Tephra from the Island Intra-Plate-Oceanic Volcano Cumbre-Vyaha (Eruption 2021)

V. I. Silaev; Силаев В. И.; G. A. Karpov; Карпов Г. А.; A. S. Shuisky; Шуйский А. С.; A. F. Khazov; Хазов А. Ф.; G. V. Ignatiev; Игнатьев Г. В.; S. N. Shanina; Шанина С. Н.; B. A. Makeev; Макеев Б. А.; I. V. Smoleva; Смолева И. В.; D. V. Kiselyova; Киселёва Д. В.

doi:10.31857/S0203030623700268

Tephra from the Island Intra-Plate-Oceanic Volcano Cumbre-Vyaha (Eruption 2021)

Authors: Silaev V.I.¹, Karpov G.A.², Shuisky A.S.¹, Khazov A.F.¹, Ignatiev G.V.¹, Shanina S.N.¹, Makeev B.A.¹, Smoleva I.V.¹, Kiselyova D.V.³
Affiliations:
1. Institute of Geology, Komi Scientific Center, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
2. Institute of Volcanology and Seismology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences
3. Institute of Geology and Geochemistry, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Issue: No 5 (2023)
Pages: 46-62
Section: Articles
URL: https://journal-vniispk.ru/0203-0306/article/view/140806
DOI: https://doi.org/10.31857/S0203030623700268
EDN: https://elibrary.ru/WERUSL
ID: 140806

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Comprehensive mineralogical and geochemical studies of a representative sample of tephra from the Cumbre-Vyaha volcano (2020–2021 eruption), which has a gravel-psammitic granulometric composition and is characterized by an anomalously high degree of particle vesicularity, have been carried out. In terms of bulk chemical composition, this tephra corresponds to the transition from alkaline picrobasalts to alkaline basalts, differing fundamentally from the tephra ashes of marginal continental volcanoes. The studied tephra contains 45 trace elements with a total content of up to 2333 ppm, which exceeds that in the tephra of island-arc volcanoes. According to the ratio of geochemical criteria, tephra from Cumbre-Vyaha correspond to the average values for within-plate volcanoes in the oceans. The geochemical feature of the studied tephra is a strong enrichment in lanthanides, noble and platinoid metals. H₂, CO, CO₂, H₂O, CH₄, C₂H₄, C₂H₆, C₃H₆, C₃H₈ were found in the composition of the lithogenic gas phase separated by heating from the studied tephra. The proportions between inorganic components in the gas phase generally correspond to the boundary region between crustal and mantle-crustal derivatives, but a relatively low water content is found. Olivine of composition Fo_73–84, essentially diopside clinopyroxene, andesine-bytovnite plagioclases, chrome spinels, phase-homogeneous solid solutions of ilmenite in magnetite, phases of Ni-Cu-bearing native iron, quartz, and sodium hydroxyl chlorides were identified and studied in microlites. In addition, dispersed carbon matter with carbon isotopic composition δ¹³СPDB = –30…–24‰ was found in the Cumbre-Vyaha tephra, which corresponds to the carbon isotope composition in abiogenic carbonaceous substances of volcanic origin. The totality of the results of mineralogical and geochemical studies characterizes the Cumbre-Vyaha volcano as a typical representative of within-plate oceanic plume volcanoes.

Keywords

plume volcanoes, Cumbre-Vyaha, 2020–2021, chemistry, trace elements, lithogenic gas phase, microlites, abiogenic carbon matter

References

Гордеев Е.И., Бергаль-Кувикас О.В. Строение и вулканизм зоны субдукции на Камчатке // Докл. РАН. 2022. Т. 502. № 2. С. 72–76.
Гордеев Е.И., Карпов Г.А. Фундаментальные достижения академической науки в исследованиях вулканов и землетрясений на Камчатке // Вулканология и сейсмология. 2022. № 4. С. 4–16.
Грачев А.Ф. Идентификация мантийных плюмов на основе изучения вещественного состава вулканитов и их изотопно-геохимических характеристик // Петрология. 2003. Т. 11. № 6. С. 618–654.
Грачев А.Ф., Печорский Д.М., Цельмович В.А. Титаномагнетиты и ильмениты из раннепротерозойских базальтов и лимбургитов Северного Тянь-Шаня // Физика Земли. 2011. № 6. С. 13–25.
Дмитриев Л.В., Барсуков В.Л., Удинцев Г.Б. Рифтовые зоны океана и проблема рудообразования // Геохимия. 1970. № 8. С. 935–944.
Карпов Г.А., Аникин Л.П., Николаева А.Г. Самородные металлы и интерметаллиды в пеплах действующих вулканов Камчатки и Исландии // Материалы конференции, посвященной Дню вулканолога: “Вулканизм и связанные с ним процессы”. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2012. С. 183–187.
Карпов Г.А., Силаев В.И., Аникин Л.П. и др. Эксплозивная минерализация // Толбачинское трещинное извержение 2012–2013 гг. Новосибирск: СО РАН, 2017. С. 241–255.
Пономарев Г.П. Содержание кальция в кристаллах оливина, выросших из экспериментальных расплавов. Ч. I // Литосфера. 2014. № 4. С. 66–79.
Салтыковский А.Я., Титаева Н.А., Геншафт Ю.С. Изотопия, геохимия базальтов Исландии и мантийный плюм // Вулканология и сейсмология. 1998. № 3. С. 25–38.
Силаев В.И., Аникин Л.П., Шанина С.Н. и др. Абиогенные конденсированные органические полимеры в продуктах современного вулканизма в связи с проблемой возникновения жизни на Земле. Сыктывкар: Геопринт, 2018. 128 с.
Силаев В.И., Добрецова И.Г., Антошкина А.И. и др. Гидротермальные сульфидные оруденения в Российском разведочном районе Срединно-Атлантического хребта // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Вып. 25. Пермь: Пермский гос. университет, 2022. С. 226–238.
Силаев В.И., Карпов Г.А., Аникин Л.П. и др. Минерально-фазовый парагенезис в эксплозивных продуктах современных извержений вулканов Камчатки и Курил. Ч. I. Алмазы, углеродные фазы, конденсированные органоиды // Вулканология и сейсмология. 2019а. № 5. С. 54–67.
Силаев В.И., Карпов Г.А., Аникин Л.П. и др. Минерально-фазовый парагенезис в эксплозивных продуктах современных извержений вулканов Камчатки и Курил. Ч. 2. Минералы-спутники алмазов толбачинского типа // Вулканология и сейсмология. 2019б. № 6. С. 36–49.
Силаев В.И., Карпов Г.А., Аникин Л.П. и др. Тефра катастрофического извержения вулкана Этна на Сицилии в 1669 г.: ее петро-минералого-геохимические свойства и геодинамический аспект // Вулканология и сейсмология. 2021. № 3. С. 41–62.
Силаев В.И., Карпов Г.А., Филиппов В.Н. и др. Минералого-геохимические свойства прикратерной тефры вулкана Эребус (Антарктида) из материалов извержения 2000 г. // Вулканология и сейсмология. 2020. № 4. С. 40–56.
Соболев А.В., Никогонесян И.К. Петрология магматизма долгоживущих мантийных струй: Гавайские острова (Тихий океан) и остров Реюньон (Индийский океан) // Петрология. 1994. № 2. С. 131–168.
Чернышева Е.А., Ерошенко Д.В. Закономерности вариации состава плюмовых вулканов в Южной Атлантике и на Африканской плите // Океанология. 2019. № 2. С. 271–281.
Щербаков Ю.Г. Геохимическая эволюция и рудные формации // Проблемы эндогенного рудообразования и металлогении. Новосибирск: Наука, 1976. С. 217–229.
Civico R., Ricci T., Scarlato P. et al. High-resolution Digital Surface Model of the 2021 eruption deposit of Cumbre-Vieja volcano, La Palma, Spain. 2022. doi.org/https://doi.org/10.1038/s41597-022-01551-81
Romero J.E., Burton M., C’aceres F. et al. The initial phase of the 2021 Cumbre-Vieja ridge eruption (Canary Islands): Products and dynamics controlling edifice growth and collapse // J. Volcanol. and Geotherm. Res. 2022. V. 431. P. 1–16.
Cabanis B., Lecolle M. Le diagramme La/10–Y/15–Nb/8: un unties pour la discrimination des series voleangues et la mise en evidence des processes de melange et/on de contamination on crustale // C.R. Acad. Sci. Ser. II. 1989. V. 309. P. 2023–2029.
Giehl C., Marks M., Nowak M. Phase relations and liguid lines of descent an iron-rich peralkalinen phonolitic melt: An experimental study // Contr. Miner. Petrol. 2013. № 2. P. 283–304.
Green D.H., Ringwood A.E. An experimental investigation of the gabbro to eclogite transformation and its petrogical application // Geochim. Cosmochim. Acta. 1967. V. 31. № 5. P. 767–833.
Spenser K.J., Lindsley D.H. Solution model for coexisting iron-titanium oxides // Amer. Mineral. 1981. V. 66. P. 1189–1201.
Wood D.A. The application of Th–Hf–Ta diagram to problem ot tectonomagmatic classification and to establish the basaltic lavas of the British Tertiary volcanic province // Earth and Planet. Sci. Lett. 1980. V. 50. P. 11–30.