ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 20 мая 2009 года
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.09
7425 На соискание
степени
 кгмн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Миронов Никита Леонардович
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители
М.В. П. 

6165 Официальные оппоненты
О.А.Луканин . 
А.Д. Б. 

6255
кгмн

4662
дгмн
кгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.
1
31
Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников

5778 Таблиц
5760 Иллюстраций

Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс
495‑938‑20‑54
2754 Город
Москва
1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета

2151 Полное наименование организации
Д 002.109.02
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)
119991 ГСП‑1, Москва В‑334, ул. Косыгина, 19
Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации
Работа выполнена в Учреждении  Российской  Академии  Наук  Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции  Институте геохимии и аналитической химии  им. В.И. Вернадского РАН     
(ГЕОХИ РАН)
2385 Сокращенное наименование организации

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

9045 Наименование диссертации
Происхождение и эволюция магм Ключевского вулкана, Камчатка, по данным изучения расплавных включений в оливине
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Актуальность темы исследования    
   
Одной из главных геодинамических обстановок проявления вулканизма на Земле являются конвергентные границы литосферных плит, на которых происходит субдукция океанической плиты    
в мантию. В этой обстановке происходит образование новой коры, по составу приближающейся к континентальной, и процессы фундаментального преобразования океанической плиты в    
условиях высоких температур и давлений в мантии Земли. Ключевой задачей исследований вулканизма конвергентных границ литосферных плит, который проявлен в островных дугах и    
активных континентальных окраинах, является реконструкция всего пути эволюции магм от момента образования до извержения на поверхность Земли. Несмотря на значительные усилия,    
направленные на комплексное решение этой проблемы методами петрологии и геохимии, многие вопросы остаются недостаточно освещенными. Особенно дискуссионными остаются состав    
и источники родоначальных островодужных магм [Соболев и др., 1993; Stolper, Newman, 1994; Kelemen et al., 2003; Portnyagin et al., 2007a], ранние этапы фракционирования магм    
в коре [Pichavant et al., 2002; 2007], значение коровой ассимиляции в эволюции примитивных магм [Danyushevsky et al., 2004; Reubi, Blundy, 2008], флюидный и окислительно‑восстановительный    
режимы дифференциации магм [Sobolev, Chaussidon, 1996; Wallace, 2005; Rowe et al., 2009].    
   
В данной работе была поставлена задача реконструкции всего пути эволюции островодужных магм с момента зарождения в мантии до извержения на поверхность для одного вулканического    
центра  вулкана Ключевской на Камчатке. В основу работы положено детальное изучение магматических включений в минералах, сохранивших информацию о различных этапах эволюции    
магм и значительных вариациях составов расплавов, существовавших в природе. На основе полученных данных была создана модель эволюции магм Ключевского вулкана, согласованная    
с геофизическими данными. Проведенное исследование служит фундаментальным вкладом в понимание комплексных процессов магматизма конвергентных границ литосферных плит.    
   
Цель работы.    
   
Цель настоящей работы состояла в решении следующих вопросов:    
1. Развитие и совершенствование методики изучения магматических включений в минералах для решения петрологических задач в областях надсубдукционного магматизма.    
2. Оценка состава родоначальных расплавов Ключевского вулкана и реконструкция составов и условий плавления их мантийных источников.    
3. Выяснение происхождения микроэлементных и изотопных вариаций составов родоначальных магм Ключевского вулкана.    
4. Определение физико‑химических условий кристаллизации родоначальных расплавов и их изменения в процессе эволюции магм вплоть до момента вулканического извержения.    
5. Построение согласованной с геофизическими данными петролого‑геохимической модели образования и эволюции магм Ключевского вулкана.    
   
Научная новизна    
1. Установлены значительные вариации содержаний петрогенных элементов и элементов‑примесей в расплавах Ключевского вулкана, значительно превышающие вариации составов пород    
и свидетельствующие о большой гетерогенности составов исходных магм вулкана и об их эффективном смешении до извержения на поверхность.    
2. Показано, что образование исходных магм Ключевского вулкана происходит в результате плавления литологически гетерогенного мантийного источника под воздействием H2O‑CO2‑содержащего    
флюида, обогащенного также рядом микроэлементов (напр., K, Ba, Cl, B, Pb).    
3. Продемонстрировано, что примитивные расплавы Ключевского вулкана характеризуются большим интервалом содержаний несовместимых элементов‑примесей и изотопного состава кислорода,    
что может объясняться взаимодействием исходных деплетированных мантийных магм с метасоматизированной литосферной мантией.    
4. На основе прямых данных о составе расплавов проведена количественная оценка физико‑химических условий декомпрессионной фракционной кристаллизации магм Ключевского вулкана.    
Показано, что при подъеме магм к поверхности происходит увеличение параметра dF/dP, отражающего степень кристаллизации при уменьшении давления. Заключительные этапы кристаллизации    
происходят в практически изотермических условиях в режиме интенсивной дегазации расплавов.    
5. Проведена оценка флюидного режима (H2O, CO2, S, Cl, F) образования и эволюции магм Ключевского вулкана. Показано, что эволюция магм сопровождается дегазацией летучих компонентов    
на всех этапах фракционирования. Ранняя флюидная фаза характеризуется водно‑сульфатно‑карбонатным составом. Заключительные этапы фракционирования сопровождаются отделением    
преимущественно водного флюида. Частичное отделение хлора из расплава во флюидную фазу происходит в течение всего интервала кристаллизации. Оценено, что эмиссия летучих компонентов    
в результате активности Ключевского вулкана может составлять до 1.5 % от средней ежегодной эмиссии летучих всеми островодужными вулканами Земли.    
6. Построена согласованная с геофизическими данными петролого‑геохимическая модель происхождения и эволюции магм Ключевского вулкана.    
   
Практическая ценность    
   
Работа является фундаментальным вкладом в решение основных вопросов надсубдукционного магматизма, включающих количественную оценку состава магм и их источников, оценку физико‑химических    
условий образования и эволюции родоначальных магм, происхождение островодужных вулканических серий, а также строение магматических питающих систем под вулканами.    
   
Разработан комплекс методов для оценки состава, условий образования и кристаллизации родоначальных островодужных магм и их источников.    
   
Оценена эмиссия летучих компонентов в результате деятельности Ключевского вулкана, которая может быть использована в масс‑балансовых расчетах рециклинга вещества, происходящего    
на конвергентных границах литосферных плит и для оценки воздействия вулканизма на климат.    
   
Фактический материал    
   
В основу работы положен фактический материал, полученный в результате исследования коллекции пород Ключевского вулкана, собранной в различные годы и предоставленный автору    
А.А. Арискиным, Г. Вернером, Ф. Дорендорфом, П.Ю. Плечовым, В.В. Пономаревой, А.Ю. Озеровым и С.А. Хубуная. Для изученных образцов были исследованы шлифы, прозрачно‑полированные    
пластинки и мономинеральные фракции, также было приготовлено около 30 препаратов для оптического и аналитического исследования минералов и включений в них. В ходе работы было    
проведено около 200 термометрических экспериментов с оптическим контролем с расплавными включениями в минералах.    
   
В работе использовались следующие методы валового и локального количественного химического анализа: рентгено‑флюоресцентный анализ (петрогенные и редкие элементы в породах    
 17 анализов); электронно‑зондовый анализ (петрогенные элементы, Cl и S в расплавных включениях  около 400 и минералах ‑ около 2000 анализов), вторично‑ионная масс‑спектрометрия    
(редкие элементы, F и H2О в стеклах расплавных включений ‑ около 110 анализов), CO2 лазерная флюоринация (изотопный состав кислорода &#948;18O в оливине ‑ 20 анализов).    
   
При обработке и систематизации фактического материала использовались доступные литературные данные и неопубликованные материалы (Плечов П.Ю.) по составу пород, минералов и    
включений в минералах Ключевского вулкана. В ходе работы была создана база данных, насчитывающая более 3000 анализов петрогенных и редких элементов в породах, минералах и    
расплавных включениях Ключевского вулкана.    
   
Личный вклад автора    
   
1) Подготовка каменного материала для изготовления шлифов и проведения различного вида анализов, отбор мономинеральных фракций, изготовление прозрачно‑полированных препаратов    
для микрозондового и экспериментального изучения. 2) Оптическое изучение петрографии и минералогии объекта исследования, диагностика и классификация магматических включений.    
3) Проведение экспериментальных исследований расплавных включений в минералах. 4) Совершенствование методики изучения расплавных включений. 5) Проведение электронно‑ и ионно‑зондовых    
анализов расплавных включений и минералов. 6) Оценка условий кристаллизации расплавов и моделирование магматических процессов. 7) Участие в создании базы данных составов пород,    
минералов и расплавных включений Ключевского вулкана. 8) Анализ, систематизация и обобщение полученных результатов, сравнение их с литературными данными.    
   
Апробация работы    
   
По теме работы автором опубликовано 6 статей в международных и российских рецензируемых изданиях (Contributions to Mineralogy and Petrology, Earth and Planetary Science Letters,    
Петрология, Геохимия).    
   
Результаты исследований по теме диссертации представлены в 20 опубликованных тезисах докладов и докладывались автором на Семинарах по экспериментальной минералогии, петрологии    
и геохимии (Москва, ГЕОХИ РАН, 2000, 2002, 2003 г.), 14‑м Российском совещании по экспериментальной минералогии (Черноголовка, ИЭМ РАН, 2001 г.), совместном международном    
Конгрессе Европейского Геофизического Союза, Американского Геофизического Союза и Европейского Союза по Наукам о Земле (EGU‑AGU‑EUG joint Assembly, Ницца, Франция, 2003 г.),    
Рабочем совещании по теме Включения в минералах и процессы в мантии Земли (Рингберг, Германия, 2005 г.), Генеральной ассамблее IAVCEI 2008 (Международной Ассоциации Вулканологии    
и Химии Недр Земли) (Рейкьявик, Исландия, 2008 г.) и 13‑й международной конференции по термобарогеохимии и IV симпозиуме APIFIS (Москва, ИГЕМ РАН, 2008 г.).    
   
Структура и объем работы    
   
Работа состоит из 4 разделов, включающих 9 глав. Первый вводный раздел включает введение (Глава 1) и результаты предыдущих работ с постановкой задачи исследования (Глава 2).    
Во втором разделе рассматриваются методы исследования (Глава 3) и фактический материал (Главы 4‑6), включающий объект исследования, каменный материал, описание петрографии,    
минералогии и петрохимии пород вулкана, характеристику типов магматических включений и состав расплавных включений в оливине. Третий раздел посвящен обсуждению полученных    
результатов и касается вопросов о происхождении, составе родоначальных магм Ключевского вулкана (Глава 7), их эволюции и условиям кристаллизации (Глава 8). В четвертом заключительном    
разделе приведена петролого‑геохимическая модель происхождения и эволюции магм Ключевского вулкана (Глава 9). Главы 3‑8 завершаются выводами. В конце работы приведен список    
литературы, список опубликованных работ по теме диссертации, список рисунков и таблиц. Приложение к диссертационной работе включает фотографии шлифов и включений с кратким    
описанием, таблицы с составами минералов, кристаллических и расплавных включений.    
   
Текстовой и иллюстративный материал изложен на 325 страницах (255  основной текст, 70  приложение) и включает 132 рисунка, 8 фотографий, 34 таблицы в основном тексте и 71    
фотографию и 6 таблиц в приложении; список литературы включает 203 наименования.    
   
Благодарности    
   
Автор выражает благодарность научному руководителю Максиму Владимировичу Портнягину за руководство работой, создание условий для ее проведения, терпение, поддержку и внимание.    
При работе над диссертацией автор постоянно чувствовал заботу и поддержку коллег по лаборатории геохимии магматических и метаморфических пород, в том числе зав. лабораторией    
чл.‑корр. РАН А.В. Соболева, которым автор приносит свою искреннюю благодарность. Автор также выражает признательность и другим сотрудникам ГЕОХИ РАН: В.Б. Наумову за помощь    
в исследовании флюидных включений, консультации и интерес к работе и А.А. Арискину за обсуждение материала диссертации и ценные советы.    
   
Работа посвящена светлой памяти Л.В. Дмитриева.    
   
Автор благодарит П.Ю. Плечова за руководство работой на начальном этапе, а также выражает признательность всем преподавателям кафедры петрологии геологического факультета    
МГУ и ее заведующему проф. Л.Л. Перчуку за учебные годы студенчества и аспирантуры.    
   
Выражаю признательность В.В. Пономаревой за открытие красоты Камчатского вулканического края и С.А. Хубуная за замечательные совместные поля, а также другим камчатским коллегам    
за неизменно теплое общение: Г.П. Авдейко, А.Б. Белоусову, О.В. Дирксену, И.В. Мелекесцеву, М.М. Певзнер, Д.П. Савельеву, А.Ю. Озерову, О.А. Хлебородовой, Т.Г. Чуриковой и    
многим другим.    
   
Большую помощь в работе оказал С.Г. Симакин, выполнивший многочисленное количество высококачественных ионнозондовых анализов. Выражаю признательность Н.Н. Кононковой за помощь    
в электроннозондовых исследованиях. Автор также благодарен И. Биндеману за высококачественный изотопный анализ кислорода в оливинах.    
   
Работа выполнена в рамках проектов РФФИ ( 00‑05‑64384, 03‑05‑64629, 07‑05‑00807).
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