Ti - P - H2O - O- РЕДКИЕ ЩЕЛОЧИ

ТИТАН
Вулканические породы Курильской дуги имеют низкие концентрации титана (Ti02 < 1,0%). Концентрации TiO2 уменьшаются с ростом кремнеземистости пород. Однако в базальтах, андезито-базальтах и андезитах отдельных вулканических групп фронтальной зоны содержание TiO2 нередко близко в андезито-базальтах и базальтах и заметно уменьшается только в кислых лавах. В лавах задужной зоны во всех случаях наблюдается последовательное уменьшение концентрации TiO2 от базальтов к дацитам и риодацитам. При этом темп уменьшения концентраций TiO2 от основпород к кислым в лавах фронтальной зоны заметно ниже, чем в задужных лавах.

Однако тенденция к некоторому увеличению от фронтальной к задужной зоне намечается для
поперечной зоны Броутона (VI вулканическая группа) и Южных Курил (VII и VIII вулканические
группы). Вместе с тем в андезитах и кислых породах прослеживается уменьшение концентраций TiO2 от фронта к тылу дуги.

Если небольшое увеличение концентраций TiO2 от фронта к тылу дуги в базальтах связывается с разницей состава исходных расплавов, то противоположная тенденция в средних и кислых лавах, а также высокий темп уменьшения концентраций от основных пород к кислым в задужных лавах связаны с особенностями фракционирования расплавов: большей долей в кумулусе дифференцирующихся расплавов задужной зоны титаномагнетита - главного минерала-концентратора титана в курильских вулканитах.

ФОСФОР
Концентрации Р2о5 в четвертичных лавах лежат в пределах от 0,06 до 0,48%. В лавах фронтальной зоны дуги концентрации фосфора слаба, но последовательно возрастают от базальтов к андезитам и кислым породам (II, IV, У группы) либо остаются на одном уровне (I, Ш,VI, VII группы) и лишь иногда (УШ группа) уменьшаются в кислых породах. В задужных лавах концентрации фосфора уменьшаются от базальтов и андезито-базальтов к андезитам и дацитам.

Для основных и средних лав наблюдается поперечная зональность. В лавах фронтальной зоны концентрация ниже, чем в задужных лавах и эта разница максимальна для базальтов и уменьшается с ростом кремнекислотности пород, исчезая в кислых лавах. Концентрации Р205 в задужных базальтах отдельных групп выше, чем во фронтальных в 1,3-2,6 раза, в андезито-базальтах - в 1,2-2,2 раза, а в андезитах - в 1,2-1,7 раза.

Фосфор не накапливается в породообразующих минералах и единственным минералом-концентратором его в курильских лавах является апатит. Поэтому последовательное снижение концентраций Р2о5 от основных к кислым лавам в задужной зоне может быть следствием участия в кумулусе этого минерала, но предел насыщения фосфором не достигается и апатит не кристаллизуется.

ВОДА И ЛЕТУЧИЕ КОМПОНЕНТЫ
Подавляющая доля летучих - вода. Пробы свежих вулканических пород с аномально повышенными значениями потерь при прокаливании ( >1%) обнаружены в пемзовидных фаций экструзивных пород, тогда как в слабопористых плотных разностях они нередко менее0,5%.В целом для курильских лав значение потерь при прокаливании увеличивается от основных пород к кислым, а в однотипных по содержанию кремнезема породах -от фронта к задужной части - так изменяется концентрация воды в магматических расплавах.

РЕДКИЕ ЩЕЛОЧИ
Редкие щелочи: литий, рубидий, цезий. Уровень концентрации в дуге резко различен: концентрации Rb в них варьируют от I до 107 г/т, Li - от I до 37, а Сз – менее I г/т .
Rb вслед за калием накапливается от базальтов к кислым лавам, коэффициенты распределения ниже I. Так, концентрация Rb в оливинах и клинопироксенах в среднем 1,5 г/т (п = 3). Близкие цифры получены для аналогичных минералов камчатских базальтов . Концентрация Rb в плагиоклазах из курильских лав составляет: в базальтах 1,6 г/т ( п = II), андезито-базальтах 1,7 (п = 9 ) , андезитах- 4,4 ( п = 13), дацитах и риодацитах 3,5 г/т (п = 4).

В вулканитах фронтальной зоны концентрации Rb, как и калия, остаются низкими (от I—10 до 8-33 г/т), а в III вулканической группе в ряду от базальтов до андезитов Rb вообще не накапливается. Скорость накопления Rb по отношению к калию с ростом кремнекислотности пород не возрастает и величины K/Rb от базальтов до кислых андезитов остаются сходными, несколько уменьшаясь в кислых лавах. Только на вулканахЭбеко и Чикурачки на о-ве Парамушир, Тао-Русыр- на о.Онекотан значения K/Rb уменьшаются от базальтов к андезитам. Уровень величин отношений K/Rb в лавах фронтальной зоны высокий - 500-1850.

В лавах задужной зоны накопление Rb с ростом кремнекислотности пород более значительно (от 20-40 до 50-107 г/т). Темп накопления Rb по отношению к К увеличивается с ростом содержания Si02, и величины отношений К/Rb уменьшаются от базальтов к кислым андезитам, но в кислых лавах по сравнению с андезитами значения К/Rb могут возрастать. Значения лежат в пределах 300-500.

Литий имеет кристаллохимические свойства, близкие к Mg , в связи с чем считается, что он накапливается в (Fe-Mn)- силикатах. Однако концентрации Li в главных темноцветных минералах курильских лав низкие. Содержания Li в оливине, клинопироксене базальтов составляет соответственно 2,5 и 4,6 г/т ( п = 3). Сходные концентрации Li наблюдаются в оливинах и клинопироксенах четвертичных базальтов Камчатки. Содержание Li в амфиболах камчатских андезитов соответствует его содержанию в лавах, и лишь биотиты действительно обогащены Li ( х = 32 г/т, п = 5 ) . Содержание Li в плагиоклазах из базальтов Курил (х =3,2 г/т, п = 5 ) ниже, чем в валовом составе пород, однако в андезито-базальтах и андезитах близко к валу, а в дацитах повышено.

Фракционирование оливина, клинопироксена (а также плагиоклаза в базальтах) должно привести к некоторому накоплению Li в остаточных расплавах. Действительно, в дифференцированных рядах вулканитов Курильской дуги концентрации Li возрастают от базальтов до кислых андезитов в среднем в 1,5 раза или от 1-10 до 5-20 г/т по частным определениям. В кислых вулканитах Курил концентрации Li еще более возрастают, однако в лавах конкретных вулканических построек концентрации могут быть меняться, что связано с участием во фракционировании плагиоклазов , а также обогащенных Li фторсодержащих темноцветных минералов (амфибола и слюды). В целом накопление Li в остаточных кислых расплавах обусловлено способностью его образовывать легкоподвижные комплексные соединения с летучими компонентами магмы.

С востока на запад, вкрест простирания структур Курильской дуги, концентрации и Rb и Li в одинаковых по кремнекислотности породах возрастают, причем для Rb значительно более интенсивно, чем для Li. Содержание Rb в задужных лавах в 3-4 раза выше, чем во фронтальной зоне, тогда как для Li оно выше лишь в 1,1-1,5 раза. В связи с более высоким темпом накопления Rb с ростом кремнеземистости пород в задужных лавах, чем фронтальной, картина зональности для средних и особенно кислых пород более контрастная, чем для базальтов. Изменяется вкрест дуги и величина K/Rb уменьшающаяся 2 раза от фронта к тылу.

Вдоль дуги в базальтах, андезито-базальтах и андезитах фронтальной зоны отмечается два четких максимума концентраций Rb, расположенных на максимумах по K2O: в месте стыка ее с Камчаткой (I вулканическая группа), в центральной части дуги (VI вулканическая группа), в месте сочленения разноориентированных флангов дуги.

РЕДКИЕ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Редкие щелочноземельные элементы: барий и стронций. Концентрации изменяются в широких пределах: Ва - от 30 до 1240 г/т, Sr - от 130 до 1000 г/т. Концентрации Ва последовательно увеличиваются от базальтов к кислым лавам, поскольку этот элемент близкий по геохимическим свойствам к калию, плохо связывается с породообразующими минералами вулканитов Курил. Концентрация Ва в плагиоклазах из лав фронтальной зоны составляет: в базальтах-17 ( п = 4), андезито-базальтах - 71 ( п = 4), андезитах – 67 ( п = 6), дацитах —151 г/т ( п = 4). Соответственно в задужных базальтах - 71 г/т (п =4).

Концентрации Sr в противоположность Ва уменьшаются от базальтов к кислым породам, что характерно для задужных лав. Вместе с тем в лавах фронтальной зоны в большинстве случаев концентрации Sr в базальтах, андезито-базальтах и андезитах близки и убывают лишь в кислых лавах. Sr по своим кристаллохимическим свойствам близок к Са и минералом-концентратором его является плагиоклаз. Так, в плагиоклазах концентрации Sr в породах фронтальной зоны: базальты - 350 ( п = 4)., андезито-базальты - 465 ( п = 8), андезиты – 490 (n = 12), дациты - 490 г/т ( п = 4); в породах задужной зоны: базальты – 1070 (n =4), андезиты - 1000 г/т ( п = I). В Са-содержащих темноцветных минералах концентрации Sr ниже, чем в валовом составе: клинопироксены фронтальной зоны - 88 ( п = 3), задужной - 158 г/т ( п=3). По амфиболам курильских лав нет данных, но в амфиболах из вулканитов Восточной и Центральной Камчатки концентрации Sr также ниже, чем в валовом составе лав.

Существенная разница концентраций Sr в плагиоклазах из лав фронтальной и задужной зон является причиной отличий поведения Sr в дифференцированных рядах вулканитов этих зон. Уровень концентрации Sr в плагиоклазах андезито-базальтов и андезитов относительно валового состава пород достаточно высок, чтобы обеспечить понижение содержания его в кислых лавах.

Поскольку в дифференцированных рядах вулканитов концентрации Ва и Rb возрастают,a Sr и Са убывают, причем Sr более медленно, чем Са, величины отношений Rb/Sr, Ва/Са и Sr/Ca растут от базальтов к кислым лавам, увеличиваясь соответственно в 2,7-4,7, 4,6-6,3 и 1,2-1,6 раза.

Концентрации и Ва и Sr в одинаковых по содержанию кремнезема лавах закономерно возрастают от фронта к задужной части. Поперечная зональность по Ва более контрастна, чем по Sr. В среднем задужные лавы содержат в 2,4-3,1 раза больше Ва и в 1,4-1,8 раза больше Sr, чем лавы фронтальной зоны. Наиболее резко меняются концентрации Ва в породах III и УШ вулканических групп, где эта разница достигает 2,7-4,4 раза, а по Sr – в породах П и УШ групп, где разница лежит в пределах 1,8-2,2 раза.

Величины отношений Rb/Sr, Sr/Ca и Ва/Са в породах одинаковой кремнекислотности также увеличиваются от фронтальной к задужной зонам: Rb/Sr -1,6-2,7, Sr/Ca - в 1,5-1,8, Ва/Са - в 2,5-3,4 раза.В систематике Sr/Ca - Ва/Са поля лав фронтальной и задужной зон устойчиво различаются, причем плагиоклазы разных зон уверенно попадают на продолжение соответствующих полей лав.

Хондритовое отношение Sr/Ca и Ва/Са указывает, что степень частичного плавления мантийного источника при образовании исходных расплавов для лав задужной зоны ниже, чем для лав фронтальной зоны. Сходная закономерность установлена для дуги Изу. Распределение Ва и Sr вдоль дуги сходно с наблюдавшимся для К и Rb. Во фронтальной зоне на севере (I вулканическая группа) и в центре отмечены отчетливые максимумы концентраций этих элементов. В задужной зоне признаков продольной зональности по Ва и Sr нет.