Microminerals as evidence for metallogenic specialization and ore potential of quaternary lavas from the Gorely volcano (Kamchatka)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Quaternary lavas from the Gorely volcano (Kamchatka) contain microinclusions of native metals, silver, copper and tin alloys, silver and copper sulfides and chlorides occassionally with minor tin, uranium and carbonaceous matter, as well as tungsten carbides, cassiterite and barite. These assemblages of microinclusions are similar to the typomorphic mineral associations in the epithermal deposits from the Russian Far East, as well as in some uranium- and silver-rich iron oxide-copper-gold (IOCG) deposits in Australia. Lavas from the Gorely volcano contain elevated Ag, W and, to a lesser extent, Cu, Mo, Cd, Bi contents. Some Gorely samples exhibit elevated Sn and Sb concentrations in comparison with other Kamchatka volcanoes. We conclude that the ore metal mobility is caused by presence of sulfur and chlorine in hydrothermal fluids that accompanied crustal evolution of Gorely magmas along with their emplacement at the surface and, possibly, post-eruptive transformation in active fumarolic fields. Assemblages of microminerals observed in the Gorely lavas may record early stages of formation of epithermal, porphyry and IOCG magmatic-hydrothermal ore systems in the process of volcanic activity in modern subduction zones.

About the authors

P. K. Kepezhinskas

Kosygin Institute of Tectonics and Geophysics, FEB RAS

Email: pavel_k7@yahoo.com
Kim Yu Chen str., 65, Khabarovsk, 680000 Russia

N. V. Potapova

Kosygin Institute of Tectonics and Geophysics, FEB RAS

Kim Yu Chen str., 65, Khabarovsk, 680000 Russia

N. V. Berdnikov

Kosygin Institute of Tectonics and Geophysics, FEB RAS

Kim Yu Chen str., 65, Khabarovsk, 680000 Russia

References

  1. Аношин Г.Н., Кепежинскас В.В. Распределение золота в кайнозойских вулканических породах Курило-Камчатской провинции в связи с их петрохимическими особенностями // Геохимия. 1972. № 8. С. 910–925.
  2. Беляева Т.В., Пальянова Г.А. Сульфиды и селениды серебра в рудах Au–Ag эпитермальных месторождений Охотско-Чукотского вулканогенного пояса // Геология рудных месторождений. 2023. Т. 65. № 1. С. 74–108.
  3. Бердников Н.В., Кепежинскас П.К., Невструев В.Г., Крутикова В.О., Коновалова Н.С. Магматическое самородное золото: состав, формы выделения, генезис и эволюция в земной коре // Геология и геофизика. 2024. Т. 65. № 3. С. 427–445.
  4. Бортников Н.С. Геохимия и происхождение рудообразующих флюидов в гидротермально-магматических системах в тектонически активных зонах // Геология рудных месторождений. 2006. Т. 48. № 1. С. 3–28.
  5. Бортников Н.С., Волков А.В., Савва Н.Е., Прокопьев В.Ю., Колова Е.Е., Доломанова-Тополь А.А., Галямов А.Л., Мурашов К.Ю. Эпитермальные Au–Ag–Se–Te месторождения Чукотки (Арктическая зона России): металлогения, минеральные парагенезисы, флюидный режим // Геология и геофизика. 2022. Т. 63. № 4. С. 541–568.
  6. Бортников Н.С., Толстых Н.Д. Эпитермальные месторождения Камчатки, Россия // Геология рудных месторождений. 2023. Т. 65. № 7. С. 722–752.
  7. Главатских С.Ф., Генералов М.Е., Трубкин Н.В. Новые данные о природном карбиде вольфрама // Доклады РАН. 1997. Т. 352. № 2. С. 226–229.
  8. Гордеев Е.И., Кулаков И.Ю., Шапиро Н.М. Особенности субдукции в зоне сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг // Доклады РАН. 2020. Т. 494. С. 42–47.
  9. Гордеев Е.И., Бергаль-Кувикас О.В. Строение и вулканизм зоны субдукции на Камчатке // Доклады РАН. 2022. Т. 502. № 2. С. 72–76.
  10. Иванов А.В., Перепелов А.Б., Палесский С.В., Николаева И.В. Первые данные по распределению элементов платиновой группы (Ir, Os, Ru, Pt, Pd) в островодужных базальтах Камчатки // Доклады РАН. 2008. Т. 420. № 1. С. 92–96.
  11. Карпов Г.А., Силаев В.И., Аникин Л.П., Васильев Е.А., Вергасова Л.П. Вулканогенный углеродный парагенезис на Камчатке // История науки и техники. 2017. № 7. С. 66–77.
  12. Кепежинскас П.К., Бердников Н.В., Крутикова В.О., Кепежинскас Н.П., Астапов И.А., Кириченко Е.А. Серебряная минерализация в глубинных магматогенных системах древних островных дуг: Ильдеусский ультраосновной массив, Становой мобильный пояс (Дальний Восток России) // Тихоокеанская геология. 2023. Т. 42. № 4. С. 30–60.
  13. Крутикова В.О., Бердников Н.В., Кепежинскас П.К. Исследование микровключений металлов и минералов в горных породах: проблемы интерпретации результатов и их применение при изучении магматогенных систем Камчатки и Становой складчатой области // Тихоокеанская геология, 2024. Т. 43. № 1. С. 42–55.
  14. Мигачев И.Ф., Минина О.В., Звездов В.С. Корякско-Камчатский регион – потенциальная медно-порфировая провинция // Отечественная геология. 2020. № 4–5. С. 3–23.
  15. Набоко С.И., Главатских С.Ф. Постэруптивный метасоматоз и рудообразование. М.: Наука, 1984. 210 с.
  16. Назарова Д.П., Портнягин М.В., Крашенинников С.П., Миронов Н.Л., Соболев А.В. Исходное содержание Н2О и условия образования родоначальных магм вулкана Горелый (Южная Камчатка) по данным микроэлементной термобарометрии // Доклады академии наук. 2017. Т. 472. № 3. С. 311–314.
  17. Петренко И.Д. Золото-серебряная формация Камчатки. СПб.: КФ ВСЕГЕИ, 1999. 116 с.
  18. Портнягин М.В., Миронов Н.Л., Назарова Д.П. Распределение меди между оливином и расплавными включениями и ее содержание в примитивных островодужных магмах Камчатки // Петрология. 2017. Т. 25. № 4. С. 419–432.
  19. Савва Н.Е., Сидоров А.А., Волков А.В. Cu–Ag-сульфиды – индикаторы допорфировых эпитермальных Au–Ag-месторождений Северо-Востока России // Доклады Академии наук. 2016. Т. 469. № 4. С. 452–456.
  20. Селянгин О.Б., Пономарева В.В. Строение и развитие Гореловского вулканического центра, Южная Камчатка // Вулканология и сейсмология. 1999. № 2. С. 3–23.
  21. Сидоров А.А., Волков А.В., Савва Н.Е. Вулканизм и эпитермальные месторождения // Вулканология и сейсмология. 2015. № 6. С. 3–12.
  22. Стефанов Ю.М., Широкий Б.И. Металлогения верхнего структурного этажа Камчатки. М.: Наука, 1980. 103 с.
  23. Структура гидротермальной системы / С.Н. Рычагов, Н.С. Жатнуев, А.Д. Коробов и др. М.: Наука, 1993. 298 с.
  24. Толстых М.Л., Наумов В.Б., Гавриленко М.Г., Озеров А.Ю., Кононкова Н.Н. Химический состав, летучие компоненты и элементы-примеси расплавов вулканического центра Горелый (Южная Камчатка) по данным изучения включений в минералах // Геохимия. 2012. № 6. С. 576–606.
  25. Федотов С.А., Гусев А.А., Чернышева Г.В., Шумилина Л.С. Сейсмофокальная зона Камчатки (геометрия, размещение очагов землетрясений и связь с вулканизмом) // Вулканология и сейсмология. 1985. № 4. С. 91–107.
  26. Чаплыгин И.В., Таран Ю.А., Дубинина Е.О., Шапарь В.Н., Тимофеева И.Ф. Химический состав и металлоносность магматических газов вулкана Горелый (Камчатка) // Доклады Академии наук. 2015. Т. 463. № 1. С. 85–89.
  27. Arevalo R., McDonough W.F. Chemical variations and regional diversity observed in MORB // Chemical Geology. 2010. V. 271. P. 70–85.
  28. Churikova T., Wörner G., Mironov N., Kronz A. Volatile (S, Cl and F) and fluid mobile trace element compositions in melt inclusions: implications for variable fluid sources across the Kamchatka arc // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2007. V. 154. P. 217–239.
  29. D’Souza R.J., Canil D. The partitioning of chalcophile elements between sediment melts and fluids at 3 GPa, 950–1050°C with implications for slab fluids in subduction zones // Earth and Planet. Sci. Lett. 2018. V. 498. P. 215–225.
  30. Duggen S., Portnyagin M., Baker J., Ulfbeck D., Hoernle K., Garbe-Schönberg D., Grassineau N. Drastic shift in lava geochemistry in the volcanic-front to rear-arc region of the Southern Kamchatkan subduction zone: evidence for the transition from slab surface dehydration to sediment melting // Geochim. Cosmochim. Acta. 2007. V. 71(2). P. 452–480.
  31. Ehrig K., McPhie J., Kamenetsky V. Geology and mineralogical zonation of the Olympic Dam iron oxide Cu–U–Au–Ag deposit, South Australia // Society of Economic Geologists Special Publication. 2012. V. 16. P. 237–267.
  32. Farsang S., Zajacz Z. Sulfur species and gold transport in arc magmatic fluids // Nature Geoscience. 2025. V. 18. P. 98–104.
  33. Gavrilenko M., Ozerov A., Kyle P.R., Carr M.J., Nikulin A., Vidito C., Danyushevsky L. Abrupt transition from fractional crystallization to magma mixing at Gorely volcano (Kamchatka) after caldera collapse // Bulletin of Volcanology. 2016. V. 78. https://doi.org/10.1007/s00445-016-1038-z
  34. Heinrich C.A. The chain of processes forming porphyry copper deposits – an invited paper // Economic Geology. 2024. V. 119. № 4. P. 741–769.
  35. Hunter E.A.O., Hunter J.R., Zajacz Z., Keith J.D., Hann N.L., Christiansen E.H., Dorais M.J. Vapor transport and deposition of Cu–Sn–Co–Ag alloys in vesicles in mafic volcanic rocks // Economic Geology. 2020. V. 115(2). P. 279–301. https://doi.org/10.5382/econgeo.4702
  36. Kepezhinskas P., McDermott F., Defant M.J., Hochstaedter A., Drummond M.S., Hawkesworth C.J., Koloskov A., Maury R.C., Bellon H. Trace element and Sr–Nd–Pb isotopic constraints on a three-component model of Kamchatka Arc petrogenesis // Geochim. Cosmochim. Acta. 1997. V. 61. P. 577–600.
  37. Kepezhinskas P.K., Kepezhinskas N.P., Berdnikov N.V., Krutikova V.O. Native metals and intermetallic compounds in subduction-related ultramafic rocks from the Stanovoy mobile belt (Russian Far East): implications for redox heterogeneity in subduction zones // Ore Geology Reviews. 2020. V. 127. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2020.103800
  38. Kepezhinskas P., Berdnikov N., Krutikova V., Kozhemyako N. Iron-titanium oxide-apatite-sulfide-sulfate microinclusions in gabbro and adakite from the Russian Far East indicate possible magmatic links to iron oxide-apatite and iron oxide-copper-gold deposits // Minerals. 2024. V. 14(2). https://doi.org/10.3390/min14020188
  39. Kuznetsov P.Y., Koulakov I., Jakovlev A., Abdykadyrov I., Deev E., Gordeev E.I., Senyukov S., El Khrepy S., Al Arifi N. Structure of volatile conduits beneath Gorely Volcano (Kamchatka) revealed by local earthquake tomography // Geosciences. 2017. V. 7(4). https://doi.org/10.3390/geosciences7040111
  40. Le Bas M.J., Le Maitre R.W., Streckeisen A., Zanettin B. A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram // Journal of Petrology. 1986. V. 27(3). P. 745–750. https://doi.org/10.1093/petrology/27.3.745
  41. Liu H., Xiao Y., Sun H., Tong F., Heuser A., Churikova T., Wörner G. Trace elements and Li isotope compositions across the Kamchatka arc: constraints on slab-derived fluid sources // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2020. V. 125(5). https://doi.org/10.1029/2019JB019237
  42. Liu S., Keppler H. The mobility of copper, zinc, molybdenum and tungsten in subduction zone fluids // Geochim. Cosmochim. Acta. 2024. V. 365. P. 174–185.
  43. McDonough W.F., Sun S.-S. The composition of the Earth // Chemical Geology. 1995. V. 120. P. 223–253.
  44. Nadeau O., Stix J., Williams-Jones A.E. Links between arc volcanoes and porphyry-epithermal ore deposits // Geology. 2016. V. 44(1). P. 11–14.
  45. Portnyagin M., Hoernle K., Plechov P., Mironov N., Khubunaya S. Constraints on mantle melting and composition and nature of slab components in volcanic arcs from volatiles (H2O, S, Cl, F) and trace elements in melt inclusions from the Kamchatka Arc // Earth Planet. Sci. Lett. 2007. V. 255. P. 53–69.
  46. Qu Y.-R., Liu Sh.-A. Copper isotope constraints on the origins of basaltic and andesitic magmas in the Tengchong volcanic field, SE Tibet // Geoscience Frontiers. 2024. V. 15(4). https://doi.org/10.1016/j.gsf.2024.101818
  47. Rudnick R.L., Gao S. Composition of the continental crust // Treatise in geochemistry. 2014. V. 4. P. 1–51.
  48. Ward J.F., Rosenbaum G., Ubide T., Sandiford M. Slab segmentation, anomalous arc volcanism, and giant porphyry copper deposits in Indonesia // Earth and Planet. Sci. Lett. 2024. V. 626. https://doi.org/10.106/j.epsl.2023.118532
  49. Zajacz Z., Halter W. Copper transport by high temperature, sulfur-rich magmatic vapor: evidence from silicate melt and vapor inclusions in a basaltic andesite from the Villarrica volcano (Chile) // Earth and Planet. Sci. Lett. 2009. V. 282(1–4). P. 115–121.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences