ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА И ЗОНАЛЬНОСТЬ КУРИЛ

ЗОНАЛЬНОСТЬ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ЛАВ КУРИЛЬСКОЙ ДУГИ
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ

Состав четвертичных вулканических пород дуги изменяется от низкокремнеземистых базальтов до риолитов, причем в одинаковых по кремнекислотности лавах наблюдаются существенные вариации щелочности, железистости, глиноземистости и т.д. Дациты, риодациты и риолиты, (кислые породы) имеют ограниченное распространение в пределах Курильской дуги.

По содержанию щелочей здесь выделяются породы нормального (резко преобладают) и субщелочного ряда, а по концентрации калия лавы низко-, умеренно- и высококалиевых серий (причем все субщелочные лавы высококалиевые). Все вулканиты Курил отличаются низкой титанистостью и высокой глиноземистостью, хотя среди базальтов иногда устанавливаются умеренно-глиноземистые разности. Последние характеризуются повышенной магнезиальностью, однако магнезиальные базальты отмечены и среди внеокоглиноземистых разностей. По соотношению величин FеО* /Mgo с S102 среди вулканитов Курил различаются толеитовые и известково-щелочные серии. Выделяются также промежуточные серии, в которых базальты лежат в поле толеитов, андезито-базальты - на границе поля толеитов известково-щелочных пород, а андезиты и кислые лавы - в поле последних.

КРЕМНЕЗЕМ
Содержание кремнезема колеблется от 44-46 до 72-75%. Наиболее распространенными типами являются андезиты и андезито-базальты (60-70% всей массы вулканитов), долее – базальты (17-20%), дациты (10-13%), риолиты и риодациты (2-3%). Андезито-базальты и андезиты встречаются на 70-90% вулканов, базальты установлены на 50-60%, дациты - на 12-33%, а риодациты и риолиты - на 6-15% вулканов. Лавы фронтальной зоны дуги более дифференцированы, чем задужной зоны.

Анализ сообществ пород показывает, что наибольшим распространением пользуются умеренно-дифференцированные базальт-андезитобазальт-андезитовые и андезито-базальт-андезитовые ассоциации пород. Доля слабодифференцироваиных базальт-андезито-базальтовых вулканов в задужной зоне в 2 раза выше, чем во фронтальной, зато доля сильнодифференцированных вулканов с базальт -дацитовым (андезито-базальт-дацитовым) составом низка.

Вулканы с базальт-андезито-базальтовыми ассоциациями в задужной зоне приурочены к северной части и встречаются как среди наземных (Алаид, Маканруши), так и среди подводных (I.I - Григорьева; 2.1 - Белянкина; 2.3 - "Авось" и др.) построек. Аналогичные вулканы в промежуточной зоне дуги установлены в северной (1.2), центральной (5.5) и южной (Атсонупури, Тятя) частях. Во фронтальной зоне обнаружено лишь три таких вулкана: 6.12а и 6.12б на подводном хребте Архангельского, в районе пролива Буссоль, и вулкан Антипина на о. Уруп.

Дифференцированные базальт-дацитовые (риодацитовые) и андезито-базальтдацитовые (риодацитовые) ассоциации проявлены на кальдерных вулканах. Во фронтальной части дуги они известны на всем протяжении кроме о.Парамушир. На Северных Курилах это кальдеры Немо и Тао-Русыр на о. Онекотан; на Средних Курилах - кальдера Ушишир, подводный вулкан 4.6 (Рикорда), кальдеры Броутона и Заварицкого на о. Симушир; на Южных Курилах - кальдеры Медвежья, Львиная Пасть , на о-ве Итуруп, кальдера Головина - на о-ве Кунашир. Единственный сильнодифференцированный вулкан промежуточной зоны (подводная кальдера Горшкова) расположен в проливе Буссоль. К этому же участку приурочены два из четырех базальт-риодацитовых вулкана задужной зоны (Броутона и 6.10).Два других сильнодифференцированных задужных вулкана установлены на Южных Курилах (8.17 и 8.20).

Таким образом, в распределении ассоциаций вулканитов устанавливается поперечная дуге зональность. Продольная зональность не установлена.

Для ряда задужных подводных конусов южного участка дуги (7.4, 7.7,8.2, 8.8) характерно сочетание базальт-андезито-базальтовых лав с кислыми андезитами и дацитами, причем разрыв по содержанию Si02 между теми и другими - 5-8%, что формирует ассоциацию пород, близких к контрастным в отличие от непрерывных ассоциаций, проявленных во фронтальных зонах дуги.

На ряде вулканов (Немо, Тао-Русыр, Броутона, Менделеева, Головнина)обнаружены гетеротакситовые вулканиты - полосчатые разности пемз и лав, резко различные по содержанию кремнезема., что говорит об одновременном существований магматических расплавов разного состава. 0собенно часто гетеротакситовые вулканиты встречаются среди пемзово-пирокластических отложений кальдер и взрывных воронок и доля кислых пород здесь на порядок выше доли более основных пород. Такая приуроченность указывает на внедрение глубинных, более основных расплавов в промежуточные магматические очаги, занятые кислыми расплавами.

БАЗОВЫЕ МЕТАЛЛЫ
Степень окисленности железа (100 Fe203/Fe0+Fe203) колеблется от 27-30 до 50-53% и возрастает с ростом кремнекислотности, а в однотипных по Sio2 породах от фронтальной к задужной зоне.

Концентрации MgO в базальтах и андезито-базальтах фронтальной зоны ниже, чем в промежуточной и задужной, однако в андезитах и кислых лавах концентрации MgO выравниваются.

Общая железистость f = 100(Fe0+0,9Fe203)/(Fe0+0,9Fe203-+Mg0) от 51-69 - в базальтах до 75-85% - в кислых лавах, а в однотипных по содержанию Si02 породах уменьшается от фронтальной к задужной зоне 5-10%. Сходное уменьшение отмечено и на японской части дуги.

Среди базальтов задужной зоны наряду с железистыми разностями (f = 60-70%), содержащими 4-6% MgO, встречаются магнезиальные с железистостью f = 45-55% и содержанием MgO 8-10% (вулканы Алаид, I.I, 2.3, 2.5, 6.3, 6.10, Броутона, 7.4, 8.1, 8.4). Магнезиальные разности отмечаются и среди андезито-базальтов (вулканы 2.8, 6.1, 7.5). Магнезиальные базальты и андезито-базальты фронтальной и промежуточной зон на вулканах Эбеко, Ветровой, 3.19, 4.6 , 4.4, 6.II).

Железомагниевое отношение FeO /MgO в сочетании с содержанием кремнезема в породах служит важным классификационным признаком, позволяющим выделять толеитовые (сильно обогащенные железом) и известково-щелочные (слабо обогащенные железом) серии. Анализ химического состава четвертичных вулканитов Курильской островной дуги с помощью известной диаграммы Миаширо показывает, что на конкретных вулканах встречаются как толеитовые и известково-щелочные, так и промежуточные серии пород.. Базальты и андезито-базальты промежуточных серий попадают обычно в поле толеитов, кислые андезито-базальты и основные андезиты - на границу поля толеитов и известково-щелочных пород, а кислые андезиты и дациты - в поле известково-щелочных пород.

В целом толеитовые серии характерны для фронтальной, а известково-щелочные - для задужной зоны и эта картина обычна для островных дуг.

Вулканы с чисто известково-щелочным набором пород во фронтальной зоне дуги не известны, но в задужной зоне встречаются толеитовые базальт-андезито-базальтовые (Алаид, 2.1 - Белянкина) и даже базальт-андезито-базальт-андезитовые (8.10) вулканы и во всех зонах распространены вулканы с промежуточными сериями пород. Содержание Si02 является другим фактором положения вулканов. Так, во фронтальной зоне все базальты и 70% андезито-базальтов попадают в поле толеитов, тогда как доля толеитовых андезитов и кислых пород не превышает здесь 30-40%. В задужной зоне, напротив, все кислые породы и 70% андезитов и андезито-базальтов попадают в поле известково-щелочных пород, однако лишь 15% базальтов лежат в этом поле, тогда как 70% базальтов находятся в поле толеитов. Все известково-щелочные базальты характеризуются повышенной магнезиальностью и умеренной глиноземистостью. Таких пород во фронтальной зоне дуги (за исключением подводного вулкана 3.19) нет.

В конкретных вулканических центрах наблюдается смена вулканитов во времени. Так, на вулкане Львиная Пасть (о.Итуруп) докальдерная дифференцированная базальт-дацитовая ассоциация пород толеитовой серии сменяется известково-щелочными дацитовыми пемзами, связанными с формированием кальдеры. На вулкане Немо (о. Онекотан) докальдерная постройка сложена базальтами и андезито-базальтами толеитовой серии. Толеитовый состав имеет и комплекс пород кальдерообразующих извержений (дациты и андезиты), тогда как лавы посткальдерного комплекса, слагающие внутрикальдерную постройку пик Немо (андезито-базальты и андезиты), попадают в основном в поле известково-щелочных пород. Сходная картина наблюдается и для кальдеры Тао-Русыр с пиком Креницына: докальдерная постройка - базальт-дацитовый комплекс пород толеитовой серии; отложения, связанные с формированием кальдеры, - толеитовые андезиты; внутрикальдерная постройка - известково-щелочные кислые андезиты. Неясным остается положение пемз на склонах кальдеры. По содержанию Si02 и известково-щелочному составу они близки лавам внутрикальдерного купола. В подводной кальдере Горшкова докальдерные андезито-базальты и андазиты принадлежат к известково-щелочной серии, андезито-базальт-риодацитовый комплекс вулканитов кальдерообразующих извержений – к толеитовой, а посткальдерные лавы - к промежуточной.

На вулкане Немо среди господствующих толеитовых андезитовых пемз установлены редкие прослои известково-щелочных андезито-базальтовых шлаков, близких по составу к базальтам внутрикальдерной постройки. В дацитовых известково-щелочных пемзах кальдеры Тао-Русыр также встречаются прослойки толеитовых андезитов, аналогичных андезитам кальдерообразующих извержений. Очевидно толеитовые и известково-щелочные расплавы сосуществуют в недрах одной вулканической постройки.

Эволюция магматических расплавов по толеитовому и известково-щелочному тренду определяет различия в темпе роста величины FеО* /MgO по отношению к кремнезему. Фракцирование напрямую связано со временем выделения магнетита. Раннее выделение и заметная доля магнетита в кумулусе определяют замедленный рост отношения FeO /MgO по сравнению с ростом Si02, позднее выделение и незначительная доля в кумулусе обеспечивают быстрый рост отношения.

Время выделения и количество магнетита при кристаллизации расплавов прямо зависит от кислорода, что определяется обводненностью расплавов. Судя по тому, что "чистые" толеитовые серии характерны для фронтальной зоны, а "чистые" известково-щелочные серии для задужного участка (соответственно высокоглиноземистых толеитовых и умеренно-глиноземистых известково-щелочных), магмы зон дуги различаются по величине содержания н20. Об этом же свидетельствует увеличение степени окисленности железа в лавах от фронта к тылу дуги, а также минеральный состав лав: постоянное присутствие водосодержащих темноцветных минералов (амфибола и слюды) в андезитах (а иногда и в андезито-базальтах и базальтах) задужной зоны и редкость их в андезитах фронтальной зоны.

Сложнее обстоит дело с толеитовыми и промежуточными сериями, поскольку они начинаются с высокоглиноземистых базальтов с толеитовыми особенностями химизма и сходной минералогией. Возможно, что в этом случае сдвиг андезитовых дифференциатов в поле известково-щелочных пород связан с поздним обводнением расплавов при накопления летучих в поздних дифференциатах или следствием контаминации расплавов поверхностными и грунтовыми водами. Появление известково-щелочных лав в кальдерных вулканах Немо, Тао-Русыр после периодов кальдерообразования, с которыми связана повышенная раздробленность руин вулканических аппаратов может быть вызвано этим же.

НАТРИЙ И КАЛИЙ
По содержанию щелочей выделяются лавы нормального и субщелочного рядов. Первые распространены повсеместно, тогда как вторые отмечены только на отдельных участках задужной области. По уровню содержания к20 на Курилах установлены лавы низко-, умеренно- и высококалиевой серии, различающиеся также по величине отношений Na2O/K2O (более 4, 2-4 и 1-2 соответственно). При этом во фронтальной зоне дуги распространены лавы низкокалиевой (преобладают) и умеренно-калиевой серий, а в задужной - умеренно- и высококалиевые серии (исключение -хр.Вернадского на о. Парамушир, где высококалиевые разности встречаются среди базальтов, андезито-базальтов и андезитов, и район пролива Буссоль с частью о.Симушир: вулканы 6.13, Мильна, Горящая Сопка).

Все субщелочные лавы относятся к высококалиевой серии и установлены среди базальтов самого северного участка дуги (вулканы Алаид, I.I, 1.2,2.1, 2.3, 2.5).

Андезито-базальты и андезиты в дифференцированных базальт-андезитовых вулканах, начинающихся с субщелочных базальтов, попадают в группу нормальной щелочности, хотя андезито-базальты нередко лежат на границе с повышенной щелочностью (вулканы 1.2, 2.3, 2.5).

По содержанию K2O для четвертичных вулканических пород Курильской островной дуги существует поперечная зональность и возрастание отношения K2o/Na20 от фронта к задужной части. Представления о наличии или отсутствии продольной зональности неоднозначны. Продольная зональность отчетливо выражена только во фронтальной зоне дуги: лавы самого северного фланга дуги (I и П вулканические группы), а также лавы центральной части дуги (VI вулканическая группа) характеризуются повышенными по сравнению с лавами других групп концентрациями К20 и пониженными величинами отношений Na20/K20. Симптоматична приуроченность этих участков: первый расположен на стыке Курильской дуги с Камчаткой, второй - в месте сочленения разноориентированных северного и южного флангов дуги. VI вулканическая группа фиксирует минимальные концентрации К20, а в базальтах и андезито-базальтах - и Na20. Лавы южного фланга фронтальной зоны дуги (УП и УШ вулканические группы) имеют пониженные концентрации Na20, а лавы УШ группы - и К20.

В задужной зоне продольная зональность лишь намечается. Лавы высококалиевой серии, широко распространенные на севере в пределах I и П групп, редко встречаются на южном фланге (вулканы 8.8, 8.10), а субщелочные лавы известны вообще только на севере.

Ti - P - H2O - O- РЕДКИЕ ЩЕЛОЧИ
РЕДКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГРУППЫ ЖЕЛЕЗА -Pb-Cu-Zn-V-Mo
БЕРИЛЛИЙ-Zr-Li-Nb-Hf-Cr-РЗЭ-РAЭ
ЗОНАЛЬНОСТЬ