Гигантские магматические камеры: их происхождение, время жизни и спусковые механизмы извержений, петрологический и численный подходы.

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 19-17-00241

НазваниеГигантские магматические камеры: их происхождение, время жизни и спусковые механизмы извержений, петрологический и численный подходы.

Руководитель Биндеман Илья Николаевич, Доктор геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Минералогический музей им.А.Е.Ферсмана Российской академии наук , г Москва

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-108 - Петрология магматических пород

Ключевые слова вулканические извержения, риолит, циркон, происхождение магм, смешение магм, супервулканические извержения, моделирование методом конечных элементов, сравнительная магматология, кальдеры, Кавказ, Камчатка, горячие точки

Код ГРНТИ38.37.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Эксплозивные извержения с объемом в 100- 1000 км3 происходят гораздо чаще, чем крупные астероидные столкновения и представляют реальную угрозу для населения на больших территориях в прошлом и в реальной исторической перспективах. Несмотря на большую интенсивность исследований по механизму извержений, многие вопросы образования, сегрегации магм и механизмы эксплозивных риолитовых извержений большого объема (суперизвержения) изучены мало. В настоящее время под одним из действующих супервулканов (Йеллоустон ) геофизическими методами оценен объем частично расплавленных пород в 10000 км3, с интерстициальным расплавом около 1000 км3. Существует мнение, что сегрегация такого объема расплава в верхней части магматической камеры достаточно для дестабилизации кровли и начала кальдеро-образующего извержения, или в других ситуациях для спокойного излияния лавы. В тоже время гигантские гранитные батолиты, т.е. застывшие камеры такого же объема по геологическим данным встречаются повсеместно. Наш проект нацелен на развитие количественной модели формирования крупных риолитовых магматических камер в земной коре, включая механизмы и время формирования и извержения используя комбинацию недавно возникших современных численных и микроаналитических методов. В частности, нами будет исследовано влияние базальтового магматизма и связанного с ним потока мантийного водно-углекислого флюида, влияющего на скорость гранитной магмогенерации, эволюцию состава магмы, тепловой режим, и влияния на возможную механическую (не)устойчивость. На уровне отдельных кристаллов мы продолжим развитие количественной модели роста и растворения минералов циркона и плагиоклаза которые мы предлагаем использовать как носителей информации в магматических камерах при помощи микроаналитических исследований и как мониторов температурных и композиционных изменений вмещающей магмы. Эта численная модель может быть применена и к другим минералам в изучаемых породах. Будут исследованы в деталях самые большие и молодые кальдеры России: Паужетская и Карымшинская кальдеры (Камчатка), Чегем (Сев Кавказ), и Йеллоустоун (США), природные объекты охватывающие спектр магмообразования, на которых авторы уже работали и имеют богатый базовый материал позволяющий его довести до количественных моделей генерации магм и их извержения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Миллер М.Ф., Пак А., Биндеман И.Н., Гринвуд Р. Standardizing the reporting of Δʹ17O data from high precision oxygen triple-isotope ratio measurements of silicate rocks and minerals Chemical Geology (год публикации - 2019)
10.1016/j.chemgeo.2019.119332

2. Трош Д, Эллис Б, Харрис К, Бахманн О, Биндеман ИН Low-δ18O silicic magmas on Earth: A review Earth Science Reviews (год публикации - 2020)
10.1016/j.earscirev.2020.103299

3. Борисова А, Биндеман ИН, Топлис М, и др Zircon survival in shallow asthenosphere and deep lithosphere American Mineralogist, v. 105, p. 1662-1671 (год публикации - 2020)
10.2138/am-2020-7402

4. Бергаль-Кувикас О, Леонов В, Рогозин А, Биндеман ИН, Кляпицкий Е, Чурикова Т, Stratigraphy, structure and geology of Late Miocene Verkhneavachinskaya caldera with basaltic–andesitic ignimbrites at Eastern Kamchatka Journal of Geosciences, v 64, p. 229-250 (год публикации - 2019)
10.3190/jgeosci.295

5. Собин Э, Кеннеди Б, Туффен Х, Николз АРЛ, Вильнев М, Биндеман И, Мортенсен А, риппер А, Вадсворф ФБ, Ватсон Т, Зиренберг Р Textural and geochemical window into the IDDP-1 rhyolitic melt, Krafla, Iceland, and its reaction to drilling Bulletin of the Geological Society of America (год публикации - 2021)
10.1130/B35598.1

6. Акинин ВВ, Биндеман ИН Variations of Oxygen Isotopic Composition in Magmas of Okhotsk–Chukotka Volcanic Belt Доклады Академии Наук, т. 499, стр. 550-555 (год публикации - 2021)
10.1134/S1028334X21070035

7. Сорокин МА, Мельник ОЭ, Биндеман ИН Modeling of zircon nucleation and growth rates using crystal size distributions in a cooling magmatic intrusion Earth and Planetary Science Letters, Volume 577, 1 January 2022, art # 117254 (год публикации - 2022)
10.1016/j.epsl.2021.117254

8. Хэмптон Р.Л., Биндеман И.Н., Стерн Р.А., Кобл МА, Руякерс СМ A microanalytical oxygen isotopic and U-Th geochronologic investigation and modeling of rhyolite petrogenesis at the Krafla Central Volcano, Iceland Journal of Volcalogy and Geothermal Research, v. 414, 107229 (год публикации - 2021)
10.1016/j.jvolgeores.2021.107229

9. Биндеман ИН, Колон ДП, Вотцлав ЙФ, Стерн Р, Шиарадия М, Гуйлонг М Young Silicic Magmatism of the Greater Caucasus, Russia, with implication for its delamination origin based on zircon petrochronology and thermomechanical modeling Journal of Volcanology and Geothermal Research, v 412, 107173 (год публикации - 2021)
10.1016/j.jvolgeores.2021.107173

10. Биндеман И.Н., Вотцлав Й.Ф., Стерн Р.А., Шиарадиа М., Гуйлонг М., Колон Д.П. Geochronology and geochemistry data for the Elbrus, Tyrnyauz, and Chegem magmatic centers, Greater Caucasus, Russia Data in Brief, v 35, 106896 (год публикации - 2021)
10.1016/j.dib.2021.106896

11. Борисова АЮ, Загретденов Н., Топлис М, Борсон ВА,Неделек А, Сафонов ОГ, Покровский ГС, Селенер Г, Биндеман ИН, Мельник ОЕ и др Hydrated Peridotite – Basaltic Melt Interaction Part I: Planetary Felsic Crust Formation at Shallow Depth Frontiers in Earth Sciences, v. 9, 640464 (год публикации - 2021)
10.3389/feart.2021.640464

12. Мельник ОЭ, Уткин ИВ, Биндеман ИН Magma chamber formation by dike accretion and crustal melting: 2D thermo-compositional model with emphasis on eruptions and implication for zircon records Journal of Geophysical Research Solid Earth (год публикации - 2021)
10.1029/2021JB022758

Публикации