Crater Lake Kipyashchee of Volcan Golovnin Caldera: Geochemistry of Water and Gases, Output of Magmatic Volitatives (Kunashir Island)

E. G. Kalacheva; Калачева Е. Г.; Yu. A. Taran; Таран Ю. А.; E. V. Voloshina; Волошина Е. В.; K. V. Tarasov; Тарасов К. В.; D. V. Melnikov; Мельников Д. В.; T. A. Kotenko; Котенко Т. А.; D. M. Erdnieva; Эрдниева Д. Ю.

doi:10.31857/S0203030622700018

Crater Lake Kipyashchee of Volcan Golovnin Caldera: Geochemistry of Water and Gases, Output of Magmatic Volitatives (Kunashir Island)

Authors: Kalacheva E.G.¹, Taran Y.A.¹, Voloshina E.V.¹, Tarasov K.V.¹, Melnikov D.V.¹, Kotenko T.A.¹, Erdnieva D.M.¹
Affiliations:
1. Institute of Volcanology and Seismology FEB RAS
Issue: No 1 (2023)
Pages: 3-20
Section: Articles
URL: https://journals.eco-vector.com/0203-0306/article/view/660098
DOI: https://doi.org/10.31857/S0203030622700018
EDN: https://elibrary.ru/ARDAAU
ID: 660098

Cite item

Full Text

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Lake Kipyashchee (Boiling) with an area of ~4.6 ha and a maximum depth of 25 m fills the explosion funnel near one of the extrusive domes of the Golovnin volcano caldera. The water of the lake is ultra-acid (рН = 2.2–2.5) of the chloride-sulfate type with a mineralization of 2.0–2.2 g/l. The water temperature on the surface varies from 30 to 100°C, the average is 37°C. The flow of the lake is carried out through the Protoka in the lake Goryachee (Hot) is 120 l/s (August 2021). The hydrothermal output of magmatic Cl and S (as SO₄) from Lake Kipyashchee is 10 t/day and 5.4 t/day, respectively. For the first time, the total diffusive removal of carbon dioxide from the surface of Lake Kipyashchee was estimated as 5.4 tons/day. Obtained from the results of field work in 2020–2021 geochemical data indicate an increase (compared to 2015) in hydrothermal activity in the Golovnin volcano caldera.

Keywords

Golovnin caldera, hydrothermal system, volcanic lakes, water geochemistry, magmatic volatiles

References

Брайцева О.А., Мелекесцев И.В., Пономарева В.В. и др. Возраст действующих вулканов Курило-Камчатского региона // Вулканология и сейсмология. 1994. № 4/5. С. 5–32.
Бортникова С.Б., Бессонова Е.П., Гора М.П. и др. Газогидротермы активных вулканов Камчатки и Курильских островов: состав, строение, генезис. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2013. 282 с.
Власов Г.М. Вулканические серные месторождения и некоторые проблемы гидротермального рудообразования. М.: Наука, 1971. 360 с.
Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е., Прохоров В.Г. Справочник по геохимии. М.: Недра, 1990. 480 с.
Горшков Г.С. Вулканизм Курильской островной дуги. М.: Наука, 1967. 288 с.
Зотов А.В. Современное образование алунита в кратерном озере Кипящее (вулкан Головнина, о. Кунашир) // Докл. АН СССР. 1967. Т. 174. № 3. С. 671–675.
Зотов А.В., Сорокин В.И., Никитин И.Б. Некоторые особенности современной гидротермальной деятельности в кальдере вулкана Головнина (о-в Кунашир) // Современные гидротермы и минералообразование / Отв. ред. Ф.В. Чухров. М.: Наука, 1988. С. 54–69.
Иванов В.В. О происхождении и классификации современных гидротерм // Геохимия. 1960. № 5. С. 443–449.
Калачева Е.Г., Рычагов С.Н., Королева Г.П., Нуждаев А.А. Геохимия парогидротерм Кошелевского вулканического массива (Южная Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 2016. № 3. С. 41–56.
Калачева Е.Г., Мельников Д.В., Волошина Е.В., Карпов Г.А. Геохимия вод кратерного озера вулкана Малый Семячик // Вулканология и сейсмология. 2022. № 3. С. 28–42.
Козлов Д.Н. Кратерные озера Курильских островов. Южно-Сахалинск: ГБУК “Сахалинский областной краеведческий музей” ИМГиГ ДВО РАН, 2015. 112 с.
Мартынов Ю.А., Ханчук А.И., Кимура Дж.И. и др. Геохимия и петрогенезис четвертичных вулканитов Курильской островной дуги // Петрология. 2010. Т. 18. № 5. С. 1–25.
Мархинин Е.К., Стратула Д.С. Гидротермы Курильских островов. М.: Наука, 1977. 212 с.
Набоко С.И. Об образовании озерной серы на вулкане Головнина // Бюлл. вулканол. станций. 1958. № 27. С. 43–50.
Никитина И.Б. Состав и металлоносность гидротерм Курильской островной дуги // Современные гидротермы и минералообразование. М.: Наука, 1988. 168 с.
Сидоров С.С. Гидротермальная деятельность кальдеры Головнина (о-в Кунашир) // Бюлл. вулканол. станций. 1966. № 42. С. 22–29.
Таран Ю.А. Геохимия геотермальных газов. М.: Наука, 1988. 168 с.
Фазлуллин С.М., Батоян В.В. Донные осадки кратерного озера вулкана Головнина (их формирование и геохимия) // Вулканология и сейсмология. 1989. № 2. С. 44–55.
Федорченко В.И., Абдурахманов А.И., Родионова Р.И. Вулканизм Курильской островной дуги: геология и петрогенез. М.: Наука, 1989. 239 с.
Chiodini G., Cioni R., Guidi M. et al. Soil CO2 flux measurements in volcanic and geothermal areas // Appl. Geochem. 1998. V. 13. P. 543–552.
Christenson B.W., Wood C.P. Evolution of a vent hosted hydrothermal system beneath Ruapehu Crater Lake, New Zealand // Bull. of Volcanol. 1993. V. 55. P. 545–565.
Delmelle P., Bernard A. The remarkable Chemistry of sulfur in hyper-acid crater lakes: a scientific tribute to Bokuichiro Takano and Minoru Kusakabe / Eds D. Rouwet, B. Christenson, F. Tassi, J. Vandemeulebrouck // Volcanic Lakes. Advances in Volcanology. Springer-Verlag, 2015. P. 239–260.
Hurst T., Hashimoto T., Terada A. Crater Lake energy and mass balance / Eds D. Rouwet, B. Christenson, F. Tassi, J. Vandemeulebrouck // Volcanic Lakes. Advances in Volcanology. Springer-Verlag, 2015. P. 307–322.
Kalacheva E., Taran Y., Voloshina E., Inguaggiato S. Hydrothermal system and acid lakes of Golovnin caldera, Kunashir, Kuril Islands: Geochemistry, solute fluxes and heat output // J. Volcanol. and Geotherm. Res. 2017. V. 346. P. 10–20.
McDonough W.F., Sun S. The composition of the Earth // Chemical Geology. 1995. V. 120. P. 223–253.
Pasternack G., Varekamp J.C. Volcanic lake systematics. I. Physical constraints // Bull. of Volcanology. 1997. V. 58. P. 528–538.
Rouwet D., Tassi F., Mora-Amador R. et al. Past, present and future of volcanic lake monitoring // J. Volcanol. Geotherm. Res. 2014. V. 272. P. 78–97.
Taran Y., Rouwet D., Inguaggiato S., Aiuppa A. Major and trace element geochemistry of neutral and acidic thermal springs at El Chichón volcano, Mexico. Implications for monitoring of the volcanic activity // J. Volcanol. and Geotherm. Res. 2008. V. 178. P. 224–236.
Taran Y.A., Rouwet D. Energy-budget nad mass balance estimations of the thermal input to El Chichon crater lake, Mexico // J. Volcanol. and Geotherm. Res. 2008. V. 175. P. 472–481.
Taran Y.A., Kalacheva E.G. Acid sulfate-chloride volcanic waters; Formation and potential for monitoring of volcanic activity // J. Volcanol. And Geotherm. Res. 2020. 107036. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2020.107036
Varekamp J.C. The chemical composition and evolution of volcanic lakes / Eds D. Rouwet, B. Christenson, F. Tassi, J. Vandemeulebrouck // Volcanic Lakes. Advances in Volcanology. Springer-Verlag, 2015. P. 93–123.
Varekamp J.C., Pasternack G.B., Rowe G.L. Volcanic lake systematics. II. Chemical constraints // J. Volcanol. and Geotherm. Res. 2000. V. 97. P. 161–179.
Volcanic Lakes // Advances in Volcanology / Eds D. Rouwet, B. Christenson, F. Tassi, J. Vandemeulebrouck. Springer-Verlag, 2015. 534 p.