Петрология голыгинских игнимбритов (Южная Камчатка)

В работе приводятся результаты детального петрологического изучения непрерывного разреза голыгинских игнимбритов, которые являются продуктами извержения, приведшего к образованию Паужетской кальдеры 443±8 тыс. лет назад. Непрерывная зональность изученного разреза позволяет предполагать, что крупный магматический очаг, который опустошался во время извержения, также был зонален и имел значительные размеры по вертикали. Наши исследования включали определение валового состава пород, изучение образцов голыгинских игнимбритов в шлифах, а также детальное изучение кварца и расплавных включений в нем. Кровля магматического очага находилась на глубине около 5 км, кристаллокласты амфибола и плагиоклаза в породах, находящихся в основании толщи, носят следы формирования в более базитовом расплаве на глубине до 25 км. Реконструированный по расплавным включениям в кварце данной толщи состав магматического расплава соответствует умеренно-калиевым риолитам (мас.%): SiO₂ 78,1–77,9, Al₂O₃ 12,7–12, FeO_t 0,8–0,1, MgO 0,1–0,0, CaO 1,0–0,2, K₂O 4,3–3,8, Na₂O 4,9–3,3, Cl₂ 0,1–0,2. Температура кристаллизации, рассчитанная для различных минералов и их парагенезисов, варьирует в диапазоне 1009–784 °С, что в совокупности с оценками глубин формирования от 25 км до 5 км может отражать зарождение магматического расплава, его подъем и становление в относительно малоглубинном очаге, где происходило его медленное остывание и кристаллизация кварца. Максимальное содержание воды в магматическом расплаве на этапе кристаллизации кварца было оценено от 4,1 до 7,5 мас.% H₂O.

1. Авдейко Г.П., Савельев Д.П., Попруженко С.В., Палуева А.А. Принцип актуализма: критерии для палеотектонических реконструкций на примере Курило-Камчатского региона // Вестн. КРАУНЦ. Науки о земле. 2003. № 1. С. 32–59.

2. Авдейко Г.П., Палуева А.А., Хлебородова О.А. Геодинамические условия вулканизма и магмообразования Курило-Камчатской островодужной системы // Петрология. 2006. Т. 14, № 3. С. 248–265.

3. Амосова A.A., Пантеева С.В., Татаринова В.В., Чубаров В.М., Финкельштейн А.Л. Рентгенофлуоресцентное определение основных породообразующих элементов из образцов массой 50 и 110 мг // Аналитика и контроль. 2015. Т. 19, № 2. С. 130–138.

4. Апрелков С.Е. Игнимбриты Голыгинских гор (Южная Камчатка) // Тр. Лаб. вулканол. 1961. Вып. 20. С. 92–96.

5. Апрелков С.Е. Тектоника и история вулканизма Южной Камчатки // Тектоника. 1971. № 2. С. 105–111.

6. Долгоживущий центр эндогенной активности Южной Камчатки / Под ред. Ю.П. Масуренкова. М.: Наука, 1980. С. 171.

7. Егоров О.Н. Центры эндогенной активности (вулканические системы). М.: Наука, 1984.

8. Малеев Е.Ф. Пирокластическая природа игнимбритов юга Камчатки // Тр. лаб. вулканол. 1961. Вып. 20. С. 97–101.

9. Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Эрлих Э.Н., Кожемяка Н.Н. Вулканические горы и равнины // Камчатка, Курильские и Командорские острова / Под ред. И.В. Лучицкого. М.: Наука, 1974. 438 с.

10. Плечов П.Ю. Методы изучения флюидных и расплавных включений М.: КДУ, 2014. 268 с.

11. Плечов П.Ю., Балашова А.Л., Дирксен О.В. Дегазация магмы кальдерообразующего извержения Курильского озера 7600 лет назад и ее влияние на климат // Доклады Академии наук. 2010. Т. 433, № 3. С. 386–389.

12. Рычагов С.Н., Жатнуев Н.С., Коробов А.Д. и др. Структура гидротермальной системы. М., 1993. 239 c.

13. Смирнов С.З., Рыбин А.В., Соколова Е.Н. и др. Кислые магмы кальдерных извержений острова Итуруп: первые результаты исследования расплавных включений во вкрапленниках пемз кальдеры Львиная Пасть и перешейка Ветровой. 2017.

14. Шеймович В.С. Игнимбриты Камчатки. М.: Недра, 1979. 179 с.

15. Шеймович В.С. Особенности развития дочетвертичных вулкано-тектонических депрессий на Камчатке // Геотектоника. 1974. № ??. С. 118–125.

16. Щеклеина М.Д., Плечов П.Ю., Биндеман И.Н. и др. Реконструкция условий извержения Голыгинских игнимбритов (Южная Камчатка) // Актуальные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии. 2021. №??. С. 169.

17. Barbee O., Chesner C., Deering C. Quartz crystals in Toba rhyolites show textures symptomatic of rapid crystallization // American Mineralogist: Journal of Earth and Planetary Materials. 2020. Т. 105, № 2. P. 194–226

18. Bindeman I.N., Leonov V.L., Izbekov P.E et al. Large-volume silicic volcanism in Kamchatka: Ar–Ar and U–Pb ages, isotopic, and geochemical characteristics of major pre-Holocene caldera-forming eruptions // J. Volcanology and Geothermal Res. 2010. Т. 189, № 1–2. P. 57–80.

19. Chamberlain K.J., Morgan D.J., Wilson C.J.N. Timescales of mixing and mobilisation in the Bishop Tuff magma body: perspectives from diffusion chronometry //Contributions to Mineralogy and Petrology. 2014. Т. 168, № 1. P. 1–24.

20. Danyushevsky L.V., Plechov P. Petrolog3: Integrated software for modeling crystallization processes // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2011. Т. 12, № 7.

21. Davydova V. O., Bindeman I.N., Shchekleina M.D., Rychagov S.N. Pauzhetka Caldera (South Kamchatka): Еxploring Temporal Evolution and Origin of Voluminous Silicic Magmatism // Petrology. 2022. Т. 30. № 5. P. 462–478.

22. Erlich E. Geology of the calderas of Kamchatka and Kurile Islands with comparison to calderas of Japan and the Aleutians, Alaska // US Geological Survey. 1986. № 86–291.

23. Fisher R.V., Schmincke H.U. Pyroclastic rocks. — Springer Science & Business Media, 2012. 465 p.

24. Gillespie M., Styles M. BGS rock classification scheme. Vol. 1. Classification of igneous rocks. 1999. 52 p.

25. Gorbatov A., Kostoglodov V., Suarez G., Gordeev E. Seismicity and structure of the Kamchatka subduction zone // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1997. Т. 102, № B8. P. 17883–17898.

26. Holland T., Blundy J. Non-ideal interactions in calcic amphiboles and their bearing on amphibole-plagioclase thermometry // Contributions to mineralogy and petrology. 1994. Т. 116, № 4. P. 433–447.

27. Jarosewich E., Nelen J.A., Norberg J.A. Reference samples for electron microprobe analysis // Geostandards Newsletter. 1980. Т. 4, № 1. P. 43–47.

28. Jiang G., Zhao D., Zhang G. Seismic tomography of the Pacific slab edge under Kamchatka // Tectonophysics. 2009. Т. 465, № 1–4. P. 190–203.

29. Kotov A.A., Smirnov S.Z., Plechov P.Y. et al. Method for determining water content in natural rhyolitic melts by Raman spectroscopy and electron microprobe analysis // Petrology. 2021. Т. 29, № 4. P. 386–403.

30. Koulakov I.Y., Dobretsov N.L., Bushenkova N.A., Yakovlev A.V. Slab shape in subduction zones beneath the Kurile–Kamchatka and Aleutian arcs based on regional tomography results // Russian Geology and Geophysics. 2011. Т. 52, № 6. P. 650–667.

31. Lipman P.W. Calderas // Encyclopedia of volcanoes. 2000. P. 643–662.

32. Moore G., Vennemann T., Carmichael I.S.E. An empirical model for the solubility of H2O in magmas to 3 kilobars // American Mineralogist. 1998. Т. 83, № 1–2. P. 36–42.

33. Pamukcu A.S., Gualda G.A.R., Begue F., Gravley D.M. Melt inclusion shapes: Timekeepers of short-lived giant magma bodies // Geology. 2015. Т. 43, № 11. P. 947–950.

34. Ponomareva V., Bubenshchikova N., Portnyagin M. et al. Large-magnitude Pauzhetka caldera-forming eruption in Kamchatka: Astrochronologic age, composition and tephra dispersal // J. Volcanol. and Geothermal Res. 2018. Т. 366. P. 1–12.

35. Portnyagin M.V., Ponomareva V.V., Zelenin E.A. et al. TephraKam: geochemical database of glass compositions in tephra and welded tuffs from the Kamchatka volcanic arc (northwestern Pacific) // Earth System Science Data. 2020. Т. 12, № 1. P. 469–486.

36. Ridolfi F., Renzulli A., Puerini M. Stability and chemical equilibrium of amphibole in calc-alkaline magmas: an overview, new thermobarometric formulations and application to subduction-related volcanoes // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2010. Т. 160, № 1. P. 45–66.

37. Wark D.A., Watson E.B. TitaniQ: a titanium-in-quartz geothermometer //Contributions to Mineralogy and Petrology. 2006. Т. 152, № 6. P. 743–754.

38. Wilke S., Holtz F., Neave D.A., Almeev R. The effect of anorthite content and water on quartz–feldspar cotectic compositions in the rhyolitic system and implications for geobarometry // J. Petrol. 2017. Т. 58, № 4. P. 789–818.