ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТРАНЗИТНОЙ ТЕФРЫ ОСТРОВА МАТУА
(ЦЕНТРАЛЬНЫЕ КУРИЛЫ) НА ОСНОВЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ДАННЫХ
Дегтерев А.В.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск,
Email: d_a88@mail.ru
При проведении разноплановых геологических (в т.ч. вулканологических, палеогеографических и др.) реконструкций в рамках четвертичного времени тефрохронологическим исследованиям уделяется все большая роль. Связано это с тем, что тефра выступает мощным и, во многом, уникальным стратиграфическим инструментом, позволяющим осуществлять высокоточные датирование, корреляцию и синхронизацию различных природных событий и ассоциирующих с ними отложений [напр.: Базанова и др., 2005; Braitseva et al., 1997; Lowe, 2011].
Настоящее исследование посвящено вопросам идентификации транзитных пеплов, обнаруженных на о-ве Матуа (Центральные Курильские о-ва), выполненной на основе изучения содержания петрогенных окислов, микро- и редкоземельных элементов. Полученные данные могут быть использованы при проведении дальнейших тефрохронологических исследований в пределах Охотоморского региона.
Фактический материал собран в ходе экспедиционных исследований на о-ве Матуа в 2009-2010 гг. [Левин и др., 2009, 2010]. Химический состав тефры изучен в аналитическом центре ДВГИ ДВО РАН (г. Владивосток). Определение содержания Н2О, п.п.п., SiO2 выполнено методом гравиметрии аналитиком В.Н. Каминской, остальных элементов – методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на спектрометре iCAP 6500 Duo (Thermo Electron Corporation, США) аналитиками Г.И. Горбач, Е.А. Ткалиной, Н.В. Хуркало.
О-в Матуа располагается в северной оконечности Центральных Курильских островов, между островами Райкоке на севере и Расшуа на юге. В плане остров имеет форму эллипса размером 6,4 × 12 км и площадью 52 км2, длинной осью вытянут вкрест простиранию Курильской дуги. Юго-восточная оконечность острова представляет собой плоскую равнину с высотами в 40–60 м над у.м. Северо-западная часть целиком занята постройкой влк. Пик Сарычева – активнейшего вулкана Курильской островной дуги.
В ходе исследований, направленных на реконструкцию эруптивной истории влк. Пик Сарычева, установлено, что преобладающий состав тефры голоценовых извержений вулкана андезибазальтовый и андезитовый. При этом общий характер эволюции вещественного состава вулканических продуктов на протяжении голоцена имеет слабовыраженную антидромную направленность, проявляющуюся на общем фоне сокращения разнообразия составов пород во времени. Эта тенденция наиболее ярко выражена с начала позднего голоцена, что отчетливо отражается в продуктах современного этапа активности вулкана, представленных исключительно умереннокалиевыми андезибазальтами [Дегтерев и др., 2012].
В разрезе почвенно-пирокластического чехла о-ва Матуа, образованного преимущественно продуктами влк. Пик Сарычева, обнаружено несколько горизонтов транзитной тефры. Ее источники находились за пределами острова и были связаны с активностью соседних вулканов. Два пепловых прослоя – с индексами CKr и Us-Kr – были выделены ранее на территории Центральных Курил, в частности на о-ве Матуа, японскими исследователями [Nakagawa et al., 2008, 2009]. Источник пепла с индексом СКr к настоящему времени точно не установлен, однако предполагается, что он был локализован в пределах северной части о-ва Итуруп (Южные Курилы). Пепел Us-Kr предположительно относится к кальдерообразующему извержению влк. Ушишир (о-в Янкича, Центральные Курилы) [Nakagawa et al., 2008, 2009]. Еще один пепловый прослой, описываемый нами под номером 44а/45/10, выявлен впервые. С активностью удаленного источника связано и образование пепловых прослоев № 60/45/10 и 62/45/10.
Пепловые прослои CKr (~2100 л.н.) и Us-Kr (~1900 л.н.) в разрезе ППЧ о-ва Матуа выделяются по светлой окраске. На фоне оливковых и коричнево-серых отложений пеплы бежевого, светло-желтого цвета создают определенный контраст с вмещающими отложениями. Гранулометрический состав, соответствующий алевриту с примесью пелитовой фракции при мощности слоев около 1.0 (CKr) и 1.5-2.0 (Us) см, выдержан по всей площади острова. Яркие литологические признаки позволяют с легкостью диагностировать эти пеплы в большинстве разрезов, что делает их важнейшими маркерами позднеголоценовых отложений Центральных Курил [Разжигаева и др., 2009, 2013; Nakagawa et al., 2008, 2009].
Геохимические характеристики пеплов CKr и Us-Kr также заметно отличаются от тефры влк. Пик Сарычева по вариациям петрогенных оксидов, так и по распределению микроэлементов. Это проявлено в концентрациях LILE и других некогерентных элементов: фигуративные точки образцов CKr и Us заметно «выбиваются» из общего роя точек тефры влк. Пик Сарычева. На диаграммах спектров нормированных значений элементов этих пеплов также выражены заметные отличия геохимических характеристик. Пепел CKr из всех проанализированных образцов является наиболее обогащенным MREE (средними редкоземельными элементами), HREE и HFSE. Пепел Us характеризуется минимальными концентрациями LILE, LREE, а также Ta, Nb, а на классификационной диаграмме его состав соответствует полю низкокалиевых пород.
В средней части разреза обнаружен прослой светло-желтого алевритового пепла № 44а/45/10 (~4200 л.н.), залегающий с неясным контактом между горизонтами погребенных почв. По совокупности геохимических характеристик данный пепел также относится к разряду транзитных. На бинарных диаграммах зависимости между LILE и SiO2 фигуративная точка этого пепла отчетливо отделена от тефры влк. Пик Сарычева. Спектр распределения микроэлементов характеризуется высокими концентрациями нормированных значений LILE, LREE, MREE и HFSE. Суммарная концентрация REE этого пепла максимальна и составляет 127 г/т. В нем определено наибольшее содержание K2O (1.73 мас. %), близкое к породам высококалиевой серии.
Еще два пепловых прослоя № 60/45/10 и 62/45/10 (~8000 л.н.) также, возможно, являются удаленными. По валовому составу они не имеют существенных различий с образцами тефры влк. Пик Сарычева. Вариации LILE-SiO2 в них также не обнаруживают каких-либо отклонений от общего роя значений; некоторые отличия проявлены на микроэлементных спектрах в повышенных концентрациях MREE и отчетливо выраженном Eu-минимуме (Eu/Eu* = 0.75 и 0.79, соответственно). Представленных характеристик, однако, недостаточно для того, чтобы однозначно отрицать вероятность происхождения пепловых данных пепловых прослоев из местного источника - влк. Пик Сарычева.
Для дальнейшего развития тефрохронологических исследований в масштабах Охотоморского региона необходимо повышение уровня их детализации и, в частности, проведение работ по синхронизации результатов наземных и морских исследований.
Исследования выполнены при поддержке гранта ДВО РАН (№ 13-III-В-08-003).
Литература:
Базанова Л.И., Брайцева О.А., Дирксен О.В. и др. Пеплопады крупнейших голоценовых извержений на траверсе Усть-Большерецк–Петропавловск-Камчатский: источники, хронология, частота // Вулканология и сейсмология. 2005. № 6. С. 30–46.
Дегтерев А.В., Рыбин А.В., Мелекесцев И.В. Разжигаева Н.Г. Эксплозивные извержения вулкана Пик Сарычева в голоцене (о. Матуа, Центральные Курилы): геохимия тефры // Тихоокеан. геология. 2012. Т. 31, № 6. С. 16–26.
Левин Б.В., Рыбин А.В., Разжигаева Н.Г. и др. Комплексная экспедиция «Вулкан Сарычева–2009» (Курильские острова) // Вестн. ДВО РАН. 2009. № 6. С. 98–104.
Левин Б.В., Мелекесцев И.В., Рыбин А.В. и др. Экспедиция «Вулкан Пик Сарычева–2010» (Курильские острова) // Вестн. ДВО РАН. 2010. № 6. С. 152–159.
Разжигаева Н.Г., Ганзей Л.А., Белянина Н.И. и др. Соотношение климатического и вулканогенного факторов в развитии ландшафтов острова Симушир (Центральные Курилы) в среднем-позднем голоцене // Тихоокеанская геология, 2013. Т. 32. № 3. С 66-78.
Разжигаева Н.Г., Ганзей Л.А., Гребенникова Т.А. и др. Торфяник о. Кетой - опорный разрез среднего-позднего голоцена Центральных Курил // Тихоокеанская геология, 2009. Т. 28. № 6. С. 65-80.
Braitseva O.A., Ponomareva V.V., Sulerzhitsky L.D. et al. Holocene key-marker tephra layers in Kamchatka, Russia // Quatern. Res. 1997. Vol. 47. P. 125–139.
Lowe J.D. Tephrochronology and its application: A review // Quatern. Geochronol. 2011. Vol. 6, № 2. P. 107–153.
Nakagawa M., Ishizuka Y., Hasegawa T., Baba A., Kusugi A. KBP Report. Sapporo: Hokkaido University, 2008. 54 p.
Nakagawa M., Baba A., Ishizuka Y. et al. Tephrostratigraphy of Kuril Islands: evaluation of Holocene eruptive activity of Kuril Arc // 6th Biennial Workshop on Japan–Kamchatka–Alaska Subduction Processes (JKASP–2009), June 22–26, 2009. Fairbanks (Alaska): Geophysical Institute, University of Alaska, 2009. P. 260.