Features of crystallization of andesite melt at moderate hydrogen pressures (experimental study)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Important problems of magma differentiation, formation of native metals and ore formation processes in the earth's crust are increasingly associated with the active participation of hydrogen. In this paper, new experimental data on the crystallization of andesite melts at high temperatures (900–1250°C) and hydrogen pressures (10–100 MPa) have been obtained, which clarify the possible role of hydrogen in the processes occurring in andesite melts in the earthʼs crust and during volcanism under strongly reduced conditions (f(O2) = 10–17–10–18). In crystallization experiments, it was found that the crystal compositions (pyroxenes and plagioclases) formed in experiments on crystallization of andesite melt under hydrogen pressure closely correspond to the crystal compositions of lava flows of Avacha volcano in Kamchatka. This result can be considered as an experimental confirmation of the participation of hydrogen in the volcanic process.

About the authors

E. S. Persikov

Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: persikov@iem.ac.ru
Russian Federation, Academician Osipyan st., Chernogolovka, 4, 142432

P. G. Bukhtiyarov

Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

Email: pavel@iem.ac.ru
Russian Federation, Academician Osipyan st., Chernogolovka, 4, 142432

O. Y. Shaposhnikova

Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

Email: zakrev@iem.ac.ru
Russian Federation, Academician Osipyan st., Chernogolovka, 4, 142432

L. Y. Aranovich

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: lyaranov@igem.ru
Russian Federation, Staromonetny lane, 35, Moscow, 119017

A. N. Nekrasov

Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

Email: alex@iem.ac.ru
Russian Federation, Academician Osipyan st., Chernogolovka, 4, 142432

References

  1. Аранович Л. Я. (2013) Флюидно-минеральные равновесия и термодинамические свойства смешения флюидных систем. Петрология. 21, 588–599. https://doi.org/10.7868/S0869590313060022
  2. Иванов Б. В. (2008) Андезиты Камчатки. М.: Наука, 470 с.
  3. Карпов Г. А., Мохов А. В. (2004) Акцессорные самородные рудные минералы эруптивных пеплов андезитовых вулканов Камчатки. Вулканология и сейсмология. 4, 41–49.
  4. Левашов В. К., Округин Б. В. (1984) Оценка физических условий образования сегрегаций самородного железа в базальтовом расплаве. Геохимия и минералогия мафитов и ультрамафитов Сибирской платформы. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 54–62.
  5. Олейников Б. В., Округин А. В., Томшин М. Д., Левашов В. К., Варганов А. С., Копылова А. Г., Панков В. Ю. (1985) Самородное металлообразование в платформенных базитах. (Под ред. В. В. Ковальского). Якутск: ЯФ СО АН СССР, 188 с.
  6. Рябов В. В., Павлов А. Л., Лопатин Г. Г. (1985) Самородное железо в сибирских траппах. Новосибирск: Наука СО РАН, 167 с.
  7. Barin I. (1995) Thermochernical data of pure substances. Third Edition. VCH Publishers, Inc., New York, USA, 1885 p.
  8. Bird J. M., Goodrick C. A., Weathers M. S. (1981) Petrogenesis of Uiviaq iron, Disko Island, Greenland. J. Geophys. Res. B. 86(12), 11787–11806.
  9. Bukhtiyarov P. G., Persikov E. S. (2021). Study of the comparative effect of high pressures H2 and Ar (up to 400 MPa) on the viscosity of albite and andesite melts at temperatures of 1200–1400°C. Experiments in Geosciences. 27(1), 140–143.
  10. Marakushev A. A. (1995) Nature of native metals formation. Doklady RAS. 341(6), 807–812.
  11. Mysen B. O. (1991) Relation between structure, redox equlibria of iron and properties of magmatic liquids. In: Physical Chemistry of Magma (eds.: L. L. Perchuk and I. Kushiro). Chapter 2, Springer Verlag, 41–98.
  12. Persikov E. S., Zharikov V. A., Bukhtiyarov P. G., Pol’skoy S.F. (1990) The effect of volatiles on the properties of magmatic melts. Eur. J. Mineral. 2, 621–642. https://doi.org/10.1127/ejm/2/5/0621
  13. Persikov E. S. (1998) Viscosity of model and magmatic melts at the pressures and temperatures of the Earth’s crust and upper mantle. Russian Geology and Geophysics. 39(11), 1780–1792.
  14. Persikov E. S., Bukhtiyarov P. G., Aranovich L. Ya., Nekrasov A. N., Shaposhnikova O. Yu. (2019) Experimental modeling of formation of native metals (Fe, Ni, Co) in the earth’s crust by the interaction of hydrogen with basaltic melts. Geohem. Int. 57(10), 1035–1044. https://doi.org/10.1134/S0016702919100082
  15. Persikov E. S., Bukhtiyarov P. G. (2020) Viscosity of magmatic melts: Improved structural-chemical model. Chem. Geol. 556(2), 119820. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2020.119820
  16. Persikov E. S., Bukhtiyarov P. G., Aranovich L. Ya., Shaposhnikova O. Yu., Nekrasov A. N. (2023) Experimental study of the process of interaction of hydrogen with igneous melts in conditions of the Earth’s crust. Russian Geology and Geophisics, June, 1–13. https://doi.org/10.2113/RGG20234562
  17. Tomshin M. D., Kopylova A. G., Vasilyeva A. E. (2023) Native Iron in Siberian Traps. Petrology 31(2), 223–236. https://doi.org/10.1134/S0869591123020054
  18. Woodland A. B., O'Neill, H. St.C. (1997) Thermodynamic data for Fe-bearing phases obtained using noble metal alloys as redox sensors. Geochim. Cosmochim. Acta. 61, 4359–4366. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(97)00247-0

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».