Н.Л.Миронов "Эволюция высокоглиноземистых базальтов Ключевского вулкана  (Камчатка) по данным изучения магматических включений в минералах"

2. ВГБ Ключевского вулкана.

Выделение высокоглиноземистых базальтов (ВГБ) в качестве самостоятельного типа базальтовых магм было впервые проведено К. Тилли на основании повышенных, до 18 мас. %, содержаний Al2O3 в некоторых афировых вулканитах Северной Калифорнии [Tilley C. E.,1950]. Х. Куно в своей известной работе [Kuno H., 1960] предложил ряд минералогических и петрохимических критериев для отделения высокоглиноземистых базальтов (ВГБ) от ассоциирующих толеитовых и щелочных пород, рассматривая ВГБ как один из наиболее распространенных типов базальтов на Японских о-вах. Именно Куно впервые поставил вопрос о природе ВГБ, полагая, что эти вулканиты представляют первичную магму, формирующуюся в результате частичного плавления мантийного перидотита. Позднее была высказана альтернативная точка зрения, согласно которой накопление Al₂O₃ в магмах может быть обусловлена задержкой кристаллизации плагиоклаза из водосодержащих пикрит-базальтовых магм [Yoder H. S., Tilley C. E.,1962]. В течение последующих десятилетий эта альтернатива первичности и непервичности высокоглиноземистых магм составляет ядро дискуссий о происхождении ВГБ [Crawford A. J. et al.,1987; Кадик А. А. и др., 1990].

Современное состояние проблемы включает несколько конкурирующих гипотез [Арискин А. А. и др., 1995], в соответствии с которыми ВГБ рассматриваются как :

Можно заметить, что первые три гипотезы указывают на возможность формирования собственно высокоглиноземистых расплавов, тогда как гипотеза аккумуляции представляет скорее дополнительный механизм для объяснения широкого спектра содержаний Al₂O₃ в породах толеитовых и известково-щелочных серий, вызванного вариациями количества вкрапленников плагиоклаза.

Для многих крупных вулканических центров островных дуг характерно совместное нахождение ВГБ и высокомагнезиальных базальтов (ВМБ), содержащих более 10 мас.% MgO [Perfit M. R. and al.,1980] и обогащенные форстеритом фенокристаллы оливина - Fo 88-92 . Подобные ассоциации установлены для вулканов Окмок и Макушин на Алеутских о-вах [Gust D. A., Perfit M. R.,1987], Большого трещинного Толбачинского извержения на Камчатке [Большое трещинное ,1984] и для Ключевского вулкана [Хренов А. П. и др.,1989].

2.2. Генезис ВГБ Ключевского вулкана.

Ключевской вулкан в этом плане является уникальным петрологическим объектом, поскольку в составе его извержений присутствуют все промежуточные разности между ВМБ и ВГБ (см. рис.1). В древних шлаковых конусах (2.5 тыс. лет назад) преобладают магнезиальные базальты. В целом в истории развития Ключевского вулкана характерна неоднократная смена составов базальтов от магнезиальных к глиноземистым и вновь к магнезиальным, затем к глиноземистым. Такое изменение химического состава удалось наблюдать в историческое время. При побочных извержениях 1932 и 1938 гг. излияние первых порций лавы начиналось с глиноземистых (MgO-5%), а заканчивалось магнезиальными базальтами (MgO-10%). Начиная с извержения 1945 г. химический состав лав Ключевского вулкана стал глиноземистым и до настоящего времени не изменяется независимо от места и времени прорыва.

Рис.1 Диаграмма, отражающая состав серий базальтов Ключевского вулкана от высокомагнезиальных (High MgO basalts) до высокоглиноземистых (High Al2O3 basalts).

Рис.1а   Гистограмма, показывающая характер распространенности различных серий базальтов Ключевского вулкана. Пик распространенности приходится на высокоглиноземистые базальты с содержанием MgO - 5.5 вес.%

Большинство исследователей пришло к единому мнению о родственности ВМБ и ВГБ, которая прослеживается в общих петрохимических трендах, геохимических характеристиках, трендах составов минералов-вкрапленников и др. [Озеров А. Ю., Хубуная С. А.,1992].

Озеров и др. [Озеров А. Ю. и др.,1996], изучив твердофазные включения в минералах-вкрапленниках базальтов Ключевского вулкана, показали, что в типичных глиноземистых базальтах (поток Заварицкого) присутствуют минералы, отвечающие всему спектру базальтов Ключевского вулкана (Ol(Fo_91-68), Opx(En_89-72), CPx(Di_89-75), Pl(An_84-59)). При этом наблюдается хорошая корреляция между составами минералов-вкрапленников и твердофазных включений в них, что позволяет предположить единую схему фракционирования всех типов базальтов Ключевского вулкана с исходной высокомагнезиальной магмой. В последних работах по генезису Ключевских базальтов [Kersting A. B., Arculus R. J.,1994; Арискин А. А. и др.,1995], приводятся следующие модели такого фракционирования: Kersting, Arculus на основе петрологических исследований и анализа вариаций главных и примесных элементов показывают возможность образования ВГБ из материнских ВМБ за счет фракционирования Ol и Cpx при температурах около 1150° С и умеренных давлениях (5-9 кбар). Арискиным и др. на основании данных по геохимии и минералогии лав Ключевского влк. промоделирована схема формирования ВГБ магм в результате полибарического фракционирования расплавов, близких к ВМБ со скоростью декомпрессии -0.33 кбар на 1% кристаллизации при начальном содержании в расплаве около 2 мас.% H2O. Первыми ликвидусными минералами являются Ol (Fo_90-92) и Cpx (#Mg _89-91) (по природным данным в присутствии шпинели) при давлении около 19 кбар и Т=1350° С. К этим минералам при Р=15 кбар и Т=1260° С присоединяется Opx (#Mg _88-89). Арискин и др.(1995) считают, что накопление воды в расплаве при фракционировании может приводить к значительной задержке кристаллизации плагиоклаза и образованию высокоглиноземистых продуктов дифференциации, содержащих более 18 мас. % Al₂O₃. Линия накопления глинозема обрывается в момент появления на ликвидусе Pl при давлении около 7 кбар, температуре 1110° С и содержании в расплаве H2O > 3 мас.%. К этому моменту спектр составов модельных жидкостей представляет полное разнообразие лав Ключевского вулкана, а дальнейшая кристаллизация приводит к быстрому насыщению системы водой с последующей дегазацией при давлениях около 1.5 кбар.

вперед оглавление назад