1.2.4. Концептуальная модель развития зональных верхнекоровых магматических камер
Проведенный сравнительный анализ физико-химических условий эволюции расплава в верхнекоровых очагах ряда кальдерных комплексов Восточной Камчатки позволяет выделить два типа зональных магматических камер.
К первому типу - высокоэволюционированных магматических камер – относится очаг, связанный с кальдерой Большой Семячик. Он отличается высокими градиентами составов, температуры и концентрации воды по вертикали на предэруптивной стадии, что свидетельствует о длительных условиях эволюционирования расплава. Отделяющиеся при этом летучие (прежде всего вода), накапливаются в апикальной части очага, достигая пределов насыщения. Об этом свидетельствует преобладание среди фемических минералов пемзовых отложений начальной фазы извержения биотита и амфибола. Продолжение кристаллизации расплава должно сопровождаться отделением летучих в самостоятельную фазу, что, в свою очередь, приводит к возрастанию избыточного флюидного давления в магматическом очаге. Увеличение его до некоторой критической величины может вызвать нарушение сплошности перекрывающих пород и привести к началу кальдерообразующего извержения (78). Согласно (79) давление воды в кислых магмах может достигать 8 кбар при температуре 850оС.
К другому типу относятся “незрелые” магматические очаги (подобные связанным с кальдерами Стены-Соболиного и Узон-Гейзерной), для которых характерна слабо выраженная зональность. Присутствие безводной минеральной ассоциации в игнимбритах этих кальдер свидетельствует о недосыщенности расплава летучими (водой). По этому типу происходила, очевидно, эволюция расплава и в верхнекоровом очаге под кальдерой Большой Семячик в последующие (II и III) этапы развития структуры. В таких системах крупнообъемные эксплозивные извержения могут происходить в результате внешних причин, таких как инъекции базальтов в основание верхнекоровых магматических очагов (77) или же сейсмотектонические явления.
Геологические и петрологические данные позволяют считать, что верхнекоровые очаги изученных кальдерных комплексов действовали как “проточная” система (более подробно о проточных магматических очагах см. в 75, 80). В них периодически поступали новые порции базальтоидных расплавов, а на поверхность изливались главным образом продукты их дифференциации и смешения с остаточными расплавами. На завершающих этапах кальдерообразования базальты, пополняющие магматические камеры, могут, по-видимому, заместить значительную часть объема магматического очага, освободившегося после извержения пирокластики, что мы наблюдаем в кальдерах Стены-Соболиного и Большой Семячик. В пределах Узон-Гейзерной ВТД на посткальдерном этапе базальты изливались, в основном, у границ депрессии и за ее пределами, что может указывать на существование слоя высококремнистого расплава в апикали верхнекорового очага, который выполнял и все еще выполняет экранирующую роль для более плотных нижнекоровых расплавов.
Приведенные данные показывают, что хотя все верхнекоровые магматические очаги рассмотренных центров перед кальдерообразующими извержениями были зональны, степень эволюционированности расплавов в них была различной.
Выделение “зрелых” и “незрелых” магматических очагов и высказанные представления, что они являются “проточными” системами (что в них периодически поступают снизу базальтовые расплавы) позволяют предположить, что развитие магматических очагов во многом определяется структурной обстановкой, степенью проницаемости того участка, где формируется магматический очаг. В тех случаях, когда степень проницаемости земной коры низкая и такие условия сохраняются длительное время, базальтоидный расплав в промежуточном очаге эволюционирует с отделением высококремнистых расплавов и формируются зональные магматические очаги с обособлением флюидной фазы. Объем поступающих с низов коры базальтов небольшой и он не приводит к нарушению сформировавшейся зональности. Этот режим, который существовал, по-видимому, в недрах Большесемячикской структуры на начальном этапе ее развития, можно, назвать “застойным” или режимом с низкой скоростью поступления базальтов.
В тех случаях, когда степень проницаемости высокая, временного интервала между тектоно-магматическими активизациями не всегда достаточно для формирования малоглубинных высокоградиентных зональных магматических камер. Значительные объемы нижнекоровых базальтов, поступающие в основание магматических камер, разрушают сформированную зональность и прерывают таким образом процесс дифференциации расплава. Такой режим можно назвать “динамичным” или режимом с относительно высокой скоростью поступления базальтов. Он, по-видимому, существовал в магматических очагах Карымского, Узонского и на последних этапах развития Большесемячикского вулканических центров и является, очевидно, более универсальным. При этом этапы кальдерообразования в конкретной структуре могут повторяться или завершаться формированием внутри кальдеры моногенных аппаратов.
Возможен, по-видимому, и третий режим, отражающий крайнюю ситуацию - когда проницаемость и скорость поступления базальтов столь высоки, что крупные магматические очаги в верхних этажах земной коры вообще не могут образоваться. В таких случаях крупных кальдерообразующих извержений не происходит и на поверхности формируются сложные вулканические постройки, отличающиеся многовыходным вулканизмом и большим разнообразием состава изверженных пород. Условия существования магматических очагов для трех описанных выше режимов (с низкой, средней и высокой скоростью поступления базальтов) отражены на рис.18.
Предполагаемые различные режимы развития верхнекоровых магматических очагов (в зависимости от условий проницаемости земной коры и скорости поступления базальтов снизу)
– Режим с низкой скоростью поступления базальтов. Проницаемость земной коры низкая, поступающие снизу базальты не оказывают существенного влияния на развитие верхнекоровых магматических очагов; после кальдерообразующих извержений вулканизм проявляется незначительно, очаг быстро остывает.
II – Режим со средней скоростью поступления базальтов. Проницаемость земной коры достаточно высокая и поступающие снизу базальты могут заполнить значительную часть верхнекоровых магматических очагов, опустошившихся после кальдерообразующих извержений; вулканизм после формирования кальдер продолжается, на поверхность поступают продукты смешивания остаточных расплавов в очаге и базальтов, идет их постепенное раскисление; процесс кальдерообразования может возобновиться при следующих активизациях.
III – Режим с высокой скоростью поступления базальтов. Проницаемость земной коры очень высокая. Крупные магматические очаги в верхних этажах земной коры не образуются; на поверхность поступают разнообразные по составу лавы, формируются вулканические хребты, отличающиеся многовыходным вулканизмом.
“Рис.18”