Российские ученые с иностранными коллегами выяснили происхождение сотен небольших вулканов из Срединного Хребта на Камчатке. Они предположили, что причиной плавления мантии и последующего вулканизма стало выделение воды из отслоившихся кусков земной коры. Предложенный механизм может объяснить происхождение большого объема магм не только на Срединном Хребте, но и в других регионах. Статья опубликована в журнале Contributions to Mineralogy and Petrology. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).
Большинство действующих и потухших вулканов Камчатки связано с субдукцией — процессом погружения одних блоков земной коры под другие. Такое случается, когда литосферные плиты движутся навстречу друг другу и одна из них начинает «подныривать» под вторую, провоцируя землетрясения и активный вулканизм. Под влиянием субдукции, действовавшей более пяти миллионов лет назад под Камчаткой, сформировалась мощная горная цепь, протянувшаяся с юго-запада на северо-восток полуострова — Срединный Хребет. С тех пор субдукция в том месте перестала действовать, и вулканический фронт сместился к восточному побережью, где образовалась вторая горная цепь, параллельная Срединному Хребту, — там сейчас расположены почти все активные вулканы.
Однако около четверти всех молодых (моложе 50 тысяч лет) вулканических пород Камчатки извергнуты именно в районе Срединного Хребта. Существовало несколько гипотез о происхождении такого большого объема лав: одни исследователи называли причиной плавления мантии понижение давления, другие связывали это явление с влиянием современной субдукции. Ученые из Минералогического музея имени А.Е. Ферсмана (Москва) и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) совместно с коллегами из Женевского университета (Швейцария) и Университета Тасмании (Австралия) заметили характерную особенность молодых пород Срединного Хребта, которая в итоге и позволила определить, какие процессы привели к возникновению магматических очагов и мощной вулканической активности.
Геологи исследовали породы из вулканов Южный Черпук, ЛИ и Тобельцен, расположенных в южной, центральной и северной вулканических зонах соответственно. Ученые смогли восстановить состав расплава, который существовал в магматической камере до извержения, и оказалось, что в нем высокое содержание воды и низкое содержание хлора. Эта и другие особенности состава расплава позволили предположить, что вода выделилась из-за разложения амфибола. Этот минерал, содержащий воду в своей структуре, есть в нижней части земной коры, но начинает разрушаться под влиянием больших температур и давлений. Согласно модели, предложенной учеными, фрагменты нижней коры отслаивались и погружались в более горячую мантию, постепенно нагреваясь и «обезвоживаясь» из-за разложения амфибола, а выделившаяся вода способствовала плавлению окружающих мантийных пород. Во время второго эпизода вулканизма на Срединном Хребте образовалось 2-2,5 тысячи км3 изверженных пород, которые распространились на площадь около 9000 км2. По оценкам ученых, чтобы выплавить необходимое для этого количество магмы, потребовалось отслоение не менее семи объемных процентов земной коры с такой же площади.
«Предложенный нами механизм хорошо объясняет образование большого объема магм вдоль Срединного Хребта, однако он мог иметь место и в других местах с мощной, богатой амфиболом нижней корой. Например, похожими геохимическими особенностями обладают породы из тыловой зоны вулканической дуги Центральной Америки и вулканической провинции Пайения в Аргентине. Необходимы дополнительные исследования, чтобы сделать вывод о роли разложения амфибола в образовании магмы в этих регионах», — пояснил Николай Некрылов, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Минералогического музея имени А.Е. Ферсмана, научный сотрудник Института экспериментальной минералогии РАН.
Источник информации: пресс-служба Российского научного фонда
Источник фото: ru.123rf.com
