Включения ультрамафитов в базальтоидах островных дуг

: к проблеме состава и генезиса переходного слоя "коро-мантийной смеси" в островодужных системах.

Колосков А.В., Пузанков М.Ю., Пирожкова Е.С

Проведено обобщение обширных геолого-петрографических, минера-логических, а также изотопно-геохимических материалов, полученных авторами при многолетних исследованиях ультраосновных включений в вулканитах Камчатки. По особенностям вещественного состава эти включения подразделяются на ассоциации: дунит-гарцбургитовую с минимальным развитием верлитов и пироксенитов; дунит-пироксенитовую и гарцбургит-верлитовую с подчиненной ролью "зеленых" и "черных" пироксенитов. Первые две ассоциации развиты среди вулканитов островодужного типа. Причем ксенолиты первой ассоциации встречаются исключительно на толеитовых вулканах фронтальной зоны (Авачинский, Кроноцкий), а второй - характерны для проявлений известково-щелочного и субщелочного вулканизма на вулканах промежуточной зоны (Шивелуч, Харчинский, Ключевской). Третья ассоциация присутствует в связи с базальтоидами внутриплитного геохимического типа (район вулкана Бакенинг, Ичинский вулкан. Породы всех трех ассоциаций четко различаются по своему минералогическому, а также изотопно-геохимическому составу. При этом ультрамафиты первой ассоциации близки по составу к породам плутонических альпинотипных ультрабазитов верхнемелового-палеогенового возраста, широко развитых в пределах восточной Камчатки. Ксенолиты второй ассоциации сходны по составу с верхнемеловыми-палеогеновыми гипербазитами дунит-верлит-пироксенитовой серии в составе вулкано-плутонической формации пород повышенной щелочности Валагинского и Срединного хребтов Камчатки.

Фациальный анализ этих ксенолитов свидетельствует о том, что они образовались на сравнительно малых глубинах, занимая промежуточное положение между верхнемантийными и нижнекоровыми образованиями. Тонкие, но достаточно существенные минералогические и геохимические различия наблюдаются между ксенолитами ультрамафитов и плутоническими гипербазитами. Ряд особенностей вещественного состава (наличие первичных расплавных включений в шпинелях из ксенолитов гарцбургитов Авачинского вулкана и в клинопироксенах из пироксенитов вулкана Шивелуч, минералогическая зональность многих ксенолитов) свидетельствует о том, что эти породы изначально имеют магматическое происхождение.

Таким образом, ксенолиты ультрамафитов являются плутоническими аналогами вулканитов. Они представляют из себя одну из составляющих переходного слоя между корой и мантией, в котором располагается большинство первичных очагов вулканов. Для верхнемелового-палеогено-вого времени подобную роль играли массивы плутонических гипербазитов, выведенные в настоящее время на земную поверхность.

Введение

Ксенолиты ультраосновных пород в Камчатских базальтоидах широко распространены и детально изучены [3,15,32,33]. Нерешенной, однако, остается проблема генезиса этих образований, а также вопрос о том, какое место они должны занимать в петрологических моделях. Во многих петрологических построениях [11,20,21] ультраосновные включения в камчатских вулканитах традиционно используются для реконструкции состава мантийного субстрата. Фациальный анализ этих образований [15,18,44] свидетельствует, однако, о том, что они характеризуются гораздо меньшими глубинами своих минеральных равновесий, чем это предполагается в петрологических моделях для "продуктивного" мантийного слоя в островодужных системах. Эти глубины соответствуют положению так называемого переходного слоя между корой и мантией, детально изученного на ряде полигонов Камчатки [2,10]. В районе Ключевской группы вулканов он располагается на глубинах от 30 до 40 км, а в районе Авачинской группы - от 20 до 30 км. Хотя этот слой хорошо изучен геофизиками, по поводу его происхождения и особенностей вещественного состава мнения исследователей не однозначны. Одни из них [10] рассматривают его как часть базальтового слоя Земли, а его отличительные сейсмические и плотносные характеристики связывают с наличием многочисленных силлов базит-гипербазитового состава. Другие исследователи [2] считают, что помимо базальтовой составляющей существенную роль в его составе занимает разуплотненная мантия. Наличие в переходном слое высоких скоростей продольных сейсмических волн (V=7,8-7,9 км/сек) хорошо обьясняется присутствием перидотитового материала. Является ли этот материал реститом при выплавлении базальтовых расплавов из мантийного субстрата или имеет магматическое происхождение? Решение этого вопроса, вероятно, тесно связано с проблемой ультраосновных включений. Детальное ее рассмотрение может дать дополнительную аргументацию для понимания особенностей происхождения и эволюции переходного слоя от коры к мантии. При построении вещественных моделей "коро-мантийной смеси" в некоторых континентальных регионах используются данные о составе пироксенит-базитовых нодулей "черной серии" в базальтоидах [22]. Посмотрим, какую информацию в этом плане можно извлечь при изучении включений ультрамафитов в базальтоидах Камчатки.

1. Геологическое положение, типовой набор и ассоциации включений.

Ксенолиты базит-гипербазитового состава, как магматического, так и метаморфического облика широко распространены на вулканах Восточного вулканического пояса, южной Камчатки, Центральной Камчатской депрессии. Во многих работах было показано,