Рудная сера вулкана Головнина, о-в Кунашир

Объект исследования. Гидротермальные отложения кальдеры Головнина. Цель. Изучение эпитермального вулканогенного рудообразования. Общие положения. До сих пор существовал консенсус об экзогенно-осадочном (коллоидном) генезисе серы в вулканических озерах. Наши наблюдения и исследования микроструктуры указывают на присутствие расплава серы на дне оз. Кипящее. Капли этого расплава выносятся на поверхность озера в составе светло-серой пены. Существенные различия серных шариков в концентрации сульфидной минерализации, в ее составе, а также в наличии или отсутствии многочисленных опаловых включений наиболее просто объясняются захватом капель в различных частях серного расплава и их последующим перемещением потоком газа, проходящим через расплав. Конденсат элементарной серы образуется в донных отложениях в результате принудительного охлаждения потоков эндогенного газа озерной водой. Здесь происходит основная конденсация серы (96% и более от общего потенциала флюидной серы). Остаточная конденсация серы происходит в водной среде. Тонкодисперсный конденсат серы в смеси с водой неустойчив и с течением времени разрушается с выделением сероводорода и образованием сернистой и серной кислот. Активность донных гидротерм и прибрежное волнение препятствуют образованию на дне озер осадка коллоидной серы. В кратерных впадинах на дне озер кальдеры Головнина одновременно с конденсацией самой серы происходит сульфидизация ее расплава. Гравитационное осаждение сульфидов в расплаве серы приводит к обогащению ими корневых частей кратерных впадин, где в режиме реального времени формируются колчеданные рудные тела. Наземные отложения серы вместе с перекрывающими их измененными породами демонстрируют полный профиль эндогенного апикального окисления под газогидротермальным воздействием: сера и серно-опаловые породы вверх по разрезу сменяются гипс-ярозитовыми породами и далее “железной шляпой” сцементированных лимонитом брекчий купольной мантии. Выводы. Наблюдения, исследования микроструктуры и молекулярно-химическое моделирование свидетельствуют об эндогенно-конденсатном происхождении рудной серы в кальдере Головнина и исключают ее экзогенно-осадочный генезис. 

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