Сотрудники лаборатории геохимии и рудоносности щелочного магматизма, лаборатории изотопной геохимии и геохронологии и лаборатории геохимии магматических и метаморфических пород Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) реконструировали процесс образования гибридных пород центра Хангар.

Этот процесс является одним из наиболее ранних проявлений вулканизма Срединного хребта Камчатки в миоцене (23—5 млн лет назад), в период масштабной перестройки геодинамической структуры восточной окраины Евразийского континента. Благодаря термобарогеохимическим исследованиям получены составы первичных выплавок, в результате взаимодействия которых с материалом земной коры и были сформированы изученные вулканиты.

Срединный хребет Камчатки — крупнейшее вулкано-тектоническое сооружение полуострова — состоит из двух главных частей: Срединно-метаморфического массива на юге хребта и вулканической зоны в центральной и северной его частях. На небольшом участке, где метаморфический массив и вулканический пояс Срединного хребта перекрываются, расположен вулкан Хангар. Это один из наиболее древних вулканов Срединного хребта, возраст самых ранних вулканитов этого центра относится к миоцену (первой эпохе неогенового периода).

Вулканический центр Хангар приурочен к обширной кальдерообразной котловине, заложенной в гранито-гнейсах древнего метаморфического массива. Именно в этой сорокакилометровой чаше расположены системы экструзивных куполов кислого состава, а также крупный стратовулкан Хангар, который начал формироваться около 300 тысяч лет назад. На вершине стратовулкана Хангар  около 7000 лет назад образовалась кальдера взрыва, сейчас заполненная озером.

Кроме того, в южной части котловины располагается базальтовый шлако-лавовый конус Голодьяк, возраст лав которого также составляет около 300 000 лет. В окрестностях этого базальтового конуса и были обнаружены дайки метаандезитов — гибридных пород среднего состава, аналоги которых ещё не описывались на Камчатке. Возраст формирования даек согласно радиоизотопным датировкам (K-Ar) — около 7 млн лет. Каким же образом образовались эти породы, одни из самых ранних вулканитов на Срединном хребте?

Гибридные метаандезиты Хангара — уникальные породы, которые характеризуются наличием четырёх контрастных, крайне редко сосуществующих минеральных ассоциаций (на рисунке): мелкие зёрна магнезиального оливина; крупные, округлые, трещиноватые зёрна кварца и незонального полевого шпата; хорошо огранённые зёрна полевого шпата и амфибола среднего размера; поздняя кальцит-альбит-эпидот-хлоритовая ассоциация, соответствующая пропилитам.

На основе измерений температуры гомогенизации расплавных включений, а также использования комплекса минеральных термометров были установлены температурные диапазоны формирования каждой из этих ассоциаций: 1 (оливины) — около 1250 °С; 2, 3 (амфиболы, плагиоклазы) — 750—1050 °С; 4 (хлорит и др.) — 220—345 °С. Кроме того, при помощи микрозондового анализа были изучены составы стекол расплавных включений в оливинах, которые соответствуют наиболее ранним глубинным расплавам, внедрившихся на уровень верхней коры.

«Таким образом, мы предполагаем, что эти породы — результат взаимодействия базальтовых высокотемпературных мантийных расплавов (ассоциация 1) с гранодиоритами фундамента (ассоциация 2); в результате этого взаимодействия образовался расплав гранодиоритового состава (ассоциация 3), причем минералы этих ассоциаций были в процессе последующей флюидной проработки вовлечены в процесс автометасоматоза (ассоциация 4)», — прокомментировала научный сотрудник лаборатории геохимии и рудоносности щелочного магматизма ГЕОХИ РАН Мария Толстых.

Итак, можно констатировать, что обнаружен крайне интересный тип гибридных пород среднего состава. Эта работа позволяет с новых позиций оценить проблему происхождения андезитов, поскольку изученные метаандезиты могут служить иллюстрацией одной из возможностей формирования андезитовых пород без участия магм среднего состава. Кроме того, определён состав одного из наиболее ранних породообразующих расплавов, участвовавшие в образовании миоценовых вулканитов Срединного хребта Камчатки.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и вышего образования Российской Федерации. Результаты исследования были опубликованы в журнале Petrology.