Journal of Volcanology and SeismologyJournal of Volcanology and SeismologyВулканология и сейсмология0203-03063034-5138The Russian Academy of Sciences69101910.31857/S0203030625040028qfbrqhArticlesСтатьиResearch ArticlePhase and chemical composition of high-temperature sublimates of Avachinsky volcano (Kamchatka)Фазовый и химический состав высокотемпературных сублиматов Авачинского вулкана (Камчатка)PlutakhinaE. Yu.ПлутахинаЕ. Ю.peu@kscnet.ruMalikN. A.МаликН. А.malik@kscnet.ruNikolaevaI. Yu.НиколаеваИ. Ю.peu@kscnet.ruInstitute of Volcanology and Seismology FEB RASИнститут вулканологии и сейсмологии ДВО РАНLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова150720254NO4 (2025)№4 (2025)224121092025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0203-0306/article/view/691019

This work presents results of studying sublimates (mineral phases deposited from volcanic gases) that were collected in silica glass tubes placed in high-temperature fumaroles at the Eastern fumarole field of Avachinsky volcano (Kamchatka) in 2013–2023. The concentration distributions of 62 elements along the length of the tubes (along the temperature gradient) were studied by ICP-MS and ICP-AES methods. 35 phases of sublimates corresponding to natural minerals and 7 phases of sublimates for which no natural analogues are known were diagnosed. A general mineral sequence with decreasing temperature is as follows: Na and K halides; Na, K, Ca sulfates; sulfides; X-ray amorphous As-S glass and Tl, Pb, Bi halides. The most common phases are As-S glass, SiO2, NaCl, KCl, Na2SO4‒K2SO4; rare phases are KCdCl3, K2Pb(SO4)2, Tl(I,Cl,Br), Pb2Tl(Cl,I,Br)5, PbTl3(Cl,I,Br)5, Pb(Cl,I,Br)2, Tl3BiI6, ReS2, Pb-Zn-Cd-In sulfides and AgI.

Представлены результаты изучения сублиматов (минеральных отложений из вулканических газов), осажденных в кварцевых трубках, помещенных в высокотемпературные выходы на Восточном фумарольном поле Авачинского вулкана (Камчатка) в 2013–2023 гг. Методами ICP-MS, ICP-AES получены распределения концентраций 62 элементов по длине трубок, т.е. вдоль температурного градиента. Диагностировано 35 фаз сублиматов, соответствующих природным минералам, и 7 фаз сублиматов, для которых нет природных аналогов, или они неизвестны. Показана общая минеральная последовательность с понижением температуры: галогениды Na и K; сульфаты Na, K, Ca; сульфиды; рентгеноаморфное As-S стекло и галогениды Tl, Pb, Bi. Наиболее распространенные фазы: As-S стекло, SiO2 (кристобалит), NaCl, KCl, Na2SO4‒K2SO4; редкие фазы: KCdCl3, K2Pb(SO4)2, Tl(I,Cl,Br), Pb2Tl(Cl,I,Br)5, PbTl3(Cl,I,Br)5, Pb(Cl,I,Br)2, Tl3BiI6, ReS2, сульфиды Pb-Zn-Cd-In и AgI.

mineral phasessublimatesvolcanic gasesfumarolesAvachinsky volcanoминеральные фазысублиматывулканические газыфумаролывулкан АвачинскийБычкова Я.В., Синицын М.Ю., Петренко Д.Б. и др. Методические особенности многоэлементного анализа горных пород методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой // Вестник Московского университета. Сер. 4. Геология. 2016. № 6. С. 56–63. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2016-6-56-63Заварицкий А.Н. Вулкан Авача на Камчатке и его состояние летом 1931 г. // Труды ЦНИГРИ. 1935. № 35. С. 3–36.Иванов Б.В. Андезиты Камчатки. Справочник химических анализов вулканитов и основных породообразующих минералов. М.: Наука, 2008. 364 с.Кирсанов И.Т., Медведева Г.Г., Серафимова Е.К. Фумарольная деятельность Авачинского и Корякского вулканов // Бюлл. вулканол. станций. 1964. № 38. С. 3–32.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.Логинов В.А., Гонтовая Л.И., Сенюков С.Л. Авачинско-Корякская группа вулканов: геофизическая неоднородность литосферы и глубинные процессы (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 2023. № 1. С. 32–43. https://doi.org/10.31857/S0203030622700031Малик Н.А., Зеленский М.Е., Округин В.М. Температура и состав газа фумарол вулкана Авачинский (Камчатка) в 2013–2016 гг. // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2017. Вып. 33. № 1. С. 21–33.Малик Н.А., Некрасова М.Ю. Комплексные исследования активности Авачинского вулкана в 2013 – начале 2020 гг.: наземные, видео и сейсмические наблюдения // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2020. Вып. 46. № 2. С. 41–54. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2020-2-46-41-54Малик Н.А., Плутахина Е.Ю., Николаева М.Ю. Вынос микроэлементов фумаролами Авачинского вулкана (Камчатка) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2024. Вып. 63. № 3. С. 74–90. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2024-3-63-74-90Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Двигало В.Н., Базанова Л.И. Исторические извержения Авачинского вулкана на Камчатке (попытка современной интерпретации и классификации для долгосрочного прогноза типа и параметров будущих извержений). Ч. II (1926‒1991 гг.) // Вулканология и сейсмология. 1994. № 2. С. 3–23.Мелекесцев И.В., Литасова С.Н., Сулержицкий Л.Д. О возрасте и масштабе катастрофических извержений типа направленного взрыва вулкана Авачинский (Камчатка) в позднем плейстоцене // Вулканология и сейсмология. 1991. № 2. С. 3–11.Мелекесцев И.В., Селиверстов Н.И., Сенюков С.Л. Информационное сообщение об активизации в октябре 2001 г. вулкана Авачинский на Камчатке и проведенных исследованиях // Вулканология и сейсмология. 2002. № 2. С. 79–80.Мороз Ю.Ф., Гонтовая Л.И. Глубинное строение района Авачинско-Корякской группы вулканов на Камчатке // Вулканология и сейсмология. 2003. № 4. С. 3–10.Округин В.М., Малик Н.А., Плутахина Е.Ю. Экспериментальное изучение распределения химических элементов на Авачинском вулкане (2013–2014 гг.) // Материалы XXXII Крашенинниковских чтений. Петропавловск-Камчатский, 2015. С. 261–266.Округин В.М., Малик Н.А., Плутахина Е.Ю. и др. Новые данные о возгонах и сублиматах Авачинского вулкана (2014–2015 гг.) // Материалы XIX региональной научной конференции, посвященной Дню вулканолога: “Вулканизм и связанные с ним процессы”. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2016. С. 400–405.Плутахина Е.Ю. Минеральный состав сублиматов лавовых потоков Толбачинского Трещинного извержения 2012–2013 гг. (ТТИ-50, Камчатка) // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. Вып. 20. Апатиты, 2023. С. 179–184. https://doi.org/10.31241/FNS.2023.20.021Плутахина Е.Ю., Малик Н.А. Фумарольная сера Авачинского вулкана (Камчатка) // Материалы V Всероссийской школы молодых ученых “Экспериментальная минералогия, петрология и геохимия”. Черноголовка: ИПХФ РАН, 2014. С. 88–90.Плутахина Е.Ю., Малик Н.А. Новые данные о возгонах и сублиматах Авачинского вулкана (2014–2015 гг.) // Материалы XIX Региональной научной конференции, посвященной Дню вулканолога: “Вулканизм и связанные с ним процессы”. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2016. С. 400–405.Плутахина Е.Ю., Малик Н.А. Новые находки в сублиматах Авачинского вулкана // Материалы XXVI Региональной научной конференции, посвященной Дню вулканолога: “Вулканизм и связанные с ним процессы”. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2023. С. 162–163.Серафимова Е.К. Минералогия возгонов вулканов Камчатки. М.: Наука, 1979. 167 с.Серафимова Е.К., Овсянников А.А., Муравьев Я.Д. Вулканические эксгаляции вулкана Авачинский в постэруптивном процессе после извержения в 1991 г. // Вулканология и сейсмология. 2002. № 4. С. 22–30.Ткаченко С.И., Портер Р.П., Коржинский М.А. и др. Изучение процессов рудо- и минералообразования из высокотемпературных фумарольных газов на вулкане Кудрявый, остров Итуруп, Курильские острова. // Геохимия. 1999. № 4. С. 410–422.Фирстов П.П., Шакирова А.А., Максимов А.П. и др. Особенности сейсмической активизации Авачинского вулкана в конце 2019 г. // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле. 2021. T. 497. № 2. C. 165–170. https://doi.org/10.31857/S268673972104006XAfricano F., Bernard A. Acid alteration in the fumarolic environment of Usu volcano, Hokkaido, Japan // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2000. V. 97. P. 475–495. https://doi.org/10.1016/S0377-0273(99)00162-6Africano F., Bernard A., Korzhinsky M. High temperature volcanic gas geochemistry (Major and minor elements) at Kudryavy Volcano // Vulcanica. 2003. V. 1. P. 87–94.Africano F., Van Rompaey G., Bernard A., Le Guern F. Deposition of trace elements from high temperature gases of Satsuma-Iwojima volcano // Earth Planets and Space. 2002. V. 54 (3). P. 275–286. https://doi.org/10.1186/BF03353027Bernard A.A., Le Guern F. Condensation of volatile elements in high-temperature gases of Mount St. Helens // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 1986. V. 28. P. 91–105.Bernard A.A., Symonds R.B. The specification of trace metals in high temperature gases from Usu volcano Japan EOS // Transactions of the American Geophysical Union. 1988. V. 69. P. 514.Fischer T.P. Fluxes of volatiles (H2O, CO2, N2, Cl, F) from arc volcanoes // Geochemical Journal. 2008. V. 42. P. 21–38. https://doi.org/10.2343/geochemj.42.21Garavelli A., Laviano R., Vurro F. Sublimate deposition from hydrothermal fluids at the Fossa crater-Vulcano, Italy // European Journal of Mineralogy. 1997. V. 9(2). P. 423–432.Hinkley T.K., Lamothe P.J., Wilson S.A. et al. Metal emissions from Kilauea, and a suggested revision of the estimated worldwide metal output by quiescent degassing of volcanoes // Earth and Planet. Sci. Lett. 1999. V. 170. P. 315–325.Le Guern F., Bernard A. A new method for sampling and analyzing volcanic sublimates – application to Merapi volcano, Java // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 1982. V. 12. P. 133–146. https://doi.org/10.1016/0377-0273(82)90008-7Malik N.A. A decade (2013–2023) of direct sampling from high-temperature fumaroles at Avacha Volcano, Kamchatka: Gas geochemistry, seasonal and long-term variations // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2024. V. 455. P. 1–16. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2024.108179Mason E.M., Edmonds M., Hammond S. et al. Chalcophile element degassing at an active continental arc volcano // Geochim. Cosmochim. Acta. 2024. V. 367. P. 72–86. https://doi.org/10.1016/j.gca.2023.12.014Okrugin V.M., Favero M., Liu A. et al. Smoking gun for thallium geochemistry in volcanic arcs: nataljamalikite, TlI, a new thallium mineral from an active fumarole at Avacha Volcano, Kamchatka Peninsula, Russia // American Mineralogist. 2017. V. 102. P. 1736–1746. https://doi.org/10.2138/am-2017-6057Oskarsson N. The chemistry of Icelandic lava incrustations and the latest stages of degassing // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 1981. V. 10. P. 93–111.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. https://doi.org/10.1016/0016-7037(89)90131-2Symonds 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. https://doi.org/10.1016/0016-7037(92)90087-YTaran Y.A., Bernard A., Gavilanes J.-C. et al. Chemistry and mineralogy of high-temperature gas discharges from Colima volcano, Mexico. Implications for magmatic gas–atmosphere interaction // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2001. V. 108. P. 245–264. https://doi.org/10.1016/S0377-0273(00)00289-4Taran Y., Zelenski V., Chaplygin I. et al. Gas emissions from volcanoes of the Kuril Island arc (NW Pacific): geochemistry and fluxes // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2018. V. 19. № 6. P. 1859–1880. https://doi.org/10.1029/2018GC007477Toutain J.P., Aloupogiannis P., Delorme H. et al. Vapor deposition of trace elements from degassed basaltic lava, Piton de la Fournaise volcano, Reunion Island // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 1990. V. 40. P. 257–268. https://doi.org/10.1016/0377-0273(90)90124-XWilliams-Jones A.E., Heinrich C.A. Vapor transport of metals and the formation of magmatic-hydrothermal ore deposits // Economic Geology. 2005. V. 100. P. 1287–1312. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.100.7.1287Yudovskaya M.A., Tessalina S., Distler V.V. et al. Behavior of highly-siderophile elements during magma degassing: A case study at the Kudryavy volcano // Chemical Geology. 2008. V. 248. P. 318–341. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2007.12.008Yudovskaya M.A., Distler V.V., Chaplygin I.V. et al. Gaseous transport and deposition of gold in magmatic fluid: evidence from the active Kudryavy volcano, Kurile Islands // Mineralium Deposita. 2006. V. 40. P. 828–848. https://doi.org/10.1007/s00126-005-0034-6Zelenski M., Bortnikova S. Sublimate speciation at Mutnovsky volcano // European Journal of Mineralogy. 2005. V. 17. P. 107–118.Zelenski M.E., Fischer T.P., de Moor J.M. et al. Trace elements in the gas emissions from the Erta Ale volcano, Afar, Ethiopia // Chemical Geology. 2013. V. 357. P. 95–116. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.08.022Zelenski M., Kamenetsky V.S., Taran Y., Kovalskii A.M. Mineralogy and origin of aerosol from an arc basaltic eruption: Case study of Tolbachik volcano, Kamchatka // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2020. № 21. 30 p. https://doi.org/10.1029/2019GC008802Zelenski M., Malik N., Taran Yu. Emissions of trace elements during the 2012–2013 effusive eruption of Tolbachik volcano, Kamchatka: enrichment factors, partition coefficients and aerosol contribution // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2014. V. 285. P. 136–149. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2014.08.007.Zelenski M., Simakin A., Taran Yu. et al. Partitioning of elements between high-temperature, low-density aqueous fluid and silicate melt as derived from volcanic gas geochemistry // Geochim. Cosmochim. Acta. 2021. V. 295. P. 112–134. https://doi.org/10.1016/j.gca.2020.12.011Zelenski M.E., Zubkova N.V., Pekov I.V. et al. Cupromolybdite, Cu3O(MoO4)2, a new fumarolic mineral from the Tolbachik volcano, Kamchatka Peninsula, Russia // European Journal of Mineralogy. 2012. V. 24 (4). P. 749–757. https://doi.org/10.1127/0935-1221/2012/0024-2221