ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 7 ноября 2008 г. 
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.04
7425 На соискание
степени
 дгмн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Плечов Павел Юрьевич
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители

6165 Официальные оппоненты
Когарко Л. Н
Геншафт Ю. С
Гирнис А. В

6255

4662
дгмн
дгмн
дгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.
1
43
Номер тома
Кол‑во стр.
1
43

5751 Приложений
5787 Источников
0
76
5778 Таблиц
5760 Иллюстраций
0
12
Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город

1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета
Д 501.001.62
2151 Полное наименование организации
Д 501.001.62
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова   119991, Москва, ГСП‑1, Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет  
Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации
Кафедра петрологии геологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В.Ломоносова (МГУ)
2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Множественность источников островодужных магм и динамика их взаимодействия
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Общая характеристика работы.  
  
Огромное количество научных публикаций по эволюции надсубдукционных зон затрагивают практически все области геологии, демонстрируя сложность и разнообразие протекающих в них   
процессов. Благодаря современным методам исследований, в том числе и численному моделированию в последние десятилетия накоплен принципиально новый фактический материал. Он   
требует переосмысления многих положений, закрепившихся в науке с 1960‑1970 гг. Особенное значение приобрела проблема наличия единого островодужного типа магм с общим источником   
их генерации. Наряду с островодужными известково‑щелочными и толеитовыми базальтами были описаны другие типы островодужных магм [Crawford, 1989; Defant, Drummond,1990; Волынец,   
1995]. Необходимо не только определить место этих источников в конкретной геодинамической обстановке, но и создать модель динамики подъёма магм к поверхности, их фракционирования   
и смешения с магмами различных источников.   
  
Процессы, происходящие в островодужной системе, приводят к образованию максимального среди всех известных геотектонических обстановок разнообразия вулканических серий. Во   
многом оно объясняется различием в степени метасоматоза мантии и вариаций в механизмах плавления мантии надсубдукционного клина [Gill, 1981; Pearce and Peate, 1995; Portnyagin   
et al., 2007], а также возможного плавления субдуцированной плиты [Jogodzinsky et al.,1996]. При этом огромную роль в формировании вулканических серий играют процессы смешения   
магм [Eighelberger, 1978, Sakuyama, 1979, Иванов, 1990].   
  
В настоящей работе показана возможность существования нескольких источников магм в нижней части островодужной коры. Их существование и развитие доказаны и охарактеризованы   
на примерах конкретных объектов в свете общей эволюции островодужной системы. В данной работе, на примере конкретных островодужных магматических систем. Рассматривается их   
петрология, кинетика и динамика процессов смешения контрастных по составу расплавов, которые зачастую являются триггерами крупных вулканических извержений [Sparks et al.,   
1977].   
  
Актуальность работы.   
  
Актуальность данной работы определяется ключевой ролью островодужного вулканизма в понимании геологии и геодинамики процессов, происходящих в конвергентных зонах Земли. Островодужный   
вулканизм  отражение комплекса взаимосвязанных процессов в погружающейся гидратированной океанической плите. Среди них первостепенное значение имеют (1) метаморфизм (2) дегидратация,   
(3) фильтрация потоков флюидов и расплавов в надсубдукционном мантийном клине, (4) частичное плавление мантии и островодужной коры и, наконец, (5) процессы гибридизации магм.   
  
Цель и задачи работы.   
  
Основные цели работы   
выявить и петрологически охарактеризовать основные типы островодужных серий нижнекорового происхождения,   
определить их вклад в общую эволюцию островодужного вулканизма,   
определить наиболее вероятный источник магмогенерации выделенных серий   
создать модель механизма гибридизации базальтов с кислыми магмами корового происхождения.   
  
Эти цели предполагают решение следующих задач:   
  
1) Выделение вулканических серий, типичных для зрелых островных дуг, определение их геологической позиции и приуроченности к этапам эволюции островодужных систем.   
  
2) Петрологическая характеристика каждой из выделенных серий на примере конкретных объектов современного вулканизма. Выявление физико‑химических условий эволюции исходных   
магм.   
  
3) С привлечением результатов решения задач (1) и (2) изучить характер и механизмы гибридизма магм на примере долгоживущих вулканических систем островных дуг, а также определить   
признаки гибридизма, определить физико‑химические параметры формирования магм и оценить вклады химического и механического механизмов смешения кислых и основных магм.   
  
4) Провести численное петрологическое и гидродинамическое моделирование процессов смешения магм в конкретных вулканических системах с возможностью прогноза характера извержения   
и потенциальной опасности вулканической системы для жизнедеятельности населения островных дуг.   
  
Фактический материал.   
  
Для детального изучения петрологических особенностей магм, возникающих в различных зонах магмогенерации, идеально подходит зрелая островная дуга с большим геохимическим разнообразием   
серий одновозрастных пород. К таким дугам, в первую очередь, относится Курило‑Камчатская островная дуга, результаты изучения которой лежат в основе работы. Результаты исследований   
разнообразных по условиям магмогенерации и составу пород вулканических дуг Японии и Малых Антильских островов используются в данной работе в качестве тестов основных выводов   
работы.   
  
В процессе работы использовались материалы, полученные автором в ходе полевых работ 1996‑2007 гг в районах современного островодужного вулканизма Камчатки, Курил, Японии,   
Фиджи и Вануату. Для детальных петрологических исследований привлекался каменный материал с вулканов Суифриере Хиллз (Малые Антилы) и Сент‑Хеленс (Каскадные горы), предоставленный   
коллегами из Бристольского университета.   
  
Было исследовано около 850 шлифов вулканических пород с 135 вулканов и моногенных эруптивных центров, произведено около 6000 микрозондовых определений составов стекол и минералов.   
Было исследовано около 500 расплавных включений и проведены сотни закалочных экспериментов. Было получено около 80 определений рассеянных и летучих элементов в стеклах расплавных   
включений методами ионной масс‑спектрометрии и LA‑ICPMS.   
  
Проведено 18 серий экспериментов по изучению минеральных равновесий в вулканических системах и кинетики реакций минерал‑расплав.   
  
Научная новизна и личный вклад автора.   
  
Автором разработаны методы комплексного петрологического изучения вулканических серий, в основе которых лежит изучение расплавных и минеральных включений, усовершенствованы   
некоторые методы классической петрографии вулканических пород и впервые для таких вулканических объектов проведен анализ минеральных реакций с целью восстановления кинетических   
параметров вулканических систем.   
  
В работе получены принципиально новые данные по составам и условиям существования родоначальных расплавов низкокалиевых островодужных серий, что позволило предложить модель   
их образования путём плавления амфиболитов в нижних частях островодужной коры.   
  
Обобщены данные по петрографии и минеральному составу полей моногенных вулканитов Камчатки, показаны их систематические отличия от других типов вулканитов и предложена модель   
их происхождения путём плавления амфиболовых пироксенитов, которые в свою очередь являются реститами от выплавления магм вулканического фронта.   
  
Разработана обобщенная модель эволюции вулканизма островодужных систем, объясняющая наличие областей развития островодужного вулканизма не приуроченных к современным зонам   
субдукции.   
  
Впервые на основе петрологических данных и гидродинамического моделирования построена количественная модель конкретного извержения (вулкан Шивелуч, 2001‑2004 гг). Разработанные   
методы были применены к андезитовым вулканам островных дуг, для которых характерна смена режима извержения от медленного роста лавового купола к катастрофическим взрывам.   
  
Впервые проведено термодинамическое моделирование кристаллизации магм в системе с градиентом температур в применении к процессам гибридизации в островодужных системах и разработана   
модель механизма гибридизации кислых и основных магм, показана его широкая применимость к островодужным объектам.   
  
Практическое значение.   
  
Результаты, полученные в данной работе, служат цели построения общих геодинамических моделей островодужного магматизма, могут быть использованы при интерпретации геохимических   
данных с целью реконструкции палео‑островодужных систем, прогнозирования характера извержений и общей вулканоопасности в районах активного вулканизма.   
  
Основные защищаемые положения.   
  
1. На основе детального изучения низкокалиевых островодужных магм андезибазальтового состава, приуроченных к активному вулканическому фронту развитой островодужной системы,   
доказано, что они формируются при частичном плавлении амфиболитов в нижней части островодужной коры при 8‑10 кбар, 1130‑1160oС и степенях плавления более 25%. Эти магмы являются   
родоначальными для типичных вулканических серий активного фронта развитых островных дуг.   
  
2. На основе детального изучения вулканитов умереннокалиевой высоко‑титанистой серии, характерных для тыловых частей островных дуг, доказано, что они формируются путём частичного   
плавления пироксенитов при 8‑16 кбар, 1230‑1280oC и степени плавления 5‑20%. Показано, что сами пироксениты являются реститами от выплавления магм активного вулканического   
фронта.   
  
3. Множественность источников островодужных магм основного состава определяется последовательным вовлечением по мере эволюции островодужной системы нижних частей островодужной   
коры в зоны магмогенерации. Специфика вулканических серий развитых островных дуг определяется условиями плавления островодужной коры и процессами гибридизации магм из различных   
источников в долгоживущих приповерхностных магматических очагах.   
  
4. Вулканические серии андезитовых вулканов Камчатки (Шивелуч, Кизимен, Безымянный) имеют гибридный генезис и образуются в результате взаимодействия глубинных базальтовых   
расплавов с риолитовыми магмами в приповерхностных очагах. Гибридизация магм сопровождается активной кристаллизацией минералов из более горячего расплава и растворением минералов   
в более холодном, и, приводит к локальному разогреву очага. Изучение минеральных реакций показало, что инъекции базальтов могут вызывать извержения в течение первых недель   
после поступления базальтовой магмы в приповерхностный очаг.   
  
Структура работы.   
  
Работа состоит из 10 глав, общим объемом 250 страниц, с 120 иллюстрациями и 23 таблицами. Список литературы содержит 419 наименований. Во введении дана общая характеристика   
работы, ее актуальность и научная новизна. Первый раздел, состоящий из 3 глав, посвящен описанию основных методов и подходов, использованных при выполнении данной работы,   
общей характеристике островодужного вулканизма и рассмотрению эволюции островодужной системы на примере Камчатки. Второй раздел, состоящий также из трех глав, посвящен петрологическому   
описанию конкретных объектов выделенных серий. В главах 8 и 9 рассматриваются вопросы гибридизации магм в близповерхностных очагах на примере нескольких долгоживущих центров   
андезитового вулканизма и результаты численного моделирования в открытых вулканических системах.   
  
Апробация работы.   
  
Результаты исследования изложены в 91 публикации, в том числе в 1 монографии и 18 статьях в периодических журналах. Они докладывались на международных и всероссийских конференциях   
(72 доклада) в 1997‑2008 годах.   
  
Работа выполнялась в рамках программы Президента РФ Ведущие научные школы России (грант 5338.2006.5, рук. Л.Л.Перчук), гранта Royal Society и проектов РФФИ‑05‑01‑02901‑ЯФ_а,   
РФФИ‑06‑05‑64873, 07‑05‑00959. Часть результатов, использованных в работе, получены в рамках гранта РФФИ  03‑05‑64629 и гранта KOMEX‑2 Министерства Науки и Образования ФРГ   
(BMBF).   
  
Благодарности.   
  
Автор выражает признательность М.В. Портнягину, Л.Л.Перчуку, О.Э.Мельнику, Л.В.Данюшевскому, О.В.Дирксену за многолетнее плодотворное сотрудничество и моральную поддержку.   
  
Автор признателен Л. Аникину, М.В. Портнягину, В.А.Ермакову, С. Чиркову, В.Л. Сывороткину, И. Н. Биндеману, А.О. Волынец, М.М.Певзнер, А.Б.Осипенко, М.Ю. Пузанкову, О.В. Дирксену,   
Л.И.Базановой, Т.Г.Чуриковой, Г.Вернеру, Дж.Бланди за предоставленные для исследования образцы.   
  
Автор благодарен Е.В.Гусевой, Н.Н.Кононковой, Н.Н.Коротаевой, А.Кронцу и М.Тёнеру за помощь в проведении микрозондовых исследований; С.Г.Симакину и Е.В.Потапову за проведение   
ионно‑зондовых анализов; Г.Вёрнеру за предоставленную возможность работы в Геохимическом институте Гёттингена; Л.В.Данюшевскому за возможность использования и помощь в освоении   
программ Петролог‑2.0 и Fe‑loss.   
  
Л.Л.Перчуку, А.А.Маракушеву, И.П.Солововой, В.Б.Наумову, И.Н.Биндеману, И.В.Мелекесцеву, А.А.Арискину, В.А.Ермакову, А.А.Бармину, С.Спарксу, М.Хампфрей, В.В.Пономаревой автор   
признателен за конструктивные обсуждения отдельных аспектов данной работы.   
  
Особую благодарность выражаю студентам и аспирантам кафедры петрологии  Н.Л.Миронову, С.А.Тетроевой, С.В.Трусову, К.А.Бычкову, Т.А.Шишкиной, В.Д.Щербакову, А.Е.Цай, С.П.Крашенинникову,   
И.С.Фомину, которые принимали участие в изучении полевого материала и его обработке в лабораторных условиях:
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово