащими газовую фазу ГђВё ГђВЅГђВµ несущими признаков перекристаллизации ГђВё вторичного изменения. Средний размер включений - 15-20 ГђВјГђВєГђВј. Эксперимент проводился ГђВІ муфельной микропечи без визуального наблюдения ГђВІ лаборатории магматической петрологии ИГЕМ при содействии ГђВђ.ГђВ”. Бабанского.
        Гомогенизация включений осуществлялась ГђВІ платиновом контейнере, заполненном порошком графита. Использовался метод ступенчатого нагрева через 20° ГђВЎ (точность измерений 10° ГђВЎ), начиная с 1000° ГђВЎ. После выведения образца ГђВІ необходимый температурный режим препарат 2-3 минуты выдерживался при постоянной температуре, после чего образец извлекался ГђВёГђВ· термокамеры ГђВё закаливался при комнатной температуре. Достижение гомогенизации фиксировалось визуально, ГђВїГђВѕ исчезновению флюидной фазы. Большинство ГђВ ГђВ’ было гомогенизировано ГђВІ пределах от 1050 ГђВґГђВѕ 1100° ГђВЎ. Немногочисленные включения, газовая фаза которых ГђВЅГђВµ исчезла при нагреве ГђВґГђВѕ 1200° ГђВЎ, отбракованы как негерметичные или образовавшиеся ГђВІ результате гетерогенного захвата расплава ГђВё газово-жидкой фазы при образовании включения.

    Обсуждение результатов.
        Составы расплавов, ГђВёГђВ· которых кристаллизовались минералы алливалитов, оценивались двумя способами: (1) микроанализом искусственно закаленных ГђВІ ходе термометрического эксперимента ГђВ ГђВ’, ГђВё (2) путем термодинамических расчетов (табл.4). Экспериментальные результаты обнаруживают хорошую сходимость (рис.2), что подтверждает их корректность. Близкие составы расплавов для разных объектов при значительной пространственной разобщенности изучавшихся вулканов согласуются с предположением ГђВѕ существовании единой родоначальной магмы низкокалиевых толеитов. Состав расплава, полученный расчетным путем, отличается от экспериментальных составов повышенной лейкократовостью, что, вероятно, связано с ограниченным выбором зерен (при расчетах использовались данные ГђВїГђВѕ стекловатым включениям ГђВІ сосуществующих минералах, ГђВ° ГђВІ наиболее магнезиальных оливинах ГђВё кальциевых плагиоклазах резко преобладают частично раскристаллизованные включения; ГђВІ результате расчеты проведены для парагенезиса Fo78-79 An90-91, тогда как для термометрических экспериментов использовались частично раскристаллизованные включения парагенезиса Fo81-82 An93-96). Пониженная железистость расчетных составов может быть результатом диффузионного перераспределения железа ГђВІ оливине-хозяине ГђВІ период внутрикамерной кристаллизации [22].
        ГђВќГђВ° петрохимических диаграммах (рис.2) полученные путем термометрического эксперимента родоначальные расплавы занимают промежуточное положение между алливалитами ГђВё большей частью эффузивных пород, ГђВІ начале эволюционного тренда низкокалиевых толеитовых серий (вулканиты с кремнекислотностью менее 50% встречаются нечасто, ГђВё их происхождение, вероятно, связано с локальной концентрацией ранних вкрапленников). Судя ГђВїГђВѕ направлению трендов, основным фактором дифференциации магм было фракционирование оливина ГђВё плагиоклаза. Таким образом, представленные материалы подтверждают предположение ГђВѕ кумулятивной природе алливалитов [1,8,14].
        Эволюционные тренды, рассчитанные ГђВёГђВ· среднего состава экспериментальных расплавов с помощью программы COMAGMAT [4], близки ГђВє реальным трендам изверженных пород с кремнекислотностью ГђВґГђВѕ 58% (рис.2). Точки пород вулкана Менделеева ГђВЅГђВ° диаграммах расположены вблизи трендов, рассчитанных для фракционной кристаллизации при исходном содержании воды 2% ГђВё при фугитивности кислорода ГђВЅГђВ° 0.4-0.6 лог. ед. выше буфера NNO; для эффузивов вулканов Ксудач ГђВё Заварицкого предполагается эволюция при большей фугитивности кислорода (1.0-1.4 лог. ед. выше буфера NNO) ГђВё при меньшем содержании воды ГђВІ родоначальном расплаве (1.0-1.2%). Для пород вулкана Мутновский ГђВё для эффузивных пород кислого состава наблюдается существенное отклонение от расчетных трендов, что указывает ГђВЅГђВ° то, что эволюция расплавов ГђВЅГђВ° этой стадии определяется ГђВЅГђВµ только кристаллизационным фракционированием. Свидетельством возможного участия ГђВІ магмообразовании материала коры является устойчивое различие эффузивов Камчатки ГђВё Курильской гряды ГђВїГђВѕ уровню общей щелочности (рис.2ГђВІ).
        При оценке баланса петрогенных элементов (исходный расплав = алливалит + базальт), выполненной методом простой пропорции, установлено, что для образования базальта, ГђВїГђВѕГђВґГђВѕГђВ±ГђВЅГђВѕГђВіГђВѕ базальтам Курило-Камчатской дуги, необходимо фракционирование ГђВёГђВ· родоначального расплава 7-8% оливин-плагиоклазового кумулята.
        Наиболее обильны включения ГђВІ длительно развивающихся вулканах, прошедших кальдерную стадию развития. Судя ГђВїГђВѕ разнообразию состава вулканитов ГђВё включений, питающая магматическая система ГђВїГђВѕГђВґ такими вулканами имеет вертикальную зональность ГђВїГђВѕ составу ГђВё температуре ГђВё представлена либо ГђВѕГђВґГђВЅГђВёГђВј крупным расслоенным очагом, либо небольшими камерами ГђВЅГђВ° разных уровнях, выполненными расплавом разной степени дифференциации. Различия ГђВІ составе между включениями ГђВё вмещающими их породами определяются ГђВІ этом случае эволюцией магматической системы, ГђВ° именно дифференциацией магматического расплава, сопровождающейся кумулятивными процессами с одновременным появлением наиболее кислых дифференциатов. Периодическое поступление новых порций горячей магмы приводит ГђВє конвекции ГђВё ГђВє поднятию ГђВёГђВ· глубинных частей системы фрагментов как затвердевшего, так ГђВё более жидкого мафического материала ГђВІ верхние горизонты ГђВё вынос его ГђВЅГђВ° поверхность ГђВІ ГђВІГђВёГђВґГђВµ включений. Последние, таким образом, могут представлять собой кумуляты или же застывшие ГђВЅГђВ° разных уровнях интрузивные тела, образованные ГђВ·ГђВ° счет ранних порций магмы.

    Выводы.
        1. Стекловатые включения ГђВІ алливалитах могут служить достоверными источниками информации ГђВѕ ранних расплавах магматических камер. Полученные составы ранних расплавов близки между собой ГђВё соответствуют материнскому расплаву, формирующему низкокалиевые толеитовые серии вулканов Курило-Камчатской островной дуги (Заварицкого, Головнина, Ксудач, Мутновский, Менделеева ГђВё др.).
        2. Данные ГђВїГђВѕ расплавным включениям подтверждают сделанные ранее выводы ГђВѕ кумулятивной природе алливалитов (что, впрочем, ГђВЅГђВµ исключает возможности присутствия ГђВІ изученных эффузивах включений других генетических типов).
        3. Температура совместной кристаллизации оливина ГђВё плагиоклаза алливалитов оценивается ГђВІ 1050-1100° ГђВЎ, содержание воды ГђВІ исходном расплаве - ГђВІ 1.5-2 вес.%.
        4. Постоянство состава расплавов, равновесных с минералами алливалитов различных вулканов Курило-Камчатской дуги, свидетельствует ГђВѕ том, что эти расплавы близки ГђВє родоначальной магме низкокалиевых толеитов данного региона.

    Список литературы:

    1. Фролова Т.И., Бейли Д.К., Бурикова И.А., Дриль С.И. О генетической общности низкокремнеземистых включений и вмещающих пород Курильской островной дуги // Тихоокеанская геология. 1988. 3. С. 27-35.
    2. Irvine, T.N., Barager, W.R.A. A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks // Can. Journ. of Earth Sci. 1971. V.8. P.523-548.
    3. Myashiro, A. Volcanic rock series in island arcs and active continental margins // Am. J. Sci. 1974. V.274. P.321-355.
    4. Ariskin, A.A., et al. COMAGMAT: a Fortran program to model magma differentiation processes // Computers and Geosciences. 1993. V.19. P. 1155-1170.
    5. Pearce, J.A. Trace element characteristics of lavas from destructive plate boundaries // Andesites / Ed. R.S. Thorpe. London. 1982. P. 526-547.
    6. Тейлор С.Р., Мак-Леннан С.М. Континентальная кора: ее состав и эволюция. М.: Мир, 1988. 379 с.
    7. Bailey, J.C., Larsen, O., Frolova, T.I. Strontium isotope variations in Lower Tertiary - Quarternary volcanic rocks from the Kurile Island Arc // Contrib. Min. Petrol. 1988. 95. P.155-165.
    8. Волынец О.Н., Щека С.А., Дубик Ю.М. Оливин-анортитовые включения вулканов Камчатки и Курил. В кн.: Включения в вулканических породах Курило-Камчатской дуги. М.: Наука, 1978, С. 124-167.
    9. Ермаков В.А., Волынец О.Н., Колосков А.В. Включения в вулканических породах Курило-Камчатской островной дуги и их значение для понимания петрогенезиса. В кн.: Петрология и геохимия островных дуг и окраинных морей. М.: Наука, 1987, С. 293-312.
    10. Фролова Т.И., Бурикова И.А., Дриль С.И., Бейли Д.К., Митрейкина О.Б. Природа низкокремнеземистых оливин-анортитовых включений и условия их формирования // Тихоок. геол. 1989. 6. С. 85-95.
    11. Щека С.И. Базит-гипербазитовые интрузии и включения в эффузивах Дальнего Востока. М.: Наука, 1983. 165 с.
    12. Arculus, R.D.J., Wills K.J.A. The petrology of Plutonic Blocks and Inclusions Island Arcs // Journ. Petrol. 1980. V.21. part 4. P. 743-799.
    13. Conrad, W.C., Ray, S.M., Ray, R.W. Magma mixing in the Aleutian Arc: evidence from cognate inclusions and composite xenoliths // Volc. Geotherm. Research. 1983. V.18. 1-4. P. 279-296.
    14. Фролова Т.И., Дриль С.А. Андезитовый вулканизм островных дуг и его геологическое значение // Тихоок. геол. 1993. 3. С. 3-14.
    15. Roedder, E., Fluid inclusions. // Reviews in mineralogy. 1984. V. 12. Michigan: Book Crafters Inc.: Miner.Soc.Amer. 644.
    16. Соболев А.В. Включения расплавов в минералах как источник принципиальной петрологической информации // Петрология. 1996. 4(3). С. 228-239.
    17. Lu, F., Anderson, A.T., Davis, A.M. Diffusional gradients at the Crystal/Melt interface and their effect on the composition of melt inclusions // Journ. Geol. 1995. V.103. P.591-597.
    18. Арискин А.А., Бармина Г.С. Термометрия равновесий плагиоклазов с расплавами базальтов и андезитов // Геохимия. 1990. 3. С. 441-447.
    19. Ford, C.E., et al. Olivine-liquid equilibria: temperature, pressure and composition dependence of the crystal/liquid cation partition coefficients for Mg, Fe2+, Ca and Mn // Journal of Petrology. 1983. V.24. P. 256-265.
    20. Danyushevsky, L. V. 1998. The effect of small amount of H2O on fractionation of mid-ocean ridge magmas // Abstr. AGU Spring Meeting. Eos 79, No.17/suppl., S375.
    21. Pletchov, P.Yu., Gerya, T.V. Effect of H2O on plagioclase-melt equilibrium // Experiment in GeoSciences. 1998. 7(2). P. 7-9.
    22. Danyushevsky, L.V., Della-Pasqua, Re-equilibration of melt inclusions trapped by magnesian olivine phenocrysts from subduction-related magmas: petlrological applications // Contrib. Min. and Petrol. 1998. (submitted).


    Back to main page