Эволюция системы расплав-флюид, магматическая несмесимость и баланс халькофильных элементов и благородных металлов в островодужных магмах

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-17-10145

НазваниеЭволюция системы расплав-флюид, магматическая несмесимость и баланс халькофильных элементов и благородных металлов в островодужных магмах

Руководитель Каменецкий Вадим Семёнович, Кандидат геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экспериментальной минералогии имени академика Д.С. Коржинского Российской академии наук , Московская обл

Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-201 - Геохимия магматических процессов

Ключевые слова Вулканизм; рудообразование; расплавные включения; магматическая несмесимость; сульфиды; благородные металлы; эксперимент; коровая ассимиляция

Код ГРНТИ38.35.19; 38.37.25; 38.39.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Концентрации халькофильных элементов и благородных металлов в примитивных магмах и отделение несмесимых жидкостей (флюидов) от силикатного расплава являются ключевыми моментами в формирования любой минерализации, связанной с эволюцией магматических систем. Достоверные данные о составах примитивных магм и о процессах природной магматической несмесимости могут быть получены практически единственным способом – при помощи изучения расплавных и флюидных включений в минералах. В таких включениях могут быть зафиксированы составы исходного расплава до кристаллизации, дегазации или явлений несмесимости, а также сам момент разделения расплава на две или более несмесимые фазы. По сравнению с экспериментальными и теоретическими методами преимуществом расплавных включений является то, что в них представлены непосредственно природные системы (расплав или флюид), тогда как в опытах или теоретических построениях обычно используются упрощенные составы. Развитие современных локальных методов анализа (электронный и ионный микрозонд, ICP-MS с лазерной абляцией и т.д.) позволяет, изучая расплавные и флюидные включения, эффективно получать новые данные о коэффициентах распределения и эволюции летучих и экономически значимых элементов в магмах. Анализы расплавных включений могут быть дополнены составом породы в целом, что помогает оценить направление эволюции расплава. Исследовать включения расплава, флюида, сульфидных и других несмесимых с магмой жидкостей предполагается на имеющемся и вновь отобранном каменном материале. Коллектив располагает образцами наиболее примитивных островодужных пород (с высокомагнезиальными оливином и пироксенами) с некоторых современных и древних островных дуг: Камчатка, Урал, Эоловые острова, Вануату, Соломоновы острова, Индонезия, Valu Fa Ridge, Новая Зеландия, Манус, Новая Каледония, Папуа Новая Гвинея, Тродос (Кипр). Предполагается также провести дополнительное опробование двух камчатских вулканов Толбачик и Горелый. Выбор объектов исследования на Камчатке обусловлен несколькими причинами. В первую очередь, это необычно высокие концентрации золота, измеренные в ряде образцов с обоих вулканов (до 36 ppb в лавах Толбачика и до 216 ppb в пеплах вулкана Горелый, согласно данным известного исследователя золоторудных месторождений И.Я. Некрасова). Толбачик известен проявлениями самородного золота в необычной ассоциации среди лав и шлаков, т.е. в таких местах, где обычно золото не встречается. Золотая аномалия может быть связана с ассимиляцией скрытого золоторудного месторождения; эту гипотезу предстоит подтвердить или опровергнуть путем систематического анализа разновозрастных пород вулкана и статистической обработки. В магнезиальных оливинах (Fo89-92) на вулкане Толбачик нами обнаружен уникальный комплекс расплавных, сульфатных и (Fe,Cu,Ni)S-Au-PGE включений. Имеющиеся у коллектива образцы беспрецедентны для вулканов островных дуг по интенсивности минерализации и высоким концентрациям благородных металлов; сумма Au-PGE в сульфидах достигает 240 ppm, что соответствует наиболее богатым месторождениям мира типа риф Меренского или Столлуотер в Южной Африке. Сульфидные глобули Толбачика зачастую соседствуют с глобулями сульфатного расплава (ангидрит CaSO4), что является первым в мире подтверждением природной сульфид-сульфат-силикатной несмесимости. Для исследования силикатно-флюидной несмесимости важно, что оливины Толбачика содержат много крупных (до 150 мк) природно-закаленных расплавных включений с высокими концентрациями летучих компонентов, и одновременно для этого вулкана были недавно измерены составы высокотемпературных (> 1000 °C) газовых эмиссий, включая полный набор микроэлементов. Работа над проектом будет состоять из нескольких стадий: (1) сбор каменного материала, дробление и предварительное концентрирование Au-PGE методом “NiS Fire Assay”; (2) выделение фракций минералов с расплавными, сульфидными и флюидными включениями; (3) эксперимент на газовых установках высокого давления, в том числе гомогенизация расплавных включений; (4) эксперименты в термокамере, анализ на LA-ICPMS и электронном микроскопе высокого разрешения. Проект рассчитан на три года. Все участники проекта имеют опыт полевых работ. Цели и задачи проекта были выработаны с учетом опыта руководителя проекта В.С. Каменецкого в изучении расплавных и флюидных включений и опыта М. Зеленского в изучении вулканической дегазации, минералогии и рециклинга летучих компонентов в зоне субдукции, а также опыта организации полевых работ. Квалификация коллектива подтверждена списком публикаций в международных журналах (около 90 публикаций в базе Scopus за 5 последних лет, в том числе 20 публикаций в качестве первых авторов в престижных международных журналах).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Савельев Д.П., Каменецкий В.С., Данюшевский Л.В., Бочарников Р.Е., Каменецкая М.Б., Парк Ж.В., Портнягин М.В., Олин, П., Крашенинников С.П., Хауфф Ф., Зеленский М.Е. Immiscible sulfide melts in primitive oceanic magmas: evidence and implications from picrite lavas (Eastern Kamchatka, Russia) American Mineralogist, 103, 6, 886-898 (год публикации - 2018)
10.2138/am-2018-6352

2. Зеленский М., Каменецкий В.С., Некрылов Н., Аберштейнер А.,Эриг К., Ханин Д. Textural, morphological and compositional varieties of modern arc sulfides: A case study of the Tolbachik volcano, Kamchatka Lithos, 318-319, 14-29 (год публикации - 2018)
10.1016/j.lithos.2018.07.029

3. Некрылов Н., Портнягин М.В., Каменецкий В.С., Миронов Н.Л., Чурикова Т.Г., Плечов П.Ю., Аберстейнер А., Горбач Н.В., Горейчик Б.Н., Крашенинников С.П., Тобелко Д.П., Шур М.Ю., Тетроева С.А., Волынец А.О., Хёрнле К., Вёрнер Г. Chromium spinel in Late Quaternary volcanic rocks from Kamchatka: Implications for spatial compositional variability of subarc mantle and its oxidation state Lithos, 322, 212-224 (год публикации - 2018)
10.1016/j.lithos.2018.10.011

4. Шарыгин В.В., Каменецкий В.С., Житова Л.М., Белоусов А.Б., Аберстейнер А. Copper-containing magnesioferrite in vesicular trachyandesite in a lava tube from the 2012–2013 eruption of the Tolbachik Volcano, Kamchatka, Russia Minerals, 8, 11, 514 (год публикации - 2018)
10.3390/min8110514

5. Шевко Е.П., Бортникова С.Б., Абросимова Н.А., Каменецкий В.С., Бортникова С.П., Панин Г.Л., Зеленский М. Trace elements and minerals in fumarolic sulfur: the case of Ebeko volcano, Kuriles Geofluids, 2018, Article ID 4586363, 16 pages (год публикации - 2018)
10.1155/2018/4586363

6. Некрылов Н.А., Попов Д.В., Плечов П.Ю., Щербаков В.Д., Данюшевский Л.В., Дирксен О.В. Гранат-пироксенитовый источник расплавов на Камчатке: состав расплавных включений и оливина голоценовых пород Кекукнайского вулкана Петрология, 26, 4, 1-23 (год публикации - 2018)
10.1134/S0869590318040052

7. Кутырев А.В., Жирнова Т.С. Особенности состава и строения интрузивов Таманваямского ареала концентрически-зональных массивов Корякско-Камчатского платиноносного пояса Тихоокеанская геология (год публикации - 2018)

8. Парк Ж.В., Каменецкий В.С., Кэмпбелл И., Парк Г., Хански Е., Пушкарев Е.В. Empirical constraints on partitioning of platinum-group and trace elements in Cr-spinel from primitive terrestrial magmas Geochimica et Cosmochimica Acta, 216, 393-416 (год публикации - 2017)
10.1016/j.gca.2017.05.039

9. Каменецкий В.С., Зеленский М.Е., Гуренко А.А., Портнягин М.В., Эриг К., Каменецкая М.Б., Чурикова Т.Г., Фейг С. Silicate-sulfide liquid immiscibility in modern arc basalt (Tolbachik volcano, Kamchatka): Part II. Composition, liquidus assemblage and fractionation of the silicate melt Chemical Geology, 471, 92-110 (год публикации - 2017)
10.1016/j.chemgeo.2017.09.019

10. Прокофьев В.Ю., Каменецкий В.С., Селектор С.Л., Родеманн Т., Коваленкер В.А., Ватсадзе С.З. First direct evidence for natural occurrence of colloidal silica in chalcedony-hosted vacuoles and implications for ore-forming processes Geology (год публикации - 2016)
10.1130/G38517.1

11. Пеков И.В., Зубкова Н.В., Япаскурт В.О., Белаковский Д.И., Лыкова И.С., Вигасина М.Ф., Ксенофонтов Д.А., Бритвин С.Н., Сидоров Е.Г., Ханин Д.А., Пущаровский Д.Ю. Feodosiyite, Cu11Mg2Cl18(OH)8∙16H2O, a new mineral from the Tolbachik volcano, Kamchatka, Russia Neues Jahrbuch für Mineralogie Abhandlungen (Journal of Mineralogy and Geochemistry) (год публикации - 2017)
10.1127/njma/2017/0081

12. Иванов А.В., Меффре С., Томпсон Д., Корфу Ф., Каменецкий В.С., Каменецкая М.Б., Демонтерова Е.И. Timing and genesis of the Karoo-Ferrar large igneous province: New high precision U-Pb data for Tasmania confirm short duration of the major magmatic pulse Chemical Geology (год публикации - 2016)
10.1016/j.chemgeo.2016.10.008

13. Гуренко А.А., Белоусов А.Б., Каменецкий В.С., Зеленский М.Е. Origin of volatiles emitted by Plinian basaltic eruptions of the Chikurachki volcano, Kurile arc, Russia: Trace element, boron and sulphur isotope constraints Chemical Geology (год публикации - 2017)
10.1016/j.chemgeo.2017.10.009

14. Зеленский М.Е., Каменецкий В.С., Мавроженес Д.А., Гуренко А.А., Данюшевский Л.В. Silicate-sulfide liquid immiscibility in modern arc basalt (Tolbachik volcano, Kamchatka): Part I. Occurrence and compositions of sulfide melts Chemical Geology (год публикации - 2017)
10.1016/j.chemgeo.2017.09.013

15. Зеленский М.Е., Каменецкий В.С., Мавроженес Д.А., Данюшевский Л.В., Матвеев Д,, Гуренко А.А. Platinum-group elements and gold in sulfide melts from modern arc basalt (Tolbachik volcano, Kamchatka) Lithos, 290-291, 172-188 (год публикации - 2017)
10.1016/j.lithos.2017.08.012

Публикации