Заключительные этапы эволюции магм Ключевского вулкана (Камчатка) по данным изучения расплавных включений в минералах высокоглиноземистых базальтов -  статья будет опубликована в журнале Петрология в N1 2001 года

Авторы - Н.Л. Миронов, М.В. Портнягин, П.Ю.Плечов, С.А. Хубуная

Магматические включения в минералах.

Магматические включения захватываются минералами во время своего роста, что определяет их уникальную потенциальную способность сохранять текущую информацию о постоянно меняющемся составе и условиях существования магматической системы (например, Roedder, 1984). В минералах базальтов потока Апахончич нами выделяются следующие типы магматических включений: расплавные включения в оливине, клинопироксене и плагиоклазе, флюидные включения в оливине и клинопироксене, твердофазовые включения одного минерала в другом. Также установлены различные типы комбинированных включений (расплав+флюид, расплав+шпинель и т.п.), являющиеся результатом гетерофазного захвата. Магматические включения в минералах высокоглиноземистых базальтов изучались ранее в работах (Бакуменко и др., 1975; Арискин и др., 1995; Озеров и др., 1996; Плечов и др., 2000). Однако данная работа является первой, в которой систематически рассматриваются все типы этих включений. Результаты исследования используются для получения информации о физико-химических условиях кристаллизации минералов высокоглиноземистых базальтов.

Расплавные включения

Расплавные включения изучались во вкрапленниках оливина (Fo_71-79), клинопироксена (Mg#_70-81) и плагиоклаза (An_47-84) (рис.2).

Включения в оливинах чаще всего имеют изометричную либо элипсобразную форму (Рис.3 а,б). Больших скоплений не образуют. Наиболее распространены одиночные включения, реже встречаются группы по 2-3 включения. Также встречаются включения неправильной, заливчатой формы. Размер первичных включений колеблется от 20х10 до 150х40 мкм, для большинства характерен размер 40-60 мкм в диаметре. Большинство включений двухфазные и состоят из стекла и флюидного пузырька, но встречаются и частично раскристаллизованные включения с Cpx, Pl, Amf и рудным минералом (Ti-Mt) в качестве дочерних кристаллических фаз.

Расплавные включения (РВ) в оливинах (Ol). Рис.3а.  На этой фотографии можно видеть первичное стекловатое РВ, имеющее овальную форму и большой размер (ок. 90х50 микрон) (см. анализ OLG245 в табл.3)

Рис.3б. На этой фото видны включения разных генераций, одна из которых образовывалась в результате резорбции оливина. Участки зерен минералов, показанные на фотографиях более светлым тоном, характеризуются более железистым составом. для оливинов и клинопироксенов и более анортитовым составом для плагиоклазов.

В целом, для оливинов существует зависимость между составом оливина-хозяина и наличием в нем расплавных включений. Включения наиболее многочисленны для железистых оливинов (в нашем случае Fo_80-70), в более магнезиальных оливинах включения встречаются значительно реже.

Расплавные включения в Cpx обычно имеют неправильную изометричную или удлиненную форму, иногда с отрицательной огранкой (Рис.3 в, г). Размер колеблется от 25х20 до 120х140 мкм (чаще всего 30-50 мкм в диаметре). По зерну распределены хаотично, часто образуя скопления по несколько десятков размером 10-20 мкм. Встречаются зерна Cpx с несколькими зонами, обогащенными включениями. Наиболее распространены двухфазные расплавные включения (стекло и газовый пузырек), объем пузырька обычно составляет менее 5% от объема включения. В частично раскристаллизованных включениях дочерние фазы представлены рудным минералом, плагиоклазом и амфиболом.

Расплавные включения в клинопироксенах. Рис.3в. Очень характерная форма для РВ в Срх. Зерно Срх зональное, при этом хорошо видно, что вокруг включений, находящихся в более темной зоне (более магнезиального Срх) имеются светлые каймы и ореолы более железистого Срх.

Рис.3г. Поздние РВ (SiO2 -  67-68 мас.%, см. анализ PXG70 в табл.3 ) Участки клинопироксена, показанные на фотографиях более светлым тоном, характеризуются более железистым составом.

Расплавные включения в плагиоклазах образуют 2 группы, различающиеся по морфологическим особенностям (Плечов и др., 2000). Первая группа представлена ксеноморфными включениями размером > 15 мкм, которые приурочены к центральным частям кристаллов по несколько десятков включений в зерне (Рис.3д). Вторая группа представлена включениями, более поздними по времени образования, располагающимися группами по зонам роста плагиоклаза (Рис.3е). Включения этого типа имеют вытянутую, таблитчатую форму. Вокруг таких включений наблюдаются каймы более основного по сравнению с минералом-хозяином плагиоклаза (на 7-10 номеров An) и в целом группы таких включений располагаются в зонах кристалла плагиоклаза более основного состава.

Расплавные включения в плагиоклазах. Рис.3д.  Показаны расплавные включения с содержанием MgO > 3.8 мас.% (см. табл. 3 - PLG86, PLG87)

Рис.3е.  Расплавные включения риолитового состава (см. табл.3 - PLG61, PLG63) Участки плагиоклаза, показанные на фотографиях более светлым тоном, характеризуются  более анортитовым составом.

Флюидные включения

Малоплотные флюидные включения были установлены во вкрапленниках оливина и клинопироксена. Типичный размер включений 5-10 мкм. Факт присутствия флюидных включений рассматривается нами как свидетельство флюидонасыщенности расплавов во время кристаллизации минералов высокоглиноземистых базальтов.

Твердофазовые включения

Установлены следующие типы твердофазовых включений: хромистая шпинель, ортопироксен, клинопироксен, плагиоклаз в оливине, ортопироксен, оливин и плагиоклаз в клинопироксене, единичные включения амфибола и ортопироксена в плагиоклазе (Таблица 2). Анализ данных о взаимоотношениях между минералами и соответствию составов включений и минералов-хозяев показывает, что ранними котектическими фазами данных базальтов являются оливин (Fo_91-78) и клинопироксен (#Mg_86-78) в присутствии хромистой шпинели (Cr/(Cr+Al)=63-74 мол.%). Плагиоклаз (An_83-55) кристаллизуется на более поздних этапах эволюции расплава в парагенезисе с оливином Fo_76-70, клинопироксеном #Mg_77-70 небольшим количеством ортопироксена En_76-65. Полученные данные хорошо согласуются с данными (Озеров и др., 1996). На поздних этапах эволюции высокоглиноземистых базальтов для части расплавов фиксируется появление на ликвидусе амфибола в парагенезисе с плагиоклазом An₇₁.

Таблица 2. Представительные составы парагенезисов вкрапленников высокоглиноземистых базальтов..

Примечание. Fo = 100*Mg/(Mg+Fe2+) - для оливина; Mg# = 100*Mg/(Mg+Fe2+) - для клинопироксена; An = 100*Ca/(Ca+Na) - для плагиоклаза; FeO*- общее измеренное содержание железа. Содержания оксидов - в мас.%; T oC расчитана с помощью Ol-Aug геотермометра (Loucks, 1996); P, кбар - по клинопироксеновому геобарометру (Nimis, Ulmer,1998) (см. описание в тексте)