Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 490, № 1, стр. 3-6
РАННЕЧЕТВЕРТИЧНЫЙ ВОЗРАСТ ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОГО ЭТАПА ВУЛКАНИЧЕСКОЙ АКТИВИЗАЦИИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ СРЕДИННОГО ХРЕБТА КАМЧАТКИ (ДАННЫЕ K–Ar-МЕТОДА)
М. М. Певзнер 1, *, В. А. Лебедев 2, Ю. В. Кущева 1, А. О. Волынец 3, М. Л. Толстых 4, А. Д. Бабанский 2
1 Геологический институт Российской Академии наук
Москва, Россия
2 Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук
Москва, Россия
3 Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения Российской Академии наук
Петропавловск-Камчатский, Россия
4 Институт геохимии и аналитической химии
им. В.И. Вернадского Российской Академии наук
Москва, Россия
* E-mail: m_pevzner@mail.ru
Поступила в редакцию 10.07.2019
После доработки 25.12.2019
Принята к публикации 26.12.2019
Аннотация
Впервые получена серия изотопных K–Ar-датировок, позволившая оценить возраст крупнейших вулканов Анаунского Дола (3.2, 2.2 и 1.9 млн лет) и эруптивных центров посткальдерной стадии массива Уксичан (1.2 и 0.8 млн лет), расположенных в Срединном хребте Камчатки. Значительные временные промежутки, разделяющие отдельные этапы проявления вулканизма, позволяют предполагать либо неоднократную активизацию разломной зоны, к которой приурочены датированные эруптивные центры, либо наличие здесь нескольких разломных зон.
ВВЕДЕНИЕ
Срединный хребет (СХ) – один из наименее изученных вулканических районов Камчатки. Большинство исследователей склоняются к тому, что в позднем миоцене вулканизм СХ был обусловлен субдукцией Тихоокеанской плиты, при этом глубоководный жёлоб располагался на 200 км западнее его современного положения. В позднем миоцене–плиоцене в результате аккреции Кроноцкой дуги субдукция под СХ была заблокирована и у восточных берегов Камчатки образовалась новая зона погружения Тихоокеанской плиты, с которой связана современная вулканическая активность в Восточном вулканическом поясе и Центральной Камчатской депрессии (например, [11]). Причины проявления плиоцен-четвертичной активности в СХ до сих пор остаются дискуссионными. Для решения этой проблемы крайне важно установить не только составы изверженных пород, но и иметь четкие представления о возрасте проявления вулканической активности в различных сегментах СХ.
Наиболее сложное строение характерно для центральной части СХ, в пределах которой расположены крупные вулканические массивы Уксичан и Анаунский Дол. Согласно данным геологической карты, посткальдерные эруптивные центры массива Уксичан и вулканы Анаунского Дола приурочены к единой разломной зоне СВ-простирания и были образованы большей частью в позднеплейстоцен-голоценовое время [3]. Соответственно этим же возрастом датируются и разломы, к которым приурочены вулканы, либо разломы, деформирующие лавовые образования [5].
МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Для установления возраста вулканических проявлений Анаунского Дола и посткальдерного этапа развития массива Уксичан мы провели петролого-геохимическое изучение и изотопное K–Ar-датирование лав нескольких наиболее крупных эруптивных центров указанных районов.
Анаунский Дол расположен в центральной части Срединного хребта Камчатки на водоразделе рек Анавгай, Тихая и Тигиль и представляет собой вулканическое нагорье площадью около 1400 км2, на котором располагается большое количество шлаковых и шлако-лавовых конусов, часто формирующих цепочки СВ-простирания, а также несколько существенно лавовых вулканов щитового типа (рис. 1). Преобладающие породы – базальты и андезибазальты. Главная вершина Дола – вулкан Анаун (1828.5 м н.у.м.). Во всех публикациях отмечалась хорошая морфологическая сохранность как постройки самого Анауна, так и окружающих его вулканических конусов, что позволяло авторам предполагать не только позднеплейстоценовый, но даже голоценовый возраст некоторых вулканов [1, 3 и др.]. Однако, по тефрохронологическим данным, голоценовая вулканическая активность в пределах Дола не зафиксирована [7]. До настоящего времени по этому району не было получено ни одной изотопной даты.
Наши результаты изотопного K–Ar-датирования вулканов Анаунского Дола приведены в табл. 1. Установлено, что самые крупные эруптивные центры – вулканы Будули и Анаун – сформировались в позднеплиоценовое и раннечетвертичное (гелазий) время соответственно. Очевидно, что в пределах Дола активизация вулканизма происходила минимум в два этапа (3.2 и 2.2–1.9 млн лет), разделенных периодом покоя продолжительностью около миллиона лет. Это позволяет нам предполагать несколько разновозрастных эпизодов заложения тектонических разломов, с которыми связаны проявления вулканизма в этом районе.
Таблица 1.
№ лаб. | № авт. | Объект | Координаты с.ш., в.д. | Калий, % ± σ | 40Arрад (нг/г) ± σ | 40Arвозд (%) в образце | Возраст, млн лет ± 2σ |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Анаунский Дол | |||||||
16308 | АН-1009 | г. Евкантунуп, подножие; высоко-K высоко-Mg базальт | 56°18′8.20″ 158°36′41.70″ |
2.14 ± 0.03 | 0.2873 ± 0.0016 | 61.8 | 1.93 ± 0.06 |
107* | АН-1011 | г. Анаун, вершина, андезибазальт | 56°18′24.30″ 158°50′37.20″ |
0.96 ± 0.02 | 0.146 ± 0.002 | 73.0 | 2.19 ± 0.20 |
16480 | AH-1014 | г. Анаун, подножие, андезибазальт | 56°18′17.40″ 158°49′19.40″ |
0.840 ± 0.015 | 0.1297 ± 0.0012 | 73.6 | 2.20 ± 0.15 |
16481 | AH-1017 | г. Будули, верх, андезибазальт | 56°23′9.10″ 158°40′30.00″ |
1.43 ± 0.02 | 0.317 ± 0.002 | 42.1 | 3.19 ± 0.10 |
16309 | AH-1019 | г. Будули, середина склона, андезибазальт | 56°22′35.20″ 158°40′40.20″ |
1.19 ± 0.02 | 0.2611 ± 0.0015 | 49.6 | 3.16 ± 0.11 |
Массив Уксичан | |||||||
16511 | UK-09-16 | конус h-1422.0 м, подножие, базальт | 56° 3′21.57″ 158°15′52.97″ |
1.06 ± 0.02 | 0.062 ± 0.003 | 87.0 | 0.84 ± 0.10 |
16510 | UK-08-55 | г. Чингенгейн, подножие, андезибазальт | 56° 8′43.80″ 158°21′21.48″ |
1.17 ± 0.02 | 0.096 ± 0.003 | 92.1 | 1.18 ± 0.10 |
Примечание. * – датирование выполнено в ГИН РАН по валовой пробе, остальных образцов – в ИГЕМ РАН по основной массе лав (определение концентрации радиогенного 40Ar проведено на низкофоновом высокочувствительном масс-спектрометре МИ-1201 ИГ методом изотопного разбавления с применением в качестве трассера моноизотопа 38Ar; определение калия – методом пламенной фотометрии на спектрометре ФПА-01 [9]).
Массив Уксичан расположен в истоках одноименной реки на водоразделе рек Быстрой-Хайрюзовой, Быстрой-Козыревки и Тихой (рис. 1). Это один из крупнейших вулканических массивов СХ, связанные с ним покровы лав и пирокластики превышают 40 км в поперечнике, а суммарная площадь отложений составляет около 1300 км2. Центр массива осложнен крупной сложно построенной кальдерой диаметром до 18 км, внутри которой располагается экструзия 8 × 10 км. На посткальдерной стадии в пределах массива были сформированы несколько щитовых вулканов и ареальных моногенных центров, приуроченных к разломной зоне северо-восточного простирания.
Подстилающие массив породы относятся к низкокалиевой петрохимической серии, чем заметно отличаются от высококалиевых вулканитов самого Уксичана [8]. По данным геологической карты [2], подстилающие породы образовались в позднем миоцене, о чем свидетельствует серия изотопных K–Ar-датировок в интервале от 11 до 6 млн лет; на этом же листе карты для отложений массива Уксичан на ЮЮЗ-периферии их распространения приводится дата 5 млн лет, полученная U–Pb-методом. На основании приведенных данных можно предполагать, что начало активности массива Уксичан приходится на ранний плиоцен (около 5 млн лет назад).
Однако в современной литературе считается, что формирование массива Уксичан с последующим образованием кальдеры происходило в позднем плиоцене (3.6–3.3 млн лет назад). Эти оценки возраста базируются на K–Ar-дате 3.6 млн лет [8], двух 40Ar/39Ar (3.56 ± 0.50 и 3.34 ± 0.07 млн лет) [10] и одной дате, полученной U–Pb-методом (3.28 ± 0.04 млн лет) [6]. Возраст посткальдерных эруптивных центров оценивается поздним плейстоценом–голоценом [3, 4, 8]; их изотопное датирование ранее не проводилось. Тефрохронологические исследования свидетельствуют об отсутствии голоценовой вулканической активности в пределах массива [7].
По нашим данным (табл. 1), посткальдерные эруптивные центры массива Уксичан образовались в раннечетвертичное время (калабрий) около 1 (1.2 и 0.8) млн лет назад, т.е. спустя два с лишним миллиона лет после кальдерообразующего извержения [10] и последующего формирования внутрикальдерной экструзии [6], которые фиксируются около 3.3 млн лет назад. По-видимому, возрасты близкого к щитовому типу вулкана Чингенгейн (UK-08-55) и моногенного шлакового конуса h-1422.0 м (UK-09-16) могут отвечать очередному этапу (этапам) заложения разломов в центральном сегменте СХ.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
По результатам тефрохронологических исследований [7] и изотопного K–Ar-датирования (табл. 1) установлено, что в центральной части СХ Камчатки вулканизма голоценового и даже поздне- и среднеплейстоценового возраста не было. Впервые доказано, что самый последний этап вулканической активности обсуждаемого района относится к концу раннечетвертичного времени.
Анализ всех имеющихся возрастных датировок свидетельствует о том, что в массиве Уксичан вулканизм проявлялся 3.6–3.3 и около 1 (1.2–0.8) млн л.н., а в пределах Анаунского Дола 3.2 и около 2 (2.2–1.9) млн л.н. Значительная разница во времени между проявлениями отдельных этапов вулканизма позволяет предполагать либо неоднократную активизацию разломной зоны, к которой приурочены датированные эруптивные центры, либо наличие здесь нескольких разломных зон. Для лучшего понимания закономерностей вулканической активности и этапов разломообразования СХ Камчатки необходимо продолжать изотопно-геохронологические исследования.
Возможно, возрастные датировки из [6, 8, 10] характеризуют лишь позднеплиоценовую стадию развития массива Уксичан. Не исключено, что существует и раннеплиоценовая (5–3.6 млн лет назад) история, которую еще предстоит изучить.
Список литературы
Вулканы и четвертичный вулканизм Срединного хребта Камчатки. Москва: Наука. 1972. 192 с.
Государственная геологическая карта РФ. Масштаб 1 : 200 000. Лист N-57-III. СПб.: ВСЕГЕИ. 2008.
Государственная геологическая карта РФ. Масштаб 1 : 200 000. Лист О-57-ХХХIII. СПб.: ВСЕГЕИ. 1976.
Давыдова М.Ю., Мартынов Ю.А., Перепелов А.Б. // Петрология. 2019. Т. 27. № 3. С. 282–307.
Зеленин Е.А. Активная разломная тектоника областей современного вулканизма Камчатки // автореф. дис. канд. геол.-минер. наук. М.: ГИН РАН. 2018. 26 с.
Костицын Ю.А., Аносова М.О. // Геохимия. 2013. № 2. С. 171–179.
Певзнер М.М. Голоценовый вулканизм Срединного хребта Камчатки. М.: ГЕОС. 2015. 252 с.
Перепелов А.Б. Геохимия позднекайнозойских высококалиевых вулканических серий островодужной системы Камчатки // автореф. дис. … канд. геол.-минер. наук. Иркутск, 1989. 24 с.
Чернышев И.В., Лебедев В.А., Аракелянц М.М. // Петрология. 2006. Т. 14. № 1. С. 69–89.
Bindeman I.N., Leonov V.L., Izbekov P.E., et al. // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2010. V. 189. P. 57–80.
Lander A.V., Shapiro M.N. // Geophysical Monograph Series. 2007. V. 172. P. 57–64.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Доклады Российской академии наук. Науки о Земле