1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геохимия
  4. T. 65, № 3, 2020

Геохимия, 2020, T. 65, № 3, стр. 237-257

Состав и геохимическая специфика магматических расплавов Камчатки по данным анализа расплавных включений и закалочных стекол пород

В. Б. Наумов a, *, В. А. Дорофеева a, М. Л. Толстых a, А. В. Гирнис b, **, В. В. Ярмолюк b

a Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН
119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия

b Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия

* E-mail: naumov@geokhi.ru
** E-mail: girnis@igem.ru

Поступила в редакцию 26.02.2019
После доработки 21.05.2019
Принята к публикации 21.05.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

На основе созданной нами и постоянно пополняемой базы данных, включающей на конец 2018 г. более 1 900 000 определений по 75 элементам в расплавных включениях и в закалочных стеклах пород, оценены средние содержания летучих, петрогенных и редких элементов в магматических расплавах Камчатки. Полученные содержания сопоставлены с соответствующими характеристиками расплавов островных дуг и активных континентальных окраин. Распределение содержаний SiO2 (более 105 000 определений) в природных магматических расплавах всех геодинамических обстановок отчетливо бимодальное с двумя максимумами при SiO2 = 50–52 и 72–76 мас. %. Построены бинарные диаграммы, отражающие средние содержания петрогенных, летучих, редких и редкоземельных элементов, а также спайдер-диаграммы, отражающие соотношения средних содержаний элементов в магматических расплавах. В результате выявлена определенная специфика расплавов Камчатки. В частности, повышенные отношения Ba/Nb в основных камчатских расплавах по сравнению с расплавами других субдукционных зон, возможно, отражают высокий вклад субдукционного материала при образовании базальтов Камчатки, а дефицит Th может определяться особенностями флюидного режима.

Ключевые слова: Камчатка, расплавные включения, закалочные стекла, летучие компоненты, редкие элементы, геодинамические обстановки

Камчатский полуостров – часть Курило-Камчатской островной дуги (ККОД), расположенной в северо-западной части сочленения Евроазиатской и Тихоокеанской плит. Эта островная дуга – типичный вулканический пояс, образовавшийся вследствие субдукции Тихоокеанской плиты под Евроазиатскую. Территория Камчатки тектонически неоднородна. Южная ее часть (до широты Малко-Петропавловской зоны поперечных дислокаций) считается продолжением Курильской ветви ККОД. В северной части Камчатки расположена Берингийская зона трансформных разломов, приуроченных к границе Тихоокеанской плиты и Берингийского блока Северо-Американской плиты (Yogdzinski, 2001 и др.).

В центральной части Камчатки присутствуют все элементы классической островной дуги: вулканическая дуга (в миоцене – Срединный хребет, позднее – Восточный вулканический фронт и Центрально-Камчатская депрессия), преддуговой (внутренний) склон глубоководного желоба, глубоководный желоб, внешний склон желоба. Глубоководный желоб является поверхностным отражением зоны субдукции, фиксирующим место, где Тихоокеанская плита поддвигается под Евразиатскую; скорость субдукции составляет около 8 см/г (Стеблов и др., 2010). По распределению гипоцентров землетрясений четко вырисовывается глубинная сейсмофокальная зона, которая прослеживается на глубину до 650 км и имеет наклон в среднем 40° (Селиверстов, 2009). Мощность земной коры на Камчатке по данным глубинного сейсмического зондирования (Балеста, 1991) изменяется от 20 до 42 км, увеличиваясь с юга на север. Вкрест простирания дуги, на широте Ключевской группы вулканов, ее мощность меняется с запада на восток от 30 км под Срединным хребтом до 40–42 км под Центральной Камчатской Депрессией. Мощность континентального блока коры делает возможным сравнение Камчатки с активными окраинами андийского типа. Таким образом, Камчатка несет в себе черты, как островной дуги, так и активной континентальной окраины.

Камчатский полуостров – один из наиболее активных вулканических регионов Земли. Он включает более 200 четвертичных вулканов, 29 из которых активны до настоящего времени (Действующие вулканы Камчатки, 1991). На Южной Камчатке (и Курилах) вулканизм проявляется при стационарном режиме субдукции, установившемся в миоцене, и представлен типичными островодужными магмами (Авдейко, 2006). На центральной и северной Камчатке четвертичный вулканизм проявлен в трех зонах, параллельных глубоководному желобу: вулканический пояс Восточной Камчатки, в котором выделяются Восточный вулканический Фронт и Центральная Камчатская депрессия (Пономарева и др., 2008) и (3) тыловая вулканическая зона, представленная Срединным хребтом.

На основе анализа особенностей структурно-вещественной зональности вулканогенных комплексов для этих зон Камчатки реконструированы следующие условия магмообразования (Авдейко, 2006): вулканическую дугу Срединного хребта Камчатки характеризует постсубдукционный этап эволюции, вулканическая дуга Восточной Камчатки приурочена к новой активной субдукционной зоне, заложенной в конце миоцена.

Выявлению источников и изучению процессов магмогенерации на Камчатке посвящено множество работ (Volynets, 1994; Churikova et al., 2001; Volynets et al., 2010; Portnyagin et al., 2005, 2007; Nekrylov et al., 2018; и другие). Согласно современным представлениям о надсубдукционных зонах, в образовании магм могут участвовать следующие компоненты: мантия обедненная (например, MORB-типа) и обогащенная (OIB-типа); субдуцированные осадки и частичные выплавки погружающейся плиты (так называемый “адакитовый компонент”); флюид, образованный вследствие дегидратации субдуцируемой океанической плиты, а также вещество коры (Sun, McDonough, 1989; McCulloch, Gamble, 1991; Pearce, Parkinson, 1993; Yogodzinsky et al., 2001 и многие другие). Гетерогенность вулканитов также может быть обусловлена различной степенью плавления вещества.

В связи со сложной историей и структурой Камчатки, можно предположить, что в ее магматизме могут проявляться особенности различных геодинамических обстановок. В частности, для этого региона могут наблюдаться переходы от типичной островной дуги к активной континентальной окраине (Перепелов и др., 2006, Федоров и др., 2008). Для проверки этого предположения мы провели сравнение средних составов расплавов камчатских вулканов с соответствующими характеристиками расплавов субдукционных обстановок. Это позволило выявить некоторую специфику расплавов Камчатки по сравнению с другими геодинамическими обстановками. Список вулканов и вулканических центров Камчатки, в публикациях о которых имеются результаты анализов расплавных включений и закалочных стекол пород, приведен в табл. 1.

Таблица 1.  

Вулканы и вулканические центры Камчатки, в публикациях о которых приведены данные о составе расплавных включений и закалочных стекол пород

Вулкан,
вулканический центр 		Литература Вулкан,
вулканический центр 		Литература
Авачинский 1–13 Камчатский мыс 40, 41
Ахтанг 14 Карымский 42–51
Бакенинг 15 Ключевской 52–62
Банно-Карымшинский 16 Ксудач 63–67
Безымянный 17–19 Курильское озеро 68
Валагинский 20 Майницкая зона, Корякия 69
Восточная Камчатка 21 Мутновский 70–74
Гамчен 22 Начикинский 75
Горелый 23–27 Паужетка 76
Дикий Гребень 28, 29 Семячик 77
Жупановский 30 Толбачик 78–82
Заваринский 31, 32 Тумрок 83
Ильинский 33, 34 Узон-Гейзер 84
Ичинский 35–37 Фарафонова Падь 85
Камбальный 38 Хайрюзовский 86, 87
Камень 39 Шивелуч 88–93

Примечания. 1 – Портнягин и др., 2000; 2 – Колосков и др., 2001; 3 – Толстых и др., 2002; 4 – Портнягин и др., 2005; 5 – Matveev et al., 2005; 6, 15, 25, 33, 48, 58, 64, 72, 74, 78, 85 – Portnyagin et al., 2007; 7 – Ishimaru et al., 2007; 8 – Ishimaru, Arai, 2009; 9 – Ionov et al., 2011; 10 – Тимина и др., 2012; 11, 12 – Benard et al., 2016, 2017; 13 – Kobayashi et al., 2017; 14, 22, 35, 39, 57 – Churikova et al., 2007; 16 – Гриб и др., 2016; 17 – Толстых и др., 1999; 18 – Neill et al., 2010; 19 – Shcherbakov et al., 2011; 20 – Соболев и др., 1989; 21 – Kamenetsky et al., 1995; 23, 24, 71 – Хетчиков и др., 2000, 2001; 26 – Толстых и др., 2012; 27, 80 – Портнягин и др., 2017; 28 – Толстых и др., 2000; 29 – Хетчиков и др., 2000; 30 – Плечова и др., 2011; 31, 63, 70 – Фролова и др., 2001; 32, 34, 65 – Плечов и др., 2008; 36, 79 – Dobretsov et al., 2016; 37 – Толстых и др., 2019; 38 – Тетроева, Плечов, 2000; 40 – Портнягин и др., 2005; 41 – Portnyagin et al., 2008; 42 – Красов, Клоккьятти, 1979; 43 – Бабанский и др., 1980; 44 – Толстых и др., 2001; 45 – Izbekov et al., 2004; 46 - Гриб, Леонов, 2004; 47, 77, 83 – Леонов, Гриб, 2004; 49 - Наумов и др., 2008; 50 – Портнягин и др., 2011; 51 – Edmonds, 2015; 52 - Sobolev, Chaussidon, 1996; 53 - Хубуная, Соболев, 1998; 54 – Миронов и др., 2000; 55 – Плечов и др., 2000; 56 – Хубуная и др., 2007; 59 – Auer et al., 2009; 60 – Миронов, Портнягин, 2011; 61 – Ponomareva et al., 2013; 62 – Mironov et al., 2015; 66 – Шишкина и др., 2009; 67 – Бурикова, Парфенова, 2013; 68 – Плечов и др., 2010; 69 – Злобин и др., 1990; 73 - Robertson et al., 2013; 74 – Shishkina et al., 2018; 76 – Ponomareva et al., 2018; 81 – Plechov et al., 2015; 82 - Kamenetsky et al., 2017; 83 – Каменецкий и др., 1992; 86 – Вавилов и др., 1984; 87 – Коваленко и др., 2017; 88 – Толстых и др., 1998; 89 – Tolstykh et al., 2000; 90 – Blundy et al., 2006; 91 – Humphreys et al., 2008; 92 – Толстых и др., 2015; 93 - Ponomareva et al., 2015.

ХАРАКТЕРИСТИКА БАЗЫ ДАННЫХ

Общее количество публикаций в нашей базе данных по расплавным включениям в минералах и закалочным стеклам пород достигло 1770, количество определений (микрообъектов – расплавных включений и закалочных стекол) превысило 105 000. В базу данных на конец 2018 г. занесено более 1 900 000 определений по 75 элементам. Половина из этих определений приходится на расплавные включения, остальные – на закалочные стекла. Как и в наших предыдущих исследованиях (начиная с Наумов и др., 2004), в настоящей статье выделены следующие геодинамические обстановки, различающиеся по условиям формирования и эволюции магматических расплавов: I – зоны спрединга океанических плит (срединно-океанические хребты); II – проявления мантийных плюмов в условиях океанических плит (океанические острова и лавовые плато); III и IV – обстановки, связанные с субдукционными процессами (III – зоны островодужного магматизма, IV – зоны магматизма активных континентальных окраин); V – внутриконтинентальные рифты и области континентальных горячих точек.

На рис. 1 представлены гистограммы распределения содержаний SiO2 в гомогенных расплавных включениях в минералах и в стеклах вулканических пород всех геодинамических обстановок. На рис. 1а отражено такое распределение по 13 500 определениям, полученным к 2004 г., приведенное в статье Наумова и др. (2004). В этой статье был отмечен бимодальный тип распределения имеющихся данных по природным магматическим расплавам. Рис. 1б построен по данным уже 33 000 определений, на котором отражено распределение содержаний SiO2 отдельно для гомогенных расплавных включений и для закалочных стекол вулканических пород (Наумов и др., 2010). На рис. 1в показано это распределение для всех доступных в литературе данных (105 100). Отчетливо видна, во-первых, полная идентичность распределений, несмотря на то, что после 2004 г. в исследования было вовлечено большое количество новых природных объектов из различных геодинамических обстановок, и, во-вторых, бимодальность распределения содержаний SiO2 в природных магматических расплавах. Первый максимум определений приходится на содержания SiO2 = 50–52 мас. %, а второй – на содержания 72–76 мас. %, но на рис. 1в наблюдается небольшое увеличение количества определений при содержаниях SiO2 в диапазоне 58–62 мас. %. По-видимому, можно сделать вывод, что такой тип распределения содержаний SiO2 в природных магматических расплавах Земли при дальнейших исследованиях уже не изменится.

Рис. 1.

Гистограммы распределения содержаний SiO2 в природных магматических расплавах всех геодинамических обстановок по данным изучения гомогенных расплавных включений и закалочных стекол пород. n – количество определений; (а) – данные (Наумов и др., 2004); (б) – данные (Наумов и др., 2010), 1 – расплавные включений, 2 – закалочные стекла пород; (в) – данные настоящей работы.

Гистограммы на рис. 2 отражают распределение содержаний SiO2 в магматических расплавах конкретных геодинамических обстановок (I–V и Камчатка). Отметим, что в данные по расплавам III обстановки (островные дуги) не включены результаты по расплавам Камчатки, которые представлены отдельно. В I обстановке (срединно-океанические хребты) практически отсутствуют расплавы среднего и кислого состава (в нашей базе из общего количества 15800 анализов таких всего 132, т.е. 0.8%). Во II обстановке (17 400 определений по океаническим островам) также преобладают расплавы основного и ультраосновного составов. Для Камчатки и для III, IV, V обстановок (островные дуги, активные континентальные окраины и внутриплитные континентальные обстановки) характерен близкий тип распределения. В них представлены магматические расплавы с широкими вариациями содержаний SiO2 – от 40 до 80 мас. %. Наибольшее количество определений получено для внутриплитных континентальных обстановок (23700), для островных дуг – 21 200, для активных континентальных окраин – 13 100, для Камчатки – 9600.

Рис. 2.

Гистограммы распределения содержаний SiO2 в природных магматических расплавах главных геодинамических обстановок (I–V) и Камчатки по данным изучения гомогенных расплавных включений и закалочных стекол пород. n – количество определений; I – срединно-океанические хребты, II – океанические острова, III – островные дуги, IV – активные континентальные окраины, V – внутриконтинентальные рифты и области горячих точек.

Учитывая такое распределение содержаний SiO2 (рис. 2), средние содержания петрогенных, летучих, редких и редкоземельных элементов были подсчитаны нами для трех типов магматических расплавов: для расплавов основного состава (SiO2 = 40–54 мас. %), для расплавов среднего состава (SiO2 = 54–66 мас. %) и для расплавов кислого состава (SiO2 > 66 мас. %). В наших предыдущих работах (Наумов и др., 2004, 2010, 2017) было показано, что средние геометрические значения предпочтительны по сравнению со средними арифметическими, поскольку распределение элементов близко к логнормальному. Средние геометрические содержания элементов рассчитывались при условии, что с вероятностью 95% величина отдельного определения не отклоняется от среднего значения более, чем на 2σ. Определения, которые не удовлетворяли этому условию, отбрасывались, а величина среднего значения вновь пересчитывалась. Для каждого значения среднего содержания приведены доверительные интервалы для 95% уровня достоверности: первая цифра – плюс к среднему, вторая цифра – минус от среднего. Полученные данные по средним содержаниям петрогенных, летучих и редких элементов в расплавах Камчатки, островных дуг (ОД) и активных континентальных окраин (АКО) представлены в табл. 2–4. На основе этих данных построены рисунки 3–6.

Таблица 2.  

Среднее содержание петрогенных, летучих и редких элементов в магматических расплавах основного состава (SiO2 = 40–54 мас. %) Камчатки, островных дуг (III) и активных континентальных окраин (IV) по данным изучеия расплавных включений в минералах и закалочных стекол вулканических пород

Компо-нент Камчатка III IV
1 2 3 1 2 3 1 2 3
SiO2 1731 50.42 +2.59/–2.46 4015 50.48 +3.15/–2.97 4093 49.95 +2.98/–2.81
TiO2 1720 1.03 +0.44/–0.31 3806 0.93 +0.47/–0.31 3993 1.25 +0.60/–0.40
Al2O3 1709 16.49 +2.53/–2.20 3816 15.30 +2.64/–2.25 3997 16.69 +2.51/–2.18
FeO 1709 8.60 +2.62/–2.01 3820 9.75 +2.75/–2.15 4002 9.13 +2.55/–1.99
MnO 1669 0.15 +0.09/–0.06 3610 0.18 +0.10/–0.06 3875 0.16 +0.08/–0.05
MgO 1722 6.06 +3.94/–2.39 3910 6.28 +3.30/–2.16 3992 5.93 +3.05/–2.01
CaO 1708 10.23 +3.20/–2.44 3815 10.64 +2.84/–2.24 3994 9.79 +2.46/–1.96
Na2O 1709 3.07 +0.94/–0.72 3815 2.28 +0.80/–0.59 3995 3.13 +1.14/–0.83
K2O 1709 0.80 +0.47/–0.30 3900 0.65 +0.88/–0.37 3995 0.87 +0.77/–0.41
P2O5 1538 0.17 +0.13/–0.07 3207 0.16 +0.27/–0.10 3786 0.31 +0.46/–0.19
H2O 554 1.79 +1.94/–0.93 1673 1.87 +1.52/–0.84 1378 2.02 +1.92/–0.99
Cl, ppm 1124 810 +470/–300 2343 1030 +1200/–550 3190 760 +890/–410
F 306 380 +300/–170 1031 330 +470/–190 963 700 +610/–330
S 1126 1470 +1180/–660 1838 910 +1490/–560 3043 1040 +1410/–600
CO2 99 370 +750/–250 761 190 +970/–160 684 580 +1180/–390
Сумма   99.12     98.76     99.54  
Li, ppm 356 6.56 +6.06/–3.15 612 5.42 +3.42/–2.10 544 8.07 +6.55/–3.62
Be 267 0.56 +0.20/–0.15 202 0.46 +0.24/–0.16 94 0.68 +0.70/–0.34
B 471 13.19 +7.73/–4.87 402 13.38 +11.12/–6.07 350 6.12 +12.02/–4.05
V 81 295.7 +54.3/–45.8 573 315.0 +118.1/–85.9 539 243.8 +58.2/–47.0
Cr 269 128.2 +348.7/–83.7 608 100.1 +663.6/–87.0 354 88.9 +146.1/–55.3
Ni 90 18.6 +77.1/–15.0 346 28.4 +50.5/–18.2 235 24.9 +28.5/–13.3
Cu 34 135.0 +25.4/–21.4 376 102.9 +66.3/–40.3 275 112.2 +108.7/–55.2
Rb 104 6.98 +11.93/–4.40 706 9.02 +15.94/–5.76 742 12.55 +25.76/–8.44
Sr 378 321 +114/–84 924 315 +415/–179 901 459 +276/–173
Y 493 20.06 +6.01/–4.62 935 18.17 +9.51/–6.24 875 19.79 +9.40/–6.38
Zr 494 66.7 +31.3/–21.3 931 51.3 +59.2/–27.5 905 85.5 +74.9/–39.9
Nb 516 1.40 +0.88/–0.54 901 1.17 +2.33/–0.78 851 4.14 +8.01/–2.73
Mo 34 0.48 +0.59/–0.26 134 0.53 +0.46/–0.24 133 0.50 +0.33/–0.20
Cs 82 0.45 +0.37/–0.20 429 0.40 +0.65/–0.25 269 1.19 +2.00/–0.75
Ba 509 232 +140/–87 954 143 +263/–93 908 243 +294/–133
La 512 5.15 +3.27/–2.00 936 5.04 +9.79/–3.33 846 9.59 +10.11/–4.92
Ce 374 13.01 +6.94/–4.53 927 13.14 +21.63/–8.18 853 22.69 +24.07/–11.68
Pr 90 1.82 +1.30?–0.76 516 1.54 +1.55/–0.77 606 2.96 +2.22/–1.27
Nd 377 10.11 +4.53/–3.13 895 9.52 +10.62/–5.02 794 13.84 +10.74/–6.05
Sm 377 3.01 +1.15/–0.83 884 2.58 +1.90/–1.09 771 3.46 +2.25/–1.36
Eu 374 1.00 +0.41/–0.29 802 0.98 +0.68/–0.40 739 1.14 +0.43/–0.31
Gd 210 3.54 +1.91/–1.24 687 3.16 +1.87/–1.18 711 3.64 +2.06/–1.32
Tb 89 0.63 +0.34/–0.22 477 0.54 +0.30/–0.19 214 0.68 +0.30/–0.21
Dy 377 3.33 +1.00/–0.77 777 3.23 +1.76/–1.14 710 3.65 +1.78/–1.20
Ho 89 0.83 +0.43/–0.28 518 0.75 +0.33/–0.23 229 0.86 +0.29/–0.21
Er 377 2.17 +0.70/–0.53 744 1.88 +0.99/–0.65 681 2.10 +0.86/–0.61
Tm 89 0.32 +0.22/–0.13 407 0.30 +0.17/–0.11 130 0.36 +0.14/–0.10
Yb 377 2.03 +0.65/–0.49 811 1.82 +0.99/–0.64 772 1.89 +0.89/–0.60
Lu 90 0.33 +0.20/–0.13 589 0.30 +0.18/–0.11 239 0.37 +0.20/–0.13
Hf 313 1.81 +0.77/–0.54 682 1.27 +0.80/–0.49 565 1.99 +1.04/–0.68
Ta 95 0.06 +0.06/–0.03 452 0.08 +0.19/–0.06 540 0.28 +0.48/–0.18
Pb 281 2.28 +1.73/–0.98 597 1.96 +2.70/–1.14 690 4.05 +4.11/–2.04
Th 500 0.49 +0.41/–0.22 734 0.72 +1.43/–0.48 718 1.03 +1.17/–0.55
U 341 0.29 +0.23/–0.13 665 0.29 +0.51/–0.18 639 0.54 +0.55/–0.27
W 85 0.12 +0.15/–0.07 120 0.10 +0.25/–0.07 138 0.22 +0.23/–0.11

Примечания. Здесь и в табл. 3–7: 1 – количество определений, 2 – среднее содержание, 3 – доверительный интервал (первая цифра – плюс к среднему, вторая цифра - минус от среднего). Содержание элементов рассчитывалось как среднее геометрическое при условии, что с вероятностью 95% величина отдельного определения не отклоняется от среднего значения более, чем на 2σ.

Таблица 3.  

Среднее содержание петрогенных, летучих и редких элементов в магматических расплавах среднего состава (SiO2 = 54–66 мас. %) Камчатки, островных дуг (III) и активных континентальных окраин (IV) по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стекол вулканических пород

Компо-нент Камчатка III IV
1 2 3 1 2 3 1 2 3
SiO2 2819 60.89 +3.61/–3.41 3515 58.82 +4.54/–4.22 2089 58.22 +4.70/–4.35
TiO2 2785 1.08 +0.52/–0.35 3338 0.82 +0.44/–0.29 2065 0.96 +0.77/–0.43
Al2O3 2793 15.51 +1.59/–1.44 3343 15.31 +2.37/–2.05 2070 16.00 +2.13/–1.88
FeO 2793 6.35 +3.07/–2.07 3351 7.31 +3.82/–2.51 2075 6.37 +4.05/–2.48
MnO 2649 0.13 +0.10/–0.06 3097 0.16 +0.12/–0.07 1954 0.12 +0.11/–0.06
MgO 2793 1.95 +1.26/–0.77 3355 2.04 +2.01/–1.01 2058 2.61 +2.88/–1.37
CaO 2797 5.11 +2.19/–1.53 3343 5.94 +3.29/–2.12 2065 5.40 +3.80/–2.23
Na2O 2792 4.23 +1.21/–0.94 3343 3.27 +1.26/–0.91 2069 3.87 +1.11/–0.86
K2O 2793 1.60 +1.28/–0.71 3342 0.99 +2.30/–0.69 2069 1.50 +1.06/–0.62
P2O5 2521 0.30 +0.41/–0.17 2401 0.18 +0.27/–0.11 1862 0.28 +0.24/–0.13
H2O 70 1.46 +1.42/–0.72 913 1.36 +1.58/–0.73 659 1.60 +2.77/–1.01
Cl, ppm 2306 960 +870/–460 1548 1470 +1480/–740 1168 950 +1290/–550
F 1288 130 +1930/–120 747 420 +740/–270 274 820 +3000/–650
S 2229 160 +450/–120 1197 290 +600/–200 894 260 +880/–200
CO2 14 – – 340 90 +260/–70 124 360 +1280/–280
Сумма   98.95     96.43     97.17  
Li, ppm 144 17.21 +19.67/–9.18 437 9.58 +10.04/–4.90 248 16.16 +14.93/–7.76
Be 38 1.13 +1.05/–0.55 266 0.61 +0.36/–0.23 132 1.20 +0.67/–0.43
B 128 26.5 +25.3/–12.9 242 23.8 +31.9/–13.6 112 29.7 +67.6/–20.6
V 61 208 +264/–116 558 172 +250/–102 421 160 +70/–49
Cr 158 17.0 +125.9/–15.0 411 55.5 +630/–51 416 41.6 +123.8/–31.1
Ni 95 6.25 +12.88/–4.21 308 10.7 +43.9/–8.6 370 25.9 +36.8/–15.2
Cu 38 194 +346/–124 392 94.9 +147.4/–57.7 178 94.7 +287.7/–71.2
Rb 184 15.0 +33.3/–10.4 669 41.4 +253.5/–35.6 604 34.4 +57.1/–21.5
Sr 197 286 +201/–118 731 306 +365/–166 629 521 +353/–210
Y 201 22.7 +29.9/–12.9 713 24.7 +13.9/–8.9 611 16.1 +8.2/–5.4
Zr 201 83.5 +149.2/–53.5 744 121.5 +211.0/–77.1 634 122.6 +78.0/–47.7
Nb 201 1.50 +1.66/–0.79 707 2.27 +6.96/–1.71 630 5.33 +5.63/–2.74
Mo 41 1.08 +0.84/–0.47 88 0.85 +0.52/–0.32 27 1.18 +2.35/–0.78
Cs 126 0.75 +1.02/–0.43 302 0.46 +0.43/–0.22 256 1.73 +2.58/–1.04
Ba 204 289 +405/–169 756 418 +1375/–320 638 694 +385/–248
La 201 5.21 +6.71/–2.93 709 14.32 +71.12/–11.92 591 15.98 +11.03/–6.52
Ce 200 17.90 +27.05/–10.77 744 32.00 +120.12/–25.27 590 33.35 +21.10/–12.92
Pr 141 2.23 +2.16/–1.10 579 4.42 +10.60/–3.12 148 3.45 +2.55/–1.47
Nd 196 10.86 +14.41/–5.19 681 17.26 +39.35/–11.90 565 18.26 +10.05/–6.48
Sm 182 3.20 +3.51/–1.67 682 3.95 +4.97/–2.20 500 3.97 +1.90/–1.29
Eu 188 1.15 +0.90/–0.50 662 1.14 +0.62/–0.40 580 1.07 +0.35/–0.26
Gd 180 3.64 +3.60/–1.81 619 4.50 +2.93/–1.77 481 3.48 +1.39/–1.00
Tb 120 0.72 +0.77/–0.37 292 0.64 +0.34/–0.22 110 0.55 +0.33/–0.21
Dy 186 2.74 +3.46/–1.53 696 4.15 +2.14/–1.41 469 2.76 +1.24/–0.86
Ho 133 0.97 +1.04/–0.50 292 0.89 +0.33/–0.24 113 0.70 +0.41/–0.26
Er 188 1.81 +2.20/–0.99 642 2.47 +1.05/–0.74 434 1.35 +0.56/–0.39
Tm 120 0.40 +0.52/–0.23 235 0.38 +0.19/–0.12 39 0.22 +0.19/–0.10
Yb 182 1.85 +1.88/–0.93 694 2.57 +1.07/–0.75 528 1.33 +0.66/–0.44
Lu 136 0.45 +0.47/–0.23 514 0.41 +0.18/–0.13 149 0.39 +0.56/–0.23
Hf 185 1.85 +2.66/–1.09 455 1.75 +1.70/–0.86 193 3.24 +2.25/–1.33
Ta 123 0.15 +0.35/–0.11 580 0.52 +1.45/–0.38 190 0.42 +0.56/–0.24
Pb 149 6.08 +5.96/–3.01 396 5.10 +14.23/–3.75 243 8.29 +7.16/–3.84
Th 179 1.14 +2.39/–0.77 668 1.42 +8.67/–1.22 496 3.24 +3.31/–1.64
U 165 0.75 +0.88/–0.40 607 0.98 +6.83/–0.85 219 1.13 +1.09/–0.56
W 98 0.28 +0.42/–0.17 88 0.41 +1.04/–0.29 59 0.27 +0.27/–0.14
Таблица 4.  

Среднее содержание петрогенных, летучих и редких элементов в магматических расплавах кислого состава (SiO2 > 66 мас. %) Камчатки, островных дуг (III) и активных континентальных окраин (IV) по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стекол вулканических пород

Компо-нент Камчатка III IV
1 2 3 1 2 3 1 2 3
SiO2 4978 73.03 +2.49/–2.41 10 576 74.06 +2.79/–2.69 6049 73.25 +3.54/–3.38
TiO2 4867 0.29 +0.22/–0.13 10 091 0.17 +0.26/–0.10 5418 0.22 +0.49/–0.15
Al2O3 4957 13.10 +1.34/–1.21 10 276 12.35 +1.21/–1.10 5484 13.14 +2.09/–1.80
FeO 4957 1.26 +0.52/–0.37 10 281 1.17 +0.76/–0.46 5435 1.22 +1.06/–0.57
MnO 4121 0.05 +0.09/–0.03 9102 0.06 +0.10/–0.04 4438 0.05 +0.09/–0.03
MgO 4856 0.30 +0.23/–0.13 10 124 0.14 +0.36/–0.10 5146 0.19 +0.59/–0.14
CaO 4957 1.20 +0.51/–0.36 10 283 0.95 +0.73/–0.41 5584 0.98 +1.28/–0.56
Na2O 4956 4.26 +0.66/–0.57 10 275 3.61 +0.77/–0.63 5344 3.70 +1.59/–1.11
K2O 4957 2.89 +0.56/–0.47 10 291 3.52 +1.40/–1.00 5393 3.75 +1.72/–1.18
P2O5 3820 0.04 +0.08/–0.03 2761 0.07 +0.18/–0.05 3762 0.06 +0.19/–0.05
H2O 200 2.55 +2.28/–1.20 2713 3.13 +2.57/–1.41 2791 1.81 +2.23/–1.00
Cl, ppm 4391 1220 +610/–410 4840 1870 +1570/–860 3275 1100 +1400/–620
F 3142 20 +60/–10 2294 370 +650/–230 1579 560 +1780/–430
S 3663 50 +200/–40 1449 80 +120/–50 1855 50 +180/–40
CO2 14 430 +2040/–350 608 100 +240/–70 827 30 +120/–20
Сумма   99.22     99.48     98.55  
Li, ppm 226 28.8 +27.9/–14.2 1648 42.7 +39.5/–20.5 1098 29.7 +50.2/–18.7
Be 142 1.41 +0.27/–0.23 425 1.27 +1.14/–0.60 553 2.13 +1.94/–1.02
B 200 55.5 +42.3/–24.0 1096 24.5 +21.7/–11.5 1003 44.6 +71.8/–27.5
V 99 10.8 +12.7/–5.8 709 3.28 +6.45/–2.18 75 10.57 +55.85/–8.89
Cr 60 2.91 +6.81/–2.04 446 2.62 +5.67/–1.79 126 3.67 +9.28/–2.63
Ni 23 2.60 +3.50/–1.49 334 1.29 +2.08/–0.80 35 5.07 +14.17/–3,73
Cu 50 16.5 +20.6/–9.2 911 6.20 +32.95/–5.22 582 24.15 +97.43/–19.35
Rb 148 55.6 +35.0/–21.5 2372 133 +109/–60 1554 123 +208/–77
Sr 172 99.3 +61.0/–37.8 2422 72.0 +111.1/–43.7 1240 89.2 +486.3/–75.4
Y 172 11.4 +20.3/–7.3 2306 23.5 +14.9/–9.1 725 15.2 +17.0/–8.0
Zr 196 154 +120/–67 2257 115 +90/–50 942 129 +169/–73
Nb 172 3.36 +1.49/–1.03 2279 8.09 +4.81/–3.02 803 9.39 +10.27/–4.91
Mo 17 2.66 +0.39/–0.34 774 1.48 +0.73/–0.49 409 7.04 +50.70/–6.18
Cs 110 2.03 +1.30/–0.79 759 5.93 +3.28/–2.11 550 9.00 +179/–8.57
Ba 172 699 +309/–214 2452 640 +667/–326 1034 598 +1120/–390
La 172 11.47 +6.11/–3.98 2332 24.69 +13.34/–8.66 640 19.33 +14.01/–8.12
Ce 172 24.09 +14.64/–9.09 2400 48.54 +22.94/–15.58 684 38.63 +29.79/–16.82
Pr 120 2.48 +1.49/–0.93 1310 6.10 +2.78/–1.91 125 4.77 +3.00/–1.84
Nd 170 10.01 +6.48/–3.93 1827 21.35 +11.39/–7.43 485 16.26 +13.11/–7.26
Sm 165 1.95 +1.56/–0.87 1812 4.15 +2.43/–1.53 588 3.35 +2.33/–1.37
Eu 130 0.64 +0.52/–0.29 1595 0.66 +0.75/–0.35 451 0.59 +0.41/–0.24
Gd 118 2.61 +2.04/–1.15 1448 4.16 +2.53/–1.57 322 3.27 +3.14/–1.60
Tb 77 0.56 +0.44/–0.25 536 0.69 +0.36/–0.24 115 1.33 +2.06/–0.81
Dy 133 1.98 +2.10/–1.02 1628 4.21 +2.49/–1.57 321 3.17 +3.19/–1.59
Ho 81 0.83 +0.65/–0.36 532 0.97 +0.63/–0.38 76 0.71 +0.37/–0.24
Er 134 1.58 +1.25/–0.70 1607 2.70 +1.49/–0.96 294 1.95 +1.95/–0.97
Tm 81 0.39 +0.34/–0.18 493 0.47 +0.35/–0.20 30 0.35 +0.27/–0.15
Yb 135 1.71 +1.76/–0.87 1637 2.91 +1.65/–1.05 373 1.98 +1.93/–0.98
Lu 84 0.46 +0.17/–0.12 822 0.54 +0.34/–0.21 178 0.39 +0.29/–0.17
Hf 119 2.76 +1.91/–1.13 1222 3.79 +2.24/–1.41 372 3.41 +1.89/–1.22
Ta 98 0.41 +0.32/–0.18 1479 0.98 +1.10/–0.52 390 1.55 +10.71/–1.35
Pb 98 10.28 +6.27/–3.89 1535 18.47 +10.44/–6.67 619 19.04 +9.78/–6.46
Th 161 3.12 +1.75/–1.12 1883 14.18 +12.59/–6.67 809 11.50 +14.66/–6.44
U 153 1.68 +1.05/–0.65 1816 2.81 +1.89/–1.13 775 3.53 +3.67/–1.80
W 40 0.60 +0.36/–0.22 363 1.59 +1.30/–0.72 243 54.66 +102.1/–35.60
Рис. 3.

Бинарные диаграммы, отражающие средние содержания петрогенных и летучих компонентов в расплавах некоторых геодинамических обстановок (1 – островные дуги, 2 – активные континентальные окраины, 3 – Камчатка).

Рис. 4.

Бинарные диаграммы, отражающие средние содержания редких элементов или их отношения в расплавах некоторых геодинамических обстановок. Условные обозначения на рис. 3.

Рис. 5.

Нормированное к составу примитивной мантии (по Sun, McDonough, 1989) распределение летучих, редких и редкоземельных элементов в расплавах основного, среднего и кислого состава Камчатки, островных дуг (III) и активных континентальных окраин (IV).

Рис. 6.

Нормированное к составу примитивной мантии (по Sun, McDonough, 1989) распределение летучих, редких и редкоземельных элементов в расплавах основного, среднего и кислого состава Камчатки.

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПЛАВОВ

По содержаниям петрогенных оксидов (рис. 3) расплавы вулканитов Камчатки, а также двух геодинамических обстановок, ОД и АКО, очень близки на всем интервале кремнекислотности. Однако в содержаниях летучих компонентов заметны определенные различия. Концентрации хлора в расплавах ОД существенно выше, чем в расплавах АКО и Камчатки, а концентрации фтора различаются во всех трех обстановках, причем с ростом кремнекислотности в расплавах Камчатки содержания фтора снижаются, в отличие от поведения этого элемента в расплавах двух других обстановок (рис. 3).

Редкие элементы и их соотношения также говорят о специфике Камчатки (особенно в сегменте расплавов кислого состава) при общем сходстве с расплавами ОД. Стоит отметить, что основные расплавы всех трех групп (Камчатки, ОД и АКО) чрезвычайно близки по таким показателям, как концентрации крупноионных, флюидмобильных и высокозарядных компонентов (рис. 4). Таким образом, можно предполагать сравнительно схожие источники магмогенерации в области базитовых выплавок предположительно мантийного генезиса.

Особенности дальнейшей эволюции магматических систем отражены в характеристиках расплавов средних и кислых составов, и тут разница между вулканитами различных геотектонических обстановок становится очевидной. С ростом кремнекислотности различия в характеристиках расплавов усиливаются. Так, камчатские расплавы кислого состава обеднены Nb, Th, U, Rb и редкоземельными элементами относительно расплавов ОД и АКО (рис. 4).

При широком доверительном интервале значений (табл. 2) для большинства элементов разница в содержаниях РЗЭ не столь значительна; однако колебания концентраций Rb, Nb, Th, U выходят за рамки стандартного отклонения.

Относительная обедненность кислых стекол Камчатки РЗЭ, с одной стороны, может быть объяснена фракционированием минералов-концентраторов средних и тяжелых РЗЭ, в частности, некоторых пироксенов и амфиболов, поскольку коэффициенты распределения РЗЭ между минералами и кислым расплавом существенно выше 1, согласно базе данных коэффициентов распределения Kd GERM (Geochemical Earth Reference Model). Однако, анализ информации из базы данных по соотношению кислых стекол основной массы пород и расплавных включений в минералах (Наумов и др., 2019) показывает, что, при сходной кремнекислотности, расплавы и остаточные стекла закономерно различаются по содержаниям РЗЭ, причем обогащены именно остаточные стекла. Таким образом, обеднение кислых расплавов Камчатки РЗЭ не могло быть результатом только процессов кристаллизационной дифференциации. В этом случае можно рассмотреть вариант формирования первичных расплавов кислого (и, возможно, среднего) состава в результате плавления коровых базитов и метабазитов погружающейся Тихоокеанской плиты.

Бинарные диаграммы отношений редких элементов (рис. 4) подчеркивают как сходство расплавов Камчатки основного и, в некоторых случаях, среднего составов с расплавами ОД, так и отличия дацит-риолитовых расплавов Камчатки от расплавов других обстановок. К этим отличиям можно отнести сравнительно низкую степень обеднения тяжелыми РЗЭ, выраженную в отношении La/Yb, повышенные значения Zr/Nb и др.

Главный вывод, который можно сделать при сравнении редкоэлементных спектров – это то, что основные расплавы Камчатки в целом практически полностью повторяют средний состав всех имеющихся анализов расплавных включений и стекол для ОД (рис. 5). В то же время средние составы расплавов Камчатки значительно отличаются от средних составов расплавов АКО, в первую очередь, низким содержанием наиболее некогерентных элементов – Nb, Ta, La, Ce. Исключение составляют K и Ba, содержания которых в камчатских расплавов совпадает с данными для АКО. Это приводит к высоким отношениям Ba/Nb в расплавах Камчатки (166) по сравнению со всеми ОД (122) и АКО (59), что может свидетельствовать о повышенном вкладе субдукционных компонентов при плавлении мантийного клина (Peate et al., 2001). Нарастание различий между расплавами разных геодинамических обстановок и Камчатки от основных составов к кислым также фиксируется на диаграммах распределения микроэлементов, что также свидетельствует о многообразии и сложности процессов эволюции магматических систем.

В ряде исследований были установлены закономерные вариации состава магм и пород Камчатки в отношении редких (Portnyagin et al., 2005) и летучих компонентов (Churikova et al., 2007). Эти вариации связываются с различным вкладом мантийных и коровых (субдукционных) компонентов в составе первичных расплавов и разным составом флюидов, отделяющихся от погружающейся плиты. Для того чтобы выявить возможное существование крупномасштабных закономерных вариаций для камчатского региона, выборка анализов стекол и расплавных включений была разделена на две части. В первую вошли образцы южной Камчатки, во вторую – образцы северной и центральной Камчатки (границей раздела принято считать Малко-Петропавловскую зону поперечных дислокаций (Авдейко и др., 2002). Результаты расчетов средних содержаний элементов в расплавах этих частей приведены в табл. 5–7. Для сравнения они показаны на рис. 7. В первую очередь следует отметить, что для большинства элементов различия между регионами оказались незначимыми, что, вероятно, свидетельствует об относительной однородности мантийного источника магм. Но есть и некоторые значимые различия. Для мафических расплавов наблюдается относительное обогащение расплавов южной Камчатки F и Pb относительно составов северной и центральной Камчатки. Это отражается в существенно разных отношениях F/Cl и Pb/Ce : F/Cl = 1.4 для южной Камчатки и 0.5 для центральной и северной; Pb/Ce = 0.3 для южной Камчатки и 0.1 для центральной и северной. Такие отношения считаются показателями вклада субдукционного компонента при образовании основных расплавов (Urann et al., 2017). С другой стороны, отношение F/Cl в магмах может контролироваться присутствием амфибола в источнике, поскольку F, в отличие от сильно несовместимого Cl, может в значительной степени задерживаться в амфибол-содержащем перидотите (Van den Bleeken, Koga, 2015; Benard et al., 2017). Это приводит к положительной корреляции между глубиной границы субдукционная плита–мантийный клин и содержанием F в первичных расплавах (Churikova et al., 2007; Benard et al., 2017).

Таблица 5.  

Среднее содержание элементов в магматических расплавах основного состава (SiO2 = 40–54 мас. %) Камчатки по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стекол вулканических пород

Компонент Южная Камчатка Центральная и Северная Камчатка
1 2 3 1 2 3
SiO2 233 50.40 +2.57/–2.44 1647 50.30 +2.46/–2.35
TiO2 233 0.98 +0.62/–0.38 1531 1.04 +0.41/–0.29
Al2O3 233 17.28 +3.97/–3.23 1625 16.40 +2.31/–2.02
FeO 233 9.32 +4.16/–2.88 1625 8.53 +2.37/–1.85
MnO 229 0.21 +0.19/–0.10 1592 0.14 +0.08/–0.05
MgO 233 5.54 +3.38/–2.10 1638 6.30 +3.94/–2.43
CaO 230 10.15 +2.30/–1.88 1625 10.40 +3.24/–2.47
Na2O 233 2.52 +1.26/–0.84 1520 3.09 +0.86/–0.67
K2O 233 0.59 +0.64/–0.31 1520 0.80 +0.51/–0.31
P2O5 213 0.17 +0.31/–0.11 1368 0.17 +0.12/–0.07
H2O 86 2.29 +1.26/–0.81 486 1.75 +1.98/–0.93
Cl, ppm 67 620 +1020/–380 1124 810 +490/–310
F 38 880 +1150/–820 303 380 +240/–150
S 57 370 +960/–260 1139 1510 +1030/–610
Сумма   99.64     99.19  
Li 99 10.57 +20.19/–6.94 301 5.93 +4.11/–2.43
Be 17 0.42 +0.55/–0.24 273 0.55 +0.22/–0.16
B 121 16.07 +14.06/–7.50 369 12.18 +6.88/–4.40
V 17 312.9 +56.8/–48.0 101 282.6 +63.7/–52.0
Cr 95 43.2 +130.6/–32.4 195 154.3 +332.3/–105.4
Ni 82 13.2 +43.3/–10.1 8 – –
Rb 88 5.70 +8.15/–3.36 37 9.13 +11.71/–5.13
Sr 100 352 +159/–110 298 311 +108/–80
Y 129 19.5 +12.45/–7.60 391 20.0 +4.54/–3.70
Zr 119 45.9 +54.0/–24.8 392 68.8 +27.0/–19.4
Nb 119 0.96 +1.29/–0.55 410 1.60 +1.00/–0.61
Mo 34 0.48 +0.59/–0.26 11 1.00 +0.54/–0.35
Cs 82 0.45 +0.37/–0.20 8 – –
Ba 117 149 +183/–82 409 239 +147/–91
La 119 4.22 +4.61/–2.20 410 5.12 +2.57/–1.71
Ce 98 11.21 +10.64/–5.46 296 13.51 +6.28/–4.29
Pr 82 1.77 +1.29/–0.74 29 3.27 +0.86/–0.68
Nd 100 9.23 +7.77/–4.22 297 10.29 +3.83/–2.79
Sm 100 2.80 +2.23/–1.24 297 3.02 +0.92/–0.71
Eu 100 0.99 +0.49/–0.33 318 1.03 +0.38/–0.28
Gd 92 3.58 +2.69/–1.53 138 3,64 +1.51/–1.07
Tb 82 0.65 +0.36/–0.23 28 0.63 +0.22/–0.16
Dy 100 3.48 +2.54/–1.47 297 3.30 +0.73/–0.60
Ho 82 0.85 +0.47/–0.30 28 0.73 +0.19/–0.15
Er 100 2.34 +1.60/–0.95 321 2.15 +0.54/–0.43
Tm 82 0.33 +0.24/–0.14 28 0.31 +0.08/–0.06
Yb 100 2.15 +1.43/–0.86 297 1.99 +0.50/–0.40
Lu 82 0.35 +0.22/–0.13 8 0.23 +0.01/–0.01
Hf 97 1.37 +0.93/–0.55 257 2.09 +0.76/–0.56
Ta 83 0.06 +0.06/–0.03 12 0.08 +0.02/–0.02
Pb 88 3.17 +2.74/–1.47 212 1.84 +1.33/–0.77
Th 119 0.44 +0.69/–0.27 398 0.48 +0.35/–0.20
U 100 0.15 +0.21/–0.09 284 0.29 +0.21/–0.12
W 82 0.12 +0.15/–0.07 3 – –
Таблица 6.  

Среднее содержание элементов в магматических расплавах среднего состава (SiO2 = 54–66 мас. %) Камчатки по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стекол вулканических пород

Компонент Южная Камчатка Центральная и Северная Камчатка
1 2 3 1 2 3
SiO2 205 58.56 +3.38/–3.19 2626 61.03 +3.60/–3.40
TiO2 205 1.04 +0.66/–0.40 2575 1.08 +0.51/–0.34
Al2O3 205 15.76 +4.46/–3.47 2600 15.53 +1.46/–1.33
FeO 205 7.57 +3.44/–2.37 2600 6.24 +3.09/–2.07
MnO 171 0.16 +0.17/–0.08 2474 0.14 +0.09/–0.05
MgO 190 2.13 +1.94/–1.02 2600 1.91 +1.23/–0.75
CaO 190 6.16 +2.79/–1.92 2604 5.05 +2.12/–1.49
Na2O 204 3.50 +1.45/–1.02 2583 4.27 +1.17/–0.92
K2O 205 1.51 +1.84/–0.83 2583 1.58 +1.24/–0.70
P2O5 140 0.24 +0.28/–0.13 2382 0.30 +0.41/–0.17
H2O 9 0.58 +0.28/–0.19 61 1.67 +1.32/–0.74
Cl, ppm 78 700 +860/–380 2229 960 +870/–460
F 32 1870 +9780/–1570 1257 130 +1920/–120
S 70 240 +290/–130 2161 160 +450/–120
Сумма   97.49     98.93  
Li 105 22.0 +24.2/–11.5 39 11.4 +12.2/–5.9
Be 13 1.35 +0.34/–0.27 25 0.94 +1.12/–0.51
B 105 28.2 +22.9/–12.6 23 13.3 +11.8/–6.3
V 10 193.8 +90.7/–61.8 51 218.6 +280.8/–122.9
Cr 109 11.0 +37.5/–8.5 49 – –
Ni 92 6.29 +10.66/–3.96 3 – –
Cu 11 532 +304/–194 27 146.0 +165.4/–77.5
Rb 105 17.1 +36.6/–11.7 79 14.0 +32.3/–9.7
Sr 105 314 +130/–92 92 218 +313/–129
Y 105 28.4 +20.4/–11.8 96 12.2 +28.6/–8.6
Zr 105 97.2 +112.1/–52.0 96 69.0 +167.2/–48.8
Nb 105 1.67 +1.61/–0.82 96 1.26 +1.73/–0.73
Mo 38 1.01 +0.81/–0.45 6 – –
Cs 92 0.92 +1.29/–0.54 34 0.35 +0.63/–0.23
Ba 105 317 +394/–176 99 230 +474/–155
La 105 7.62 +7.46/–3.77 96 2.61 +4.95/–1.71
Ce 105 20.1 +18.7/–9.7 95 13.06 +28.56/–8.96
Pr 92 3.05 +2.17/–1.27 49 0.81 +2.09/–0.64
Nd 105 16.8 +13.8/–7.6 91 3.44 +9.23/–2.51
Sm 105 4.44 +3.32/–1.90 77 2.29 +3.94/–1.45
Eu 105 1.17 +0.53/–0.36 83 0.82 +1.04/–0.46
Gd 105 4.99 +3.47/–2.05 75 2.28 +4.14/–1.47
Tb 92 0.85 +0.42/–0.28 28 0.03 +0.06/–0.02
Dy 105 5.02 +3.27/–1.98 81 1.93 +3.29/–1.22
Ho 92 1.02 +0.74/–0.43 41 0.15 +0.63/–0.12
Er 105 3.24 +2.40/–1.38 83 1.19 +2.82/–0.84
Tm 92 0.45 +0.38/–0.21 28 0.05 +0.02/–0.02
Yb 105 3.27 +2.46/–1.40 77 1.28 +2.08/–0.80
Lu 92 0.51 +0.37/–0.22 44 0.15 +0.35/–0.10
Hf 105 2.36 +2.43/–1.20 80 1.58 +3.73/–1.11
Ta 102 0.12 +0.19/–0.07 46 0.36 +1.25/–0.28
Pb 102 6.24 +6.49/–3.18 47 5.67 +4.82/–2.61
Th 105 1.14 +2.36/–0.77 74 1.31 +2.18/–0.82
U 105 0.56 +0.73/–0.32 60 1.00 +1.06/–0.51
W 92 0.28 +0.43/–0.17 6 – –
Таблица 7.  

Среднее содержание элементов в магматических расплавах кислого состава (SiO2 > 66 мас. %) Камчатки по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стекол вулканических пород

Компонент Южная Камчатка Центральная и Северная Камчатка
1 2 3 1 2 3
SiO2 393 73.77 +1.97/–1.92 4585 72.96 +2.53/–2.45
TiO2 310 0.17 +0.08/–0.06 4559 0.30 +0.22/–0.13
Al2O3 393 12.23 +1.37/–1.23 4564 13.16 +1.27/–1.16
FeO 393 0.89 +0.47/–0.31 4564 1.30 +0.52/–0.37
MnO 290 0.05 +0.08/–0.03 3831 0.05 +0.09/–0.03
MgO 305 0.18 +0.14/–0.08 4551 0.31 +0.22/–0.13
CaO 393 0.91 +0.46/–0.31 4564 1.23 +0.51/–0.36
Na2O 392 3.66 +0.69/–0.58 4566 4.31 +0.61/–0.54
K2O 393 3.71 +1.43/–1.03 4566 2.86 +0.52/–0.44
P2O5 266 0.03 +0.04/–0.02 3555 0.04 +0.08/–0.03
H2O 14 6.26 +1.45/–1.17 186 2.47 +2.18/–1.16
Cl, ppm 285 1640 +290/–250 4107 1200 +590/–390
F 195 90 +1080/–80 2947 20 +50/–10
S 199 80 +80/–40 3464 50 +200/–40
Сумма   102.01     99.12  
Li 51 28.3 +44.4/–17.3 175 28.8 +14.0/–13.1
Be – – – 139 1.40 +0.24/–0.20
B 51 71.95 +37.1/–24.5 149 52.0 +41.2/–23.0
V 25 5.97 +2.81/–1.91 74 12.8 +14.9/–6.9
Cr 27 6.51 +10.32/–2.99 33 1.55 +1.66/–0.80
Ni 23 2.60 +3.50/–1.49 – – –
Rb 51 59.9 +52.3/–27.9 97 54.0 +27.3/–18.1
Sr 51 103.2 +77.2/–44.2 121 97 +51/–33
Y 51 23.7 +25.3/–12.2 121 8.2 +13.4/–5.1
Zr 51 130.8 +74.7/–47.5 145 159 +123/–69
Nb 51 3.53 +1.54/–1.07 121 3.26 +1.48/–1.02
Mo – – – 17 2.66 +0.39/–0.34
Cs 48 3.04 +2.08/–1.24 62 1.78 +0.93/–0.61
Ba 51 788 +331/–233 121 668 +273/–194
La 51 14.6 +5.4/–4.0 121 10.4 +5.4/–3.6
Ce 51 31.8 +10.5/–7.9 121 21.8 +11.2/–7.4
Pr 48 3.70 +1.61/–1.12 72 2.20 +1.34/–0.83
Nd 51 15.3 +11.9/–6.7 119 9.0 +5.6/–3.5
Sm 51 3.33 +3.83/–1.78 114 1.79 +1.37/–0.78
Eu 51 0.71 +0.63/–0.34 79 0.61 +0.49/–0.27
Gd 51 3.54 +4.69/–2.02 67 2.31 +1.49/–0.90
Tb 48 0.59 +0.57/–0.29 29 0.52 +0.08/–0.07
Dy 51 3.70 +4.95/–2.12 82 1.94 +2.00/–0.98
Ho 48 0.82 +0.74/–0.39 33 0.79 +0.10/–0.09
Er 51 2.62 +3.32/–1.46 83 1.49 +1.21/–0.67
Yb 51 2.70 +2.23/–1.22 84 1.42 +1.83/–0.80
Lu 48 0.46 +0.31/–0.19 26 0.45 +0.07/–0.06
Hf 51 3.66 +1.80/–1.21 68 2.16 +2.10/–1.06
Ta 48 0.36 +0.24/–0.14 50 0.50 +0.56/–0.27
Pb 48 13.52 +5.43/–3.87 50 8.14 +3.40/–2.40
Th 51 4.28 +1.74/–1.24 110 2.68 +1.00/–0.73
U 51 1.47 +0.66/–0.45 102 1.80 +1.37/–0.78
W 23 0.82 +0.72/–0.38 17 0.43 +0.06/–0.05
Рис. 7.

Нормированное к составу примитивной мантии (по Sun, McDonough, 1989) распределение летучих, редких и редкоземельных элементов в расплавах основного, среднего и кислого состава южной части Камчатки в сравнении с центральной и северной Камчаткой.

Региональные различия составов являются менее четкими для средних и кислых расплавов вследствие более высокого разброса значений (рис. 7). Сопоставляя эти составы со средними значениями для расплавов ОД, можно отметить заметное обеднение расплавов Камчатки сильно несовместимыми элементами Nb, Ta, La и Ce. Эта же особенность отмечалась и для основных расплавов. Также проявлено обогащение расплавов южной Камчатки фтором по сравнению с расплавами северной и центральной Камчатки.

Подводя итог краткого сопоставления средних составов расплавов, можно отметить следующее. Многие исследователи отмечали необычную геодинамическую позицию Камчатки, не отвечающую классической островной дуге. Камчатку рассматривали в качестве комплекса аккретированных островных дуг (Watson, Fujita, 1985), активной континентальной окраины (Федоров и др., 2008), переходной структуры между островной дугой и континентом (Gill, 1981). Однако, геохимия основных магм отвечает типичной островной дуге. Большая мощность и дифференциация коры не оказывает существенного влияния на характеристики основных магм. Это свидетельствует о том, что основными процессами магмообразования являлись, как и в других островных дугах, плавление мантийного клина под воздействием расплавов и флюидов, выделяющихся из погружающейся океанической плиты. Влияние коровой ассимиляции не было значительным. Небольшие отличия от средних составов островодужных магм могут объясняться варьирующим вкладом субдукционного компонента. Не следует, однако, забывать, что наши выводы основаны на усреднении данных для большого количества объектов и отражают различия только высокого порядка. Не исключена, конечно, возможность проявления коровой ассимиляции на конкретном вулкане или группе вулканов (Kayzar et al., 2014; Bindeman et al., 2004).

Авторы выражают благодарность М.М. Певзнер за консультации в процессе написания статьи и М.В. Портнягину за конструктивные замечания, учтенные при доработке статьи.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 18-05-00224.

Список литературы

  1. Авдейко Г.П., Попруженко С.В., Палуева А.А. (2002) Тектоническое развитие и вулкано-тектоническое районирование Курило-Камчатской островодужной системы. Геотектоника (4), 64-80.

  2. Авдейко Г.П., Палуева А.А., Хлебородова О.А. (2006) Геодинамические условия вулканизма и магмообразования Курило-Камчатской островодужной системы. Петрология 14(3), 249-267.

  3. Бабанский А.Д., Соловова И.П., Рябчиков И.Д., Богатиков О.А. (1980) Исходные магмы щелочноземельных серий по данным изучения расплавленных микровключений. ДАН СССР 253(4), 945-947.

  4. Балеста С.Т. (1991) Строение земной коры и магматические очаги областей современного вулканизма Камчатки. Действующие вулканы Камчатки 1, 36-45.

  5. Бурикова И.А., Парфенова О.В. (2013) Алливалиты – как показатель фракционной кристаллизации низкокалиевых известково-щелочных серий островодужного типа. Геохимия (1), 38-49.

  6. Burikova I.A, Parfenova O.V. (2013) Allivalites as indicators of fractional crystallization of the Island arc calc alkaline low K series. Geochem. Int. 51(1), 33-43.

  7. Вавилов М.А., Базарова Т.Ю., Кузнецова И.К. (1984) Особенности кристаллизации андезито-базальтового расплава Хайрюзовского массива (Западная Камчатка). Геология и геофизика (7), 137-142.

  8. Гриб Е.Н., Леонов В.Л. (2004) Эволюция магматических очагов кальдер Южного сектора Карымского вулканического центра. Часть I. Геология, строение и состав пирокластических потоков. Вулканология и сейсмология (4), 21-40.

  9. Гриб Е.Н., Леонов В.Л., Рылова С.А., Философова Т.М., Рогозин А.Н., Кляпицкий Е.С. (2016) Включения расплава во вкрапленниках кварца в кислых породах Банно-Карымшинского района (Камчатка). Вулканология и сейсмология (2), 1-17.

  10. Злобин С.К., Каменецкий В.С., Соболев А.В., Кононкова Н.Н. (1990) Исходный состав пород комплекса параллельных даек офиолитов Майницкой зоны Корякии (по данным изучения расплавных включений в хромшпинелидах). Геохимия (11), 1595-1604.

  11. Каменецкий В.С., Портнягин М.В., Соболев А.В., Данюшевский Л.В. (1992) Условия кристаллизации и состав расплава пикрит-базальтовой толщи хребта Тумрок (Восточная Камчатка). Геохимия (8), 1133-1148.

  12. Коваленко Д.В., Наумов В.Б., Прокофьев В.Ю., Агеева О.А., Андреева О.А., Ковальчук Е.В., Ерофеева К.Г., Угрюмова Н.Ю. (2017) Химический состав расплавов раннеэоценового вулканического центра мыса Хайрюзова (западная Камчатка) по данным изучения включений в минералах. Петрология 25(1), 71-91.

  13. Колосков А.В., Пузанков М.Ю., Пирожкова Е.С. (2001) Включения ультрамафитов в базальтоидах островных дуг: к проблеме состава и генезиса переходного слоя “коро-мантийной смеси” в островодужных системах. Геодинамика и вулканизм Курило-Камчатской островодужной системы, ИВГиГ ДВО РАН, 123-152.

  14. Красов Н.Ф., Клоккьятти Р. (1979) Ликвация силикатного расплава и ее возможная петрогенетическая роль по данным изучения расплавных включений. ДАН СССР 248 (1), 201-204.

  15. Леонов В.Л., Гриб Е.Н. (2004) Структурные позиции и вулканизм четвертичных кальдер Камчатки. Владивосток: Дальнаука, 5-189.

  16. Миронов Н.Л., Портнягин М.В., Плечов П.Ю., Хубуная С.А. (2000) Заключительные этапы эволюции магм Ключевского вулкана (Камчатка) по данным изучения расплавных включений в минералах высокоглиноземистых базальтов. Петрология 9(1), 51-69.

  17. Миронов Н.Л., Портнягин М.В. (2011) Содержание Н2О и СО2 в исходных магмах Ключевского вулкана по данным изучения расплавных и флюидных включений в оливине. Геология и геофизика 52(11), 1718-1735.

  18. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Дорофеева В.А., Ярмолюк В.В. (2004) Средние содержания петрогенных, летучих и редких элементов в магматических расплавах различных геодинамических обстановок. Геохимия (10), 1113-1124.

  19. Naumov V.B., Kovalenko V.I., Dorofeeva V.A., Yarmolyuk V.V. (2004) Average concentrations of major, volatile, and trace elements in magmas of various geodynamic settings. Geochem. Int. 42 (10), 977-987.

  20. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Дорофеева В.А., Гирнис А.В., Ярмолюк В.В. (2010) Средний состав магматических расплавов главных геодинамических обстановок по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стекол пород. Геохимия (12), 1266-1288. Naumov V.B., Kovalenko V.I., Dorofeeva V.A., Girnis A.V., Yarmolyuk V.V. (2010) Average compositions of igneous melts from main geodynamic settings according to the investigation of melt inclusions in minerals and quenched glasses of rocks. Geochem. Int. 48(12), 1185-1207.

  21. Наумов В.Б., Дорофеева В.А., Гирнис А.В., Ярмолюк В.В. (2017) Среднее содержание летучих компонентов, петрогенных и редких элементов в магматических расплавах главных геодинамических обстановок Земли. I. Расплавы основного состава. Геохимия (7), 618-643. Naumov V.B., Dorofeeva V.A., Girnis A.V., Yarmolyuk V.V. (2017) Mean concentrations of volatile components, major and trace elements in magmatic melts in major geodynamic environments on Earth. I. Mafic melts. Geochem. Int. 55(7), 629-653.

  22. Наумов В.Б., Толстых М.Л., Гриб Е.Н., Леонов В.Л., Кононкова Н.Н. (2008) Химический состав, летучие компоненты и редкие элементы в магмах Карымского вулканического центра и вулкана Головнина (остров Кунашир) по данным изучения расплавных включений. Петрология 16(1), 3-20.

  23. Перепелов А.Б., Чащин А.А., Мартынов Ю.А. (2006) Магматические образования обстановок трансформных континентальных окраин: Срединно-Камчатская зона (плиоцен-голоцен). Геодинамика, магматизм и металлогения Востока России. Владивосток: Дальнаука, 382-398.

  24. Плечов П.Ю., Миронов Н.Л., Плечова А.А., Хубуная С.А. (2000) Особенности химического состава и образования расплавных включений в плагиоклазах потока Апахончич, влк. Ключевской (Камчатка). Геохимия (1), 39-47.

  25. Plechov P.Yu., Mironov N.L., PlechovaA.A., Khubunaya S.A. (2000) Compositional Peculiarities and Genesis of Melt Inclusions in Plagioclasefrom the Apakhonchich Lava Flow, Klyuchevskoi Volcano, Kamchatka Geochem. Int. 38(1), 34-41.

  26. Плечов П.Ю., Шишкина Т.А., Ермаков В.А., Портнягин М.В. (2008) Условия формирования алливалитов – оливин-анортитовых кристаллических включений – Курило-Камчатской дуги. Петрология 16(3), 248-276.

  27. Плечов П.Ю., Балашова А.Л., Дирксен О.В. (2010) Дегазация магмы кальдерообразующего извержения Курильского озера 7600 лет назад и ее влияние на климат. ДАН 433(3), 386-389.

  28. Плечова А.А., Портнягин М.В., Базанова Л.И. (2011) Происхождение и эволюция исходных магм фронтальных вулканов Камчатки по данным изучения магматических включений в оливине из пирокластических пород вулкана Жупановский. Геохимия (8), 787- 812.

  29. Plechova A.A., Portnyagin M.V., Bazanova L.I. (2011) The origin and evolution of the parental magmas of frontal volcanoes in Kamchatka: Evidence from magmatic inclusions in olivine from Zhupanovsky volcano. Geochem. Int. 49(8), 743-767.

  30. Пономарева В.В., Чурикова Т.Г., Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Певзнер М.М., Сулержицкий Л.Д. (2008) Позднеплейстоцен-голоценовый вулканизм Камчатки. В кн.: Изменение окружающей среды и климата: природные и связанные с ними техногенные катастрофы. (II). М.: Изд-во ИГЕМ; 19-40.

  31. Портнягин М.В., Плечов П.Ю., Осипенко А.Б. (2000) Влияние природной декрепитации на состав экспериментально гомогенизированных расплавных включений в оливине: на примере изучения меланократовых базальтов вулкана Авача (Камчатка). Вестник ОГГГГН РАН (5), 62-64.

  32. Портнягин М.В., Миронов Н.Л., Матвеев С.В., Плечов П.Ю. (2005) Петрология “авачитов” – высокомагнезиальных базальтов Авачинского вулкана (Камчатка): II. Расплавные включения в оливине. Петрология 13 (4), 358-388.

  33. Портнягин М.В., Савельев Д.П., Хернле Л. (2005) Плюмовая ассоциация меловых океанических базальтов Восточной Камчатки: особенности состава шпинели и родоначальных магм. Петрология 13(6), 626-645.

  34. Портнягин М.В., Наумов В.Б., Миронов Н.Л., Белоусов И.А., Кононкова Н.Н. (2011) Состав и эволюция расплавов извержения 1996 года в Карымском озере (Восточная Камчатка) по данным изучения включений в минералах. Геохимия (11), 1153-1178.

  35. Portnyagin M.V., Naumov V.B., Mironov N.L., Belousov I.A., Kononkova N.N. (2011) Composition and evolution of the melts erupted in 1996 at Karymskoe lake, Eastern Kamchatka: Evidence from inclusions in minerals. Geochem. Int. 49(11), 1085-1110.

  36. Портнягин М.В., Миронов Н.Л., Назарова Д.П. (2017) Распределение меди между оливином и расплавными включениями и ее содержание в примитивных островодужных магмах Камчатки. Петрология 25(4), 419-432.

  37. Селиверстов Н.И. (2009) Геодинамика зоны сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг. Ин-т вулканологии и сейсмологии, Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамГУ, С. 114.

  38. Соболев А.В., Каменецкий В.С., Кононкова Н.Н. (1989) Новые данные по петрологии и геохимии ультрамафических вулканитов Валагинского хребта (Восточная Камчатка). Геохимия (12), 1694-1709.

  39. Стеблов Г.М., Василенко Н.Ф., Прытков А.С., Фролов Д.И., Грекова Т.А.(2010) Динамика Курило-Камчатской зоны субдукции по данным GPS. Физика Земли 5, 77-82.

  40. Тетроева С.А., Плечов П.Ю. (2000) Петрология пород Камбального вулкана по данным изучения расплавных включений. Труды ВНИИСИМС, 313-321.

  41. Тимина Т.Ю., Ковязин С.В., Томиленко А.А. (2012) Состав расплавных и флюидных включений в шпинели из ксенолитов перидотитов Авачинского вулкана (Камчатка). ДАН 442(2), 239-243.

  42. Толстых М.Л., Наумов В.Б., Бабанский А.Д., Хубуная С.А., Кононкова Н.Н. (1998) Состав расплава и условия кристаллизации андезитов вулкана Шивелуч (Камчатка) по данным изучения включений в минералах. ДАН 359(5), 676-679.

  43. Толстых М.Л., Наумов В.Б., Богоявленская Г.Е., Кононкова Н.Н. (1999) Андезит-дацит-риолитовые расплавы при кристаллизации вкрапленников андезитов вулкана Безымянный, Камчатка. Геохимия (1), 14-24.

  44. Толстых М.Л., Наумов В.Б., Кононкова Н.Н. (2000) Состав магм, формировавших дациты вулкана Дикий Гребень, Южная Камчатка, по данным изучения расплавных включений. Геохимия (10), 1116-1121.

  45. Tolstykh M.L., Naumov V.B., Kononkova N.N. (2000) Composition of magmas which formed dacite of Dikii Greben’ volcano (Southern Kamchatka): Evidence from the study of melt inclusions. Geochem. Int. 38(10), 1020-1025.

  46. Толстых М.Л., Наумов В.Б., Озеров А.Ю., Кононкова Н.Н. (2001) Состав магм извержения 1996 г. Карымского вулканического центра (Камчатка) по данным изучения расплавных включений. Геохимия (5), 498-509.

  47. Tolstykh M.L., Naumov V.B., Ozerov A.Yu., Kononkova N.N. (2001) Composition of magmas of the 1996 eruption at the Karymskii volcanic center, Kamchatka: Evidence from malt inclusions. Geochem. Int. 39(5), 447-458.

  48. Толстых М.Л., Бабанский А.Д., Наумов В.Б., Базанова Л.И., Кононкова Н.Н. (2002) Химический состав, элементы-примеси и летучие компоненты расплавных включений в минералах андезитов вулкана Авачинский, Камчатка. Геохимия (11), 1229-1237.

  49. Tolstykh M.L., Babansky A.D., Naumov V.B., Bazanova L.I., Kononkova N.N. (2002) Chemical composition, trace elements, and volatile components of melt inclusions in minerals from andesites of the Avachinskii volcano, Kamchatka. Geochem. Int. 40(11), 1112-1129.

  50. Толстых М.Л., Наумов В.Б., Гавриленко М.Г., Озеров А.Ю., Кононкова Н.Н. (2012) Химический состав, летучие компоненты и элементы-примеси расплавов вулканического центра Горелый (Южная Камчатка) по данным изучения включений в минералах. Геохимия (6), 576-606.

  51. Tolstykh M.L., Naumov V.B., Gavrilenko M.G., Ozerov A.Yu., Kononkova N.N. (2012) Chemical composition, volatile components, and trace elements in the melts of the Gorely volcanic center, Southern Kamchatka: Evidence from inclusions in minerals. Geochem. Int. 50(6), 522-550.

  52. Толстых М.Л., Певзнер М.М., Наумов В.Б., Бабанский А.Д., Кононкова Н.Н. (2015) Типы расплавов, формировавших пирокластические породы различных структурно-возрастных комплексов вулканического массива Шивелуч (Камчатка), по данным изучения включений в минералах. Петрология 23(4), 521-560.

  53. Толстых М.Л., Певзнер М.М., Наумов В.Б., Бабанский А.Д. (2019) Характеристика расплавов, формировавших тефру плейстоцен-голоценовых извержений вулкана Ичинский (Камчатка), по данным изучения расплавных включений. Геохимия (3), 237-262.

  54. Tolstykh M.L., Pevzner M.M., Naumov V.B., Babansky A.D. (2019) Characteristics of acid melts that produced the tephra of Pleistocene-Holocene eruptions of Ichinsky volcano, Kamchatka: Evidence from melt inclusions. Geochem. Int. 57(3), 243-265.

  55. Федоров П.И., Коваленко Д.В., Баянова Т.Б., Серов П.А. (2008) Раннекайнозойский магматизм континентальной окраины Камчатки. Петрология (3), 277-295.

  56. Фролова Т.И., Плечов П.Ю., Тихомиров П.Л., Чураков С.В. (2001) Расплавные включения в минералах алливалитов Курило-Камчатской островной дуги. Геохимия (4), 382-393.

  57. Frolova T.I., Plechov P.Y., Tikhomirov P.L., Churakov S.V. (2001) Melt inclusions in minerals of allivalites of the Kuril-Kamchatka island arc,” Geochem. Int. 39 (4), 336-346.

  58. Хетчиков Л.Н., Пахомова В.А., Чащин А.А., Одариченко Э.Г. (2000) Особенности состава силикатных стекол расплавных включений в минералах и основной массы пород вулкана Горелый (Южная Камчатка). Труды ВНИИСИМС, 322-336.

  59. Хетчиков Л.Н., Пахомова В.А., Попов В.К., Чащин А.А., Сапин В.И. (2000) Состав расплавных включений в минералах и температурный режим формирования пород вулкана Дикий Гребень (Камчатка). Тихоокеанская геология 19(4), 3-11.

  60. Хетчиков Л.Н., Чащин А.А., Пахомова В.А., Одариченко Э.Г. (2001) Вкрапленники плагиоклаза в базальтах вулканов Горелый и Мутновский (юг Камчатки) и условия их образования по данным изучения расплавных включений. Труды Х Международной конференции по термобарогеохимии, Александров, ВНИИСИМС, 111-140.

  61. Хубуная С.А., Соболев А.В. (1998) Первичные расплавы известково-щелочных магнезиальных базальтов Ключевского вулкана (Камчатка). ДАН 360(1), 100-102.

  62. Хубуная С.А., Гонтовая Л.И., Соболев А.В., Низкоус И.В. (2007) Магматические очаги под Ключевской группой вулканов (Камчатка). Вулканология и сейсмология (2), 32-54.

  63. Шишкина Т.А., Плечов П.Ю., Портнягин М.В. (2009) Условия формирования оливин-плагиоклазовых кумулятов вулкана Ксудач (Камчатка). Известия высших учебных заведений. Геология и разведка (1), 8-17.

  64. Auer S., Bindeman I., Wallace P., Ponomareva V., Portnyagin M. (2009) The origin of hydrous, high-delta O-18 voluminous volcanism: diverse oxygen isotope values and high magmatic water contents within the volcanic record of Klyuchevskoy volcano, Kamchatka, Russia. Contrib. Mineral. Petrol. 157, 209-230.

  65. Benard A., Nebel O., Ionov D.A., Arculus R.J., Shimizu N., Metrich N. (2016) Primary silica-rich picrite and high-Ca boninite melt inclusions in pyroxenite veins from the Kamchatka sub-arc mantle. J. Petrology 57 (10), 1955-1982.

  66. Benard A., Koga K.T., Shimizu N., Kendrick M.A., Ionov D.A., Nebel O., Arculus R.J. (2017) Chlorine and fluorine partition coefficients and abundances in sub-arc mantle xenoliths (Kamchatka, Russia): Implications for melt generation and volatile recycling processes in subduction zones. Geochim. Cosmochim. Acta 199, 324-350.

  67. Bindeman I.N., Ponomareva V.V., Bailey J.C., Valley J.W. (2004) Volcanic arc of Kamchatka: a province with high-18O magma sources and large-scale 18O/16O depletion of the upper crust. Geochim. Cosmochim. Acta 68, 841–865.

  68. Blundy J., Cashman K., Humphreys M. (2006) Magma heating by decompression-driven crystallization beneath andesite volcanoes. Nature 443, 76-80.

  69. Churikova T., Dorendorf F., Wörner G. (2001) Sources and fluids in the mantle wedge below Kamchatka, evidence from across-arc geochemical variation. J. Petrology 42(8), 1567-1593.

  70. Churikova T., Worner G., Mironov N., Kronz A. (2007) Volatile (S, Cl and F) and fluid mobile trace element compositions in melt inclusions: implications for variable fluid sources across the Kamchatka arc. Contrib. Mineral. Petrol. 154, 217-239.

  71. Dobretsov N.L., Simonov V.A., Kotlyarov A.V., Kulakov R.Yu., Karmanov N.S. (2016) Physicochemical parameters of crystallization of melts in intermediate suprasubduction chambers (by the example of Tolbachik and Ichinskii volcanoes, Kamchatka Peninsula). Russian Geology and Geophysics 57(7), 993-1015.

  72. Edmonds M. (2015) Partitioning of light lithophile elements during basalt eruptions on Earth and application to Martian shergottites. Earth Planet. Sci. Lett. 411, 142-150.

  73. GERM, Partition Coefficient (Kd) Database. http:// earthref.org/KDD/

  74. Gill J. (1981) Orogenic andesites and plate tectonics. Springer, New York.

  75. Humphreys M.C.S., Blundy J.D., Sparks R.S.J. (2008) Shallow-level decompression crystallisation and deep magma supply at Shiveluch Volcano. Contrib. Mineral. Petrol. 155, 45-61.

  76. Ionov D.A., Benard A., Plechov P.Y. (2011) Melt evolution in subarc mantle: evidence from heating experiments on spinel-hosted melt inclusions in peridotite xenoliths from the andesitic Avacha volcano (Kamchatka, Russia). Contrib. Mineral. Petrol. 162, 1159-1174.

  77. Ishimaru S., Arai S., Ishida Y., Shirasaka M., Okrugin V.M. (2007) Melting and multi-stage metasomatism in the mantle wedge beneath a Frontal arc inferred from highly depleted peridotite xenoliths from the Avacha volcano, Southern Kamchatka. J. Petrology 48 (2), 395-433.

  78. Ishimaru S., Arai S. (2009) Highly silicic glasses in peridotite xenolitths from Avacha volcano, Kamchatka arc; implications for melting and metasomatism within the sub-arc mantle. Lithos 107, 93-106.

  79. Izbekov P.E., Eichelberger J.C., Ivanov B.V. (2004) The 1996 eruption of Karymsky volcano, Kamchatka: historical record of basaltic replenishment of an andesite reservoir. J. Petrology 45 (11), 2326-2345.

  80. Kayzar T.M., Nelson B.K., Bachmann O., Bauer A.M., Izbekov P.E. (2014) Deciphering petrogenic processes using Pb isotope ratios from time-series samples at Bezymianny and Klyuchevskoy volcanoes, Central Kamchatka Depression. Contrib. Mineral. Petrol. 168, 1067.

  81. Kamenetsky V.S., Sobolev A.V., Joron A.V., Semet M.P. (1995) Petrology and geochemistry of Cretaceous ultramafic volcanics from Eastern Kamchatka. J. Petrology 36(3), 637-662.

  82. Kamenetsky V.S., Zelenski M., Gurenko A., Portnyagin M., Ehrig K., Kamenetsky M., Churikova T., Feig S. (2017) Silicate-sulfide liquid immiscibility in modern arc basalt (Tolbachik volcano, Kamchatka): Pert II. Composition, liquidus assemblage and fractionation of the silicate melt. Chem. Geology 471, 92-110.

  83. Kobayashi M., Sumino H., Nagao K., Ishimaru S., Arai S., Yoshikawa M., Kawamoto T., Kumagai Y., Kobayashi T., Burgess R., Ballentine C.J. (2017) Slab-derived halogens and noble gases illuminate closed system processes controlling volatile element transport into the mantle wedge. Earth Planet. Sci. Lett. 457, 106-116.

  84. Matveev S., Portnyagin M., Ballhaus C., Brooker R., Geiger C.A. (2005) FTIR spectrum of phenocryst olivine as an indicator of silica saturation in magmas. J. Petrology 46(3), 603-614.

  85. McCulloch M., Gamble J. (1991) Geochemical and geodynamical constraints on subduction zone magmatism. Earth Planet. Sci. Lett. 102(3–4), 358-374.

  86. Mironov N., Portnyagin M., Botcharnikov R., Gurenko A., Hoernle K., Holtz F. (2015) Quantification of the CO2 budget and H2O–CO2 systematics in subduction-zone magmas through the experimental hydration of melt inclusions in olivine at high H2O pressure. Earth Planet. Sci. Lett. 425, 1-11.

  87. Neill O.K., Hammer J.E., Izbekov P.E., Belousova M.G., Belousov A.B., Clarke A.B., Voight B. (2010) Influence of pre-eruptive degassing and crystallization on the juvenile products of laterally directed volcanic explosions. J. Volcan. Geotherm. Res. 198, 264-274.

  88. Nekrylov N., Portnyagin M.V., Kamenetsky V.S., Mironov N.L., Churikova T.G., Plechov P.Yu., Abersteiner A., Gorbach N.V., Gordeychik B.N., Krasheninnikov S.P., Tobelko D.P., Shur M.Yu., Tetroeva S.A., Volynets A.O., Hoernle K., Wörner G. (2018) Chromium spinel in Late Quaternary volcanic rocks from Kamchatka: Implications for spatial compositional variability of subarc mantle and its oxidation state. Lithos 322, 212-224.

  89. Pearce J.A., Parkinson I.J. (1993) Trace element models for mantle melting; application to volcanic arc petrogenesis. Prichard H.M., Alabaster T., Harris N.B.W., Neary C.R. (eds) Magmatic processes and plate tectonics. Geol. Soc. Special Publications. 1993. London: 373-403.

  90. Plechov P., Blundy J., Nekrylov N., Melekhova E., Shcherbakov V., Tikhonova M.S. (2015) Petrology and volatile content of magmas erupted from Tolbachik volcano, Kamchatka, 2012–13. J. Volcan. Geotherm. Res. 307, 182-199.

  91. Ponomareva V., Portnyagin M., Derkachev A., Pendea F., Bourgeois J., Reimer P.J., Garbe-Schonberg D., Krasheninnikov S., Nurnberg D. (2013) Early Holocene M ~ 6 explosive eruption from Plosky volcanic massif (Kamchatka) and its tephra as a link between terrestrial and paleoenvironmental records. Internat. J. Earth Sci. 102, 1673-1699.

  92. Ponomareva V., Portnyagin M., Pevzner M., Blaauw M., Kyle P., Derkachev A. (2015) Tephra from andesitic Shiveluch volcano, Kamchatka, NW Pacific: chronology of explosive eruptions and geochemical fingerprinting of volcanic glass. Internat. J. Earth Sci. 104, 1459-1482.

  93. Ponomareva V., Bubenshchikova N., Portnyagin M., Zelenin E., Derkachev A., Gorbarenko S., Garbe-Schonberg D., Bindeman I. (2018) Large-magnitude Pauzhetka caldera-forming eruption in Kamchatka: Astrochronologic age, composition and tephra dispersal. J. Volcan. Geotherm. Res. 366, 1-12.

  94. Portnyagin M., Hoernle K., Avdeiko G., Hauff F., Werner R., Bindeman I., Uspensky V., Garbe-Schönberg D. (2005) Transition from arc to oceanic magmatism at the Kamchatka-Aleutian junction. Geology 33, 25-28

  95. Portnyagin M., Hoernle K., Plechov P., Mironov N., Khubunaya S. (2007) Constraints on mantle melting and composition and nature of slab components in volcanic arcs from volatiles (H2O, S, Cl, F) and trace elements in melt inclusions from the Kamchatka Arc. Earth Planet. Sci. Lett. 255, 53-69.

  96. Portnyagin M., Savelyev D., Hoernle K., Hauff F., Garbe-Schonberg D. (2008) Mid-Cretaceous Hawaiian tholeiites preserved in Kamchatka. Geology 36(11), 903-906.

  97. Robertson K., Simon A., Pettke T., Smith E., Selyangin O., Kiryukhin A., Mulcahy S.R., Walker J.D. (2013) Melt inclusion evidence for magma evolution at Mutnovsky volcano. Geofluids 13(4), 421-439.

  98. Shcherbakov V.D., Plechov P.Yu., Izbekov P.E., Shipman J.S. (2011) Plagioclase zoning as an indicator of magma processes at Bezymianny Volcano, Kamchatka. Contrib. Mineral. Petrol. 162, 83-99.

  99. Shishkina T.A., Portnyagin M.V., Botcharnikov R.E., Almeev R.R., Simonyan A.V., Gebre-Schonberg D., Schuth S., Oeser M., Holtz F. (2018) Experimental calibration and implications of olivine-melt vanadium oxybarometry for hydrous basaltic arc magmas. Amer. Mineral. 103(3), 369-383.

  100. Sobolev A.V., Chaussidon M. (1996) H2O concentrations in primary melts from supra-subduction zones and mid-ocean ridges: Implications for H2O storage and recycling in the mantle. Earth Planet. Sci. Lett. 137, 45-55.

  101. Sun S.-S., McDonough W.F. (1989) Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Magmatism in the ocean basins. Geol. Soc. London, Special Publ. (Eds. Saunders A.D., Norry M.J.) (42), 313-345.

  102. Tolstykh M.L., Naumov V.B., Babanskii A.D., Khubunaya S.A., Kononkova N.N. (2000) Chemical composition, trace elements, and volatile components of melt inclusions in minerals from andesites of the Shiveluch volcano, Kamchatka. Geochem. Int. 38 (suppl. 1), 122-132.

  103. Urann B.M., Le Roux V., Hammond K., Marschall H.R., Lee C.-T.A., Monteleone B.D. (2017) Fluorine and chlorine in mantle minerals and the halogen budget of the Earth’s mantle. Contrib. Mineral. Petrol., 172, 51.

  104. Van den Bleeken G., Koga K.T. (2015) Experimentally determined distribution of fluorine and chlorine upon hydrous slab melting, and implications for F–Cl cycling through subduction zones. Geochim. Cosmochim. Acta 171, 353-373.

  105. Volynets O.N. (1994) Geochemical types, petrology, and genesis of late Cenozoic volcanic rocks from the Kurile-Kamchatka island arc system. Internat. Geol. Rev. 36, 373-405.

  106. Volynets A., Churikova T., Woerner G., Gordeychik B., Layer P. (2010) Mafic Late Miocene - Quaternary volcanic rocks in the Kamchatka back arc region: implications for subduction geometry and slab history at the Pacific-Aleutian junction. Contrib. Mineral. Petrol. 159(5), 659-687.

  107. Watson B.F., Fujita K. (1985) Tectonic evolution of Kamchatka and the sea of Okhotsk and implications for the Pacific Basin. In Tectonostratigraphic Terranes. (ed. D. G. Howell), 333–348.

  108. Yogodsinski G.M., Lees J.M., Churikova T.G., Dorendorf F., Worner G., Volynets O.N. (2001) Geochemical evidence for the melting of subducting oceanic lithosphere at plate edges. Nature 409, 500-504.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геохимия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал