Мультикальдерный вулкан Ксудач был детально изучен в отношении изотопных вариантов O, Sr и Nd для целых пород и химии целых пород и минералов.
Вулкан Ксудач - один из наиболее взрывоопасных вулканов голоцена на Камчатке, в котором образовалось три эпизода кальдеры. Кроме того, имели место два плейстоценовых эпизода формирования кальдеры, самые старые - 162 тыс.лет.
Все кальдеры вулкана Ксудач хорошо сохранились морфологически, как и стратиграфия внутрикальдерных куполов и лавров. Таким образом, эволюционный узор вулкана Ксудач может служить моделью для более старых, неясных кальдеров Камчатки.
Геоморфологические данные свидетельствуют о том, что вулкан Ксудач обледенел во время плейстоцена и что межледниковые озера, вероятно, заполнили его кальдеры.
Внезапный прорыв послеледниковых талых вод во время голоцена создал каньон реки Теплая на севере, обнажив лавы старого вулканического сооружения.
Диаметр кальдеры составляет около 9 км. Этот дачный игнимбрит, вероятно, представляет собой крупнейшее кальдерообразующее извержение вулкана Ксудач, поскольку его граница кальдеры охватывает все последующие кальдеры.
Более молодые плейстоценовые пемзы, предположительно представляющие собой еще один эпизод образования кальдеры, не вернулись к значимому Ar-Ar возрасту.
Примечательно, что все кремниевые породы вулкана Ксудах являются магмами с низкой δ18O, которые помогают идентифицировать продукты извержения вулкана Ксудач.
По своему составу кальдерные образования в Ксудаче связаны с циклической эволюцией магматического состава во времени, колеблющегося между кремниевыми андезитами и риодацитами.
Кроме того, кальдераобразующие извержения зональны, при этом в начале каждого извержения выделяется более развитый риодический материал, что предполагает наличие зонального магмонакопителя объемом несколько км3 , каждое извержение вызывает сброс в нижнюю часть этого водохранилища.
Кумулятивные включения оливина-анортита, распространенные на Камчатке, широко распространены во многих продуктах вулкана Ксудач.
Наиболее драматичный кальдераобразующий эпизод связан с извержением риодацита KS1 площадью 18-19 км3 - наиболее композиционно развитой породы вулкана Ксудач.
Это крупнейшее за последние 2000 лет извержение на Камчатке, вероятно, привело к образованию развившегося риодацитового водохранилища.
После этого крупного извержения, которое, вероятно, привело к эвакуации всего кремниевого водохранилища, внутрикальдерная вулканическая активность привела к образованию посткальдерного Штюбель-конуса, который в начале извергнул больше мафиозных пород. Некоторые более поздние извержения из Штубельского конуса, в том числе в 1907 г. н.э., доставили ∼1 км3 дачной тефры, означающей новый дифференцирующий эпизод.
Все ксудачские магмы принадлежат к одному и тому же субщелочному, низкокалорийному тренду эволюции, который характерен для камчатских КВЧ-магм.
Самые ранние стадии вулкана Ксудач до первого кальдерформирующего извержения на отметке 162 кю были представлены мафиозными магмами, одна из которых датирована с большой погрешностью - 324±160 тыс.лет.
Эти лавы и ранние базальтовые шлаковые конусы имеют сходный изотопный состав Sr и Nd, тогда как соседний стратопон Желтая имеет более высокие Sr и более низкие Nd значения. Таким образом, вполне вероятно, что в течение нескольких тысяч лет до 162 тыс.лет на территории нынешнего вулкана Ксудач существовал вулкан с преимущественно базальтовым составом.
Новая геохронология Ar-Ar и 14C демонстрирует интересную картину эволюции последних 162 тыс. лет. Лавы и мелкообъемные пирокластические единицы, относящиеся к последовательности до 1800 года, образуют временной массив уменьшающихся значений δ18O и возрастающих изотопных значений Sr в вкрапленниках.
Значения изотопов кислорода в голоценовых расплавах вулкана Ксудах снижаются с 5,4 до 4,7‰, а значения изотопов Sr - с 0,70331 до 0,70338, а изотопы Sr и O противокоррозионны.
Продукты самого раннего кальдерформирующего извержения на 162 тыс. лет, прекальдерные мафиозные магмы и экстракальдерные месторождения Желтая-Мот, имеют нормальные значения δ18O (5,8‰), аналогичные другим вулканам. В то же время самые молодые, наиболее развитые и объемные продукты KS1 наиболее истощены в δ18O и имеют самые высокие значения 87Sr/86Sr. После ранней части извержения KS1 лавы восстанавливают более нормальные значения δ18O и имеют более низкие значения 87Sr/86Sr. Nd изотопы не имеют временного тренда.
Электронное микрозондовое исследование минералов в продуктах извержений кальдер-образования показывает одновременную эволюцию вкрапленников, при этом плагиоклаз становится все более натровым и пироксеновым, обогащаясь Fe-ем в более раннем возрасте, достигая наиболее развитых значений в KS1.
Окислы Fe-Ti демонстрируют тенденцию снижения температуры и повышения летучести кислорода в более раннем возрасте, при этом KS1 использует наиболее окисленный, термически зональный коллектор. Эксперименты по фазовому равновесию состава KS1 предполагают мелкие (1,0 кбар) условия предварительного эруптивного хранения продуктов кальдераобразующего извержения 1800 БП KS1.
