Рудная минерализация высокотемпературных фумарол вулкана Кудрявый

Чаплыгин, Илья Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Рудная минерализация высокотемпературных фумарол вулкана Кудрявый
ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Рудная минерализация высокотемпературных фумарол вулкана Кудрявый"

На правах рукописи

Чаплыгин Илья Владимирович

РУДНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ФУМАРОЛ ВУЛКАНА КУДРЯВЫЙ (О. ИТУРУП, КУРИЛЬСКИЕ О-ВА)

Специальность 25.00.11 - Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых; минерагения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 2009

003481984

Работа выполнена в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии Наук (ИГЕМ РАН)

Научные руководители:

доктор геол.-мин. наук, член-корреспондент РАН

доктор геол.-мин. наук, профессор

Сафонов Юрий Григорьевич Мозгова Надежда Николаевна

Официальные оппоненты:

доктор геол.-мин. наук,

член-корреспондент РАН, профессор Еремин Николай Иосифович кандидат геол.-мин. наук,

старший научный сотрудник Зотов Александр Владимирович

Ведущая организация:

Институт Вулканологии и Сейсмологии ДВО РАН (ИВиС ДВО РАН, Петропавловск- Камчатский)

Защита состоится 19 ноября 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 002.122.02 в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН (ИГЕМ РАН) по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., 35.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГЕМ РАН.

Автореферат разослан 19 октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат геол.-мин. наук

Тарасов Н.Н.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований

Высокотемпературная редкометальная парогазовая система вулкана Кудрявый привлекает внимание исследователей уже почти два десятилетия, с момента обнаружения в продуктах фумарол редкометальной минерализации. В практическом отношении это связано с ростом промышленного потребления редких металлов и расширением области их применения, а в теоретическом плане изучение поствулканических явлений, следующих непосредственно за эруптивным этапом является одной из важнейших задач не только вулканологии, но и науки о рудных месторождениях. Интерес представляют как режимы дегазации и параметры вулканических газов, так и, особенно, эксгаляционные процессы рудообразования.

Следует особо отметить, что вулкан, как природная лаборатория, предоставляет большие возможности для подобных исследований, поскольку взятие минерального вещества может сопровождаться одновременным замером температуры образования и отбором проб минералообразующего флюида. Это позволяет обсуждать важные вопросы теории рудообразования: формы переноса вещества, оптимальные условия концентрирования, первичные минеральные формы вещества и их ассоциации, роль газового транспорта в генезисе месторождений, а также выявление источников металлов и флюида.

В целом исследование фумарольных систем дает ключ к пониманию процессов рудообразования и условий размещения рудных концентраций.

Цель и задачи исследований

Цель работы заключалась в получении систематических данных по условиям формирования редкометальной рудной минерализации высокотемпературной фумарольной системы вулкана Кудрявый.

Для этого решались следующие задачи:

1. Выявление минеральных фаз-носителей редких и благородных металлов, выяснение особенностей изоморфизма редких металлов в рудных минералах, формирующихся из газового флюида в условиях фумарольной системы вулкана Кудрявый.

2. Исследование температурной зависимости отложения и распределения редких и благородных металлов в природных образованиях и определение минералого-геохимических характеристик фумарольных полей вулкана Кудрявый.

3. Изучение металлоносности вулканических газов, выявление зависимости содержаний элементов от температуры газов. Оценка продуктивности фумарольной системы (выноса металлов) и ее стабильности на основе оригинального материала и анализа литературных данных предыдущих исследований 1991-1998 гг.

4. Решение вопросов генезиса, а именно, выяснение источников главных компонентов флюидов и рудных элементов на основе изучения изотопного состава О и Н газовых конденсатов, а также данных по РЬ-РЬ и Бт-Ш изотопным системам.

Фактический материал и использованные методы. Работа выполнена в лаборатории рудных месторождений ИГЕМ РАН в рамках базовых тематик ИГЕМ РАН в течение 1997-2009 гг. Материал для исследования (фрагменты рудных образований, пробы фумарольных газов и конденсатов) собран автором в течение 9-ти полевых сезонов (1998, 1999, 2001-2004, 2006, 2007, 2008) на вулкане Кудрявый. Также использовалась коллекция образцов, собранная B.C. Знаменским в 1991-1996 гг., и продукты эксгаляций с конусов северного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения, любезно предоставленные сотрудником ИВиС ДВО РАН Л.П. Вергасовой. В ходе исследований выполнено около 700 микрорентгеноспектральных анализов, ~70 ICP-MS и AAS определений составов растворов и твердого вещества, 30 INA А определений, а также получено 20 дифрактограмм мономинеральных проб. При исследовании каменного материала с помощью оптической и электронной микроскопии изучено около 100 шлифов и блоков с фрагментами эксгаляционных образований. Отобрано и проанализировано 38 проб газа и 32 пробы газовых конденсатов, получено 28 определений изопного состава кислорода и водорода. Выполнено 22 определения Pb-Pb и Sm-Nd изотопного состава валовых проб, конденсатов и минеральных отборок.

Работа была поддержана грантами РФФИ, в том числе по проекту № 07-05-00042-а «Редкометальная высокотемпературная минерализация фумарольных полей вулкана Кудрявый (Курильские острова)» под руководством автора. Часть результатов была получена при производстве работ по оценке возможности извлечения редких элементов из газовой фазы и твердых фумарольных образований вулкана Кудрявый в ВТК «Кудрявый» ФГУП ИМГРЭ в 2007-08 гг.

Научная новизна и практическая ценность работы

На основе комплексного изучения минерального вещества эксгаляций, состава фумарольных газов и температурного режима, впервые дана минералого-геохимическая характеристика уникальных образований -редкометальных фумарольных кор вулкана Кудрявый. Открыты и детально изучены два новых минеральных вида редких металлов - кудрявит и кадмоиндит, при участии автора описан и утвержден первый собственный минерал рения - рениит. В рудной системе ZnS-CdS впервые на природном материале показаны условия структурно-фазового перехода, особенности изоморфного вхождения редких металлов для широкого диапазона составов. Впервые показана высокая изоморфная емкость Pb-Bi сульфосолей в отношении редких металлов. Установлены формы минерализации благородных металлов и температурные зависимости их отложения. Впервые проведено изучение Pb-Pb, Sm-Nd изотопных систем конденсатов, пород и сульфидных минералов, на основе чего сделаны выводы о доминирующей роли магматического источника рудного вещества типа БСОХ.

подход к определению металлоносности газов, сочетающий модернизированные способы опробования и современные аналитические методы.

Полученные в работе данные по новым минералам редких элементов войдут в минералогические справочники, учебники и базы данных. Приводимые в диссертационной работе новые сведения представляют интерес с точки зрения понимания условий миграции и концентрирования редких металлов и оценки перспектив районов активного и палеовулканизма на их месторождения.

Апробация результатов исследования

Достоверность результатов исследований подтверждена публикацией статей в резенцируемых журналах. Основные результаты диссертационной работы были доложены на 1-ой и 3-ей международных конференциях «Вулканизм и биосфера» (1998, 2003), на Всероссийской научной конференции «Геология, Геохимия, Геофизика на рубеже XX и XXI веков» в Москве (2002), на 9-ом Международном Платиновом симпозиуме (2002), на годичных сессиях Московского отделения РМО (2003, 2005, 2007, 2008), на 10-ом съезде ВМО в Санкт-Петербурге (2004), на 32-ом Международном Геологическом Конгрессе во Флоренции, Италия (2004), на 73-ей конференции ACFAS в Чикутими, Канада (2005), на 15-ой Международной геохимической конференции Goldschmidt 2005 в Айдахо, США (2005), на 3-ем рабочем совещании по высокосидерофильным элементам в Дареме, Великобритания (2006), на международном совещании «Актуальные проблемы рудообразования и металлогении» в Новосибирске (2006), на 12-ом международном симпозиуме IAGOD в Москве (2006), на XVIII Симпозиуме по геохимии изотопов в ГЕОХИ (2007), на Генеральной ассамблее Европейского союза Геонаук EGU2008 в Вене, Австрия (2008), на 10-ом полевом совещании IAVCEI по вулканическим газам в Мехико, Мексика (2008), на 7-ой международной конференции Геоанализ 2009 в ЮАР (2009). Ко всем докладам были опубликованы тезисы.

По теме диссертации опубликовано 36 работ (11 статей в рецензируемых журналах, 25 тезисов докладов на международных и всероссийских научных конференциях).

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка источников литературы, включающего Z1(> наименований. Общий объем работы составляет ■1г6 страниц текста, включая 2/ рисунков и 32. таблиц.

Благодарности

Автор хранит светлую память о B.C. Знаменском и М.А. Коржинском, которые были его первыми учителями и коллегами, а также выражает огромную признательность К.И. Шмуловичу (ЮМ РАН) и Г.С. Штейнбергу (ИВиГ РАЕН) за приобщение к изучению вулкана Кудрявый. Вместе с автором на фумарольных полях работали М.А. Юдовская, О.В. Чаплыгин, О.Л. Чудаев, В.Ю. Алексеев, A.M. Абдрахимов, Г.П. Бородулин, М.В. Воронин, Е.Ф. Базаркина, А.Ю. Гуськов, Лоис Уорделл (Ун-т Мак-Гилл). Автор признателен

В.Н. Шапарю, И.Ф. Тимофеевой и С. Ушакову (ИВиС ДВО РАН), И.А. Брызгалову (МГУ), A.B. Мохову, Н.В. Трубкину, Е.О. Дубининой, М.В. Кузнецовой, В.А. Сычковой, Л.Ф. Карташовой, С.А. Горбачевой, А.Л. Керзину, Е.В. Копорулиной, A.B. Чугаеву (ИГЕМ РАН), И.С. Наумовой (ВИМС), Г.Г. Лебедевой и Д.З. Журавлеву (ФГУП ИМГРЭ), Х.-Ю. Бернхарду (Рурский ун-т, Германия), Э. Маковицкому, Т. Баличу-Зуничу (Ун-т Копенгагена, Дания), С.Г. Тессалиной (Ин-т Физики Земли, Париж) за выполнение аналитических исследований и обсуждение результатов. Автор благодарит Е.Г. Осадчего (ИЭМ) за предоставленное оборудование, Л.П. Вергасову (ИВиС ДВО РАН) за консультации и образцы с конусов северного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения (БТТИ), A.A. Кременецкого и И.Г. Спиридонова (ФГУП ИМГРЭ) за привлечение к работам по оценке ресурсов рения в газах и минеральных образованиях вулкана Кудрявый. Э. Вилльямс-Джонс и М. Жебрак (Ун-ты Мак-Гилл и Чикутими) содействовали в проведении совместных полевых работ в 2004 г. и участию автора в конференциях 2005 г. Всестороннюю помощь на Сахалине и Итурупе оказывали A.B. Соловьев (ИВиГ РАЕН), А.Н. Кораблев, А.Р. Самолюк, им, а также В.И. Князеву и всем дальневосточным морякам, которые помогали преодолеть морской участок пути до вулкана - сердечная благодарность.

Автор особо благодарен научным руководителям члену-корреспонденту РАН Ю.Г. Сафонову и профессору H.H. Мозговой за поддержку и постоянное внимание к работе.

Защищаемые положения

1. Высокотемпературная фумарольная система вулкана Кудрявый формирует современную редкометальную рудную минерализацию. Минералого-геохимическая специализация фумарольных полей вулкана обусловлена развитием определенных минеральных ассоциаций, что контролируется температурным режимом. Выделены поля: Главное (максимальная температура до 870°С) и Купол (до 750°С) с преимущественным развитием молибденит-сульфосольной Pb-Bi-In минерализации, Молибденовое (до 650°С) с интенсивно проявленной молибденовой минерализацией при отсутствии сульфосолей, и Рениевое (до 600°С) с развитой рениит-сульфосольной Pb-Bi-Cd-In минерализацией.

2. В современных рудных образованиях вулкана Кудрявый редкие металлы (Re, In, Cd) входят в состав сульфидов (MoS2, ZnS-CdS), Pb-Bi сульфосолей и образуют собственные минералы. Открыты и детально охарактеризованы два новых минерала: кадмоиндит CdIn2S4 и кудрявит (Cd,Pb)Bi2S4. Основными носителями рения являются рениит и молибденит. Выявлен широкий спектр индиеносных минералов системы ZnS-CdS. Установлено присутствие значительных количеств Cd и In в типоморфных для фумарольных обстановок свинцово-висмутовых сульфосолях, изучение химического состава которых позволило выявить два новых типа замещения для этой группы минералов: Cd2+—>РЬ2+ и Bi3+—>1п3+.

3. В условиях фумарольной системы вулкана Кудрявый золото отлагается как в самородном виде, так и в виде металлических твердых растворов систем Au-Ag и Си-Аи-^ в широком диапазоне температур (290-870°С), тогда как другие известные фумарольные системы характеризуются проявлением чистого самородного золота с небольшой примесью серебра при более низких температурах до 625 °С.

4. Стабильность химического состава газов и их металлоносности подтверждает стационарность системы в течение периода мониторинга (18 лет), с общим выносом цветных, редких и благородных металлов (кг/год): Zn 3500-10000, Си до 1200, Мо 500-1000, Сс1 -150, 1п -100, Бп 500-1000, Яе 30-60, ве -25-70, В1 190-450, Те 800-1000, Аи -4, сумма ЭПГ -41. Рудные минеральные ассоциации формируются путем кристаллизации из газа при низких концентрациях металлов в минералообразующей среде, где основным фактором рудоотложения является термический градиент в условиях низкого давления и высоких температур.

5. Гомогенность Бт-Ш изотопных данных для вулканических пород и РЬ-РЬ изотопных данных для тех же пород, конденсатов и эксгаляционных минералов предполагают, что магматический источник с мантийными характеристиками является преобладающим при формировании расплавов вулкана Кудрявый.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Геологическое строение и история геологического развития района вулкана Кудрявый

В первой главе приводятся данные по истории изучения вулкана и литературный обзор по геологии, петрологии и истории развития вулканизма в кальдере Медвежья, вмещающей вулкан Кудрявый. По сравнению с хорошей геологической и петрологической изученностью вулканического комплекса кальдеры, а также большим количеством данных по геохимии минерализованных пород, металлоносных газов и экспериментальных данных, минеральные формы нахождения редких металлов были изучены не достаточно, что определило актуальность исследования.

В истории развития кальдеры Межвежья выделяется три основных этапа: докальдерный, кальдерный и посткальдерный (Остапенко, 1969). Первый этап характеризовался развитием толеитовых платобазальтов, в течение кальдерного этапа сформировался андезит-дацит-риолитовый комплекс, включающий пемзо-игнимбритовую толщу и породы более поздних экструзий. Андезито-базальтовый вулкан Кудрявый входит в состав верхнеплейстоцен-голоценового вулканического хребта, возникшего в посткальдерный этап вдоль субширотного разлома. Конус вулкана наложен на риодацитовую экструзию кальдерного этапа. Вулканические породы постройки вулкана образуют непрерывный ряд составов от базальтов до риодацитов, которые располагаются в основном по границе полей толеитовой и известково-щелочной серий. По данным изучения расплавных включений их источниками могли быть

расплавы, представленные рядом от пикробазальтов до риолитов (Коваленко и др., 2004).

Последнее магматическое извержение на вулкане было в 1883 г. и с тех пор его вулканическая активность связана с эмиссией высокотемпературного (до 940°С) газа и редкими фреатическими взрывами.

Глава 2. Минералого-геохимическая характеристика фумарольных полей

На вершине вулкана Кудрявый выделяется четыре высокотемпературных (>200°С) фумарольных поля, общей площадью около 3000 м2: Главное, Купол, Молибденовое и Рениевое (рис. 1), в котором был впервые в значительном количестве обнаружен природный дисульфид рения, а также несколько низкотемпературных (100-200°С) площадок, которые в данной работе не рассматривались.

вулкан Кудрявый

Главное Е»870°С

и о. Итуруп 0 50 км

■^^.Молибденовое

650"С /

Рениевое

Шй^бОО'С

> 200'С < 200°С кратер 1999 г высоты, м

Рис. 1. Схема фумарольных полей вулкана.

Высокотемпературные фумарольные поля представляют собой проекции на поверхность трещиноватых газопроводящих зон и при температуре газа >600°С раскалены докрасна. По периферии полей отлагается сера и другие труднорастворимые минералы, поэтому поля имеют четкие контуры. В пределах полей минерализованные зоны установлены субпараллельно поверхности до глубины 2 м. Рудная минерализация отлагается преимущестенно в порах и трещинах, а также при замещении первичного шлако-лавового субстрата. Фумарольные коры имеют зональное строение, обусловленное сменой минеральных ассоциаций с падением температуры.

На основе данных минералогического картирования полей, изучения отдельных фрагментов фумарольных кор, образованных при различных температурах, а таже с учетом авторских и литературных данных по осаждению сублиматов в кварцевых трубках описана минералого-геохимическая специализация фумарольных полей.

На Главном поле в температурном диапазоне от 850 до ~600°С отлагаются последовательно: магнетит+эгирин+гранат, молибденит, которые сменяются К-№ хлоридами и, далее редкими РЬ-Ш сульфосолями, повеллитом и молибдитом. В сублиматах трубок при максимальной температуре обнаружены частицы Си-Аи-Ад сплава, пластинки Р1 и некоторые другие самородные элементы (Коржинский и др., 1996).

На высокотемпературных площадках поля Купол при температурах 750-500°С установлена следующая последовательность: магнетит+эгирин+гранат, молибденит и далее - К-№ хлориды и редкий пирротин. Большинство частиц сплава было обнаружено в этой зоне. При температуре ~650°С и ниже развивается сульфидная ассоциация, включающая вюртцит, пирит, галенит, РЬ-В1-8п-1п сульфосоли. В трубках на этом поле ниже 550°С фиксируется зона сложных хлоридов рудных элементов, в осовном РЬ, В1 и Т1.

На Молибденовом поле в температурном диапазоне от 650 до ~400°С первой формируется ассоциация гранат+повеллит+шеелит+молибденит± редкий магнетит с единичными находками частиц Си-Аи-А§ сплава, которая сменяется зоной содержащей сфалерит и пирит. Далее развиваются оксидные минералы Мо - молибдит, тугариновит и ильземаннит. В трубках совместно с оксидами Мо и К-Иа хлоридами отлагаются кристаллы КЯе04, а при более низких температурах осаждаются разные хлориды и иодиды РЬ, В1, Т1, Сс1 и 1п.

На Рениевом поле в интервале от 600 до ~290°С в самой высокотемпературной зоне развивается ассоциация

магнетит+гранат+пироксен+волластонит+рениит±молибденит, которая

постепенно со снижением температуры сменяется ассоциацией сульфидов вюртцит-гринокитового ряда с кадмоиндитом и далее РЬ-В1 сульфосолями и пиритом. Совместно с вюртцитом и рениитом осаждаются мелкие частицы самородного золота и сплава Аи-А§.

Таким образом, каждая минеральная фаза характеризуется определенным температурным диапазоном осаждения. Мощность зоны осаждения зависит не только от температуры, но и от величины температурного градиента и скорости потока газа. Такие рудные минералы как молибденит, рениит, РЬ—В1 сульфосоли, индиевые РЬ-В1 сульфосоли имеют широкий, но устойчивый температурный диапазон кристаллизации, и могут рассматриваться как реперные минеральные фазы. Зоны развития этих минералов имеют различную мощность и протяженность на разных фумарольных полях, что и определяет минералого-геохимическую специализацию полей.

Механизм кристаллизации. Отложение минеральных фаз на фумарольных полях контролируется протеканием газотранспортных реакций в малоплотной минералообразующей среде. Суть их заключается в распаде металлоносного газообразного соединения с образованием твердой фазы и другого газообразного вещества, которое уносится дальше потоком газа и может претерпевать последующие химические изменения при понижении температуры. Константа равновесия этих реакций зависит от температуры, поэтому определенные минеральные фазы образуются в характерном для них

температурном интервале. Частным случаем таких реакций могут быть реакции диспропорционирования, которые приводят к появлению частиц самородных металлов в фумарольной обстановке. Эти реакции обратимы. Твердое вещество осаждается в виде кристаллов, которые могут как дорастать при благоприятных условиях, так и растворяться и исчезать. К исчезновению минерализации может приводить повышение температуры в зоне отложения (смещение изотерм вверх, например, под действием атмосферных условий), приводящее к сдвигу равновесия газотранспортной реакции в сторону образования газообразного вещества.

Глава 3. Минералы редких и благородных металлов

Рениит, КеБг, проявлен локально в юго-восточной части Рениевого поля и найден на глубине до 2 м от поверхности при температуре газов 380-600°С. В тесной ассоциации с ним присутствуют магнетит, корунд, волластонит, авгит, гранат андрадит-гроссулярового состава и другие сублимационные оксиды и силикаты; из сульфидов наиболее широко развиты пирит, минералы ряда вюртцит-гринокит, кадмоиндит. Заполняя трещины, рениит формирует гнездовые скопления размером первые м3. Самые крупные кристаллы достигают 4 мм при толщине 0,5-5 мкм. Часто образует тройники, создающие псевдогексагональный облик кристаллов (рис. 2а), иногда проявлено пластинчатое двойникование. Концентрации основных элементов в рениите варьируют в незначительных пределах (вес. %): Яе 73,28-75,90 и Б 23,69-26,04 при средних содержаниях 74,30 и 25,46 соответственно. Примесь молибдена установлена лишь в половине анализов в количестве от сотых до 0,7 вес. %, при 0,13 вес. % в среднем. Эмпирическая формула, рассчитанная на 3 атома имеет вид Ле^оогМоо,00581,993. что отвечает теоретической формуле КеБг-Кристаллы рениита полупрозрачны, упруги и хрупки в отличие от чрезвычайно мягких, неупругих и непрозрачных кристаллов молибденита.

Рис. 2. а) Тройник рениита, Рениевое поле (Т 450°С). Оптич. микроскоп, поляриз. свет; б) сросток кристаллов высокорениевого молибденита, поле Купол (Т 730°С). SEM BSE.

В диссертации приводятся результаты детального исследования рениита, на основе чего он был утвержден как минеральный вид в 2004 г. (Знаменский и др., 2005).

Молибденит кристаллизуется при более высоких температурах 600-830°С и, в отличие от рениита, широко развит на остальных полях. Все молибдениты имеют в составе высокие концентрации рения (от 1,2 до 4,8 вес.%), при этом прямой корреляции концентраций с температурой не выявлено, максимум приходится на молибдениты поля Купол (рис. 26).

Обнаружение молибденита не только в приповерхностных зонах на поле Купол, но и на глубине 1,5 м позволяет утверждать, что в более глубоких частях газоподводящей системы при более высоких температурах также формируется рениеносная минерализация. Факт существования на относительно низкотемпературном Рениевом поле рениитовой минерализации доказывает, что в молибденитовой форме фиксируется далеко не весь рений, присутствующий изначально в газовом потоке, немалая его часть уносится дальше и может отлагаться в виде рениита. Присутствие рения в пробах конденсата с Рениевого поля показывает, что и рениит фиксирует рений лишь частично. Значительное количество рения рассеивается в атмосфере.

Кудрявит, (Сё,РЬ)В1284, является первой сульфосолью кадмия, свинца и висмута, обнаруженной в фумаролах вулкана Кудрявый. Минерал образует тонкие пластинчатые кристаллы с продольной штриховкой, часто с корродированными кристаллами гринокита и пирита на гранях (рис. За). Пластинчатые кристаллы образуют параллельные и хаотические агрегаты.

Рис. 3. а) Кристаллы кудрявита (светло-серое) с корродированными кристаллами гринокита (серое) и небольшими кристаллами пирита (темно-серое) на поверхности; Рениевое поле (Т 400°С); б) октаэдрические кристаллы кадмоиндита в ассоциации с пиритом (темно-серое) и вюртцитом (серое), Рениевое поле (Т 450°С). БВМ ВБЕ.

Рентгеноспектральные анализы показывают следующие диапазоны содержаний главных элементов (вес.%): Сй 7,33-9,26 (среднее 8,25), РЬ 12,37-14,20 (среднее 13,10), В1 54,55-56,46 (среднее 55,37) и 8 17,26-18,04 (среднее 17,70). Индий и селен присутствуют в подчиненном количестве: от 2,49 до 3,15 (среднее 2,80) и от 1,14 до 2,54 (среднее 2,23), соответственно. Отмечены Мп (0,20-0,33; среднее 0,26) и Бе (0,09-0,32; среднее 0,17); в некоторых анализах Т1 до 0,09 вес.% и С1 до 0,07 вес.%. Выявлена отрицательная корреляция между Сё и суммой РЬ+Мп+Бе и между В1 и 1п (рис. 4), в дополнение к известной между 8 и 8е. Эмпирическая формула, рассчитанная из среднего из 9-ти

выбранных анализов (Cd0;5 iPb0,44Fe0,02Mn0,03)5;i ,оо(В i 1,8з1по, i 7)3:2,oo(S3,s i Se0,19)24,00» что близко к идеализированной формуле (Cd,Pb)Bi2S4. Идеальная формула CdBi2S4 требует (вес.%): Cd 17,07, Bi 63,46, S 19,47. Кудрявит кристаллизуется в моноклинной сингонии, пр. гр. С2/ш, с параметрами элементарной ячейки: а 13,095(1), b 4,0032(3), с 14,711(1) А, |3 115,59(1)°, V 695,5(1) А3. Эти значения близки параметрам синтетической фазы CdBi2S4.

Рис. 4. Корреляции

элементов в кудрявите, ф.е. = формульные единицы: а) отрицательная корреляция между Cd и (Pb+Fe+Mn). б) отрицательная корреляция между Bi и 1п.

0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40

Pb+Fe+Mn, ф.е, 1п, ф.е.

Кадмоиндит, CdIn2S4, открыт в высокотемпературных фумаролах вулкана Кудрявый в 2001 г. на Рениевом поле, а позже установлен также и в других полях. Образцы, содержащие кадмоиндит, были отобраны с глубины порядка 15-30 см от поверхности при температуре газов 450-600°С. Тесно ассоциирует с пиритом, рениитом, вюртцитом, галенитом. Пирит и вюртцит встречены в виде эпитаксических срастаний с кадмоиндитом и как мельчайшие включения в нем. Минерал имеет цвет от черного до темно-красно-коричневого, обладает сильным блеском и просвечивает красным по краям и сколам. Черта бурая. Излом раковистый. Образует октаэдрические и уплощенные треугольные кристаллы размером от 10 до 150 мкм, с характерным тонкопластинчатым и полицентрическим развитием граней и острыми прямыми ребрами (рис. 36) В отраженном свете кадмоиндит серый с сильными красно-бурыми внутренними рефлексами. Оптически изотропный. РСА показал незначительные колебания основных элементов (вес.%, в скобках - средние содержания): Cd 18,86-21,31 (19,98), In 48,33-50,45 (49,51), S 27,11-27,94 (27,53), и примесей Fe 1,01-2,42 (1,71), Zn 0,23-1,26 (0,77), Ge 0-1,19 (0,29), Se 0-0,08 (0,04). Эмпирическая формула, рассчитанная из среднего анализа на 7 атомов в формуле (Cd0,82Fe0,i4Zn0,05)1,oi(Ini,99Ge0,02)2,0183,98» что близко к. идеализированной формуле CdIn2S4. Рентгеновские данные кадмоиндита, полученные в камере РКД 57,3 (FeKa излучение, без фильтра), показывают сходство с данными по синтетическому CdIn2S4 и индиту FeIn2S.i. Размер кубической элементарной ячейки кадмоиндита, вычисленный по его дебаеграмме а=10,81±0,02 А, объем эл. ячейки V=1263,21 A3, Z=8. Пр. гр. Fd3m. Относится к структурному типу тиошпинелей.

Минералы системы ZnS-CdS. В работе описаны минералы, отобранные при температуре газов от 400 до 725°С (с четкой температурной привязкой), по составу представляющие почти всю систему (вес.%): Zn 2,46-57,7, Cd 2,38-

69,5, Бе 0,72-13,6 (рис. 5). Три разных механизма замещения объясняют вариации составов: в сфалерите, гп<->Сс1 в минералах вюртцит-

гринокитовой серии и Сс1^Ре в гриноките (рис. 6). Примеси Си и 1п, до 2,92 и 4,75 вес.% соответственно, были определены в сфалерите, и до 1,27 вес.% и 2,75 вес.%, в минералах вюртцит-гринокитовой серии. Атомное соотношение СиЛп, близкое 1, свидетельствует о гетерогенном изоморфизме по схеме 2Ме2+<->Си++1п3+ (Me=Zn, Сё, Ре). Медь и индий, очевидно, присутствуют в виде рокезитовой молекулы (СиЬгБг) в твердом растворе. Результаты анализов указывают на большую способность кубической структуры в отношении предложенной схемы изоморфизма по сравнению с гексагональной.

Принимая во внимание существующие противоречивые идеи относительно твердых растворов в этой системе, одной из основных задач данного исследования было показать структурно-фазовые взаимотношения в этой системе на природном материале. Из изученных с помощью дифрактометра 7-ми отборок, минералы двух представлены однозначно кубическими разновидностями, трех - однозначно гексагональными, а 2 оставшиеся отборки могут рассматриваться как двухфазные смеси.

Рис. 5. а) Cd-содержащий сфалерит со шпинелевым двойникованием кристаллов (Молибденовое поле, Т 610°С); б) гексагональные пирамидально-призматические и пластинчатые кристаллы Zn, Fe-содержащего гринокита в срастании с пиритом (Рениевое поле, Т 400°С). SEM BSE.

Рис. 6. Химический состав минералов системы ZnS-CdS из фумарол вулкана Кудрявый. На диаграмме видно замещение Zn на Ре в сфалеритах, Zn на Сй в промежуточных разновидностях и Сё на Ре в гринокитах. Номера в легенде соответствуют номерам образцов.

Рнс. 7. Фазовая диаграмма системы гп8-Сс18. 1000 Фазовые границы взяты из работы (Таусон, Чернышев, 1981). Указаны средние составы всю (черные кружки) и диапазоны колебаний 0 составов для каждого образца. Номера на $оо графике соответствуют номерам образцов.

400 200

гпЭ 20 40 60 ео Сс13 сав, мол.%

Результаты исследований показали, что в системе гпБ-СёБ в изученном интервале температур при околоатмосферном давлении существуют два типа твердых растворов: кубический, от 0 до ~8 мол.% СёБ, и гексагональный от -17 до 100 мол.% С(18, разделенный двухфазной переходной зоной, Установленные фазовые отношения оказались идентичными известным для синтетических соединений этой системы. В фумарольной обстановке богатые Сё сульфиды системы гпБ-СёБ отлагаются в основном при более низких температурах (400°С), чем сульфиды, богатые Ъа. (до 725°С) (рис. 7).

Минералы системы РЬ-В^. Свинцово-висмутовые сульфиды являются одними из самых распространенных рудных минералов фумарольных образований и обнаружены на многих вулканах: Мутновский (Камчатка), Вулкано (Италия), Мерапи (Индонезия) Сент-Хеленс (США) и др. На вулкане Кудрявый они широко распространены на всех полях за исключением Молибденового, в температурном диапазоне 290-780°С. При этом они образуют наиболее крупные кристаллы из всех сульфидов - размер пластинчатых кристаллов канниццарита достигает 1 см. Одной из основных задач при исследовании минералов этой системы было изучение их химического состава и выявление фаз, обогащенных редкими элементами (1п, Сё).

Установлен целый ряд минералов в различным отношением РЬ/(РЬ+В1) от галенита до висмутина (рис. 8). Изучение химического состава этих минералов выявило высокую их обогащенность редкими металлами - индием, кадмием и селеном в количестве от сотых вес.% до первых процентов, что позволяет выделять новые минеральные виды среди обнаруженных фаз.

Сульфосоли (промежуточные члены системы) наиболее обогащены примесями Сс! и 1п, а крайние члены системы, галенит и, особенно, висмутин, практически их не содержат (рис. 9). В тоже время, все изученные минералы в равной степени обогащены селеном, причем максимальными концентрациями характеризуются (вес.%) канниццариг 1,1-5,8, висмутин 3,8-4,8, мозговаит 2,0-3,1 и галенит 0,4-2,9. Корреляционный анализ полученных данных выявил отрицательные зависимости между РЬ и Сё, В1 и 1п в сульфосолях, что говорит о существовании соответствующих схем изоморфизма Сс1<-»РЬ и В1<->1п в этих минералах, наряду с известной схемой 8<->8е. Полученные данные

свидетельствуют о большой изоморфной емкости сульфосолей в отношении 1п, Сс1 и Бе.

Рис. 8. Минералы и фазы системы РЬ-ТМ-Б из фумарол вулкана Кудрявый.

висмутин мозговаит "чивиатит" кудрявит галеновисм. 1п фаза 1 ~РЬ2(В1,1п); канниццарит ~РЬеВ1,032,

В1Д РЬВ^Э; "РЬгВ^,, ■ (СДРВДВ!^ РЬВ1,3,

абрамовит козалит

10 1п фаза 2

11 "гиссенит"

12 лиллианит

13 хейровскцит ~РЬ6В12$Ф

14 галенит РЬЭ

РЬ2В13п1п37 РЬ2В1235 -РЬ3(ВМп)237 ~РЬвВ1вЗ,7 РЬ3В|2Зв

• • •

И«............ •

• '

0,2

0,4

0,0

0,8 РЬЭ

Ме2*/(Ме2*+Мэ3*)

о Ь-

(а)

О 10

■ 11

□ 12

О 13

е 14

-Ш

(б) 1 Л

4 &

& 0

ь- 3 г. —1—Он —а

В|'23з 0,2

4 0,6

Ме27(Ме2++Ме3*)

РЬЭ

В1г33 0,2 0,4 0.6 0.8

Ме2*/(Ме2*+Ме3+)

РЬЭ

Рис. 9. Зависимость содержания Сс1 и 1п (вес.%) в минералах системы РЬ—В1—Б от содержания РЬЭ (мол.%, рассчитанного как (РЬ+Сс1У(РЬ+С(1+В1+1п): а) Cd; б) 1п. Номера в легенде соответствуют номерам в рис. 8.

Металлические твердые растворы системы Cu-Au-Ag. Наиболее распространенной минеральной формой золота в продуктах фумарол является тройной сплав Cu-Au-Ag, образующий пластинчатые и спиральные агрегаты размером до 200 мкм. Сплавы обнаружены на всех полях вулкана Кудрявый, как в природных образцах фумарольных кор, так и в искусственных сублиматах в кварцевых трубках.

Спиралевидный агрегат (рис. 10а) обнаружен в природной ассоциации с молибденитом, магнетитом и №-К хлоридами в полости с температурой превышающей 750°С. В кварцевых трубках Главного поля кристаллизуются золотосодержащие фазы такого же состава и сходной морфологии. Наибольшее количество природных частиц Си-Аи-Ад сплава установлено в образцах с поля Купол с максимальной температурой газа в полости 690°С.

Частица сплава (рис. 106) найдена в нижней части корки покрывающей полость в ассоциации с хлоридами натрия и калия, вольфрамитом, касситеритом, вюртцитом, пирротином и галенитом.

Состав сплава может быть пересчитан на формулу Си3(Аи,А§)2, с колебанием составов от (Си,№,2п)2.72(Аи,А£)2.28 до (Си,№,гп)2,99(Аи,А£)2.о1. Такой состав характерен для всех обнаруженных зерен тройного сплава вне зависимости от температуры образования и местонахождения.

При исследовании структуры сплава методом ТЕМ установлена неоднородность строения и состава золотосодержащих агрегатов на наноразмерном уровне, не выявляющаяся с использованием СЭМ. Наблюдаемые изменения параметра элементарной ячейки свидетельствуют, что неупорядоченный твердый раствор не является гомогенным, а существует в виде смеси нескольких фаз - медно-золотых и золото-серебряных. Они слагают монокристальные домены твердых растворов размеры которых примерно от десятков до 800 А.

Рис. 10. Морфология частиц природного сплава системы Cu-Au-Ag: а) спиралевидный агрегат пластинчатых кристаллов (Главное поле, Т 750°С); б) агрегат пластинчатых кристаллов (поле Купол, Т 690°С). SEM BSE.

Другие самородные металлы в сублиматах также образуют пластинчатые кристаллы. Кроме пластинчатого самородного серебра, замечательным примером являются пластинки самородной платины и самородного кремния описанные М.А. Коржинским с соавт. (1996).

Металлические твердые растворы системы Аи-Ад. В продуктах кристаллизации фумарол вулкана Кудрявый также встречены многочисленные, размером в первые микроны, кристаллы самородного золота, часто кристаллизующиеся на гранях кристаллов сублимационных сульфидов, например, Сё-вюртцита (рис. 11а) и рениита (рис. 116). На Рениевом поле в образцах с рениевой минерализацией обнаружен кристалл двойного Аи-А^ сплава состава Аио^Ацо.нСиодг в срастании с шеелитом в ассоциации с галенитом. Кроме того мелкие кристаллы самородного чистого золота обнаружены в необычной минеральной ассоциации с сульфидом рения. Крупные кристаллы рениита растут в виде субмикронной толщины пластинок. Мелкие розетковидные агрегаты пластинчатого молибденита эпитаксиально

нарастают на пластинки рениита. Именно в местах наибольшего развития молибденита обнаружены кристаллы золота, которые находятся внутри розеток и сохраняются, видимо, за счет их экранирования пластинчатым молибденитом. Размеры кристаллов самородного золота около 1 цм (рис. 11 б).

Рис. 11. Морфология частиц природного сплава системы Au-Ag: а) микронный кристалл золота на поверхности кристалла Cd-вюртцита (Рениевое поле, Т 400°С); б) выделение золота среди пластинчатых кристаллов молибденита, эпитаксиально наросших на кристалл рениита (Рениевое поле, Т 400°С). SEM BSE.

Минеральные фазы Au были ранее обнаружены в фумаролах немногих вулканов, но они были представлены только самородным золотом с незначительной примесью Ag. Кристаллы чистого золота (пробность >970) в ассоциации с хлоридами и оксихлоридами Си установлены в отложениях фумарол конусов северного прорыва БТТИ 1975-76 гг. при температурах 180— 625°С (Вергасова и др., 2000). Подобные кристаллы размером 5-40 мкм в ассоциации с ванадиеносными сульфатами К и Na были найдены в кварцевых трубках, установленных на фумарольных выходах на вулкане Колима (Мексика) в узком температурном интервале 550-600°С (Taran et al., 2000).

Глава 4. Металлоносность газовых потоков и продуктивность системы.

Состав газов. Газовые пробы отбирались по методу Гиггенбаха. Химический состав газов определялся в ИВиС ДВО РАН. Сравнение результатов определения главных и малых газовых компонентов вулканических газов 2004-2008 гг. с ранее опубликованными данными М.А. Коржинского с соавт. (2002) 1991-1999 гг. показывает, что состав газа на протяжении последних 18-ти лет меняется несущественно. Содержание основного компонента - воды составляет 93,9-98,4 мол.% и имеет обратную корреляцию с температурой. Концентрация остальных компонентов варьрует (от-до, мол.%) С02 0,58-2,29, H2S 0,24-0,78, S02 0,42-2,90, HCl 0,04-0,69, Н2 0,04-1,16, СО 0,0003-0,0218, N2 0,007-1,203. Концентрация С02 слабо зависит от температуры, при этом концентрации кислотных компонентов S02, HCl, а также СО, увеличиваются с температурой. Постоянство содержаний основных газовых компонентов и температур, позволяет рассматривать вынос рудных элементов как стабильный на протяжении всего периода дегазации вулкана.

Изотопный состав воды конденсатов. Изотопный состав кислорода и водорода определен в конденсатах, отобраных из фумарол с температурами 180-850°С в течение 2001-2007 гг., а также в дождевой воде, собранной на вершине вулкана. На вулкане флаконы заполнялись конденсатами полностью и сразу после пробоотбора закрывались для предотвращения изотопного обмена с воздухом. Анализ проводился в ИГЕМ РАН.

Согласно опубликованным данным по 1991-1993 гг. (Taran et. al., 1995), самые высокотемпературные газы (>700°С) имеют изотопный состав типичный для магматической воды, связанной с островодужным вулканизмом (Таран и др., 1989). Химические и изотопные составы конденсатов образуют линейный тренд, который свидетельствует о смешении. При этом составы высокотемпературных конденсатов близки составу магматической воды, а низкотемпературные приближаются к линии метеорных вод.

По нашим данным изотопные составы наиболее высокотемпературных конденсатов с Главного поля (Т=820-850°С) и поля Купол (Т=720-740°С) попадают в область составов «андезитовых вод». В целом изотопные составы конденсатов также соответствуют тренду смешения первичной магматической и метеорной воды (рис. 12). Низкотемпературные конденсаты (Т=180°С) характеризуются значением 5D=-63,76%o, при том, что значение для дождя более высокое (8D=-56,31%o). Это объясняется попаданием в фумарольные каналы пара, т.е. изотопно облегченной метеорной воды.

Для высокотемпературных конденсатов (720-850°С, поля Главное и Купол) выявлены также иные тренды, которые отклоняются от линии смешения. Они характеризуются относительным постоянством значений 5D (17,16 - -28,45%о) при значительном изменении 6180 (3,1-11,6%о). Эти тренды не могут быть связаны с вовлечением воды, иначе изотопный состав водорода изменялся бы также. Возможно, они показывают изотопный обмен высокотемпературных газов с минералами пород. В этом случае заметно должен изменяться только изотопный состав кислорода, поскольку водород в породах содержится в малых количествах. С другой стороны, полученные изотопные составы высокотемпературных газов могут отражать характеристики магматического расплава вулкана Кудрявый, с которым эти газы находились в равновесии. - - -

Рис. 12. Изотопный состав воды конденсатов вулкана Кудрявый, отобранных в течение 2001-2007 гг.

Магматическая вода зон субдукции

■

-16 -12 -в -4 О

61В0, %о

Концентрации элементов в газовой фазе. Для оценки металлоносности газов традиционно используется анализ конденсатов, однако, конденсатный метод может давать искажение концентраций из-за открытости системы пробоотбора, поэтому в 2007 г. газовый конденсат был также отобран в вакуумированные колбы Гиггенбаха с аммиачной зарядкой. Применение ультрачистого аммиака предотвращает выпадение осадка и позволяет дальнейший анализ растворов любым методом. Для анализа растворов (фильтратов конденсатов и аммиачных зарядок) использовались методы 1СР-МБ, АА8 на Аи и ЭПГ, кинетический метод на Яе. Концентрации элементов в осадках конденсатов определялись методом ШАА и кинетическим методом (11е) и пересчитывались на массу пробы.

Два метода проботбора показывают сопоставимые результаты. Различные аналитические методы на Яе также демонстрируют хорошее сходство результатов (рис. 13). Это говорит о достоверности полученных данных. Для большинства элементов наблюдается положительная корреляция концентраций с температурой, что согласуется с увеличением доли метеорной воды в газах и с падением растворимости элементов с понижением температуры. Однако для широкого ряда элементов (Си, Ъа., С<1,1п, Бп, Т1, РЬ, В1, Аб, Бе, БЬ, Те, Ш>, Б г, Сб) максимальные концентрации наблюдаются не при максимальной температуре, а при ~700°С (на поле Купол) (рис. 13). Если принимать, что источником рудных элементов является расплав, то наиболее близким по составу к магматическому флюиду следует признать газ поля Купол. Значительная часть Главного поля расположена на субвертикальной стенке и более высокая температура газа на нем может свидетельствовать о процессах окислительного разогрева, вызванного вовлечением воздуха в каналы.

Вынос элементов. Величина среднего расхода газа на вулкане Кудрявый, полученная при непосредственном измерении скоростей газа составляет 115±30 г/м2 в сек. (Бочарников и др., 1998). В данной работе использовано значение среднего расхода газа - 100 г/м2 в сек. Значения эмиссии элементов были расчитаны для отдельных полей по данным анализа как конденсатов, так и аммиачных зарядок (табл. 1).

Расчеты показывают, что вынос элементов составляет (кг/год): Хп 3500— 10000, РЬ 1700-3000, Си до 1200, Мо 500-1000, С<1 -150,1п -100, Бп 500-1000, Яе 30-60, ве -25-70, В1 190-450, Те 800-1000, Аи ~4, сумма ЭПГ -41.

Несмотря на небольшую площадь поля Купол, оно дает существенный вклад в эмиссию элементов. При отборе проб неизбежно частичное осаждение вещества в газоотборных трубках, поэтому данные методы пробоотбора могут приводить только к недооценке концентраций и, соответственно, значений выноса элементов.

|R», PPb I

Re, ppb I

□ фильтрат О з осадок

|Zn. ррш(

f-Z". PPml

300 400 500 ООО 700 800 T, С 300 400 500 вОО 700 600 Т, С 300 400 500 вОО 700 800 Т, С 300 400 500 600 700

Ifta, ppb 1

I кинвтич."

ppb I

I Cd. ppb I

I Cd, I

300 400 SCO 600 700 800 T, С 300 400 500 600 700 600 T, С 300 400 800 900 700 800 T, С

400 sao 600 700 воо т,с

[Mo, ppb I

Хд.

|Мо, ppb j

11". ppb I

11". ppb 1

0 400 500 600 700 500 Т.С

Аммиачные зарядки

400 500 вОО 700 (

Конденсаты

) Т.С 3D0 400 500 воо 700 BOOT, С 300 400 300 800 700 BOO Т. С

Аммиачные зарядки Конденсаты

Рис. 13. Зависимость концентраций некоторых металлов в газах вулкана Кудрявый от температуры по данным ГСР-МЭ определения в растворах (аммиачных зарядках и фильтратах конденсатов) и ИНАА определения в осадках. Пробы 2007 г. При 620 и 700°С показано среднее и разброс значений для двух аммиачных проб.

Табл. 1. Вынос некоторых элементов с отдельных полей вулкана Кудрявый (кг/год) при условии сохранения концентраций по всей площади полей и усредненные концентрации элементов (ррЬ) по данным анализа аммиачных зарядок разными методами.

Вынос элементов, кг/год Усредненные концентрации элементов в пробе, ррЬ

Поле Всего Рениевое Молибд. Купол Главное Рениевое Молибд. Купол Главное

Площадь полей, м2 2670 1250 240 380 800

Эмиссия газа, т/год 8,42-106 3,94-106 0,76-106 1,19-Ю6 2,52'Ю6

Яе» 32 - - 12 20 - - 11 8

Яе" 37 6 1 7 23 1,4 1,2 5,5 9

Мо* 496 100 21 125 250 26 28 105 100

3620 510 330 760 2020 128 440 640 800

са* 139 50 8 15 66 13 1! 13 26

¡п* 32,3 6 0,3 25 1 1,4 0,4 21 0,2

Си* 18 18 - - 5 _ -

Бп* 524 142 22 95 265 36 30 80 105

Ое* 25 2 1 7 15 1 1 6 6

В1* 190 62 2 26 100 16 3 22 40

Те* 1115 145 150 270 550 37 200 230 220

Аи* 4,4 2,1 0,5 0,8 1 0,5 0,7 0,7 0,4

Аи*'* 3,8 1,2 0,5 0,6 1,5 0,3 0,7 0,6

Рс1*** 7,6 5,0 0,4 2,2 1,3 0,6 1,9 -

Р(*м 13,2 3,7 0,5 2,7 6,3 1,0 0,7 2,3 2,5

Ы\*** 2,2 0,4 0,1 0,4 1,3 0,1 0,2 0,4 0,5

8,7 2,6 0,9 0,4 4,8 0,7 1,2 0,4 1,9

Аналитические методы: *- ICP-MS; **- Кинетический метод; ***- AAS

Глава 5. Модель рудно-магматической системы вулкана Кудрявый.

В этой главе приведены Pb-Pb изотопные данные для пород, конденсатов и рудных минералов вулкана и Sm-Nd изотопные данные для вулканитов, а также даны представления о глубинном строении земной коры под кальдерой Медвежья и механизме поддержания стабильного состояния фумарольной системы.

Изотопные данные. Установлено, что свинец продуктов фумарольной деятельности характеризуется высокой однородностью изотопного состава (208РЬ/204РЬ=38,04-38,30, 207РЬ/204РЬ=15,47-15,53 и 206РЬ/204РЬ=18,30-18,42), который идентичен составу свинца в магматических породах, слагающих вулкан Кудрявый. Сделан вывод, что лавы и высокотемпературный флюид имеют единый магматогенный источник свинца, который по своим изотопным характеристикам наиболее близок к мантийному источнику базальтов срединно-океанических хребтов Тихого океана (БСОХ). Однако, повышенное содержание изотопа 208РЬ в лавах и фумарольных газах по сравнению со свинцом источника типа БСОХ предполагает участие также источника с более радиогенным составом свинца. Этим источником могут являться донные осадки Тихого

«лч ллв

океана, обогащенные изотопами РЬ и РЬ, вклад которых имеет подчиненное значение. Величина изотопного отношения !43Nd/U4Nd варьирует от 0,513067 до 0,513118, что хорошо согласуется с ранее определенным интервалом 0,513003-0,513115 для пород вулкана (Bindeman and Bailey, 1999). Имеющиеся изотопные данные в совокупности предполагают деплетированный источник типа БСОХ в качестве основного источника расплавов вулкана Кудрявый.

Глубинное строение и конвекция в магматической колонне. По данным метода обменных волн землетрясений (МОВЗ) в земной коре под кальдерой Медвежья выделены глубинные разломы и области отсутствия обменов волн, которые интерпретируются как магматические очаги (Злобин, 1987). Эти области устанавливаются на глубинах от 4 до 8 км и на глубинах 11-19 км. Размеры областей - от 5-6 км до 10 км. Выделен также магматический очаг размером 6x16 км на глубинах 15-23 км. Следует подчеркнуть, что высокие температуры фумарольных выходов (до 940°С) не исключают наличия резервуара с расплавом более приближенного к поверхности, возможно, расположенного в постройке вулкана.

Новые данные (2004-2008 гг.) демонстрируют незначительные изменения в составе газов и температуры газов на вулкане по сравнению с полученными в период 1991-1999 г. (Коржинский и др., 2002), что подтверждает ранее сделанный вывод о стационарности системы. В качестве механизма поддержания высоких температур фумарол, существующих на вулкане более 100 лет ранее привлекалась конвекция в приповерхностном магматическом очаге (Ткаченко и др., 1992; Коржинский и др., 2002). Анализ существующих данных позволяет предложить конвекцию в магматической колонне, связывающую глубинную магматическую камеру и приповерхностную область дегазации, как более эффективный механизм, обеспечивающий стабильный поток магматических газов и высокие температуры. Конвекция в

магматической колонне вызывается разницей плотностей между поднимающейся газонасыщенной магмой и опускающейся более плотной дегазированной магмой.

Существующие модели, связывающие величину эмиссии воды, состав газов, долю дегазировавшей воды, долю кристаллов в расплаве, объемную долю газа в камере, радиус магматической колонны и глубину магматической камеры (Stevenson, Blake, 1998) показывают, что для базальтовых вулканов непрерывная конвекция может существовать в довольно узком канале, отношение длина/диаметр которого составляет —100/1. При данном отношении диаметр магматического канала предполагаемой для вулкана Кудрявый конвективной системы, при глубине очага ~4 км, составит ~40 м.

Таким образом, конвекция в магматической колонне, соединяющей область газоотделения и магматический очаг, является процессом хорошо объясняющим как стационарность высокотемпературных фумарольных систем (например, вулкана Сатсума-Иводзима в Японии; Kazahaya et al., 2002), так и образование Мо-порфировых месторождений, связанных с небольшими по объему интрузивными телами (показано для параметров месторождений Henderson и Pine Grove; Shinohara et al., 1995). По мнению автора, именно этот режим объясняет дегазацию вулкана Кудрявый. При этом, накопленные к настоящему времени данные свидетельствуют в пользу существования субвертикальной магматической колонны под куполом, занимающим центр северо-восточного кратера, апикальная часть которой находится на глубине около 300-600 м от поверхности. В этой части всплывший расплав дегазирует, плотность его увеличивается и он погружается. Эта магматическая колонна имеет диаметр первые десятки метров и связана с магматическим очагом, объемом ~100 км , расположенном на глубине 4-8 км. Нельзя однозначно сказать какого состава магма находится в камере. Однако судя по тому, что лавы последнего потока представлены андезито-базальтами, а купол с наиболее высокотемпературными выходами сложен андезитами, дегазирует расплав по составу соответствующий ряду андезит-андезито-базальт. Такая конвективная система способна обеспечить вынос гораздо большего объема летучих, чем можно было бы ожидать при дегазации приповерхностного очага.

Заключение

В условиях высокотемпературных фумарольных систем при стабильной дегазации рудные образования формируются путем кристаллизации из газового флюида при крайне низких концентрациях металлов в минералообразующей среде в условиях низкого давления, высоких температур и высокого термического градиента. Газотранспортные реакции являются эффективным механизмом кристаллизации минеральных фаз и могут приводить к появлению минералов редких и рассеянных элементов.

Обнаружение в фумарольных продуктах рениита, рениеносного молибденита, кадмоиндита, кудрявита, индиеносных минералов системы ZnSCdS и других минералов редких и рассеянных элементов предполагает новый тип редкометальных сульфидных руд, формирующихся в условиях высокой

температуры и низкого давления. Находки минеральных фаз золота свидетельствуют, что этот тип оруденения может сопровождаться благороднометальной минерализацией.

В открытой минералообразующей системе большая часть выносимых газовой фазой металлов рассеивается в атмосфере. Вынос металлов на вулкане Кудрявый составляет (кг/год): Zn 3500-10000, Pb 1700-3000, Си до 1200, Мо 500-1000, Cd -150, In -100, Sn 500-1000, Re 30-60, Ge -25-70, Bi 190-450, Те 800-1000, Au -4, сумма ЭПГ -41. Это позволяет рассматривать парогазовую систему вулкана Кудрявый в качестве модели формирования рудного месторождения. Такая модель предполагает существование глубинного магматического очага и конвективного массопереноса в магматической колонне, связывающей этот очаг с приповерхностной областью дегазации магмы. Подобные месторождения могут образовываться в островодужных обстановках.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Быкова Е.Ю., Чаплыгин И.В. Минералы вюртцит-гринокитового ряда из высокотемпературных газовых струй вулкана Кудрявый (Курильские острова) // Тез. 1-ой межд. конф. "Вулканизм и Биосфера". Туапсе. 1998. - С. 35.

2. Дистлер В.В., Юдовская М.А., Знаменский B.C., Чаплыгин И.В. Элементы группы платины в современных фумаролах вулкана Кудрявый (остров Итуруп, Курильская островная гряда) // ДАН. - 2002. - Т. 378. - № 2. -С. 237-241.

3. Дистлер В.В., Юдовская М.А., Знаменский B.C., Чаплыгин И.В. Элементы группы платины в современных фумаролах вулкана Кудрявый (остров Итуруп, Курильская островная гряда) // Мат. всерос. науч. конф. "Геология, Геохимия, Геофизика на рубеже XX и XXI веков" к 10-летию РФФИ. - Т. 2. - 2002. - С. 258-260.

4. Distler V., Yudovskaya М., Chaplygin I., Znamensky V. PGE in the modern hydrotherms of Kudryavy volcano (Kuril Islands) // Abs. of 9th Inter. Platinum Symposium. July 21-25, 2002. Billings. Montana. USA.

5. Юдовская M.A., Дистлер B.B., Чаплыгин И.В., Мохов A.B., Трубкин H.B. Формы нахождения золота в продуктах кристаллизации современных высокотемпературных газовых флюидов вулкана Кудрявый, Курильские острова // ДАН. - 2003. - Т. 391. - № 4. - С. 535-539.

6. Абдурахманов А.И._ Пономарев Г.П., Рашидов В.А., Чубурков Ю.Т., Рыбин A.B., Чаплыгин И.В., Асадулин Э.Э. Перспективы обнаружения новых элементов и фракционирования изотопов в высокотемпературных фумаролах Курило-Камчатской дуги // Тез. 3-ей межд. науч. конф. "Вулканизм и Биосфера". Туапсе. - 2003. - С. 55-58.

7. Чаплыгин И.В., Мозгова H.H., Брызгалов И.А., Маковицкий Э., Балич-Зунич Т., Магазина JI.O., Кузнецова О.Ю., Сафонов Ю.Г. Кудрявит, (Cd,Pb)Bi2S4, новый минерал из вулкана Кудрявый (Остров Итуруп, Курилы) // Тез. годичной сессии МО РМО. Москва. - 2003. - С. 127.

8. Пономарев Г.П., Рашидов В.А., Чубурков Ю.Т., Перелыгин В.П., Абдурахманов А.И., Рыбин А.В., Чаплыгин И.В. Оценка содержаний изотопов технеция и цезия и изотопных составов породообразующих элементов в возгонах влк. Кудрявый (Курильские острова) // Мат. всерос. совещ. XII годичного собрания Северо-Вост. отд. ВМО. "Геодинамика, магматизм и минерагения континентальных окраин севера пацифики". Магадан. - 2003. - С. 200.

9. Чаплыгин И.В., Мозгова Н.Н., Брызгалов И.А., Мохов А.В. Кадмоиндит, CdIn2S4 - новый минерал из фумарол вулкана кудрявый (о. Итуруп, Курильские острова) // ЗВМО. - 2004. - 133 (4). - С. 21-27.

10. Chaplygin I.V. Selenium-bearing mineralization of Zn, Cd, In, Pb and Bi from high-temperature fumaroles of Kudriavy Volcano, Kuriles // Abs. of 32nd IGC. August 20-28,2004. Florence. Italy.

11. Yudovskaya M.A., Distler V.V., Mokhov A.V., Chaplygin I.V. Gas transport of gold in fluid systems of modern volcanoes as possible model of gold mineralization // Abs. of 32nd IGC. August 20-28,2004. Florence. Italy.

12. Чаплыгин И.В. Кудрявит (Cd,Pb)Bi2S4 и кадмоиндит CdIn2S4 - новые минералы из вулкана Кудрявый, о. Итуруп, Курильские о-ва // Мат. X съезда РМО. Санкт-Петербург. - 2004. - С. 198-199.

13. Chaplygin I.V., Mozgova N.N., Bryzgalov I.A., Makovicky E, Balic-Zunic T., Magazina L.O., Kuznetsova O.Yu., Safonov Yu.G. Kudriavite (Cd,Pb)Bi2S4, a new mineral species from Kudriavy volcano, Iturup Island, Kuriles // Can. Mineral. -2005.-V. 43.-P. 695-701.

14. Chaplygin I., Safonov Yu., Mozgova N., Yudovskaya M. New type of rare-metal mineralization: deposition of metals in high-temperature vapor system of Kudriavy volcano, Iturup Island, Kuriles, Russia // Abs. of 15th Goldschmidt conf. May 20-25, 2005. Moscow. Idaho. USA.

15.Tessalina S.G., Yudovskaya M.A., Capmas F., Birck J.-L., Distler V.V., Chaplygin I.V., Allègre C.-J. Unique rhenium enrichment in the Kudryavy volcano, Kurile Islands: evidences from Re-Os isotopic studies // Abs. of 15th Goldschmidt conf. May 20-25,2005. Moscow. Idaho. USA.

16. Chaplygin I., Safonov Yu., Mozgova N., Yudovskaya M. Unique environment for ore mineralization on the Kudriavy volcano, Kurile Islands, Russia // Abs. of 73rd ACFAS cong. May 9-13, 2005. UQAC. Chicoutimi. Canada.

17. Yudovskaya M., Distler V., Chaplygin I., Mokhov A. Native elements in high-temperature mineral associations of the Kudryavy volcano // Abs. of 73 ACFAS cong. May 9-13,2005. UQAC. Chicoutimi. Canada.

18. Знаменский B.C., Коржинский M.A., Штейнберг Г.С., Ткаченко С.И., Якушев А.И., Лапутина И.П., Брызгалов И.А., Самотоин Н.Д., Магазина Л.О., Кузьмина О.В., Органова Н.И., Рассулов В.А., Чаплыгин И.В. Рениит, ReS2 -Природный дисульфид рения из фумарол вулкана Кудрявый (о. Итуруп, Курильские острова) // ЗВМО. - 2005. - № 5. - С. 32-40.

19. Чаплыгин И.В. Минералы редких металлов из фумарол вулкана Кудрявый (о. Итуруп, Курильские о-ва) // Тез. годичной сессии МО РМО. Москва. 2005.-С. 132-135.

20. Yudovskaya М.А., Distler V.V., Chaplygin I.V., Mokhov A.V., Trubkin N.V., Gorbacheva S.A. Gaseous transport and deposition of gold in magmatic fluid: evidence from the active Kudryavy volcano, Kurile Islands // Miner. Deposita. -2006.-V. 40.-P. 828-848.

21. Сафонов Ю.Г., Волков A.B., Злобина T.M., Чаплыгин И.В. Золотоносные эндогенные рудообразующие системы: состояние проблемы, перспективы разработки // Тез. межд. совещ. "Актуальные проблемы рудообразования и металлогении". 10-12 апреля, 2006. Академгородок. Новосибирск.

22. Yudovskaya М.А., Tessalina S.G., Distler V.V., Chaplygin I.V., Capmas F., Birck J.-L., Allègre C.-J. Transport of HSE and Au by high-temperature gaseous fluid of the Kudryavy volcano (Kurile Arc) // Abs. 3rd Int. Workshop on Highly Siderophile Elements. Durham. UK. July 5-8,2006.

23. Chaplygin I., Yudovskaya M., Vergasova L., Mokhov A. Gold in exhalative processes of Kudriavy and Tolbachik volcanoes (Kurile-Kamchatka arc) // Abs. of 12th Quadrennial IAGOD symp. August 21-24,2006. Moscow. Russia.

24. Чугаев A.B., Юдовская M.A., Дистлер B.B., Чаплыгин И.В., Еремина А.В. Источники рудообразующего флюида фумарол вулкана Кудрявый (Курильские острова): изотопный состав свинца в газовых конденсатах и минералах сублиматов // ДАН. - 2007. - Т. 412. - № 5. - С. 685-688.

25. Чаплыгин И.В., Мозгова Н.Н., Мохов А.В., Копорулина Е.В., Бернхардт Х.-Ю., Брызгалов И.А. Новые данные о минералах системы ZnSCdS // Тез. Годичной сессии МО РМО. Москва. 31 мая-1 июня, 2007. - С. 324329.

26. Воронин М.В., Чаплыгин И.В., Осадчий Е.Г. Новые измерения JO2 з фумарольных газах вулканов Кудрявый и Мутновский // Тез. VIII межд. конф. «Новые идеи в науках о Земле». Москва. 10-13 апреля, 2007.

27. Юдовская М.А., Чаплыгин И.В., Тессалина C.B., Дистлер В.В., Чугаев А.В. Re-Os, Sm-Nd и Pb-Pb изотопные данные по источникам флюида и поведение высокосидерофильных элементов (ЭПГ, Re и Au) при стационарной магматической дегазации вулкана Кудрявый, курильские острова // Тез. XVIII симп. по геохимии изотопов. ГЕОХИ. Москва. 14-16 ноября, 2007. - С. 295296.

28. Chaplygin I.V., Mozgova N.N., Mokhov A.V., Koporulina E.V., Bernhardt H.-J., Bryzgalov I.A. Minerals of the system ZnS-CdS from fiimaroles of the Kudriavy volcano, Iturup Island, Kuriles, Russia // Can. Mineral. - 2007. - V. 45. -P. 709-722.

29. Сафонов Ю.Г., Попов B.B., Волков B.A., Злобина Т.М., Чаплыгин И.В. Актуальные проблемы металлогении золота // Геология и геофизика. - 2007. -Т. 48.-№12.-С. 1257-1275.

30. Tessalina S.G., Yudovskaya M.A., Chaplygin I.V., Birck J.-L., Capmas F. Sources of unique rhenium enrichment in fumaroles and sulphides at Kudryavy volcano // Geochim. Cosmochim. Acta. - 2008. - V. 72. - P. 889-909.

31. Yudovskaya M.A., Tessalina S.G., Distler V.V., Chaplygin I.V., Chugaev A.V., Dikov Yu.P. Behavior of highly-siderophile elements at magma degassing: a case study at the Kudryavy volcano // Chem. Geol. - 2008. - V. 248. - P. 318-341.

32. Chaplygin I.V., Yudovskaya M.A., Dubinina E.O., Tessalina S.V. Sources of fluid and rare metals at magmatic degassing on Kudriavy volcano, Kuriles, Russia // Abs. of EGU General Assembly. Vienna. Austria. 13-18 April, 2008.

33. Чаплыгин И.В. Минералообразующая система вулкана Кудрявый (о. Итуруп) // Тез. годичной сессии МО РМО. Москва. 22 мая-24 апреля, 2008. - С. 374-376.

34. Chaplygin I.V. New data on gas geochemistry of Kudriavy volcano (Kuriles, Russia) // Abs. of IAVCEI 10th Gas Workshop. Mexico City. Mexico. November 10-20,2008.

35. Chaplygin I. Trace element composition of volcanic gases of Kudriavy volcano by different sampling and analytical methods // Abstracts of Geoanalysis 2009 conf. September 7-11, 2009. Drakensberg. South Africa. - PP 19.

36. Чаплыгин И.В., Юдовская M.A. Металлоносность высокотемпературных вулканических газов // Мат. IV Всерос. симп. по вулканологии и палеовулканологии «Вулканизм и геодинамика». ИВиС ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 22-27 сентября 2009. - Т. 2. - С. 829-831.

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж |Я0 экз. Заказ № 35

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Чаплыгин, Илья Владимирович

Введение

Глава 1. Геологическое строение и эволюция вулканизма района вулкана Кудрявый.

1.1. История изучения вулкана.

1.2. Эволюция вулканизма и геологическое строение района вулкана Кудрявый

1.3. Петрохимические особенности вулканических пород кальдеры Медвежья

Глава 2. Минералого-геохимическая характеристика фумарольных полей.

2.1. Современная вулканическая активность

2.2. Фумарольные поля.

2.3. Минеральный состав и зональность фумарольных рудных образований

2.4. Механизм отложения рудных фаз.

Глава 3. Минералы редких и благородных металлов

3.1. Ренииг и молибденит.

3.1.1. Рениит

3.1.1.1. Морфология, оптические и физические свойства кристаллов рениита

3.1.1.2. Химический состав рениита

3.1.1.3. Структурная характеристика рениита

3.1.2. Молибденит.

3.1.2.1. Химический состав молибденита.

3.2. Кудрявит и кадмоиндит

3.2.1. Кудрявит

3.2.1.1. Морфология и форма выделений

3.2.1.2. Химический состав кудрявита.

3.2.1.3. Рентгеновские исследования и кристаллическая структура

3.2.2. Кадмоиндит

3.2.2.1. Морфология, оптические и физические свойства кристаллов

3.2.2.2. Химический состав кадмоиндита.

3.2.2.3. Рентгеновские данные.

3.3. Минералы системы ZnS-CdS

3.3.1. Общая характеристика

3.3.2. Морфология и рентгеновские данные

3.3.3. Химический состав и нестехиометрия минералов системы ZnS-CdS

3.4. Минералы системы Pb-Bi-S.

3.4.1. Химический состав

3.5. Минерализация благородных металлов

3.5.1. Металлические твердые растворы системы Cu-Au-Ag

3.5.2. Металлические твердые растворы системы Au-Ag

3.5.3. Эксгаляционное золото из толбачинских шлаковых конусов.

Глава 4. Металлоносность газовых потоков и продуктивность системы

4.1. Методы опробования высокотемпературных газов

4.2. Химический состав газов

4.3. Изотопный состав кислорода и водорода конденсатов

4.3.1 Аналитический метод.

4.3.2 Результаты

4.4. Концентрации элементов в газовой фазе

4.4.1. Аналитические методы

4.4.2. Концентрации элементов в газах

4.4.3. Концентрация рения в газах

4.4.4. Концентрация благородных металлов в газах

4.4.4.1. Золото.

4.4.4.2. Платиновые металлы.

4.5. Количественная оценка выноса элементов фумарольной системой вулкана

Глава 5. Модель рудно-магматической системы вулкана Кудрявый

5.1. Характеристика источников вещества по изотопным данным

5.1.1. Данные Pb-Pb изотопии.

5.1.2. Данные Sm-Nd изотопии

5.2. Глубинное строение земной коры под вулканом Кудрявый

5.2.1. Геофизические данные.

5.2.2. Расчетные данные

5.2.2. Размер промежуточной магматической камеры.

5.2.2. «Вылетевшие в трубу» месторождения.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Рудная минерализация высокотемпературных фумарол вулкана Кудрявый"

Актуальность исследования

Высокотемпературная редкометальная парогазовая система вулкана Кудрявый привлекает внимание исследователей уже почти два десятилетия, с момента обнаружения в продуктах фумарол редкометальной минерализации. В практическом отношении это связано с ростом промышленного потребления редких металлов и расширением области их применения, а в теоретическом плане изучение поствулканических явлений, следующих непосредственно за эруптивным этапом, является одной из важнейших задач не только вулканологии, но и науки о рудных месторождениях. Интерес представляют как режимы дегазации и параметры вулканических газов, так и, особенно, эксгаляционные процессы рудообразования.

Цель и задачи исследований

Для этого решались следующие задачи:

1. Выявление минеральных фаз-носителей редких и ' благородных металлов, выяснение особенностей изоморфизма редких металлов в рудных минералах, формирующихся из газового флюида в условиях фумарольной системы вулкана Кудрявый.

4. Решение вопросов генезиса, а именно, выяснение источников главных компонентов флюидов и рудных элементов на основе изучения изотопного состава О и Н газовых конденсатов, а также данных по Pb-Pb и Sm-Nd изотопным системам.

Фактический материал и использованные методы. Работа выполнена в лаборатории рудных месторождений ИГЕМ РАН в рамках базовых тематик ИГЕМ РАН в течение 1997—2009 гг. Материал для исследования (фрагменты рудных образований, пробы фумарольных газов и конденсатов) собран автором в течение 9-ти полевых сезонов (1998, 1999, 2001-2004, 2006-2008) на вулкане Кудрявый. Также использовалась коллекция образцов, собранная B.C. Знаменским в 1991-1996 гг., и продукты эксгаляций с конусов северного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения, любезно предоставленные сотрудником ИВиС ДВО РАН Л.П. Вергасовой. В ходе исследований выполнено около 700 микрорентгеноспектральных анализов, ~70 ICP-MS и AAS определений составов растворов и твердого вещества, 30 INAA определений, а также получено 20 дифрактограмм мономинеральных проб. При исследовании каменного материала с помощью оптической и электронной микроскопии изучено около 100 шлифов и блоков с фрагментами эксгаляционных образований. Отобрано и проанализировано 38 проб газа и 32 пробы газовых конденсатов, получено 28 определений изопного состава кислорода и водорода. Выполнено 22 определения Pb-Pb и Sm-Nd изотопного состава валовых проб, конденсатов и минеральных отборок.

Научная новизна и практическая ценность работы

На основе комплексного изучения минерального вещества эксгаляций, состава фумарольных газов и температурного режима, впервые дана минералого-геохимическая характеристика уникальных образований — редкометальных фумарольных кор вулкана Кудрявый. Открыты и детально изучены два новых минеральных вида редких металлов - кудрявит и кадмоиндит, при участии автора описан и утвержден первый собственный минерал рения — рениит. В рудной системе ZnS-CdS впервые на природном материале показаны условия структурно-фазового перехода, особенности изоморфного вхождения редких металлов для широкого диапазона составов. Впервые показана высокая изоморфная емкость Pb-Bi сульфосолей в отношении редких металлов. Установлены формы минерализации благородных металлов и температурные зависимости их отложения. Впервые проведено изучение Pb-Pb, Sm-Nd изотопных систем конденсатов, пород и сульфидных минералов, на основе чего сделаны выводы о доминирующей роли магматического источника рудного вещества типа БСОХ.

Впервые в ходе работ по оценке ресурсного потенциала фумарольной системы вулкана на рений и другие редкие элементы, в том числе в рамках выполнения госпроекта в ФГУП ИМГРЭ, был протестирован комплексный подход к определению металлоносности газов, сочетающий модернизированные способы опробования и современные аналитические методы.

Апробация результатов исследования

Достоверность результатов исследований подтверждена публикацией статей в резенцируемых журналах. Основные результаты диссертационной работы были доложены на 1-ой и 3-ей международных конференциях «Вулканизм и биосфера» (1998, 2003), на Всероссийской научной конференции «Геология, Геохимия, Геофизика на рубеже XX и XXI веков» в Москве (2002), на 9-ом Международном Платиновом симпозиуме (2002), на годичных сессиях Московского отделения РМО (2003, 2005, 2007, 2008), на 10-ом съезде ВМО в Санкт-Петербурге (2004), на 32-ом Международном Геологическом Конгрессе во Флоренции, Италия (2004), на 73-ей конференции ACFAS в Чикутими, Канада (2005), на 15-ой Международной геохимической конференции Goldschmidt 2005 в Айдахо, США (2005), на 3-ем рабочем совещании по высокосидерофильным элементам в Дареме, Великобритания (2006), на международном совещании «Актуальные проблемы рудообразования и металлогении» в Новосибирске (2006), на 12-ом международном симпозиуме IAGOD в Москве (2006), на XVIII Симпозиуме по геохимии изотопов в ГЕОХИ (2007), на Генеральной ассамблее Европейского союза Геонаук EGU2008 в Вене, Австрия (2008), наЛО-ом полевом совещании IAVCEI по вулканическим газам в Мехико, Мексика (2008), на 7-ой международной конференции Геоанализ 2009 в ЮАР (2009). Ко всем докладам были опубликованы тезисы.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка источников литературы, включающего 236 наименований. Общий объем работы составляет 186 страниц текста, включая 81 рисунок и 32 таблицы.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Чаплыгин, Илья Владимирович

Заключение

Обнаружение в фумарольных продуктах рениита, рениеносного молибденита, кадмоиндита, кудрявита, индиеносных минералов системы ZnS-CdS и других минералов редких и рассеянных элементов предполагает новый тип редкометальных сульфидных руд, формирующихся в условиях высокой температуры и низкого давления. Находки минеральных фаз золота свидетельствуют, что этот тип оруденения может сопровождаться благороднометальной минерализацией.

В условиях фумарольной системы вулкана Кудрявый золото отлагается как в самородном виде, так и в виде металлических твердых растворов систем Au-Ag и Си— Au-Ag в широком диапазоне температур (290-870°С), тогда как другие известные фумарольные системы характеризуются проявлением чистого самородного золота с небольшой примесью серебра при более низких температурах до 625°С.

Sm-Nd изотопные данные для вулканических пород и Pb-Pb изотопные данные для тех же пород, конденсатов и эксгаляционных минералов свидетельствуют, что магматический источник, который по своим изотопным характеристикам гомогенен и близок к истощенной мантии срединно-океанических хребтов Тихого океана, является преобладающим при формировании расплавов вулкана Кудрявый. В то же время, свинец лав и высокотемпературного флюида, связанных с деятельностью вулкана Кудрявый, имеет повышенное содержание РЬ изотопа. Вероятнее всего, это свидетельствует о вовлечении в магматический процесс также свинца донных осадков северной части Тихого океана.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Чаплыгин, Илья Владимирович, Москва

1. Барнс X.JL, Чаманский Г.К. Растворимость и перенос рудных минералов // Геохимия рудных месторождений. Под ред. Барнса X.JI. М.: Мир, 1970. - 543 с.

2. Бибикова Е.В., Вергасова Л.П., Макаров В.А. Исследование изотопного состава свинца возгонов большого трещинного Толбачинского извержения // Доклады АН СССР. 1982. Т. 264. - № 1. - С. 198-200.

3. Большое трещинное Толбачинское извержение (БТТИ, Камчатка, 1975-76 г.г.). Под ред. Федотова С.А. М.: Наука, 1984. - 638 с.

4. Бочарников Р.Е., Князик В.А., Штейнберг А.С., Штейнберг Г.С. Эмиссия газов, рудных и петрогенных элементов на вулкане Кудрявый, остров Итуруп, Курильские острова // Доклады АН. 1998. Т. 361. - № 5. - С. 671-674.

5. Бочарников Р.Е. Физико-химические аспекты магматической дегазации на вулкане Кудрявый (о. Итуруп, Курильские о-ва): Дис. . канд-та геол.-мин. наук. -Черноголовка, 2002. - 202 с.

6. Бурьянова Е.З. К минералогии и геохимии кадмия в осадочных породах Тувы // Геохимия. 1960.-№ 2.-С. 177-182.

7. Быкова Е.Ю., Чаплыгин И.В. Минералы вгортцит-гринокитового ряда из высокотемпературных газовых струй вулкана Кудрявый (Курильские острова) // Тезисы 1-ой международной научной конференции. "Вулканизм и биосфера". -Туапсе,- 1998.-35 с.

8. Вергасова Л.П. Минералы эксгаляций и условия их образования на лавовых потоках и шлаковых конусах БТТИ: Автореф. .дис. канд-та геол.-мин. наук. — Л.: ЛГУ.- 1988.-24 с.

9. Вергасова Л.П., Филатов С.К. Минералы вулканических эксгаляций особая генетическая группа (по материалам Толбачинского извержения 1975-1976 гг.) // ЗВМО. - 1993. - № 4. - С. 68-76.

10. Вергасова Л.П., Набоко С.И., Серафимова Е.К. и др. Эксгаляционное самородное золото // Доклады АН СССР. 1982. - Т. 264. - № 1. - С. 201-204.

11. Вергасова Л.П., Надежная Т.Б. Новые минералы, открытые на вулканах Камчатки (обзор) // Постэруптивное минералообразование на активных вулканах Камчатки. Ч. 2. Владивосток: Изд-во ДВО АН СССР, 1992. С. 3-21.

12. Вергасова Л.П., Филатов С.К., Кутузова Р.С., Зеленский М.Е. К проблеме бокситообразования на примере БТТИ (Камчатка) //Вулканология и Сейсмология. -2004.-№3.-С. 48-53.

13. Виноградов А.П. Средние содержания химических элементов в основных типах изверженных горных пород Земной коры // Геохимия. 1962. - Т. 7. - С. 555-571.

14. Власов Г.М., Петраченко Е.Д. Вулканические серные месторождения и некоторые проблемы гидротермального рудообразования. М.: Наука, 1971. - 360 с.

15. Ганыпин В.А., Коркишко Ю.Н., Федоров В.А. Структурно-фазовая диаграмма состояния системы ZnS-CdS в субсолидусной области //Журнал неорг. химии.1993. Т. 38.-№ 12.-С. 2026-2031.

16. Генкин А.Д., Поплавко Е.М., Горшков А.И., Цепин А.И., Сивцов А.В. Новые данные о джезказганите сульфиде рения, молибдена, меди, свинца из месторождения Джезказган (Казахстан) //Геология, рудных месторождений.1994. Т. 36. - № 6. - С. 536-544.

17. Геологический справочник по сидерофильным и халькофильным редким металлам. /Под ред. акад. Н.П. Лаверова. М.: Недра, 1989. - 462 с.

18. Геохимия, минералогия и генетические типы месторождений редких элементов: Т.2 Минералогия редких элементов. М.: Наука, 1967. - 829 с.

19. Горшков Г.С. Вулканизм Курильской островной дуги. М.: Наука, 1967. - 287 с.

20. Данченко В.Я. Редкие металлы в рудах Курильских островов. — Ю.-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН. 1999. - 89 с.

21. Данченко В.Я., Иванов В.В. Самородное золото проявлений островодужного вулканического пояса //Самородные элементы рудных месторождений тихоокеанской окраины Азии. Владивосток: ДВО АН СССР. 1989. - С. 47-58.

22. Данченко В.Я., Рыбин А.В., Штейнберг Г.С. Рениеносная минерализация на Курильских островах // Тихоокеанская геология. — 1999. — Т. 18. — № 4. — С. 85-98.

23. Данченко В.Я. Золото-серебряная минерализация Большой Курильской гряды. Препринт. Ю.-Сахалинск: ИМГиГ ДВО АН СССР. 1990.

24. Дистлер В.В., Юдовская М.А., Знаменский B.C., Чаплыгин И.В. Элементы группы платины в современных фумаролах вулкана Кудрявый (остров Итуруп, Курильская островная гряда) //Доклады АН. 2002. - Т. 387. - № 2. - С. 237-241.

25. Евстигнеева Т.Л., Генкин А.Д., Тронева Н.В., Филимонова А.А., Цепин А.И. Шадлунит новый сульфид меди, железа, свинца, марганца и кадмия из медно-никелевых руд // ЗВМО. - 1973. -№ 102(1). - С. 63-74.

26. Ермаков В.А. Способ образования Курильской островной дуги // Доклады АН. -1990.-Т. 315.-№3.-С. 647-678.

27. Ермаков В.А., Знаменский B.C. Геология и петрология вулкана Кудрявый — М.: Проблемы магматической и метаморфической петрологии, 1995. — С. 18.

28. Ермаков В.А., Семакин В.П. Геология кальдеры Медвежья //Доклады АН. -1996. -Т. 351.-№3.-С. 361-365.

29. Ермаков В.А., Знаменский B.C., Штейнберг Г.С. Петрология вулкана-кальдеры Медвежья (Курильские острова) //Известия РАЕН, секция "Науки о Земле". -2001. -Вып. 6.-С. 97-118.

30. Ермаков В.А., Штейнберг Г.С. Вулкан Кудрявый и эволюция кальдеры Медвежья (о-в Итуруп, Курильские острова) //Вулканология и сейсмология. — 1999. — № 3. — С. 19-40.

31. Жигулев В.В., Аргентов В.В. Сейсмические исследования на вулкане Кудрявый (о. Итуруп) // Строение земной коры и перспективы нефтегазоносности в регионах северо-западной окраины Тихого Океана. Т. 2. Ю.-Сахалинск: ИМГиГ ДВО АН СССР.-2000.

32. Зеленский М.Е., Казьмин Л.А., Округин В.М. Моделирование геохимических процессов на вулкане Мутновский (Южная Камчатка) //Вулканология и Сейсмология. 2004. - № 5. - С. 37-50.

33. Злобин Т.К. Строение земной коры и верхней мантии Курильской островной дуги (по сейсмическим данным). Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1987. - 150 с.

34. Знаменский B.C., Лапутина И.П., Таран Ю.А., Якушев А.И. Рудоотложение из высокотемпературных газовых струй вулкана Кудрявый, о. Итуруп, Курильские острова // Доклады АН. 1993. - Т. 333. - № 2. - С. 227-230.

35. Знаменский B.C. Мало таких мест на земном шаре // Красный маяк. 1992. № 14.

36. Знаменский B.C., Устинов В.П. Генезис фумарольных минералов вулкана Кудрявый (о. Итуруп, Курильские о-ва) по изотопным данным //Доклады АН. — 1997. Т. 357. - № 2. - С. 239-243.

37. Иванов В.В., Юшко-Захарова О.Е., Борисенко Л.Ф., Овчинников Л.Н. Геологический справочник по сидерофильным и халькофильным редким металлам. М.: Недра, 1989. - 462 с.

38. Иванов С.Н. Индийсодержащий гринокит из Сибайского колчеданного месторождения на Урале // Доклады АН. 1946. - Т. 54. - № 7. - С. 623-626.

39. Калинин С.К., Файн Э.Е. Распространение рения в природных объектах. Алма-Ата: Наука, 1977. - 144 с.

40. Карпов Г.А., Вергасова Л.П., Карданова О.Ф. Золото в продуктах постмагматических процессов зоны перехода континент-океан (Камчатка) 2001.

41. Коваленкер В.А., Лапутина И.П., Вяльсов Л.Н. О высокоренистом молибдените из Талнахского медно-никелевого месторождения (Норильский район) // Доклады АН. 1974. -Т. 217. -№ 1.-С. 187-189.

42. Коваленкер В.А., Лапутина И.П., Знаменский B.C., Зотов И.А. Индиевая минерализация Большой Курильской островной дуги // Геология рудных месторождений. 1993. - Т. 35. - № 6. - С. 547-552.

43. Коваленко В.И., Наумов В.Б., Толстых М.Л. Царева Г.М., Кононкова Н.Н. Состав и источники магм кальдеры Медвежья (о. Итуруп, Южные Курилы) по данным изучения расплавных включений // Геохимия. 2004. - № 5. - С. 467-487.

44. Коваленко В.И., Наумов В.Б., Ярмолюк В.В., Дорофеева В.А., Мигдисов А.А. Баланс воды и хлора между мантией и внешними оболочками Земли // Геохимия. 2002. - № 10. - С. 1041-1070.

45. Коржинский М.А. Один на один с вулканом. М.: Наука, 2005. - 120 с.

46. Коржинский М.А., Бочарников Р.Е., Ткаченко С.И., Жданов Н.Н., Штейнберг Г.С. Особенности фумарольной активности вулкана Кудрявый в период 1991-1999 гг. и фреатическое извержение 1999 г. // Петрология. 2002. - Т.10. - С. 611-629.

47. Коржинский М.А., Ткаченко С.И., Булгаков Р.Ф., Шмулович К.И. Составы конденсатов и самородных металлов в сублиматах высокотемпературных газовых струй вулкана Кудрявый (остров Итуруп, Курильские острова) // Геохимия. — 1996. -№ 12.-С. 1175-1182.

48. Коржинский М.А., Ткаченко С.И., Романенко И.М., Штейнберг Г.С., Шмулович К.И. Геохимия и рениевая минерализация высокотемпературных газовых струй вулкана Кудрявый, о-в Итуруп, Курильские о-ва //Доклады АН. — 1993. Т.330. — № 5. - С. 627-629.

49. Большое трещинное Толбачинское извержение (БТТИ, Камчатка, 1975-76 гг.) / Под ред. Федотова С.А. М.: Наука, 1984. - 638 с.

50. Курильские острова (природа, геология, землетрясения, вулканы, история, экономика) / Под ред. Злобина Т.К. Ю.-Сахалинск: Сахалинское книжное издательство, 2004. - 228 с.

51. Лебедев Л.М. Минералы современных гидротерм. М.: Наука, 1979. 200 с.

52. Лебедев Л.М., Зотов А.В., Никитина И.Б., Дуничев В.М., Шурманов Л.П. Современные процессы минералообразования на вулкане Менделеева (о-в Кунашир) М.: Наука, - 76 с.

53. Магазина Л.О., Самотоин Н.Д., Знаменский B.C. Кадмийсодержащий вюртцит из фумарольного поля вулкана Кудрявый (о. Итуруп) по данным аналитической электронной микроскопии // Доклады АН. 1996. — Т.348. — №2. — С. 228-231.

54. Макеев А.Б., Павлов Л.П. Новая кадмиевая разновидность сфалерита //Доклады АН СССР. 1977. - Т. 236. - № 11. - С. 208-211.

55. Мозгова Н.Н. Нестехиометрия и гомологические ряды сульфосолей. М.: Наука, 1985.-264 с.

56. Набоко С.И. Вулканические эксгаляции и продукты их реакций // Труды лаб. вулканологии. М.: Изд-во AIT СССР, 1959. - Вып. 16. - 304 с.

57. Набоко С.И., Главатских С.Ф. Постэруптивный метасоматоз и рудообразование. — М.: Наука, 1983,- 168 с.

58. Неверов Ю.Л., Хведченя О.А. О рудной минерализации четвертичного возраста на Курильских островах // Геология рудных месторождений. 1966. — Т. 1. — С. 106-107.

59. Нечаев С.В., Бучинская К.М. Гринокит в редкометальных метасоматитах Украинского щита // Минералогический журнал. 1993. - Т. 15. - № 5. - С. 87-89.

60. Нечаев С.В., Бондаренко С.Н., Бондаренко И.Н., Бучинская К.М. Новые разновидности в природном ряду гринокит-вюртцит // Минералогический журнал. 1994. - Т. 16. - № 3-4. - С. 85-89.

61. Никитина Л.П., Меняйлов И.А., Шапарь В.Н. Модифицированные методы отбора и анализа вулканических газов // Вулканология и Сейсмология. — 1989. — № 4. — С. 3-15.

62. Новейший и современный вулканизм на территории России /Под ред. Н.П. Лаверова. Ин-т физики Земли им. О.Ю. Шмидта. М.: Наука, 2005. - 604 с.

63. Онтоев Д.О., Дружинин А.В., Цепин А.И., Вяльсов JI.H., Басова Г.В. Минералы ряда гринокит-вюртцит Кти-тебердинского месторождения // Новые данные о минералах. 1981. - Вып. 29. - С. 152-157.

64. Остапенко В.Ф. Петрография четвертичных экструзивных куполов кальдеры Медвежьей (о. Итуруп, Курильские о-ва). / В сб.: "Магматические и метаморфические комплексы Дальнего Востока СССР". Хабаровск. - 1967.

65. Остапенко В.Ф. Геологическое строение кальдер Медвежьей и Заварицкого и связь с ними полезных ископаемых: Автореф. дис. канд-та геол.-мин. наук. Ю.Сахалинск, 1969. — 19 с.

66. Остапенко В.Ф. Петрология кальдер Курильских островов (на примере кальдер Медвежьей и Заварицкого) // Тр. СахКНИИ. 1970. - Вып. 25. - С. 159-176.

67. Павлова З.Н., Бакарасов Е.В., Левин B.JL, Котельников П.Е., Абулгазина С.Д. Первая находка гринокита в рудах джезказганского типа (месторождение Жаман-Айбат) 11 Геология Казахстана. 1997. - Т. 4 (351). - С. 80-83.

68. Полякова О.П., Платонов А.Н. Вюртцит из Шерловогорского месторождения в Восточном Забайкалье. Конституция и свойства минералов. Киев: Наукова Думка, 1970.- 135 с.

69. Рафальсон М.С., Сорокин Н.Д. Определение самородного рения в вольфрамитах методом локального рентгеноспектрального анализа. — Иркутск: Вопросы геохимии, 1976. — Т. 1. — С. 65-66.

70. Рыбин А.В., Данченко В.Я., Чибиеова М.В., Гурьянов В.Б. Магматические комплексы и редкометальное оруденение вулкана Кудрявый (о. Итуруп, Курильские острова) // Вестник Сахалинского музея. 2000. - № 7. - С. 234-259.

71. Самотоин Н.Д., Магазина JI.O., Знаменский B.C. Структурно-морфологические характеристики природного дисульфида рения из фумарол вулкана Кудрявый, о. Итуруп, Курильские острова // Доклады АН. 1995. - Т. 345. - № 4. - С. 518-522.

72. Скиннер Б.Д. Генетическое разнообразие гидротермальных рудных месторождений. /Под ред. Барнса X.JI. Геохимия гидротермальных рудных месторождений. Изд. 2-е. М.: Мир, 1982. - 623 с.

73. Современные гидротермы и минералообразование. / Отв. ред. Лебедев Л.М. М.: Наука, 1977.

74. Тазиев Г. На вулканах Суфриер, Эребус, Этна. М.: Мир, 1987. - 264 с.

75. Таран Ю.А., Покровский Б.Г., Дубик Ю.М. Изотопный состав и происхождение воды андезитовых магм // Доклады АН СССР. 1989. - Т. 304. - С. 440-443.

76. Таусон В.Л., Абрамович М.Г. О полиморфизме сульфидов цинка и кадмия и фазовом размерном эффекте // Минералогический журнал. 1982. - Т. 4. - № 3. -С.35-44.

77. Таусон В.Л. О фазовом размерном эффекте в кадмийсодержащем сульфиде цинка и механизме образования политипов // Минералогический журнал. — 1983. Т. 5. - № 6. - С. 23-28.

78. Таусон В.Л. Физико-химический анализ политипии природного сульфида цинка // Минералогический журнал. 1985. - Т. 7. - № 3. - С. 65-73.

79. Таусон В. Л., Чернышев Л.В. Экспериментальные исследования по кристаллохимии и геохимии сульфида цинка. Новосибирск: Изд-во Наука СО, 1981.- 190 с.

80. Ткаченко С.И., Таран Ю.А., Коржинский М.А., Покровский Б.Г., Штейнберг Г.С., Шмулович К.И. Газовые струи вулкана Кудрявый, о. Итуруп, Курильские острова // Доклады АН СССР. 1992. - Т. 325. - № 4. - С. 823-828.

81. Ткаченко С.И. Высокотемпературные газы, конденсаты и сублиматы вулкана Кудрявый, остров Итуруп, Курильские острова: Автореф. дис. канд-та геол.-мин. наук. Черноголовка, 1996.

82. Толстых M.JL, Наумов В.Б., Бабанский А.Д., Богоявленская Г.Е., Хубуная С.А. Химический состав, летучие компоненты и элемепты-примеси расплавов, формировавших андезиты вулканов Курило-Камчатского региона // Петрология. — 2003.-Т. П.-№5.-С. 451-470.

83. Толстых M.JL, Наумов В.Б. Кононкова Н.Н. Три типа расплавов, участвовавших в формировании андезитобазальтов кальдеры Медвежья (о. Итуруп, Южные Курилы) // Геохимия. 1997. - № 4. - С. 391-398.

84. Чаплыгин И.В., Мозгова Н.Н., Брызгалов И.А., Мохов А.В. Кадмоиндит, CdIn2S4 -новый минерал из фумарол вулкана Кудрявый (о. Итуруп, Курильские острова) // ЗВМО. 2004. - № 133 (4). - С. 21-27.

85. Чаплыгин И.В. Кудрявит (Cd,Pb)Bi2S4 и кадмоиндит CdIri2S4 новые минералы из вулкана Кудрявый, о. Итуруп, Курильские о-ва // Материалы X съезда РМО. Санкт-Петербург. - 2004. - С. 198-199.

86. Чаплыгин И.В. Минералы редких металлов из фумарол вулкана Кудрявый (о. Итуруп, Курильские о-ва) // Мат. годичной сессии МО РМО. Москва, 2005. С. 132-135.

87. Чаплыгин И.В., Мозгова Н.Н., Мохов А.В., Копорулина Е.В., Бернхардт Х.-Ю., Брызгалов И.А. Новые данные о минералах системы ZnS-CdS // Мат. годичной сессии МО РМО. Москва, 2007. С. 324-329.

88. Чвилёва Т.Н., Безсмертная М.С., Спиридонов Э.М. и др. Справочник-определитель рудных минералов в отраженном свете. — М.: Недра, 1988.

89. Чичагов А.В. Сипавина Л.В. Рентгенометрические параметры твердых растворов. -М.: Наука, 1982.

90. Чураков С.В., Ткаченко С.И., Коржинский М.А., Бочарников Р.Е., Шмулович К.И. Термодинамическое моделирование эволюции состава высокотемпературных фумарольных газов вулкана Кудрявый, о. Итуруп, Курильские о-ва // Геохимия. — 2000.-№5.-С. 485-501.

91. Шадерман Ф.И., Кременецкий А.А. Новый сырьевой источник рения и перспективы его промышленного освоения // Разведка и охрана недр. — 1996. — № 8.-С. 17-21.

92. Шефер Г. Химические транспортные реакции. М.: Мир, 1964. - 191 с.

93. Шмулович К.И., Вакуленко А.Г., Ширяев А.А. Образование самородного кремния в сублиматах вулкана Кудрявый, о-в Итуруп, Курильские острова // Доклады АН.- 1997. Т. 254. - № 6. - С. 800-803.

94. Шмулович К.И. Образование солевых расплавов при магматической дегазации в открытой системе: пример вулкана Кудрявый, остров Итуруп, Курилы // Доклады АН. 1999. - Т. 365. - № 3. - С. 383-387.

95. Юдовская М.А., Трубкин Н.В., Копорулина Е.В., Белаковский Д.И., Мохов А.В., Кузнецова М.В., Голованова Т.И. Абрамовит Pb2SnInBiS7 новый минерал из фумарол вулкана Кудрявый (Курильские острова) // ЗВМО. - 2007. - Ч. CXXXVI.- №. 5. — С. 37—43.

96. Africano F., Bernard A. Acid alteration in the fumarolic invironment of Usu volcano, Hokkaido, Japan // J. Volcanol. Geotherm. Res., 2000. V. 97. - P. 475-495.

97. Africano F., Van Rompaey G., Bernard A., Le Guern F. Deposition of trace elements from high temperature gases of Satsuma-Iwojima volcano // Earth Planets Space, 2002. -V. 54. P. 275-286.

98. Balic-Zunic Т., Makovicky E. The crystal structure of Kudriavite (Cd,Pb)Bi2S4 // Can. Mineral., 2007. V. 45. - P. 437-443.

99. Baranov B.V., Werner R., Hoernle K.A., Tsoy I.B., van den Bogaard P., Tararin I.A., Evidence for compressionally induced high subsidence rates in the Kurile Basin (Okhotsk Sea) // Tectonophysics 2002. V. 350. - P. 63-97.

100. Berlepsch P., Balic-Zunic Т., Makovicky E. The superposition structure of quadratite Ag(Cd,Pb)AsS3 //Abstr. Danish Crystallogr. Soc. Meeting (Riso). 1999.

101. Bernard A., Dumortier P. Identification of natural rhenium sulfide (ReS2) in volcanic fumaroles from Usu volcano, Hokkaido, Japan // Proc. Xl-th Int. Cong, on Electron Microscopy. Kyoto, 1986. - P. 1691-1693.

102. Bernard A. A., Le Guern F. Condensation of volatile elements in high-temperature gases of Mount St. Helens // J. Volcanol. Geotherm. Res., 1986. V. 28. - P. 91-105.

103. Bernard A., Symonds R.B., Rose W.J. Volatile transport and deposition of Mo, W and Re in high temperature magmatic fluids // Appl. Geochem., 1990. V. 5. - P. 317-326.

104. Bindeman I. N., Bailey J. C. // Earth Planet Sci. Lett., 1999. V.169. - P. 209-226.

105. Borodaev Yu.S., Garavelli A., Garbarino C., Grillo S.M., Mozgova N.N., Organova N.I., Trubkin N.V., Vurro F. Rare sulfosalts from Vulcano, Aeolian islands, Italy. III. Wittite and cannizzarite // Can. Mineral., 2000. V. 38. - P. 23-34.

106. Borodaev Yu.S., Garavelli A., Garbarino C., Grillo S.M., Mozgova N.N., Uspenskaya T.Yu., Vurro F. Rare sulfosalts from Vulcano, Aeolian islands, Italy. IV. Lillianite // Can. Mineral., 2001. -V. 39. P. 1383-1396.

107. Borodaev Yu.S., Garavelli A., Garbarino C., Grillo S.M., Mozgova N.N., Paar W.H., Тора D., Vurro F. Rare sulfosalts from Vulcano, Aeolian islands, Italy. V. Selenian heyrovskyite // Can. Mineral., 2003. V. 41. - P. 429-440.

108. Borodaev Yu.S., Garavelli A., Kuzmina O.V., Mozgova N.N., Organova N.I., Trubkin N.V., Vurro F. Rare sulfosalts from Vulcano, Aeolian islands, Italy. I. Se-bearing kirkiite, Pbi0(Bi,As)6(S,Se)i9// Can. Mineral., 1998. V. 36. - P. 1105-1114.

109. Botcharnikov R.E., Shmulovich K.I., Tkachenko S.I., Korzhinsky M.A., Rybin A.V. Hydrogen isotope geochemistry and heat balance of a fumarolic system: Kudriavy volcano, Kuriles // J. Volcanol. Geotherm. Res., 2003. V. 124. - № 1-2. - P. 45-66.

110. Botcharnikov R.E., Shmulovich K.I., Tkachenko S.I., Korzhinsky M.A., and Steinberg G.S. Gas metasomatism: experiments at natural fumaroles of Kudriavy volcano, Iturup, Kurile Islands // Geochem. Intern., 2000. V. 38, - Suppl. 2. - P. 186-193.

111. Burke E.A.J., Kieft C. Roquezite and Cu-In-bearing sphalerite from Langban, Bergslagen, Sweden // Can. Mineral., 1980. -V. 18. P. 361-363.

112. Chaplygin I.V. Pb-Bi-Cd-In-Se Mineralization from high temperature fumaroles of the Kudriavy volcano, Kuril Islands // Abs. 32nd International Geological Congress (part 1). Florence. Italy. August 20-28, 2004. P. 277.

113. Chaplygin I., Safonov Yu., Mozgova N., Yudovskaya M. Unique environment for ore mineralization on the Kudriavy volcano, Kurile Islands, Russia // Abs. 73rd ACFAS Cong. UQAC. Chicoutimi. Canada. May 9-13, 2005.

114. Chaplygin I., Yudovskaya M., Vergasova L., Mokhov A. Gold in exhalative processes of Kudriavy and Tolbachik volcanoes (Kurile-Kamchatka arc) // Abs. 12th Quadrennial IAGOD Symp. Moscow. Russia. August 21-24, 2006. A146.

115. Chaplygin I.V., Mozgova N.N., Mokhov A.V., Koporulina E.V., Bernhardt H.-J., Bryzgalov I.A. Minerals of the system ZnS-CdS from fumaroles of Kudriavy volcano, Iturup Island, Kuriles, Russia // Can. Mineral., 2007. V. 45. - P. 709-722.

116. Cheynet В., DalFAglio M., Garavelli A., Grasso M.F., Vurro F. Trace elements from fumaroles at Vulcano Island (Italy): rates of transport and a thermochemical model // J. Volcanol. Geotherm. Res., 2000. V. 95. - P. 273-283.

117. Choe Won Young, Lee S., O'Connell P., Covey A. Synthesis and structure of new Cd-Bi-S homologous series: a study in intergrowth and the control of twinning patterns // Chem. Mater., 1997. V. 9. - P. 2025-2030.

118. Crowe B.M., Finnegan D.L., Zoller W.H., Boynton W.V. Trace element geochemistry of volcanic gases and particles from the 1983-1984 eruptive episodes of Kilauea volcano // J. Geophys. Res., 1987. V. 92. - P. 13708-13714.

119. Cousens B.L., Allan J.F., Gorton M.P. Subduction modified pelagic sediments as the enriched component in back-arc basalts from the Japan Sea: Ocean Drilling Program Sites 797 and 794 // Contrib. Mineral. Petrol., 1994. 117. - P. 421-434.

120. Crusius J., Calvert S., Pedersen Т., Sage D. Rhenium and molybdenum enrichments in sediments as indicators of oxic, suboxic and sulfidic conditions of deposition // Earth Planet. Sci. Lett., 1996. V. 145. - P. 65-78.

121. Distler V.V., Yudovskaya M.A., Chaplygin I.V., Znamensky V.S. PGE in the modem hydrotherms of Kudryavy volcano (Kuril Islands). // Abs. 9th Int. Platinum Symp. Billings. Montana. USA. July 21-25, 2002.

122. Fischer T.P., Giggenbach W.F., Sano Y., Williams S.N. Fluxes and sources of volatiles discharged from Kudryavy, a subduction zone volcano, Kurile Islands // Earth Planet. Sci. Lett., 1998. V. 166. - P. 81-96.

123. Friemelt K., Lux-Steiner M.-Ch., Bucher E. Optical properties of the layered transition-metal-dichalcogenide ReS2: Anisotropy in the Van der Waals plane // J.- Appl. Phys., 1993. V. 74. - №. 8. - P. 5266-5268.

124. Fulignati P., Sbrana A. Presence of native gold and tellurium in the active high-sulfidation hydrothermal system of the La Fossa volcano (Vulcano, Italy) // J. Volcanol. Geotherm. Res., 1998. V. 86. - P. 187-198.

125. Garavelli A. Mineralogia e geochimica di fasi vulcaniche condensate: I sublimati delFisola di Vulcano tra il 1990 ed il 1993. Ph.D. thesis. Dip. Geomineralogico, Universita degli Studi di Bari. Bari. Italy. 1994.

126. Garavelli A., Laviano R., Vurro F. Sublimate deposition from hydrothermal fluids at the Fossa crater Vulcano, Italy // Eur. J. Mineral., 1997. - V. 9. - P. 423-432.

127. Garavelli A., Mozgova N.N., Orlandi P., Bonaccorsi E., Pinto D., Moelo Y., Borodaev Yu.S. Rare sulfosalts from Vulcano, Aeolian islands, Italy. VI. Vurroite, Pb2oSn2(Bi,As)22S54Cl6, a new mineral species // Can. Mineral., 2005. V. 43. - P. 703-711.

128. Gemmel J.B. Geochemistry of metallic trace elements in fumarolic condensates from Nicaraguan and Costa Rican volcanoes // J. Volcanol. Geotherm. Res., 1987. V. 33. — P. 161-181.

129. Gerlach T.M, Casadevall T.J. Fumarole emmisions at Mount St. Helens volcano, June 1980 to October 1981: degassing of a magma-hydrothermal system. // J. Volcanol. Geotherm. Res., 1986. V. 28. - P. 141-160.

130. Getahun A., Reed M.H., Symonds R. Mount St. Augustine volcano fumarole wall rock alteration: mineralogy, zoning, composition and numerical models of its formation process // J. Volcanol. Geotherm. Res., 1996. V. 71. - P. 73-107.

131. Giggenbach W.F. A simple method for the collection and analysis of volcanic gas samples // Bull. Volcanol., 1975. V. 39. - P. 132-145.

132. Giggenbach W.F. Redox processes governing the chemistry of fumarolic gas discharges from White island, New Zealand // Appl. Geochem., 1987. V. 3. - P. 143-161.

133. Giggenbach W.F. Isotopic shifts in waters from geothermal and volcanic systems along convergent plate boundaries and their origin // Earth Planet. Sci. Lett., 1992. V. 113. — P. 495—510.

134. Giggenbach W.F. Chemical compositions of volcanic gases. Monitoring and mitigation of volcanic hazards. - Berlin: Springer, 1996. - P. 221-256.

135. Ginderow P.D. Structures cristallines de PbJngSn et Pb3ln6,67Sn // Acta Cryst., 1978. -B34.-P. 1804-1811.

136. Goff F., Stimac J.A., Larocque C.L., Hulen J.B., McMurtry G.M., Adams A.I., Roldan-M A., Trujillo P.E.Jr, Counce D., Chipera S.J., Mann D., Heizler M. Gold degassing and deposition at Galeras volcano, Colombia // GSA today, 1994. V. 4. - P. 244-247.

137. Goff F., McMurtry G.M. Tritium and stable isotopes of magmatic waters // J. Volcanol. Geotherm. Res., 2000. V. 97. - P. 347-396.

138. Hedenquist J.W., Aoki M., Shinohara H. Flux of volatiles and oreforming metals from the magmatic-hydrothermal system of Satsuma-Iwojima volcano // Geology, 1994. V. 55.-P. 585-588.

139. Hedenquist J.W., Simmons S.F., Giggenbach W.F., Eldridge C.S. White island, New Zealand, volcanic-hydrotermal system represents the geochemical environment of high-sulfidation Cu and Au ore deposition // Geology, 1993. V. 21. - P. 731-734.

140. Hill R.J., Craig J.R., Gibbs G.V. Cation ordering in the tetrahedral sites of the thiospinel FeIn2S4 // J. Phys. Chem. Solids, 1978. V. 39. - P. 1105-1 111.

141. Hurlbut C.S.Jr. The wurtzite-greenockite series // Amer. Mineral., 1957. V. 42. - P. 184-190.

142. Johan Z. Indium and Germanium in the structure of sphalerite: an example of coupled substitutiuon with copper // Mineral. Petrol., 1988. V. 39. - P. 211-229.

143. Kaneko S., Aoki H., Kawahara Y., Imoto F., Matsumoto K. Solid solutions and phase transformation in the system ZnS-CdS under hydrothermal conditions // J. Electrochem. Soc., 1984.-V. 131. — № 6. — P. 1445-1446.

144. Kavalieris I. High Au, Ag, Mo, Pb, V and W content of fumarolic deposits at Merapi volcano, central Java, Indonesia // J. Geochem. Expl., 1994. V. 50. - P. 479-491.

145. Kazahaya K., Shinohara H., Saito G. Degassing process of Satsuma-Iwojima volcano, Japan: Supply of volatile components from a deep magma chamber // Earth Planets Space, 2002. V. 54. - P. 327-335.

146. Kazahaya K., Shinohara H., Saito G. Excessive degassing of Izu-Oshima volcano: Magma convection in a conduit // Bull. Volcanol., 1994. V. 56. - P. 207-216.

147. Kay R.W., Sun S.S., Lee-Hu C.N. // Cheochim. Cosmochim. Acta, 1978. V. 42. - P. 263-273.

148. Kersting, A.B. // Proc. of the ODP, 1995. V.145. - P. 383-388.

149. Kojonen K.K., Roberts A.C., Isomaki O.P., Knauf V.V., Johanson В., Pakkanen L. Tarkianite, (Cu,Fe)(Re,Mo)4Ss, a new mineral species from the Hitura mine, Nivala, Finland // Can. Mineral., 2004. V. 42. - P. 539-544.

150. Korzhinsky M.A., Tkachenko S.I., Shmulovich K.I., Taran Yu.A., Shteinberg G.S. Discovery of a pure rhenium mineral at Kudriavy volcano // Nature, 1994. V. 369. -P. 51-52.

151. Korzhinsky M.A., Tkachenko S.I., Shmulovich K.I., Steinberg G.S. Native Al and Si formation // Nature, 1995. V. 375. - P. 544.

152. Korzhinsky M.A., Tkachenko S.I., Bulgakov R.F., Shmulovich K.I. Condensate compositions and native metals in sublimates of high-temperature gas streams of Kudryavy Volcano, Iturup Island, Kuril Islands // Geochem. Intern., 1996. V. 36. - P. 1175-1182.

153. Krauskopf K.B. The possible role of volatile metal compounds in ore genesis // Econ. Geol., 1964.-V. 59.-22 p.

154. Kremenetsky A.A. Rhenium extraction from the active fumarole gases (Kudryavy volcano, Russia) // Abs. 32nd Int. Geol. Cong, (part 1). Florence. Italy. August 20-28, 2004.-615p.

155. Lambert G., Le Cloarec M.F., Pennisi M. Volcanic output of SO2 and trace metals: A new approach // Geochim. Cosmochim. Acta, 1988. V. 52. - P. 39-42.

156. Le Guern F., Bernard A. A new method for sampling and analyzing volcanic sublimates. Application to Merapi volcano, Java // J. Volcanol. Geotherm. Res., 1982. V. 12. - P. 133-146.

157. Lepetit P., Bente K., Doering Т., Luckhaus S. Crystal chemistry of Fe-containing sphalerites // Phys. Chem. Minerals, 2003. V. 30. - P. 185-191.

158. Meeker K., Chuan R., Kyle P.R., Palais J. Emission of elemental gold particles from Mount Erebus, Ross Island, Antarctica // Geophys. Res. Lett., 1991. V. 18. - P. 14051408.

159. Meisser N., Thelin P., Chiappero P.J., Maurel C. Laforetite, AgInS2, a new mineral of the chalcopyrite group from the Montgros mine, Haute-Loire, France // Eur. J. Mineral., 1999,-V. 11.-P. 891-897.

160. Mloszewski M.J., Saha A.K., Nuffield E.W. Manganoan ferroan wurtzite from Llalagua, Bolivia (II) // Can. Mineral., 1957. V. 6. - P. 136-139.

161. Norman M.D., Garcia M.O., Bennet V.C. Rhenium and chalcophile elements basaltic glasses from Ko'olau and MolokaT volcanoes: Magmatic outgassing and composition of the Hawaiian plume // Geochim. Cosmochim. Act, 2004. V. 68. - № 18. - P. 3761-3777.

162. Orlandi P., Dini A., Olmi F. Grumiplucite, a new mercury-bismuth sulfosalt species from the Levigliani mine, Apuan Alps, Tuscany, Italy // Can. Mineral., 1998. V. 36. -P. 1321-1326.

163. Osadchii E.G. Solid solutions and phase relations in the system Cu2SnS3-ZnS-CdS at 850° and 700°C //Neues Jahrb. Miner. Abh., 1986. V. 155. - P. 23-38.

164. Patterson D.J. Zincian greenockite in stratiform lead-zinc-silver mineralization at Lady Loretta, Northwest Queensland // Can. Mineral., 1985. V. 23. - Part 1. - P. 89-94.

165. Pinto D., Balic-Zunic T. Bonaccorsi E., Borodaev Yu.S., Garavelli A., Garbarino C., Makovicky E., Mozgova N.N., Vurro F. Rare sulfosalts from Vulcano, Aeolian islands, Italy. VII. Cl-bearing galenobismutite // Can. Mineral., 2006. V. 44. - P. 443-457.

166. Quisefit J.P., Toutain J.P., Bergametti G. et. al. Evolution versus cooling of gaseous volcanic emissions from Momotombo Volcano, Nicaragua: Thermochemical model and observations // Geochim. Cosmochim. Acta, 1989. V. 53. - P. 2591-2608.

167. Schafer H. Chemische transportreaktionen. Verlag Chemie, Weinheim (Russian version: Mir, Moscow). 1961.

168. Scott S.D., Barnes H.L. Sphalerite-wurtzite equilibria and stoichiometry // Geochim. Cosmochim. Acta, 1972. V. 36. - P. 1275-1295.

169. Shmulovich K.I., Churakov S.V. Natural fluid phases at high temperatures and low pressures // J. Geochem. Expl., 1998.-V. 62.-P. 183-191.

170. Shinohara H., Kazahaya K., Lowenstern J.B. Volatile transport in a convecting magma column: implications for porphyry Mo mineralization // Geology, 1995. V. 23. - P. 1091-1094.

171. Sillitoe R.H., Bonham Jr.H.F. Volcanic landforms and ore deposits // Econ. Geol., 1984. -V. 79.-P. 1286-1298.

172. Simkin Т., Siebert L. Volcanoes of the World (2nd ed.). 1994. Geoscience Press, Inc. Tucson. Arizona.

173. Skinner B.J., Bethke P.M. Relationship between unit-cell edges and composition of synthetic wurtzites // Amer. Mineral., 1961. V. 46. - P. 1382-1398.

174. Skinner В .J. Unit-cell edges of natural and synthetic sphalerites // Amer. Mineral., 1961. -V. 46.-P. 1399-1411.

175. Stevenson D.S., Blake S. Modelling the dynamics and thermodynamics of volcanic degassing // Bull. Volcanol. 1998. V. 60. - P. 307-317.

176. Stoiber R.E., Rose W.I. The geochemistry of Central American volcanic gas condensates // Geol. Soc. Am. Bull., 1970. V. 81. - P. 2891-2912.

177. Stoiber R.E., Rose W.I. Fumarole incrustations at active Central American volcanoes // Geochim. Cosmochim. Acta, 1974. V. 38. - P. 495-516.

178. Sun W., Bennet V.C., Eggins S.M., Kamenetsky V.S., Arculus RJ. Enhanced mantle-to-crust rhenium transfer in undegassed arc magmas // Nature, 2003. V. 422. - P. 294-297.

179. Symonds R.B. Scanning electron microscope observations of sublimates from Merapi Volcano, Indonesia // Geochem. J., 1993. V. 26. - P. 337-350.

180. Symonds R.B., Mizutani Y., Briggs P.H. Long-term geochemical surveillance of fumaroles at Showa-Shinzan dome, Usu volcano, Japan // J. Volcanol. Geotherm. Res., 1996.-V. 73.-P. 177-211.

181. Symonds R.B., Reed M.H., Rose W.I. Origin, speciation and fluxes of trace-element gases at Augustine volcano, Alaska: Insights into magma degassing and fumarolic processes // Geochim. Cosmochim. Acta, 1992. V. 56. - P. 633-657.

182. Symonds R.B., Rose W.I., Gerlach T.M. et. al. Evaluation of gases, condensates, and SO2 emission from Augustine Volcano, Alaska: the degassing of a Cl-rich volcanic system //Bull. Volcanol., 1990. V. 52. - P. 355-374.

183. Szymanski J.T. The crystal structure of cernyite, CmCdSnS.^ a cadmium analogue of stannite // Can. Mineral., 1978. V. 16. - P. 147-151.

184. Taran Yu.A., Bernard A., Gavilanes J.-C., Africano F. Native gold in mineral precipitates from high-temperature volcanic gases of Colima volcano, Mexico // Appl. Geochem., 2000. V. 15. - P. 337-346.

185. Taran Yu.A., Hedenquist J.W., Korzhinskiy M.A., Tkachenko S.I., Shmulovich K.I. Geochemistry of magmatic gases from Kudryavy volcano, Iturup, Kuril islands // Geochim. Cosmochim. Acta, 1995. V. 59. - № 9. - P. 1749-1761.

186. Tarkian M., Breskovska V. Greenockite from the Madjarovo Pb-Zn ore district, Eastern Rhodope, Bulgaria // Mineral. Petrol., 1989. V. 40. - № 2. - P. 137-144.

187. Tessalina S.G., Yudovskaya M.A., Chaplygin I.V., Birck J.-L., Capmas F. Sources of unique rhenium enrichment in fumaroles and sulphides at Kudryavy volcano // Geochim. Cosmochim. Acta, 2008. V. 72. - P. 889-909.

188. Ueno Т., Scott S.D. Solubility of gallium in sphalerite and wurtzite at 800°C and 900°C // Can. Mineral., 1991. V. 29. - Part 1. - P. 143-148.

189. Ulrich Т., Gtinther D., Heinrich C.A. Gold concentrations of magmatic brines and the metal budget of porphyry copper deposits // Nature, 1999. V. 399. - P. 676-679.

190. Vaughan D.J., Craig J.R. Mineral chemistry of metal sulfides. Cambridge University Press. Cambridge. 1978.

191. Vurro F., Garavelli A., Garbarino C., Moelo Y., Borodaev Yu.S. Rare sulfosalts from Vulcano, Aeolian islands, Italy. II. Mozgovaite, PbBi4(S,Se)7, a new mineral species // Can. Mineral., 1999. V. 37. - P. 1499-1506.

192. Wahrenberger C.M. Some aspects of the chemistry of volcanic gases. Ph.D. thesis. Swiss Federal Inst, of Technology. Zurich, 1997. 212 p.

193. Walia D.S., Chang L.L.Y. Investigations in the system PbS-Sb2S3-As2S3 and PbS-Bi2S3-As2S3 // Can. Mineral., 1973. V. 12. - Part 2. - P. 113-119.

194. White N.C. High sulfidation epithermal gold deposits: Characteristics and a model for their origin // Geological survey of Japan Report, 1991. V. 227. - P. 9-20.

195. Wildervanck J.C., Jellinek F. The dichalcogenides of technetium and rhenium // J. Less-Common Metals., 1971. V. 24. - P. 73-81.

196. Williams-Jones A.E., Migdisov A.A., Archibald S.M., Xiao Z. Vapor-transport of ore metals // Water-Rock Interactions, Ore Deposits, and Environmental Geochemistry: A Tribute to David A. Crerar. The Geochemical Society, Spec. Publ., 2002. № 7.

197. Williams-Jones A. E., Heinrich C. A. Vapor Transport of Metals and the Formation of Magmatic-Hydrothermal Ore Deposits // Econ. Geol., 2005. V. 100. - P. 1287-1312.

198. Workman R.K., Hart S.R. Major and trace element composition of the depleted MORB mantle (DMM) // Earth Plan. Sci. Lett., 2005. - V. 231. - 53-72.

199. Yudovskaya M.A., Distler V.V., Mokhov A.V., Chaplygin I.V. Gas transport of gold in fluid systems of modern volcanoes as possible model of gold mineralization // Abs. 32nd Int. Geol. Cong, (part 1). Florence. Italy. August 20-28, 2004. P. 49.

200. Yudovskaya M., Distler V., Chaplygin I., Mokhov A. Extreme fractionation of REE and some transition metals in the natural high-temperature vapor systems // Abs. 15th Goldschmidt Conf. Moscow. Idaho. USA. May 20-25, 2005. P. A741.

201. Zelenski M., Bortnikova S. Sublimate speciation at Mutnovsky volcano // Eur. J. Mineral., 2005. -V. 17. P. 107-118.

202. Znamenskii V.S., Yakushev A.I. Das erste Rhenium-Mineral vom Vulkan Kudriavy, Kurilen // Lapis, 2000. Jg. 25. - Nr. 1. - P. 21.

Информация о работе

Чаплыгин, Илья Владимирович
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2009
ВАК 25.00.11

Диссертация

Рудная минерализация высокотемпературных фумарол вулкана Кудрявый - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы