Ore sulfur of Golovnin Volcano, Kunashir Island

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. Hydrothermal deposits of Golovnin Caldera. Aim. To study the epithermal volcanogenic ore formation. Key points. Until now, there has been a consensus on the exogenous sedimentary (colloidal) genesis of sulfur in volcanic lakes. Our observations and microstructure studies indicate the presence of sulfur melt at the bottom of Kipyaschee Lake. Drops of this melt are carried to the surface of the lake as part of a light gray foam. The significant differences of sulfur spherules in the concentration of sulfide mineralization, in its composition, as well as in the presence or absence of numerous opal inclusions are most simply explained by the capture of droplets in various parts of the sulfur melt and their subsequent movement by a gas stream passing through the melt. Elemental sulfur condensate is formed in bottom sediments as a result of forced cooling of endogenous gas flows by lake water. The main condensation of sulfur occurs here (96% or more of the total potential of fluid sulfur). Residual condensation of sulfur occurs in the aquatic environment. Finely dispersed sulfur condensate in a mixture with water is unstable and breaks down over time with the release of hydrogen sulfide and the formation of sulfurous and sulfuric acids. The activity of bottom hydrotherms and coastal unrest prevents the formation of colloidal sulfur sediment at the bottom of lakes. In the crater depressions at the bottom of the lakes of the Golovnin Caldera, sulfidization of its melt occurs simultaneously with the condensation of sulfur itself. Gravitational deposition of sulfides in the sulfur melt leads to their enrichment of the root parts of crater depressions, where pyrite ore bodies are formed in real time. Terrestrial sulfur deposits, together with the modified rocks overlying them, demonstrate the full profile of endogenous apical oxidation under gas-hydrothermal action: sulfur and sulfur-opal rocks up the section are replaced by gypsum-jarosite rocks and, further, by an “iron hat” of limonite-cemented breccias of the dome mantle. Conclusions. Observations, microstructure studies and molecular chemical modeling indicate the endogenous condensate origin of ore sulfur in the Golovnin Caldera and exclude its exogenous sedimentary genesis.

About the authors

A. I. Malyshev

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, uB RAS

L. K. Malysheva

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, uB RAS

References

  1. Аверьянов И.П. (1981) Баланс серы в поствулканическом процессе и проблемы промышленного серонакопления. М.: Наука, 179 с.
  2. Брайцева О.А., Мелекесцев И.В., Пономарева В.В., Сулержицкий Л.Д., Литасова С.Н. (1994) Возраст действующих вулканов Курило-Камчатского региона. Вулканология и сейсмология, (4-5), 5-32.
  3. Виноградов В.И. (1980) Роль осадочного цикла в геохимии изотопов серы. М.: Наука, 192 с.
  4. Вулканические серные месторождения и некоторые проблемы гидротермального рудообразования. (1971) (Под ред. Г.М. Власова). М.: Наука, 360 с.
  5. Горшков Г.С. (1967) Вулканизм курильской островной дуги. М.: Наука, 288 с.
  6. Жарков Р.В. (2014) Термальные источники Южных Курильских островов. Владивосток: Дальнаука, 378 с.
  7. Зотов А.В. (1967) Современное образование алунита в кратерном озере Кипящее (вулкан Головнина, о. Кунашир). Докл. АН СССР, 174(3), 671-674.
  8. Калачева Е.Г., Таран Ю.А., Волошина Е.В., Тарасов К.В., Мельников Д.В., Котенко Т.А., Эрдниева Д.Ю. (2023) Кратерное озеро Кипящее в кальдере вулкана Головнина: геохимия воды и газов, вынос магматических летучих (о. Кунашир). Вулканология и сейсмология, (1), 3-20.
  9. Козлов Д.Н. (2015) Кратерные озера Курильских островов. Южно-Сахалинск: Сахалинский областной краеведческий музей; ИМГиГ ДВО РАН, 112 с.
  10. Козлов Д.Н., Жарков Р.В. (2010) Морфология и генезис озер кальдерных комплексов Головнина и Заварицкого (Курильские острова). Вестн. ДВО РАН, (3), 103-106.
  11. Мархинин Е.К. (1983) О состоянии вулканов острова Кунашир (март 1974 – май 1982 г.). Вулканология и сейсмология, (1), 43-51.
  12. Набоко С.И. (1958) Об образовании озерной серы на вулкане Головнина. Бюллетень вулканологических станций, 27, 43-50.
  13. Набоко С.И. (1959) Вулканические эксталяции и продукты их реакций. Тр. Лабор. вулканол. АН СССР, 16, 303 с.
  14. Набоко С.И., Сильченко В.Г. (1957) Образование силикагеля на сольфатарах вулкана Головнина на острове Кунашир. Геохимия, (3), 253-255.
  15. Наумов В.Б., Дорофеева В.А., Коваленко В.И. (1997) Магматические летучие и их участие в формировании рудообразующих флюидов. Геология рудн. месторождений, 39(6), 451-460.
  16. Фазлуллин С.М., Батоян В.В. (1989) Донные осадки кратерного озера вулкана Головнина (их формирование и геохимия). Вулканология и сейсмология, (2), 44-55.
  17. Федорченко В.И. (1962) Основные этапы послекальдерного периода формирования вулкана Головнина (о. Кунашир). Тр. Сахалинского комплексного НИИ, 12, 127-142.
  18. Belousov A., Belousova M., Kozlov D. (2017) Strong hydrothermal eruption 600 BP inside Golovnin Caldera, Kunashir Island, Kurile arc. Geophys. Res. Abstracts, 19, EGU2017-7596.
  19. de Ronde C.E.J., Chadwick Jr. W.W., Ditchburn R.G., Embley R.W., Tunnicliffe V., Baker E.T., Walker S.L., Ferrini V.L., Merle S.M. (2015) Molten Sulfur Lakes of Intraoceanic Arc Volcanoes. Volcanic Lakes. Advances in Volcanology. (Ed. by D. Rouwet, B. Christenson, F. Tassi, J. Vandemeulebrouck). Berlin; Heidelberg: Springer, 261-288. https://doi.org/10.1007/978-3-642-36833-2_11
  20. Delmelle P., Bernard A. (2015) The Remarkable Chemistry of Sulfur in Hyper-Acid Crater Lakes: A Scientific Tribute to Bokuichiro Takano and Minoru Kusakabe. Volcanic Lakes. Advances in Volcanology (Ed. by D. Rouwet, B. Christenson, F. Tassi, J. Vandemeulebrouck). Berlin; Heidelberg: Springer, 239-259. https://doi.org/10.1007/978-3-642-36833-2_10
  21. Kalacheva E., Taran Yu., Voloshina E., Inguaggiato S. (2017) Hydrothermal system and acid lakes of Golovnin caldera, Kunashir, Kuril Islands: Geochemistry, solute fluxes and heat output. J. Volcanol. Geotherm. Res., 346, 10-20. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2017.06.001
  22. Low P.F. (1961) Physical chemistry of clay-water interaction. Advances in Agronomy, 13, 269-327. https://doi.org/10.1016/S0065-2113(08)60962-1
  23. Malyshev A., Malysheva L. (2022) Sulfur in ore formation. Ore Geol. Rev., 150С, 105199. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2022.105199
  24. Malyshev A., Malysheva L. (2023) Sulfur melt in Golovnin Caldera, Kunashir Island, Russia. J. Volcanol. Geotherm. Res., 443, 107933. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2023.107933
  25. Mora Amador R.A., Rouwet D., Vargas P., Oppenheimer C. (2019) The Extraordinary Sulfur Volcanism of Poás from 1828 to 2018. Poás Volcano. Active Volcanoes of the World (Ed. by F. Tassi, O. Vaselli, R. Mora Amador). Cham: Springer, 45-78. https://doi.org/10.1007/978-3-319-02156-0_3
  26. Rau H., Kutty T.R.N., Guedes de Carvalho J.R.F. (1973) High temperature saturated vapour pressure of sulphur and the estimation of its critical quantities. J. Chem. Thermodyn., (5), 291-302. https://doi.org/10.1016/S0021-9614(73)80089-8

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Malyshev A.I., Malysheva L.K.

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».