Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Базитовые включения в андезитах Камчатской островной дуги (вулканы Безымянный и Кизимен)

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Базитовые включения в андезитах Камчатской островной дуги (вулканы Безымянный и Кизимен)"

- М «'

\ МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЩИИ И

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ • Имени М.В.ЛО/.ОНОСОВА

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ПЕТРОГРАФИИ

На правах рукописи'

МАМ/УД МУСТАФА .

■БАЗИТОВЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В АВДЕЗИТАХ КАМЧАТСКОЙ ОСТРОВНОЙ ДУГИ (вулканы Безымянный и Кизиыен)

Специальность: 04.00.0Э - петрография, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 1990

/

Работа выполнена на кафедре петрографии геологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель; доктор геолого-минералогических наук, профессор Т.И.Фролова

' Официальные оппоненты: доктор геолого-ыинерало-гических нау В.С.Попов (КГРИ)

кандидат геолого-минералогических наук П.К.Кепежинс;

Ведущая организация: Институт геологии рудных.

месторождений, петрографии, минералогии и геохимии АН С(

Защита диссертации состоится "¿9 " НеЛ^рО- 1990 г. в ¡Ц час. мин. в аудитории Я 9$ на заседании

Специализированного Ученого Совета К.053.05.08 по петрографии, геохимии и геохимическим методам поисков геологического факультета Московского государственного университета. Адрес":. 119899, • г.Москва, Ленинские горы, ЫГ), геологический факультет. '

С диссертацией молено ознакомиться в библиотеке геологическог факультета МГУ (зона "А", б этая).

, Автореферат разослан «/9 " 1990 г.

Ученый секретарь

Специализированного Ученого Совета,

старей научный сотрудник , А.М.Батанова

• Общая характеристика работы. . тУйльность темы определяется слабой изученностью широко распрос-аненных гомеогенных базитовых включений, встречающихся в породах вестково-щелочной серии в пределах Камчатской островной дуги и обходимостью выяснения их роли в петрогенезисе. ль работы. I. Сравнительное изучение вещественного состава вклю-ний и вмещающих пород; 2. Выявление родственности и взаимосвязей яду базитовши включениями и вмещающими их породами; 3. Установ-ние генезиса включений и их роли в образовании известково-щелоч-х серий пород островных дуг.

новннми задачами исследований являлись: I. Определение состава нёралов включений и вмещающих их пород; 2. Петрографическое опи-ние включений и вмещающих их пород; 3. Петрохимическоа и геохи-ческое изучение включений и вмещающих их пород; 4. Сравнение вклю-ний с вмещающими породами по их гсолого-петрологичёским характе-стикам. •' . ' .

иное участие автора. Лабораторные минералого-петрографические ис-едования,. включая работы на микрозонде. Также петро- и геохиии-зкие исследования.

:товерность и доказательность научных положений и выводов дис-ртации обеспечивается обширным новым фактическим материалом по явственному составу включений и вмещающих пород, а также физико-чическим условиям их образования, которые положены в-основу ра-гы. .

учная новизна. Впервые для включений и непосредственно вмещая-х их пород проводилось: I. Определение состава минералов и вул- . ютеских стекол, на ?ликрозонде; 2. Детальное сравнительное петро-геохимическое изучение; 3. Определение условий кристаллизации;. В результате доказано генетическое родство включений и вмсщяя-< их андезитов, которые представляют собою продукты единого дистанцированного магматического очага.

акт ич ее кое значение. Родственные балитовые включения ряссматри-этея как один из признаков, присущих известково-щелочним серия« >актериэующимся специфической рудонесностыо. Их изучение приб-тет нас к познанию генезиса известково-щелочных серий и связанно с ними оруденения.

юрные защищаемые положения. I. Общие черти минерального е^гтапа

1етрзгеохимии свидетельствуют о генрткч°ском родстве блзнторпх »

включений и вмещающих пород обоих изученных вулканов. В то же время, при близости минеральных ассоциации, составы и количественные соотношения минералов андезитов и включений во всех пара генезисах, от ранних до поздних, различны, что но дает возможно считать включения протокристаллизатами; 2. Включения обоих вулк нов по сравнению с андезитами являются производными шнее диффе цироватшх, расплавов, что выражено в большей меламократовости и более высоких температурах кристаллизации ранних парагенезисов;

. 3. Включения и андезиты различаются по режиму кристаллизации. Структурные особенности большинства включений свидетельствуют о нх'более бистром охлаждении (так наз. "каркасные" структуры), п сравнению с андезитами позволяют их рассматривать как, порции бо лее горячего, в разной степени раскристаллизованного расплава, : торые попали в относительно холодную кристаллизующиеся магму бо. лее кислого состава. Меньшая часть включений попала в магму тве] дымн и представляет собою фрагменты более ранних родственных m«' трузиоов; 4. Судя по более широкому развитию рогрвых обманок, 'nj сутствующих в нескольких разновозрастных парагенезисах, в том ш ле и ранних, магмы андезитов и включении вулкана Кизимеи были о< разованц и кристаллизовались при более высоком содеруании летуч! компонентов, чем на вулкане Безымянный. Эти различия связаны с геологически положением в.Кизиыен на пересечении крупных долго-кинуцих разломов; 5. Наличие родственных базитовых включений св: детельстяует о тсы, что типичные для островных дуг, андезиты из-ьестково-щелочных серий вулкане Безымянный и Кизкыен, не являй ся производными самостоятельной андезитовой магмы, а являются р( зультатом эволюции исходных основных магм, образующих под вулканами расслоенные по составу магматический камеры, .периодически пополняющиеся глубинной магмой.

Апообацнл работы. Главные результаты исследований опубликованы i статье "¡¿еланократовые включения в члдезнтах и дацитах вулканов Камчатки и Курил", написанной автором совместно с Т.И.Фроловой, К.Н.Биндеиалом и Дж.ЕеКли, а такие докладывались автором на наух ном семинаре кафедры петрогрг^ип (1988 г.).

Спкткчсский материал и методы ^сёледогания. Все использованные клиенте материалы лабезно предоставлены Т.И.СроловоЯ, И. А.Бури-коаоП и И.А. Коцдрпаовим". Это 300 образцов включений совместно с KMe^iiîqia;и их андезитами, отобранных из лавоЕНх и пирокластичес

о

х потоков и экструзивных куполов последних извержений пул к р.- ' в Безымянный и Кизимен. Были проведены исследования пород под кроскопом. Просмотрено около 300 шлифов с определением взаимоношений минералов и ввделением их парагенезисов, структуры под, размеров зерен и т.д. Петрохимические исследования прово-лись по результатам химических анализов пород на петрогенныэ коло 215 анализов) и микроэлементы, a также редкие земли (около 0 анализов). Больиинство анализов петрогенных элементов сделаны институте геохимии СО АН СССР (г.Иркутск) и институте вулканоло-и ДЮ АН СССР (г.Петропавловск). Часть анализов на петрогекные ементы и все анализы на микроэлементы и редкие земли сделаны ктором дж.К.БсЯли по методу ХРГ в институте петрологии Копек-генского Университета. Микрозондовые определения состава мине-лов и стекла (около 500 ыикрозондовых определений) сделаны ав-ром в лаборатории кафедры петрографии геологического факультета У на микрозонде (Са сап). Там же сделаны пересчеты по методу PV , на ЗБМ (Тоге ). В работе использованы современные методы следования, с детальной обработкой материала по. единой методике • я вмещающих пород и включений, что позвблило избежать ме.жлабо-торных ошибок и дало возможность сравнить их по целому ряду па-метров.

ъем работы. Диссертация состоит из'введения, восьми глав и зак-чения. Объем - /?о страниц машинописного текста, 3 рисунка, $ таблиц. Список литературы включает ¡¡ù наименований.

Автор выражает благодарность научному руководители работы ктору геолого-минералогических наук, профессору Татьян* Иваноп-Фроловоййа огромную помощь и поддержку в написании диссерта-и, а также благодарит всех сотрудников кафедры петрографии, где всегда встречал благожелательность, помощь и понимание. Автор лажает благодарность доктору Дя.К.Бейли из института петрологии тнгагенского Университета, которому он обязан наличном зпачи-гсьной части высокоточных химических анализов на птппгвниые и пыл олемпнтн.

Содержание работы. 1ва I. Включения в известкопо-щслочннх андезитах Камчатки 'литературный обзор и постановка проблемы) Настоящая работа иссвященя одной из многочислгн'!ых групп "гсчетгй, а кмглг*г магматегеунт^ч включениям, вынесенным вулка-1ескими образогалия».'и Камчатской остропной дуги. Изученные нами

включения имеют базальтовый и андеэитобаэальтовый состав, а вме щавщие их породили являются андезиты. Они известны под название гомеогенных включений. По составу гомеогенные включения обычно более основные, чем вмещающие их вулканические породы, и поэтом; они называются меланократовыми. Включения обычно имеют элипсои-дальную форму с, небольшим отклонением от сферы, реже угловатую. Встречаются два типа границ включений с вмещающими породами: че кие, когда при ударе молотком включение легко отделяется от породы; извилистые неправильные, свидетельствующие о взаимодействии вмещающего субстрата с включением, от которого поров остаются одни реликты. Характер включений в островодуякьос вулкаииче ких породах определяется рядом причин: составом магмогенерирущ субстрата; условиями возникновения магматических расплавов; типом магматических очагов и особенностями ранних стадий их эволю ции и наконец типом и степенью зрелости кристаллического фундамента, на котором закладываются вулканические пояса. Поэтому'из чение включений основных пород в вулканических породах сстровнк дуг позволяет получить информации о составе зон ыагкообразовани и особенностях протекающих в них процессов.

Поскольку изученные включения широко представлены в породя известково-щелочных серий островных дуг, следовательно, проблем генезиса екличспий тесно связана с вопросами их происхождения.

Гомеогенные включения в экструзивных шздезитах Камчатки из •чались БЛ'.Пийпом (1941, 191k.), Г.С.Гориховкм и Г. Е.Еогоявлен--скоГ. (19f.5), К.[¿.Тимсрбаевой (I9G7), В. А.Ермаковым и А.В.Колос-когыу (1559), О.Б.Селяигижм (1937), С.А.цской (1983) и др. Эт* исследователи отмечают болыгое разнообразие включений по состя? и структуре дохе в пределах одного экструзивного тела: от полне кристаллических основных пород до порфировых андезит о глге, сходнях с ьмещпгьщиыи породами. Однако преобладают среди них включения вулканогенного облика.

Существование гайлкчнкх гипотез о происхождении вклвчений сгвдстеяьстуурт о том, что для однозначного репеяил этой проб--iftn-- пока не хватает фактического материала. Вкххяеика рассматривается как ксенолит» (Кут:;ев 0.3., Саранов Б.Н., 1979), тепе-itT усечплчтк (ПиЯп Б.К., 1956,. Ермаков В. А., Колосков А. В. ,19с г.рсг'^трнсталдйэатк и йрагмектн родстзенных гипабиссальпих .штр) ьиг:; (Селянгии О.Б., 1?с2), роститы ( V/Aiic , Ciappeu ,19'

load е.a., 1977 и др.), отторженцц зон магмообразовсния (?едор-енко В.И. и др., 1975, Ермаков В.А; и др., 1978, Мас^ренков Ю.П., Э79), гибридные породы, образовавшиеся при смешении магм (Попов .С., 1966, Bacon , Метг , 1904 и др.), и наконец как продукты иявации.

Задачей настоящей работы является детальное сравнительное эучение включения и вмецавгцих пород двух типичных андезитовнх улканов Камчатки с цельп установления генезиса включений и их -оли в образовании известково-щелочиых серий вулканических пород.

Глава П. Геологическое положение и история развития вулканов Еезммякный и Кизимен. -Вулкан Безшяннкй входит в состав Ключевской группы вулканов и аходится в самом её центре. Ключевская группа вулканов располо-ена в северной части Центральной Камчатской депрессии, которая вляется одним из основных 'Элементов мегарвльефа Камчатского полу-строва. Вулкан Безымянный является словно построенным массивом, I состав котерго входят различные по структуре и возрасту обра-ования. Эруптивные циклы обладают аптидроьтюЯ направленностью от :ислкх андезитов и дацитов до андезибаэальтов. Катдый цикл харак-■еризуется закономерной сменой минерального состава 'от НЬ к ПЬ-!Рх и -2Рх разностям.

¡-Вулкан Кизимен по отновенип к' другим действующим вулканам Кам-[атки занимает особое положение. Это единстветгиЯ действующий ¡улкан, расположенный на сочленении грабена ЦК,депрессии с' горком Восточного хребта. Цулкея Кизимен является чисто андезито-

вулканом с антидромных ходом развития, расположенным в тек-•онически активной зоне, на пересечении крупных долгокивутцих раз-юмоя.

Вулканы Бездалнкый и Кизимен представляет собой длительно тзвивавяиеся вулканические сооружения центрального типа, а имен-ю стратовулканм, вступившие в кальдернуя стадии развития или не ;остигиие её. Их породы относятся к известково-гцелочной серии юрод средней калиевости. Характерной чертой пород обоих вулканов тпляется наличие в них меланократовнх включений.

Глава И. Петрология мелянократовых родственных включений и вмещающих их андезитов вулкана'ЕеягаяннкЯ,

Петрография андезитов вулкана Безымянный описана в рядо пд-

бот (Богоявленская, Горшков, 1955, 1963, Кадие, Максимов, Иванов, 1986 и др.), в то время как описаний петрограф,ии меланокра-товых включений в литературе практически отсутствует. I-Вмещающие андезиты.Вмещающими породами включений являются андезиты, слагающие купол Новый и лавовые потоки. Включения встречаются также в -обломках и глыбах андезитов в пирокластических породах. Ввделяются три разновидности андезитов - двупироксенов! роговообканково-пироксеновые и роговообманковые. Плагиоклазы в них почти одинаковы и являются главными минералами вкрапленмиког и основной массы. Все разновидности андезитов имеют порфировые структуры с несколькими генерациями вкрапленников, с. гиалопили-товой или пилотакситовой структурой основной массы.

Плагиоклазы первой генерации обладают обратной, части pvnw ческой зональность», с многочисленными включениями стекла ("ситс видные" кристаллы), с резор бирс ванными краями. Начиная со второЯ генерации составы плагиоклазов различаются. Первый тип эволюции характере» для двупироксеновых и роговообман'ковых андезитов. Они обнаруживают уменьшение содержания кальция и прямую зональность, а второй тип - в роговообманково-пироксеновнх, где содержание кальция в каждой следующей генерации увеличивается и наблюдается обратная зональность. ВтороЯ тип эеслюции, с обратной зональност преобладает. В обоих случаях увеличивается коэффициент'удлинения от I до 7. Первый тип эволюции отражает нормальней ход кристаллизации при незначительных иоменениях давления в очаге я при отсутствии поступления новых порций расплава. Второй тип оволюцш; плагиоклазов if армируется под влиянием нескольких факторов. Обрат пая зональность может быть объяснена увеличением содержания каль ция в новых центрах роста, при понижении общего давления или разогреве расплава при смешении аидезитовой магмы с более высоко-техчюратурпыми и более основными орцийли расплава. Реальность этого процесса подтверждается наличием меланократог.ых включений. Примесь уелсза в плагиоклазах не зависит от состава плагиоклазов или от типа зональности. Она возрастает на ранней этапе, когда плагиоклазы являются единственной кристаллизующаяся фазой -и скоч кообг-лзно падает с началом ^нцеления магнетита, менсо резко роговой обтачки. Отг.г,да следует, что содержание железа в расплаве контролируется временам кристаллизации этих минералов. Их раннее гк."елеике приводит к эволюции рясплппа по известково-целечно;

С " •

ти.

Эволюция ортопироксенов (гиперстена) характеризуется увеличены содержания железа (от к ^37) и уменьшением - кальция >т Wo2 $ к 3) и магния, алюминия. Эволюция клинопироксенов шгитоз) происходит в сторону уменьшения магния, кальция (от 1^3 к Еп^д.Уо^ к ^о^д), и увеличения содержания железа (от

алюминия в четверной координации. Эволюция рудных минетов происходит от магпетитов (РеО = 85-88!?, Т!0£ = 5-10!?) к ти-шисткм магнетитам (РеО = 80-03?, Т!0£ = 10-14!?) во вкраплении--

В основной массе наряду с титанистым магнетитом появляется ильменит (РеО = 50-54!?, = 42-45!?), т.е. в ходе их эвол'пции ■ ранних к поздним генерациям умеяьиается содержания железа, мзг-1Я, и увеличивается - титана. Этот факт свидетельствует о высо-)й окислительной обстановке, существовавшей в расплаве, приводя-;Й к быстрому окисления железа и выводу его из расплавй с накоплением титана. • .

По составу парагенезисов минералов, в андезитах выделяются на типа без роговой обманки и с роговой обманкой. Первый тип эедставлен двупироксеновым андезитом. Здесь установлено два па-1гепезиса во вкрапленниках и одет з основной массе. В первом пангенезисе кристаллизовались РИАл^^) М* (РеО = 82?, ТЮ? = 2?); во втором парагенезисе - Р1 (Ап^^д)ОРх^зд)

в третьем - Р1 (Ап57_51) 0Рх(р537) ->Т! - М1 (РеО = 81%, !02 = 14").

Второй тип, с роговой обманкой, разделяется на два подтипа -пироксенпми и без пироксенов. Первый подтип относится к рогово-Зманково-пироксеновому андезиту. Здесь установлено три' парагене-теа во вкраплетих&х и один в основной массе,- К первому из них гносятся Р1/Ап£д_55)-?Пь (Р = 36!?); во втором парагенезисе крис-аллизовались Р1/Ап5г)_ео)-»ОРхСР5з1) -»СРх/^хз/-^ М'СРеО =СГ;!?, Ю2 х 1СГМ; в третьем - Р1 (Ап^^)--»-ОРх^ 34) ->1и(РеО = 83".,

= С?); основная масса образует четвертый парагенезис - Р1 ¡1п71) -♦СРх(1?537)->СРх(Р^1С) ильменит (РеО = 54!?, Т!0о = 4Г?). горой подтип относится к роговообманковсму аяд?эиту. Установлено ва парагенезиса во вкрапленниках и один в основной массе. 3 пгр-эм кристаллизовались Р1 (Ал^з^)-*Нь (Г = 37-40!?)-»МКРеС = СС*-, Ю2 = 7?\- во втором - Р1(..\пС0_г)3)^Нь(Р = 421)-*:.;* (РеО = (?£-?, !02 = С?); в третьем - Р1(Ап52~) ильменит (РеО = Ь0!?, Т!С?=

Юо = 45^). Вулканическое стекло, цементирующее микролиты, имеет -

состав липарита с равными или большими содержанием окиси кальция по -сравнению с окисью натрия.

2-Меланократовые родственные включения. Включения имеют более темную окруску, чем вмещающие андезиты. Структура включений порфировая или серийнопорфировая, с крупными кристаллами первой генерации и более мелкими удлиненными зернами минералов поздних ге нераций (т.наз. каркасная структура). Цементирующая основная нас са состоит-из прозрачного бесцветного до коричневого.стекла с но большим количеством микролитов.плагиоклазов, орто- и клинопирок-сенов и рудного минерала, что отличает со от основной.кассы андезитов, где значительно больше микролитов и ыепькз стоила. Текстура включений пористая, содержание пор доходит до 125 от обгона включений, против 3% в андезитах.

Бо включениях встречаются два разновидности пород - двупи-роксеновые аодезнбазальты и роговоебшшково- ппроксеновке. В отличие от вмецахяцнх андезитов, чисто роговообмапковые равности 'о? сутствувт. Плагиоклазы первой генерации имоэт обратную зональное более основные, чем в андезитах. Резервировании Л плагиоклаз Апд^ образует ядра в кристалла?; первой генерации и сакост'оятелышо эс на, являясь ксенокрнсталламп. Начинал со втора.": генерации состав плагиоклазов чст;:о различаятся. В дзупирзксоношх и в иеко.торис роговообканксво-лнрокссновш: авдезибазглвтах наблздаотся уисиьсв Н'.;с содсрг.'лжя кальция и прямая зональность (псрвиЗ тип '8В0Г*ц;:а который преобладает), а в дру.лх рогоЕообгшаово-пирэкссиозах еи дезкбсссльтах содержание кальция увеяичиваеусл и яаблэдастся СЗ» Гаяая зональное?:, (второй сволхцки). Е:;сокис еод-зр'-.гшпл кал цня в плагиоклаза}: первой гшерац;:;: отрахазг более сасокуэ геьяе ратуру к более оскокюГ. состав расплава по срыкасш с авдезитег: Наличие рс-зорбираваки:;; адер и "сш'овпдпых" кристаллов, сакко кс и ь андезитах» евкоаки с поы^ппе;: таг.оратур ¿ашздеа кибо сследстояс отделения летуч;:;:, хглбь геледехга© екзеения с болеэ гор;-.:.;-а расплавов. Кос$$ицйс»е? роз;-;» у Вей;;-¡пвае-ел в

пресса кристаллизаци:: в ©V плаг.:оклаооа ацг.сэкгвэ.

Эвойгцн.- оргепкргкеевк» пх.озс^одат от брс:;зи?-гкперстслоз

8 £' КЕ-юппроксь-.та с?- сзл::у<сп;7о:: (Г^ 5, Езд^

к И5ги*у Еяу)| , т.е. пкроксе;а как'и"

г; угзхл'-глкхг Ездсза, удеяьдо? ссдср^а-

кз» иасыра, кйкха. Рогова;; ебяалка, та:: со г.ак. а {цдозиздх,

О . •

рздставлена одной генерацией, поэтому по ней нельзя судить об, эолвции расплава. Рудные минералы эволюционируют от магнетита . ?е0 =» 34-93%, Т102 ■» 9-11$) к титанистым кагнетатам (РеО = 803», ТЮ2 » 13-14%) во вкрапленниках до титанистых магнетитов •"еО « 70-76%, Т102 » 11,13%) в основной кассе, т.е. в сторону леньиения содержания гэлеза, магл;:я и увеличения титана. В от-1чие от стекла андезитов, стекло включений, в основной массе, элеэ кислое, и характерен его распад на две фаза - калиевую и ириевую.

Во включениях таккэ выделяются два типа парагеневисов без зговой обманки и с рогозой обманной. Первый тип относится к' зупироксенозому аздезкбазалъту. Здесь такяе установлено три па-агенеоиса во скрапденнкках и одни з основной массе. В первом арагенезисе кристаллизовались Р1(Лп^.0_г--) —?• 15г. (РеО « 933, Т!02 = -2»); во втором - Р1(Ап£г,_5<>) -^ОРх(Г50о) —*-.СРх(р514); в третьем Р1(Ь52^9)"-^0Рх(Р532)-^СРх(Гл15)-^Й1(Ре0 = Т!0р * ¿%); ■ последней парагенезисе кристаллизовались. РН/ш^^г))-*"?! — Нь >е0 » 8С$, ТЮ^ ■ 10>), Второй т::п относится к роговообманхово-иронсеновоку андезкбагальту. Установлено три парагенезиса во крапяенннках и один з основной ыассэ. 3 первом парагенезисе пер-

из расплава кристаллизовались РКАПд^^д) ->Нь (Р = 40р) I (РеО - 8&, Т!02 - го втором - Р1(Ап78_82)-»0МГь31) Рх (1м, 15); в третье:.; - ?П Ал51_53) —>0Рх(Р^ (РеО = 84Я,

!0р » 1ш; последний парагенезис состоит из Р1(АП5з_70)->Т1-КРеО - 7СЙ» ТГ02 - 121).

Гласа 1У. Осиогкаэ чорти хюжт пород вулхана Бззклянный.

Химизм включений а андсзнтоэ имеет того общих черт. Оии.по-азасзат сходное распределение эяементоп и оксидов на спайдег- '.

элементов■и э спектрах распределения редких земель, так-е на диагракгах АПЗ, Харкера и других. Включения и анДезити ' зляэтсл КЕарцнорматявнета и относятся к известково-щолочной се-П! средней кагневости.

Сравнение хиыизкд включений и андезитоз показали следующий иагныэ отличия включений от андезитов: во включениях меньсэ креи-эзема, они отвечает андезибазальтая (51 0<> « 53-553), з отличие г ввещающих пород, иотораэ отвечают андезита« ($¡0, = 56-63%); зльса кальция, га гния, сухарного железа и кгньиэ щелочей; отно-зтелыго более низкоо содержание фемических СЩЗ + М£ ); более

низкие отношения La/Уь, Се/Уь, Та/Уь, ТЬ/Уь, Се/S г; более низкие в целой содержания микроэлементов и редких земель.

Включения и андезиты по составу являются промежуточными пег ду андезитовыыи сериями океанических и континентальных островны: дуг (по Бейли).

Изучение хишзма подтверждает, что включения являются менее дифференцированным членом единой генетической серии пород. Обоп цение включений и андезитов крупноконными литофильныки олеыен-. тами, обнаруживавшими сродство к водному флюиду, говорит о том, что их формирование происходило при относительно высоком давлении води,(что возможно обуславливает и высокую окисленность расплава). Резкое обеднение включений к андезитов хромом и никелем, по сравнению с заведомо мантийными базальтами МОЕБ, говорит о значительной эволюции, которую претерпела их магма по сравнению с первичной мантийной базальтовой магмой.

Нлава X. Петрология андезитов и базнтовых включений вулканг Кизиыен.

Петрология андезитов и включений вулкана Кизиыен нами изучена впервые. В литература приведено лишь общее геолого-петрогрс фическое описание серий пород вулкана Кизикен (Иандер и др.,- 19^ Т-Вмрчав'цие породы. На вулкане Кизиыен. изучены два типа андезите - двупироксеновые, и роговообманково-пироксеновые. Для обоих типов характерна светло-серая окраска, порфировая структура, с мне гочисленныни вкрапленниками гчагиоклазов. Среди темноцветных минералов преобладают ортопироксены, aaíwt'.an ïO-IE$, им подчинены клинопироксены - 5-0», роговая обканка - З-Qt. Рудный минерал вс вкрапленниках представлен магнетитом и титанистым магнетитом,.а в основной массе - ильменитом. Вкрапленники занимают 40-42$ от объема породы, поры - Iа основная масса - БЗ-Ьй. Основная масса состоит из ыикролитов плагиоклаза, ортопироксенов, ильменита и небольшого количества стекла. Плагиоклазы присутствует в трех генерациях во вкрапленниках, занимая 70-73Í от их общего объсаа » одной генерации в основной массе. Плагиоклазы первой г< нерации отвечает яаборадор-акдезпну, с обратной зональность» • ('^за-К ) • Начиная со второй генерации выделяются два типа вво-;гц'.!и плагиоклазов. В двупироксенових андезитах, они обнаруживают резкое увеличение содержания'кальция 2 ранних генерациях, a nascu его уиЕньпегс'.е в поздних генерациях и нораальнув зональность (первый г.;п ввода;«!»), a з роговвобььнхоьо-иирокссаокас

;езитах - его непрерывное увеличение в более поздних генера-'.х (второй тип эволюции, который преобладает в андезита).

Эволюция ортопироксенов - от бронзитов (Fs23,Enr,2,Wo3 g) "иперстенам (Fs32.Engg, W'0I 7^ происходит при увеличении содер-шя железа и при уменьшении - кальция, магния, алюминия, что »тветствует обычному ходу дифференциации магм. Эволюция рудно-минерала происходит в сторону увеличения содержания титана, чтя и уменьшения железа и алюминия от ы.агнетитов (FeO = 88$, Ig = 7,4%) к титаноыагнетктаы (FeO = 78J&, Т!02 = 16$), и нако-I к ильмеиитам fFeO « 52%, ТЮ^ » 42%) в основной массе.

На основании различий в составе, размерах, формах зерен, ха-тере взаимоотношений минералов друг с другом, характере гра-; и по другим признакам, выделяются несколько генераций разных минералов, образующих относительно одновременно образуйся "парагенезиси. Выделено два типа парагенезисов минералов в езитах. Первый тип откосится к двупироксеновому андезиту, сь выделяются три парагенезиса во вкрапленниках и один в оспой массе. В первом парагенезисе кристаллизовались PKAngg,^) ftctfcjg); зо втором - РКАп88_71)-*СРх (FsI3)-»M4(FeO = 87%, ? = 8,55); в третьем - PI(An7I_g3) -*0Px(Fs32) Т! - MMFeO = , Т!Og = 16%); в основной массе - Р1(Ап^3_^^)->ильменит (FeO Т!0, =-43%). Второй тип относится к ро'говообманково-дву-онсеноЕкм андезитам, где установлено три разновозрастных пара-гзиса во вкрапленниках и один в основной массе. В первом ла-жезисо кристаллизовались PI(An3g_4g) —>0Px(Fs3j); во втором -'1п46_£0)->Кь(Р =* 31%)-*!'Л (FeO . 88%, Т!02 = 7,4%); в третьем [(ÁiigQ^g) ^OPxíFs-ggí-^CPxíFSjg) s основной массе -\~l\t- (FeO = 78%, Т!02 - 11%).

-ланократогме нчлюченчя.Таку.е как и на вулкане Безымянный, >иая часть включений имеет порфировидную структуру, в которой нше вкрапленники ранних минералов выделяются на фоне осталь-'масса пород, Вытянутые, удлиненные формы слагающих её крис-:оа,■погруженные в стекловатую массу придают структуре так :вас«н.1 каркасный облик. Текстура включений пористая, с содг-р-¡e:j пор до 7-1С%- Вкрапленники составляют оксло 40-4SÍ от :ка породи, основная масса - 46-46%. Структура в г лечений, кг.." |.Киг:шсн, так на з.Безтикпый, типично кагиатичесгая и не >?.признаков игхаяччбскоЯ деформации и перекристаллизации, отличает их от ксенолитоз.

IT

Наин изучены две разности пород вклвчений - двупирогсено: и роговообыанково-пироксеновые базальты и авдезибазальты. В oí типах плагиоклазы преобладают среди минералов вкрапленников и основной кассе. Среди темноцветных минералов преобладают орто роксены над клинопироксеном. Но они различаются по количестве; му отношению темноцветных минералов и по минеральному составу например, наличием роговой обманки во втором типе, а оливина ильменита в первом типе. Плагиоклазы присутствуют в трех гене . циях, занимая 65-7СЕ®. В отличие от эволюции плагиоклазов авде тов, плагиоклазы включений обладают нормальным ходом эволюции только в первой генерации наблюдаются два типа зональности -мальный и обратный. Плагиоклазы эволюционируют от An^p_4g во ленниках до An^Q_£g в основной массе.

Как в андезитах, эволюция ортопироксенов происходит от б эитов (Fs£5.En7j, WOg j) к гиперстенаы (Ps32»^n66* * т,е" уменьшением содеркания магния, кальция, алюминия и увеличения железа, марганца. Эволюция роговой обманки происходит при уме шении её железистости от 31-325 в ранней'генерации до 24-28? более по дней, и понижении содержания титана, алкаиния, колег Эволюция рудного минерала, как и в андезитах, происходит от и нетитов (FeO » 8S?, TtOg « 6,7?) к титаномагнетитам (FeO * £ Т!0£ •= 13%) во вкрапленниках до ильыенитов (FeO «= 54$, TÍOg * в основной массе, т.е. в ходе его эволюции увеличивается соде кание титана и уменьшается - иелеза, алзоьшия, хроиа.

Большинство различий в составе минералов включений и аи,п тов, аналогичны тем, которые наблздаются иекду минералами с к; чений и андезитов в.Безымйнный, и могут быть таксе объяснена лее высокими температурами кристаллизации включений (богатстЕ плагиоклазов кальцием, магнетита - глиноземом и хромом, poro: обманки - глиноземом и титаном), и высокими скоростями остам (увеличение содержаний «альция и глинозема в клшюпнро' сенах) ким образом, минералы включений эволюционирует с сторону yisst ния высокотемпературных компонентов в них, в первую очередь t ция, магния и алюминия, в то время к к плагиоклазы андезитов люционирувт в сторону значительного обогащения кальцием.

• Ка ив андезитах, во включениях выделяются два типа naj генезисов - двупиро. сеновый с оливином, и двупиро сеновый с j говой обман ой. Первый тип относится к двупирогсеновому авде: базальту. Здесь евдрляются три-парагенезиса. До начала 1<рист1

1Бции первого парагенезиса в расплаве существовали скопления 'пньге ксенокристаллов оливина. В первом парагенезисе кристал-овались Р1 (Ап65_76)->0Рх(Г%25^(ре0 = Т102 * втором - РКАп7б_б7)-*СРх(Р518)-*Т!-Ы4 №е0 = 82?, Т102 - Ш); : рзтьем - ?1(Апб7_55)^0Рх(Р5з2) ильменит(7е0 = 5455, Т!02 = ). В связи с быстрым остыванием, остаточный расплав застыл в г стекла. Второй тип относится' к роговообман^ово-ппроксеноЬому альту и акдезибазальту. Установлено три парагенезиса. В первом агеиезисе кристаллизовались Р1(Ап£2_52)-»0Рх(Г5з1)-*Нь (Р = (РеО » БШ, Т!02 = во'зтором - Нь№ » 24-20?) 1(Лп52^5)-^СР^(Рзт8); а третьем - Р1(Ап45_,6)->0Рх(Р5зз)^!« О - 8-2?, Т!02 *

Глава У1. Осносиыэ черты хикизма пород вулкана Кизимен.

Химизм пкотениЯ и'агздезитов обнаруживают многие черта схода, что позволяет предполагать их принадлежность единой ге-лчоокой серии пород. Они относятся к известково-щелочной се-срс^дисЛ калнег.ооти и являются кварцнормативкыми, промежуточ-; по составу иезду серияия океакичес.их и континентальных ост-¡ах дуг. Вплетется я андезиты, по сравнении с о еаническими з"ьтг.!.;:з (по , 1531), содергат больоэ щелочей,

¿прзст, бае.^ора и меньоэ суммарного авлеза, гальция, магния ¡танъ, л та :-з ебогащйги литофилъннма элементами, т.е. пода зоднах сргдах, а сбеднени элементами с высо ими ионны-тотгпи^ала^!, т.а. относительно инертны;:;!. Все вышесказанное гввргдаг^-отегсяпз облачений и андезитов к единой иззестково-)ч:!Сл сзрг'л порзд, сдеяаиноэ но минералогичес им данным я у.-а-ют со особенности, а имгино ка относительное гл-

:э слг?доз. 3 то яо время в <• лечения отличаются от ан-

1тсл по р.-ду пар:;отрэв: I. Включения содержа? игиызе кремне- ': !, отгочая ш!дезибазальтаа и базальтам, з отдиоде от вмещаи-порд, которое отзечаат андезитам; 2. В лячегия содергат боль-7;-:пр::аго гзлеса, титана, кальция, глипозека, фссферз, магния •:«и:з пслсчеЛ, крсченеауа, чем андезиту; 3. 2•'.течения обладать •з кизгаь-я ¡'со^'ицнентаьи яелезастоста (62-6еуясто (бс-?5Я); "у.::,:-«кся? более низкие .содержания грулнгдсгодх литофияь-элзчслтов ( 1-а, К, Вь, Се, ТА , Рь) и группы 1-исо: озарзд«шх '«поз, и более гысокие содергаиия группа сормсстиках оленей- • ( У, 5с, Со); 5. Во сплочениях отношения 1а/Уь, За/3 г, I?ь/гг чел п гндезптах, а отношения К/Вь, 5 с А'/ бсдьас; 5. З.-глг-

чения более бедны в целок микроэлементами и редкими землями по сравнению с авдезитами,

В заключение, на основе химизма, можно, сделать следующие ) воды: I. Включения и андезиты образуют единую единую серию пор! и имеют общее происхождение; 2. Резкое обеднение включений и си дезитов хромом и никелем говорит о значительной эволюции, кото; претерпела их магма по сравнению с первичной базальтовой магмо 3. Обогащение включений и андезитов крупноионными литофильныыи элементами говорит о том, что дифференциация их магмы происход при относительно высоком водном давлении, что возможно обуслав вает и высокую окисленность расплава; 4. В пределах единой сер пород включения являются более меланократовыми, менее дифферен цированными и более высокотемпературными, чем андезиты.

Глава УП. йизико-химические условия образования включений и вмещающих их андезитов вулканов Безымянный и Кизимен.

физико-химические условия кристаллизации андезитов в.Вези мянный были изучены Кадиком и др. (1985). Однако обсувдение ус вий кристаллизации включений в литературе практически отсутствует. Полностью отсутствуют также данные об условиях кристалл« ции пород в.Кизимен. Подробное петрографическое исследование а дезитов и включений приведенное выше, использовано в настоящей главе для решения поставленной задачи. Поскольку во всех пород приликвидусным минералом является плагиоклаза-определения лике дусных температур был применен плагиоклазовый термометр ( \JciU , 1970).

^[-Вулкан Безымянный. Дв^пирок£еновые анде,зиты_по данным Кадике (1986) образовались при температурах ниае П00-1150°С, в об лас давлений от 1,5-10 кбар, при 3 иас.% воды. По данным плагиоклг зового термометра температура ликвидуса равна П30°С. При ото! ^ следует учесть, что речь идет о температуре кристаллизации рш го.резорбированного плагиоклаза первой генерации. Ликвидусные температуры кристаллизации двупироксеновых авдез»базальтов вк; чений по плагиоклаэовому термометру выше, чем в андезитах и рг ны ПВ0-П20°С. ^гово£бманк£в1£-д1'^пир£к£еновые ацде_эиту темп< ратура ликвидуса которых определена по наличию амфибола, по Д! ным Кедика и др., имели более низкие температуры, около 950°С Ликвидусные температура, определеннее нами по плагиоклазовому термометру значительно более высокие 1122-Н25°С, что возмоми

.ясняется значительно более"поздней кристаллизацией амфибола сравнении с плагиоклазом. Ликвидусные температуры роговооб-|ково-двупироксеновых авдезибазальтов включений по плагиокла-ому термометру равны 1170-П60°С, т.е. ниже, чем во включени-двупироксеновых андеэибазальтов, но выше, чем в аналогичном е андезитов. Рогово£бманк£Вые_андеэита, согласно данный Ка-а и др., образовались при температурах 875-925°С. По нашим ным, температура их ликвидуса более высока и равна Ю20°С. улкан_1(изимен^ Для дв^пирок^едо^ых андезитов определен тем-атура 1080-И00°С, несколько более низкая, чем для двупирок-овкх андезитов в,Безымянный. что вероятно связано с больниц ержанием воды в магме. Температура кристаллизации андеэиба-ьтов включений значительно выше, чем андезитов и равна .Ц70°С, о не время она ниже, чем для аналогичных включений в.Еезымян-. Ро£ово£бианк£во-пи£Оксен£вне андезиты характеризуются низ-температурой кристаллизации, равной 985°С. Ликвидусные тем-атуры кристаллизации того ге типа включений равны П62-П69°С, выше, чем в том не типе андезитов и ниае, чем в роговообыан-о-пиро;:сеновых включениях, в.Безымянный. Четкая более ранняя сталлизацня ортопироксена по сравнению с клинопироксеноы огра-ивает глубшш кристаллизации Р1-грх парагенезиса 1,5-2 кбар цик и др.;'1966). Однако наличие более раннего РГ, позволяет цпологлть, что кристаллизация Р1- гРх андезитов имело место глубине.

Подводя итоги обсуждения физико-химических условий формиро- ' лп андезитов и включений а.Безымянный и Киэимен, отметим, что ;« имеется етого общего. I. Наблюдается'чёткая корреляция ыеж-гме^аЕдимн породами и включениями по минеральный парагенезиса^, говорит не только о родственности андезитов и включений, но близости фнэико-хигяческнх условий их формирования; 2. Теы-гтура лигвидуса включений повсеместно выше, чей во Емещал^их г.зитах, что подтверждает, что В! лечения находятся на более ран-стадии зволецкн, чем вйечагцие их породы. Предполагается так-что водное давление во включениях было нияе, чеа в андезитах; ^етли летучих компонентов повсеместно различается и во вкле-(ях. Андезитовая магма дегазировалась з канале, что кырагалось 'СПлозиених выбросах, предшествующих её извериенив, а мягка зчений консервировала летучие »-оклоленты, приведете а сбрлэо-;ю пористых тэ;.ст>р. Предполагается, что ото связано с з&хиа-

том капель более основной магмы быстро транспортировавшейся на поверхность; 4. Андезиты и включения в.Безымянный и Кизимен кристаллизовались в интервале давлений от 1,5 до 10-12 кбар (до 40 км) При отом андезиты несут следы многоэтапной кристаллизации, совершавшейся в промежуточных очагах с последовательным перемещением магмы на более высокие уровни; 5. Судя потону, что кавдый этап вулканизма в.Безымянный начинался с роговообыанковых разностей, которые потом сменялись двупироксеновыми, можно предположить расслоение очага с концентрацией летучих в его верхних частях до начала извержения.

Глава УШ. О происхождении ыеланократовых включений в породах известково-щелочных серий.

Приведенные выше данные о петрографической, летро- и геохимической родственности меланократовых включений и вмещающих их андезитов, также и магматические структуры включений не позволяют предполагать, что включения являются реститами или ксенолитами, или продуктами ли вации. Текстурно-структурные особенности включений, свидетельствующие о нахождении большей части включений во вмещающей магме и еще не затвердевшем состоянии, позволяют рассматривать их как продукты неполного смешения родственных магм или же расплава с з&тверцевшши ранее порциями менее дифференцированной магмы.

»Гипотеза образования включений в виде капель родственного основного расплава, попавших в более холодный кислый расплав и ;шг.тивеих в нем в условиях переохлаждения (т.наз.автосмеиение) объясняет все изложенные выше факты. Этот процесс являлся результатом неоднократного поступления магмы в дифференцирущийся очаг. Ьы-трое застывание долено было вызвать резкое увеличение вязкости капель, появление закалочных кайы и препятствовать гомогенизации расплава путем диффузии или перемешивания при конвекции. Чем боль ше разница температур (AT) между расплавами, тем вероятнее образование включений (Bacon, 1966). Вторым фактором, способствующим образованию включений, является небольшой объем основного вещества по сравнению с более кислой магмой.

Преимущественно прямая зональность плагиоклазов в более ос-н'.тнкх по составу включениях и широкое распространение обратной и ьшщащих их породах, получают убедительное объяснение, как ст}-с1.'и«'ние к выравниванию составов. Пористые текстуры включений миме я следствием обогащения остаточного расплава включений

летучими, вследствие их застывания в изолированной системе при наличии закалочных кайм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Сравнительное изучение морфологических, петрографических, петро- и геохимических особенностей включений и андезитов в.Безымянный и Кизиыен, которые являются типичными представителями пород островных дуг. позволяет сделать следующие выводы: I. ланократовые магматогенные включения и вмещающие их андезиты представляют собою генетически родственные образования, и относятся к единой среднекалиевой известково-щелочнсй серии пород, по химизму промежуточной мевду сериями океанических и континентальных островных дуг. При тоздестве минеральных ассоциаций составы минералов андезитов и включений всех парагенеэиссв различил, что не дает возмоглость считать включения протокристаллитами; 2. Включения находятся на более продвинутой стадии эволгции пер-впчнсго расплава, чем андезиты. Минералы включений эволгцисн,:-руют в сторону уменьпения высокотемпературных компонентов в них, в первую очередь кальция и магния, а для вмещающих андезитов «э'.-те отмечается возрастание кальция в плагиоклазах в процессе их эволюции. В'-лечения более бедны в целом микроэлементами и редкие:» землями, .по сравнению с андезитами; 3. Исходные магмы включени? и андезитов характеризовались высоки«!! содержаниями летучих, г. частности воды и более высокой/О., по сравнению с мантийными базальтами «.'згкам! (типа КОЕЗ); 4. Высокое содерглние магнетит«, высокая .ср:стость включений, свидетельствует о том, что вк.^ ,р_ ния представляли собою закрытую систему и сохранили лртучиг, в то вреия как андезиты их потеряли, хотя на ранней стадии они а были ими богаты; 5. Уменьшение размеров зерен ст центр«, к периферии большинства включений, 'каркасные структуры - регульта? быстрого' застывания расплава, свидетельствуя? о то«, чте <*г,л( ;у.н-. ство включений представляет собой перции более горячего, я рат-но? степени раскрмсталлизовакного основного рчс-лясь, хстср:»-с.али в относительно холодную, частично раскрчсталлмоЕанну!1 V лг— ¡¡у более кислого состава, что вызвало их бы' трое застивяние; (;. Родственность включений и Ене^ажтцих пород свидетельствует о те», что и те я другие являются произведаыик в р-»зно9 степени ду-^.'-р-.м-инреешаяле порций одного и того ге очага, икепцего вертикал»нук зональность по составу, тетературе и давлен/к. Хяр1>-т<-рно, иг,-? П'-лочекия гояв-язтея на г.оздютх стядяях ргзвития вулхаисз, легдг

его очаговая зона уже значительно дифференцирована; 7. Периодическое поступление в очаговую зону мантийных магм, отраженное.! цикличности вулканической деятельности, приводит к нарушению у< тановившегося в ней равновесия, вызывая тепловую и плотностную конвекцию и проникновение капель менее дифференцированной магш в верхнюю часть очага. При этом могут быть захвачены и затверд< шие фрагменты стенок очага или мелких гипабиссальных интрузиво! образовавшихся ранее; 8. Широкое распространение меланократовьп включений в породах известково-щелочных вулканических серий островных дуг определяется тем, что кислые и средние породы этих серий генетичес и тесно связаны с более основными магмами. Изучение включений и вмещающих их андезитов позволяет обоснованно говорить о том, что андезиты известковочцелочных серий не явля1 ся производными самостоятельной магмы, а образовались в результате эволюции исходных базальтовых магм мантийного происховден;