Происхождение и эволюция магм вулканического массива Шивелуч (Камчатка) по геологическим и петролого-геохимическим данным

• Автор: Горбач, Наталия Владимировна
• Шифр специальности: 25.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Петропавловск-Камчатский
• Количество страниц: 194 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ РАБОТ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВУЛКАНИЧЕСКОГО МАССИВА

2.1. Общие сведения о строении вулканического массива

2.2. Начальная фаза деятельности Старого Шивелуча

2.2.1. Распространение и литология отложений

2.2.2. Характер деятельности вулкана на начальном этапе формирования

2.3. Лавовый и дайковый комплекс Старого Шивелуча

2.3.2. Последовательность формирования эруптивных центров Старого Шивелуча и объемные соотношения лав

2.3.3. Позиция даек в структуре вулканического массива

2.3.4. Проблема разрушения южного сектора вулканического массива
2.4 Молодой Шивелуч и экструзии группы Каран
2.4.1. Морфология и строение Молодого Шивелуча
2.4.2. Последовательность формирования и объем постройки Молодого
Шивелуча
2.5 Формирование современного экструзивного купола и характер извержений
2.6 Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. ПЕТРОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ ПОРОД
3.1. Петрографическая характеристика и типизация лав различных
временных этапов формирования вулканического массива
3.1.1. Петрография пород Старого Шивелуча
3.1.2. Петрография пород лавового комплекса Молодого Шивелуча и экструзий группы Каран
3.1.3. Ксенолиты и гомеогенные включения в породах вулканического массива
3.2. Состав породообразующих минералов
3.2 .1. Плагиоклаз
3.2 .2. Амфибол
3.2 .3. Пироксены
3.2 .4. Оливин и хромистая шпинель

3.2.5. Ее-П оксиды
3.3. Выводы к главе 3: Общие закономерности петрографии пород и порядок кристаллизации минералов
ГЛАВА 4. ГЕОХИМИЯ ПОРОД
4.1. Методы исследований
4.2. Главные элементы в породах
4.3. Редкие и редкоземельные элементы
4.4. Отношения несовместимых элементов
4.5. Яг-Иё- изотопная систематика пород
4.6. Выводы к главе 4
ГЛАВА 5. УСЛОВИЯ ЭВОЛЮЦИИ МАГМ
5.1. Состав и происхождение исходных магм для серии пород вулканического массива
5.2. Эволюция магм в коровых условиях
5.2.1. Роль кристаллизационной дифференциации
5.2.2. Роль процессов кумуляции плагиоклаза
5. 2.3. Роль фракционирования амфибола
5. 2. 4. Роль смешения магм
5. 2.5. Роль ассимиляции пород фундамента
5.3. Условия кристаллизации магм
5. 4 Предполагаемая модель строения и эволюции питающей магматической
системы вулканического массива
5.4.1. Периодичность пополнения магматического очага на голоценовом этапе развития вулканического массива
5.4.2. Временные вариации состава пород и динамика питающей магматической системы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Вулканический массив Шивелуч на Камчатке привлекает огромное внимание исследователей в силу ряда исключительных особенностей. Шивелуч расположен в зоне сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг (рис. 1а). Деятельность вулкана в голоцене, связанная с эруптивным центром Молодой Шивелуч, характеризуется мощными плинианскими извержениями и ростом экструзивных куполов. В его голоценовой истории зафиксировано 60 крупных извержений с объемом более изверженных продуктов 1 км3 (Ponomareva et al, 2007). Масштабы и частота этих извержений делают вулкан наиболее активным эксплозивным центром Камчатки (Ponomareva et al., 2007). После Ключевского вулкана Шивелуч является вторым по продуктивности (36 млн.т/год), а по количеству изверженных андезитов не имеет аналогов среди четвертичных вулканов в пределах Курило-Камчатской островной дуги (Мелекесцев и др., 1991). По мнению многих исследователей, аномально высокая продуктивность вулкана является отражением специфики глубинных процессов в зоне сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг. Геодинамическая позиция вулкана приурочена к области тройного сочленения литосферных плит - Северо-Американской, Охотского блока Евроазиатской плиты и субдуцирующей Тихоокеанской плиты. Кинематика сочленения литосферных плит, геометрия их границ и условия субдукции в данном районе дискуссионны. Согласно сейсмическим данным, краевая часть субдуцирующей Тихоокеанской плиты под вулканом имеет наименьшую глубину —100 км и более пологий угол погружения в сравнении с аналогичными параметрами для всех вулканов Камчатки (Федотов, 1991; Gorbatov et al., 1997). Для краевой части субдуцирующей Тихоокенской плиты предполагаются разрывы slab-window (Авдейко и др., 2001, 2006; Levin et al., 2002) или косая пологая и медленная субдукция, сходная с таковой для Западных Алеут (Волынец и др., 2000).
Продукты современных и голоценовых извержений вулкана представлены премущественно магнезиальными андезитами, которые имеют высокие концентрации крупноионных (К, Sr, Ва) и редкоземельных (La, Се, Nd) литофильных элементов, хрома, никеля и обеднены тяжелыми редкоземельными элементами (Dy, Er, Yb), иттрием и титаном (Volynets, 1994; Волынец и др., 1997; Ponomareva et al, 2007; Portnyagin et al., 2007). Подобные геохимические особенности могут свидетельствовать о сильнодеплетированном и/или низкотемпературном мантийном источнике магм (Волынец и др., 2000; Portnyagin et al., 2007) и возможном участии в процессах

андезитов и андезибазальтов Старого Шивелуча оценивается как 4:1 (Gorbach et al., 2013).
2.3.3. Позиции даек в структуре вулканического массива
Распространение даек в пределах вулканического массива показано на рис. 3 и рис. 9. В распределении даек отчетливо доминируют два направления: северо-восточное и северо-западное. Северо-восточному простиранию следуют протяженные дайки, обнаженные вдоль Байдарного отрога южнее г. Байдарной. Севернее г. Байдарной дайки несколько меняют направление и приобретают хорошо выраженный радиальный характер. Дайки северо-западного простирания трассируют седловину между Молодым и Старым Шивелучсм и прослеживаются в СЗ секторе массива. Поскольку группирование даек в определенных направлениях в пределах вулканических построек обусловлено влиянием региональных тектонических факторов (Nakamura, 1977; Acocella, Neri, 2009) можно предполагать, что внедрение даек преобладающих СВ и СЗ простираний приурочено к двум линейным ослабленным разломным зонам. Интересной особенностью строения вулканического массива является ярко выраженная связь распределения преобладающих направлений внедрения даек и их состава. Дайки, имеющие преобладающее северо-восточное простирание и обнаженные в пределах Байдарного отрога, сложены пироксен-плагиопорфировыми андезибазальтами. Радиальные дайки, расположенные севернее г. Байдарной, сложены пироксен-роговообманковыми андезитами. Дайки северо-западного простирания, трассирующие седловину между Главной вершиной Старого Шивелуча и постройкой Молодого Шивелуча, а также развитые в СЗ секторе Старого Шивелуча представлены оливин-содержащими андезитами и андезибазальтами. Столь ярко выраженные различия в составе даек, имеющих различные направления, могут рассматриваться в качестве дополнительного свидетельства важной роли структурно-тектонического контроля позиции даек. Возможно, что ослабленные разломи ые зоны двух преобладающих и различных направлений, с которыми связаны дайки различного состава, имеют различную глубину заложения.