shkolakz.ru 1 2 3

Сравнительная петрография и минералогия


Породообразующие минералы в пирокластических отложениях рассмотренных кальдер представлены в основном одинаковым минеральным парагенезисом: плагиоклаз, орто- и клинопироксен, магнетит, ильменит.

Исключением являются пемзовые агломератовые и слабоспекшиеся туфы начальной фазы игнимбритообразующего извержения в кальдере Большой Семячик, где наряду с плагиоклазом присутствует кварц, а темноцветные минералы представлены биотитом и роговой обманкой (в последних порциях появляется ортопироксен). В андезитовых разностях семячикских игнимбритов встречаются единичные неравновесные вкрапленники оливина, окруженные пироксеновой каймой. Наименьшее количество кристаллической фазы отмечено в пирокластике риодацитового состава (от 8-10 до 15-20%); в игнимбритах дацитового и андезитового составов степень кристалличности увеличивается до 28-30%.

Большой объем аналитического материала по составам игнимбритов, полученный на микроанализаторе “CAMEBAX” (Институт вулканологии ДВО РАН), свидетельствует, что пирокластические отложения разных кальдер, кальдерообразующих этапов и отдельных пирокластических потоков отличаются между собой составом вкрапленников и остаточных стекол (Рис. 16; табл. 5-10). Детальное описание минералогических особенностей игнимбритов отдельных кальдер приводилось нами в предыдущих работах (Гриб, Леонов, 1992, 1993; Леонов, Гриб, 1998; Леонов и др., 2000). Здесь будет дан их сравнительный анализ.

П л а г и о к л а з преобладает во всех типах игнимбритов. Фенокристаллы (0,8-1,5 мм) и микровкрапленники (100-350 мкм) не отличаются заметно по составу. Они обычно не зональны или слабо зональны, часто сохраняют первичные кристаллографические очертания. Процент обломочных кристаллов незначителен; доля их увеличивается в разностях игнимбритов с эвтакситовыми текстурами и минимальна в реоигнимбритах и лавоподобных разностях.

Состав плагиоклаза определяется, в основном, составом расплава, не отличаясь значимо в игнимбритах разных кальдер, но близких по содержанию кремнекислоты. Для начальных этапов игнимбритообразующих извержений характерно унимодальное распределение составов этого минерала; в последующих, более основных порциях пирокластических потоков - би- и полимодальное, с широким диапазоном составов (Рис.16, табл. 5).


В игнимбритах риолитового и риодацитового состава вкрапленники представлены преимущественно андезином (An 30-40), дацитового - андезин - лабрадором (An 45-58).

В разрезах игнимбритов кальдер Стены-Соболиного, отличающихся значительной мощностью, были проанализированы пробы из верхней и нижней частей разреза. Оказалось, что в первом и втором пирокластических потоках при сравнительно однородном валовом химическом составе (низкокремнистые дациты) и узком диапазоне составов вкрапленников в нижней части разрезов преобладает андезин, а в верхней - лабрадор (Рис.16,в).



Рис.16. Распределение составов фенокристаллов и остаточных стекол в пирокластических отложениях, связанных с кальдерой Большой Семячик (а), Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессией (б), кальдерами Стены-Соболиного (в). Pl – плагиоклаз; oPx – ортопироксен; cPx – клинопироксен; Amf - амфибол; Bi – биотит; Gl – остаточное стекло; An – анортитовый минал в плагиоклазах, мол. %; Fm – степень железистости фемических минералов, am.%. Индексы пирокластических потоков см. в тексте.

в




Рис.16. Окончание.

В игнимбритах андезитового состава с полимодальным распределением составов плагиоклаза, большая часть фенокристаллов представлена лабрадор-битовнитом (Аn 55-65), однако, наряду с этим присутствуют как более кислые, так и более основные разности этого минерала. Высококальциевые составы (An 70-90) фиксируются в ядрах и промежуточных зонах фенокристаллов, реже в виде вкрапленников и микролитов.


П и р о к с е н в игнимбритах является главным темноцветным минералом и представлен ромбической и моноклинной разновидностью. Распределен он в пирокластических потоках крайне неравномерно, увеличиваясь от 0,5-1,5% в риодацитах до 2,5-3,0% в дацитах; часто встречается в ассоциации с плагиоклазом и титаномагнетитом. Ортопироксен (гиперстен) отличается значительными вариациями железистости (рис. 16, 17; табл. 6). Наиболее широкий диапазон железистости (28-47) отмечен в пироксенах игнимбритов кальдеры Большой Семячик (Гриб, Леонов, 1992; Леонов, Гриб, 1998). На протяжении каждого этапа происходит смена железистого пироксена в риодацитах и дацитах, которыми начинались игнимбритообразующие извержения, магнезиально-железистыми и магнезиальными членами - в андезитах завершающих стадий. Если в сравнительно низкокремнистых игнимбритах каждого из трех игнимбритообразующих этапов железистость гиперстенов имеет близкие значения (28-34) (что характерно и для других кальдер), то в высококремнистых отложениях она возрастает по мере формирования структуры.



Рис.17. Зависимость степень железистости – концентрация марганца в ортопироксенах пирокластических отложений. Овалами очерчены ареалы распределения полей фигуративных точек. Сплошной линией – ареалы распределения полей фигуративных точек пироксенов пирокластических отложений кальдеры Большой Семячик (римские цифры – этапы кальдерообразования). Пунктирной линией – ареалы распределения полей фигуративных точек пироксенов пирокластических отложений Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессии (ЮП и СП – пирокластические потоки, расположенные к югу и северу от депрессии, пл.Ш3 – наиболее молодой пирокластический поток риодацитового состава, вскрывающийся на юго-восточном борту депрессии). Штрих–пунктирной линией – ареалы распределения полей фигуративных точек пироксенов пирокластических отложений кальдер Стены-Соболиного.



Степень железистости ортопироксенов Узон-Гейзерной депрессии варьирует в более узком диапазоне (28-41). При этом пироксены пирокластических отложений, развитых к югу и северу от депрессии, значительно отличаются по этому показателю, который составляет, соответственно, 31-34 и 38-41 (Гриб, Леонов, 1993; Леонов, Гриб, 1998; Леонов и др., 2000). Пироксен из агглютинатов и спекшихся шлаков в разрезах узонских игнимбритов представлен магнезиальным гиперстеном и железистым бронзитом (28-30). Необходимо отметить, что редкие вкрапленники магнезиальных пироксенов встречаются и в игнимбритах.


Таблица 5.

Представительные анализы плагиоклазов (мас.%)



Компо-нент


Кальдеры Стены-Соболиного


Узон-Гейзерная депрессия



ЮП

игн.

ЮП шл.

СП

игн.

СП

агл.

пл.Ш3


SiO2


56,07


55,22


57,79


55,68


53,17


45,59


55,41


53,24


58,20

Al2O3


27,42

26,93

25,86

27,06

29,42

34,89

28,28

28,93

25,40

FeO

0,57

0,70

0,55

0,56

0,51

0,31

0,71

0,68

0,26

CaO

11,19

10,62

8,25

10,17

12,55

18,60

11,31

11,87

7,92

Na2O

4,45

5,64

5,73

6,35

3,60

0,68

4,66

4,40

6,45

K2O

0,33

0,24

0,34

0,15

0,04

0,00

0,18

0,17

0,23

Сумма

100,03


99,35

98,47

99,97

99,32

100,08

100,58

99,69

98,46

An

56,98

50,31

43,37

46,59

65,67

93,76

56,67

59,22

38,85

Ab

41,01

48,32

54,47

52,62

34,10

6,24

42,24

39,72

58,79

Or

2,01

1,37

2,16

0,79

0,24

0,00

1,09

1,06

1,37


Кальдера Большой Семячик





I п

I а

I б

II а, б, в

II г


III а

III б

SiO2

60,59

60,54

55,41

56,76

55,78

48,65

53,88

53,76

46,49

Al2O3

23,42

24,76

28,64

27,13

26,73

32,55

28,66

29,23

34,42

FeO

0,15

0,01

0,60

0,26

0,45

0,64

0,58

0,71

0,66

CaO

5,31

7,04

10,81

8,33

9,82

15,06

11,15

11,33

17,33

Na2O

8,90

7,12

4,84

6,70

6,20

2,67


5,10

4,36

1,45

K2O

0,61

0,50

0,16

0,24

0,16

0,05

0,19

0,16

0,00

Сумма

99,07

99,82

100,56

99,94

99,15

99,63

99,62

99,64

100.35

An

23,98

34,33

54,74

41,56

46,25

75,51

54,09

58,37

86,84

Ab

72,71

62,79

44,30

57,08

52,84

24,19

44,80

40,63

13,16

Or

3,31

2,88

0,96

1,36

0,91

0,31


1,11

1,00

0,00


Примечание: FeO – суммарное железо; остальные условные обозначения см. табл. 4.


Наиболее низкой железистостью (28-31) отличаются ортопироксены игнимбритов, связанных с кальдерами Стены-Соболиного в Карымском вулканическом центре. В сравнительно однородных андезитодацитовых пирокластических потоках сохраняется тенденция изменения состава минералов-вкрапленников по разрезу, отмеченная ранее для вкрапленников плагиоклаза: в основании разрезов преобладают более железистые гиперстены, а вверх по разрезу возрастает доля кристаллов с повышенной магнезиальностью. Эти различия в степени железистости пироксенов более выражены в последнем пирокластическом потоке, где в основании выделяется слой игнимбритов риодацитового состава.


Таблица 6.

Представительные анализы ортопироксенов (мас.%)



Компо-нент


Кальдеры Стены- Соболиного


Узон-Гейзерная депрессия


ЮП игн

ЮП шл

СП игн

СП агл

пл.Ш3

SiO2

53,92

54,62

53,94

54,15

53,89

53,26


53,43

53,22

TiO2

0,27

0,36

0,24

0,17

0,41

0,27

0,23

0,17

Al2O3

1,06

1,10

0,47

0,54

1,73

0,55

0,63

0,35

FeO

17,43

17,88

18,66

19,39

17,48

22,55

20,24

22,96

MnO

0,98

1,17

1,50

1,30

0,43

0,95

0,83

1,55

MgO

24,14

24,05

23,63

22,58

23,90

20,86

22,34

19,75

CaO

1,52

1,66


1,28

1,46

1,90

1,77

1,70

1,52

Сумма

99,40

100,89

99,79

99,59

99,63

100,26

99,41

99,51

Wo

3,13

3,39

2,63

3,05

3,90

3,66

3,94

3,23

En

68,94

68,17

67,48

65,43

68,14

59,97

63,99

58,57

Fs

27,93

28,44

29,89

31,53

27,96

36,37

32,52

38,20

Fm

28,84

29,44

30,69

32,52

29,10

37,75

33,70


39,48


Кальдера Большой Семячик





I п

I а

I б

II а,б

II в

II г

III а

III б

SiO2

52,96

53,25

54,43

51,26

51,99

52,79

51,11

53,68

TiO2

0,10

0,08

0,22

0,07

0,16

0,26

0,22

0,10

Al2O3

0,30

0,38

0,63

0,23

0,44

1,09

0,42

0,61

FeO

22,36

23,05

19,91

25,44

23,43

18,37

26,53

20,05


MnO

1,48

0,94

0,80

2,00

1,46

0,49

1,21

0,44

MgO

21,26

22,21

23,36

18,68

19,60

23,80

17,52

24,02

CaO

1,09

1,03

1,48

1,27

1,46

1,70

1,75

1,40

Сумма

99,56

99.96

100,82

98,97

98,65

98,51

98,76

100,31

Wo

2,27

2,12

2,98

2,69

3,10

3,45

3,75

2,77

En

61,46

60,81

65,63

55,17


58,00

67,38

52,04

66,21

Fs

36,27

37,08

31,39

42,15

38,90

29,17

44,22

31,02

Fm

37,11

37,88

32,35

43,31

40,14

30,21

45,94

31,90


Примечание: условные обозначения см. табл. 4, 5.


Клинопироксен в игнимбритах представлен авгитом. В нем сохраняется отмеченное ранее для ортопироксенов соотношение железистости во вкрапленниках разных кальдерных комплексов и кальдерообразующих этапов (Рис.16,в; табл. 7).

В авгитах семячикских игнимбритов диапазон железистости наиболее широк (27-42), достигая самых высоких значений в риодацитах и дацитах в начале второго и третьего этапов. В клинопироксенах узонских и карымских игнимбритов степень железистости ниже и находится в пределах, соответственно, 27-36 и 26-30.


Таблица 7.

Представительные анализы клинопироксенов (мас.%)



Компо-нент


Кальдеры Стены-Соболиного


Узон-Гейзерная депрессия


ЮП игн.

ЮП шл.

СП игн.

СП агл.


SiO2


52,01


52,38


52,56


53,21


53,22


51,86


51,88

TiO2

0,60

0,54

0,45

0,17

0,43

0,37

0,44

Al2O3

2,40

1,72

1,24

0,79

1,34

1,08

1,70

FeO

9,91

9,54

9,00

9,77

8,56

12,44

10,54

MnO

0,26

0,53

0,67

0,65

0,37

0,64

0,33

MgO


14,76

14,99

14,63

13,77

14,78

13,04

14,70

CaO

19,32

20,39

20,61

20,38

20,84

19,15

19,86

Na2O

0,39

0,06

0,23

0,32

0,20

0,10

0,19

K2O

0,08

0,01

0,04

0,00

0,00

0,00

0,00

Сумма

99,73

100,15

99,44

99,06

99,75

98,67

99,67

Wo

40,60

41,87

42,95

43,20

43,35

40,75

40,92

En

43,15


42,83

42,42

40,60

42,76

38,59

42,14

Fs

16,25

15,30

14,63

16,17

13,89

20,66

16,94

Fm

27,35

26,31

25,62

28,48

24,51

34,87

28,94





Кальдера Большой Семячик

I п

I а

I б

II а,б,в

II г

III а

III б


SiO2


53,56


52,95


51,79


52,97


52,39


51,91


52,44

TiO2

0,15

0,13

0,43

0,28

0,31


0,46

0,38

Al2O3

0,75

0,58

1,64

0,97

1,26

1,19

1,35

FeO

8,99

9,44

9,82

11,18

9,72

12,74

9,89

MnO

0,62

0,44

0,39

0,84

0,34

0,65

0,43

MgO

13,64

14,05

14,39

13,98

13,96

13,77

14,01

CaO

21,47

21,63

20,15

19,69

20,47

18,89

20,21

Na2O

0,38

0,27

0,30

0,30

0,29

0,28


0,20

K2O

0,02

0,08

0,01

0,01

0,01

0,00

0,00

Сумма

99,57

99,58

98,95

100,15

98,76

99,89

98,90

Wo

45,22

44,55

42,13

41,15

43,11

39,37

42,62

En

40,00

40,27

41,86

40,63

40,90

39,92

41,11

Fs

14,78

15,18

16,02

18,21

15,99

20,72

16,27

Fm

27,00

27,38

27,68

30,90

28,10

34,17

28,36



Примечание: условные обозначения см. табл. 4, 5.


Из малых элементов в пироксенах наибольший интерес представляет распределение марганца. Отмечена прямая зависимость содержания этого компонента от валового химического состава игнимбритов (Гриб, Леонов, 1992). Оно варьирует в пределах 1,3-2,0% MnO в риодацитах, 1,2-0,8% - в дацитах и 0,7-0,4% - в андезитах и андезитобазальтах пирокластических отложений кальдерных комплексов. В игнимбритах кальдер Стены-Соболиного, пироксены из разных частей разреза, незначительно отличаясь степенью железистости, существенно различаются концентрацией марганца. Она выше в более железистых пироксенах из игнимбритов в основании разрезов.

В клинопироксенах концентрация марганца ниже, тем не менее, так же прослеживается изменение ее в зависимости от состава игнимбритов, а именно, от 0,7-1,0% в риодацитах до 0,27% в андезитобазальтах.

Зависимость между железистостью и концентрацией марганца в ортопироксенах использовалась нами в качестве значимого коррелляционного признака при расчленении пирокластических потоков (Гриб, Леонов, 1992; Леонов, Гриб, 1998; Леонов и др., 2000). На диаграмме Fm-MnO выделяются обособленные поля, в которые группируются фигуративные точки пироксенов отдельных кальдер, кальдерообразующих этапов и пирокластических потоков (Рис. 17).

На основе этой зависимости были “привязаны” отдельно расположенные фрагменты пирокластических потоков разных этапов развития кальдеры Большой Семячик (Гриб, Леонов, 1992). Для игнимбритов, связанных с Узон-Гейзерной депрессией, было установлено, что основной их объем связан с западной частью депрессии - кальдерой Узон. К ним относятся два пирокластических потока (вскрытых в разрезах плато Широкого), скатившихся в южном направлении: один - по долине реки Новый Семячик, другой - в верховья реки Правая Жупанова (Леонов, Гриб, 1998). Детальные исследования последних лет показали, что слабоспекшиеся игнимбриты распространенные к северу от депрессии (верхи разреза), возможно, также связаны с кальдерой Узон. Ортопироксены в них отличаются низкой железистостью и высокой концентрацией марганца. Вниз по разрезу эти показатели резко меняются: возрастает железистость пироксенов и снижается содержание марганца в них. Это позволяет сделать предположение, что с восточной частью депрессии связан, очевидно, небольшой объем более ранних порций пирокластических отложений, распространившихся в северном направлении. Повышенной железистостью отличаются также пироксены наиболее молодого пирокластического потока риодацитового состава (пл. Ш3), бронирующего плато Широкое и примыкающего непосредственно к юго-восточному борту депрессии.


А м ф и б о л является редким минералом в игнимбритах. В виде единичных вкрапленников он присутствует в пемзовых агломератовых туфах, в разрезах пирокластики, связанной с Узон-Гейзерной ВТД. В семячикских игнимбритах амфибол встречается в умеренно спекшихся пемзовых туфах первого этапа (до 1,0%), где он кристаллизуется совместно с биотитом и представлен обыкновенной роговой обманкой с железистостью порядка 31-33 и низкой (5-6%) глиноземистостью (табл. 8, Рис.16,а).

Б и о т и т развит, как уже было отмечено выше, только в пемзовых и слабоспекшихся туфах, которые извергались в начальный этап формирования кальдеры Большой Семячик. Количество биотита меняется от 2-3% в пемзовых агломератовых туфах до 1,0% в умеренно спекшихся разностях.


Таблица 8.

Представительные составы биотита и амфибола из игнимбритов (мас.%)


Мине-рал, поток

Компонент

SiO2

TiO2

Al2O3

FeО

MnO

MgO

CaO

Na2O

K2O

H2O

Сум-ма

Fm

Bi, I п

39,42

5,41

14,00

14,68


0,23

13,26

0,11

0,10

8,59

4,08

99,92

38,5

Amf, I п

49,50

3,07

5,64

12,85

1,01

14,67

10,77

1,45

0,25

2,04

98,33

33,0

Amf, ЮП

48,60

0,89

5,42

12,55

0,45

15,87

10,70

2,03

0,80

2,01

99,08

31,0


Примечание: Bi – биотит, Amf – амфибол; остальные условные обозначения см. табл. 4, 5.



следующая страница >>