Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Проект посвящен детальной петрологической характеристике продуктов извержений 2023-2024 гг. на вулкане Шивелуч, в числе которых и уникальное для исторического периода активности вулкана событие – формирование нового эруптивного центра за пределами центрального кратера. Задачи исследования включают определение состава пород, минералов и расплавов продуктов извержений вулкана в 2023-2024 гг. и сопоставление с аналогичными данными для пород более ранних извержений; определение отношений изотопов стронция и неодима в продуктах нового побочного эруптивного центра; определение содержаний летучих компонентов (Cl, F, S, H2O) в расплавных включениях и вулканических стеклах в продуктах, изверженных из центрального кратера и в пределах нового побочного эруптивного центра; определение предэруптивных параметров (температуры, давления, окислительно-восстановительных условий) в магматической системе вулкана Шивелуч для извержений, различных по характеру, масштабам и эксплозивности. В первый год реализации проекта было запланировано выполнить основной объем геохимических исследований образцов вулканических пород, изверженных в 2023-2024 гг.: определить содержания главных и редких элементов, изотопных отношений стронция и неодима; изготовить препараты для высокоточного анализа состава оливинов, амфиболов и плагиоклазов и расплавных включений в них, а также для анализа состава вулканического стекла; выполнить исследование состава минералов и расплавных включений на электронном зонде и представить к публикации первые данные по составу пород нового эруптивного центра, появившегося в 2024 г. План первого года проекта был выполнен нами в полном объеме. С использованием оптической и сканирующей электронной микроскопии изучены петрографические особенности пород; методами рентгенофлуоресцентного анализа и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой определены содержания главных, редких и рассеянных элементов, а также изотопные отношения Sr и Nd. Электронно-зондовым методом получен состав породообразующих минералов и вулканических стёкол. Начаты исследования расплавных включений в оливине и амфиболе – проведена серия экспериментов по гомогенизации расплавных включений, определены составы оливин-шпинелевого парагенизиса в мафических включениях из андезитов извержения 2023 г. и получены первые определения состава расплавов, формировавших включения. Кроме того, были обобщены данные по составу пеплов, минералов и вулканических стекол для извержений 2014–2021 гг., включая сопоставление геохимических данных с дистанционными оценками массы пепла, который выносится вулканом во время эксплозивных событий различного масштаба. Результаты по составу пород нового эруптивного центра «300 лет РАН» представлены в статье в журнале «Вулканология и сейсмология» и в докладе на Всероссийском петрографическом совещании (Санкт-Петербург, 2025). Показано, что формирование нового центра — событие уникальное как по типу эруптивной активности, так и по составу изверженных продуктов. Лавы и пирокластика представлены амфиболовыми андезибазальтами (SiO₂ = 55.7–56.3 мас.%; K₂O = 1.4–1.5 мас.%; MgO = 6.4–7.8 мас.%), редкими среди продуктов извержений современных вулканов. Породы содержат 20–30 об.% вкрапленников амфибола (паргасит–магнезиогастингсит, Al₂O₃ = 10–15 мас.%; Mg# = 61–76 мол.%), редкие фенокристаллы пироксенов и ксенокристаллы оливина (Fo₈₈–₉₀ мол.%) в реакционных каймах из ортопироксена и амфибола. Плагиоклаз практически отсутствует среди фенокристаллов. Расчеты на основе термобарометрических уравнений (Ridolfi, 2021), показали, что кристаллизация ядер крупных фенокристаллов происходила при 912–948 °С и давлениях 410–632 МПа, что соответствует глубинам около 16–24 км при содержании воды в магме 7,4–8,7 мас.%. Таким образом, сопоставление петрологических характеристик пород, изверженных в 2023 и 2024 гг. двумя эруптивными центрами, позволяет рассматривать их как «пробы» различных глубинных уровней питающей магматической системы вулканического массива Шивелуч. Полученные нами данные о составе амфиболовых андезибазальтов изверженных в 2024 г. свидетельствуют о том, что их формирование связано с подъемом на поверхность водонасыщенных магм из нижнекоровых горизонтов питающей системы (глубина 16-24 км). Напротив, в ходе предшествующего крупномасштабного извержения 2023 г. из центрального кратера Молодого Шивелуча на поверхность поступили андезиты, типичные для современного этапа активности вулкана. Как показывают предшествующие петрологические данные (например, Dirksen et al., 2006; Humphreys et al., 2006; Gorbach et al., 2020), формирование андезитов современного экструзивного купола связано с магматической камерой, локализованной в верхних горизонтах земной коры на глубинах 5-6 км. Последовательность извержений 2023–2024 гг. подтверждает высказанные ранее предположения о сложном и многоуровневом строении питающей системы вулканического массива (например, Горбач, Портнягин, 2011) и демонстрирует возможность поступления магмы из верхне- и нижнекоровых магматических очагов в короткие интервалы времени. Нами сформулированы две гипотезы относительно необычной последовательности извержений на вулкане Шивелуч. Первая гипотеза предполагает, что крупномасштабное извержение 2023 года могло вызвать декомпрессию и тектоническую перестройку магматической системы, что, в свою очередь, спровоцировало подъём более глубокой, насыщенной летучими компонентами магмы и образование нового эруптивного центра в 2024 году. Вторая гипотеза рассматривает единую причину для обоих извержений: усиленный приток мантийной магмы увеличил давление в нижних горизонтах питающей системы, что и привело к активизации как верхне-, так и нижне-корковых резервуаров магмы. Наши предварительные данные по составу расплавных включений в оливине и хром-шпинелиде из мафических анклавов в андезитах извержения 2023 г. свидетельствуют в пользу такой гипотезы. Оливин-шпинелевый парагенезис меланократовых включений в андезитах кристаллизовался из базальт-пикробазальтового расплава при температуре около 1250℃. Состав этого расплава близок к расплавам, формировавших продукты извержения с возрастом 7600 14С лет назад – одного из немногих голоценовых эруптивных событий на вулкане с базальт-андезибазальтовым составом изверженных продуктов. Эти данные позволяют предполагать, на современном этапе активности вулкана Шивелуч в его питающей системе присутствует «скрытый» мафический компонент, который вероятно и является основным триггером последовательности эруптивных событий 2023-2024 гг. Наши последующие исследования будут включать подробный анализ состава и количества этого мафического компонента, включая геохимическое моделирование на основе полученных изотопных данных.