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

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.

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 (An_90-91) ГђВё оливинах (Fo_79-80). 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 Fo_78-79 An_90-91, тогда как для термометрических экспериментов использовались частично раскристаллизованные включения парагенезиса Fo_81-82 An_93-96). 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).