ВЫДЕЛЕНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ ВУЛКАНИЗМА КЛАСТЕРНЫМ МЕТОДОМ АНАЛИЗА В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ТЕРМАЛЬНОГО ОЗЕРА ФУМАРОЛЬНОГО ПО ДАННЫМ РФА-СИ

Проведено послойное сканирование (с шагом 1 мм) донных отложений термального оз. Фумарольного с помощью РФА-СИ (рентгенофлуоресцентный анализ с применением синхротронного излучения). Озеро находится в кальдере вулкана Узон (Камчатка). Разрез донных отложений IV оз. Фумарольного, охватывающий временной интервал с 260 г. н.э. по 2012 г., разнообразен по химическому и минеральному составу, наблюдаются два пирокластических горизонта. Химический состав донных отложений показал наличие различных слоев, в которых концентрируются такие химические элементы, как Ca, Sr, As, Sb, Mo. Кластерный анализ, проведенный для химических элементов, выявил границы слоев, различающихся по геохимическим характеристикам. Границы этих слоев совпадают с горизонтами, выделенными по данным минералогического анализа. При этом статистические методы обработки геохимических данных позволили однозначно выделить пирокластические горизонты по элементному составу. В работе показано, что данные РФА-СИ анализа в совокупности с кластерным анализом можно использовать в качестве способа разделения колонки на слои. Они хорошо согласуются с данными разделения на слои с помощью минералогических методов.

1. Badrudin M., 1994. Kelut Volcano Monitoring: Hazards, Mitigation, Changes in Water Chemistry Prior to the 1990 Eruption. Geochemical Journal 28 (3), 233–241. https://doi.org/10.2343/geochemj.28.233.

2. Брайцева О.А., Флоренский И.В., Пономарева В.В., Литасова С.Н. История активности вулкана Кихпиныч в голоцене // Вулканология и сейсмология. 1985. № 6. С. 3–19.

3. Brown T.J., Peart J.A., 1973. Protozoa from Blue Lake, Raoul Island (Note). New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research 7 (1–2), 171–178. https://doi.org/10.1080/00288330.1973.9515464.

4. Бычков А.Ю. Геохимическая модель современного рудообразования в кальдере Узон (Камчатка). М.: ГЕОС, 2009. 124 с.

5. Caudron C., Ohba T., Capaccioni B., 2017. Geochemistry and Geophysics of Active Volcanic Lakes: an Introduction. Geological Society of London Special Publications 437, 1–8. https://doi.org/10.1144/SP437.18.

6. Christenson B., Németh K., Rouwet D., TassiJean F., Vandemeulebrouck J., Varekamp J.C., 2015. Volcanic Lakes. In: D. Rouwet, B. Christenson, F. Tassi, J. Vandemeulebrouck (Eds), Volcanic Lakes. Advances in Volcanology. Springer, Berlin, Heidelberg, p. 1–20. https://doi.org/10.1007/978-3-642-36833-2_1.

7. Christenson B.W., Wood C.P., 1993. Evolution of a Vent-Hosted Hydrothermal System beneath Ruapehu Crater Lake, New Zealand. Bulletin of Volcanology 55, 547–565. https://doi.org/10.1007/BF00301808.

8. Дарьин А.В., Золотарев К.В., Калугин И.А., Максимова Н.В. Применение метода РФА СИ для определения микроэлементного состава донных осадков оз. Хубсугул (Монголия). Поиск геохимических индикаторов осадконакопления и вариаций палеоклимата в Байкальской рифтовой зоне // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2003. № 12. С. 45–48.

9. Delmelle P., Bernard A., 1994. Geochemistry, Mineralogy and Chemical Modeling of the Acid Crater Lake of Kawah Ijen Volcano, Indonesia. Geochimica et Cosmochimica Acta 58 (11), 2445–2460. https://doi.org/10.1016/0016-7037(94)90023-X.

10. Giggenbach W.F., 1976. Geothermal Ice Caves on Mt Erebus, Ross Island, Antarctica. New Zealand Journal of Geology and Geophysics 19 (3), 365–372. https://doi.org/10.1080/00288306.1976.10423566.

11. Giggenbach W.F., Glover R.B., 1975. The Use of Chemical Indicators in the Surveillance of Volcanic Activity Affecting the Crater Lake on Mt Ruapehu, New Zealand. Bulletin Volcanologique 39, 70–81. https://doi.org/10.1007/BF02596947.

12. Giggenbach W.F., Gonfiantini R., Jangi B.L., Truesdell A.H., 1983. Isotopic and Chemical Composition of Parbati Valley Geothermal Discharges, North-West Himalaya, India. Geothermics 12 (2–3), 199–222. https://doi.org/10.1016/0375-6505(83)90030-5.

13. Grindley G.W., Harris W.F., Steiner A., 1965. The Geology, Structure, and Exploitation of the Wairakei Geothermal Field, Taupo, New Zealand. Bulletin. Vol. 75. New Zealand Geological Survey, Wellington, New Zealand, 130 p.

14. Карпов Г.А., Павлов А.Л., Узон-гейзерная гидротермальная рудообразующая система Камчатки: Физико-химический очерк // Труды ИГиГ АН СССР. Новосибирск: Наука, 1976. Вып. 317. 86 с.

15. Kirichenko I.S., Lazareva E.V., Zhmodik S.M., Dobrezov N.L., Belyanin D.K., Miroshnichenko L.V., 2019. Modern Mineral Formation in the Thermal Lake Fumarolnoe (Uzon Caldera, Kamchatka) as a Key to Paleoreconstruction. Geology of Ore Deposits 61, 747–755. https://doi.org/10.1134/S1075701519080063.

16. Marchetto A., Ariztegui D., Brauer A., Lami A., Mercuri A.-M., Sadori L., Vigliotti L., Wulf S., Guilizzoni P., 2015. Volcanic Lake Sediments as Sensitive Archives of Climate and Environmental Change. In: D. Rouwet, B. Christenson, F. Tassi, J. Vandemeulebrouck (Eds), Volcanic Lakes. Advances in Volcanology. Springer, Berlin, Heidelberg, p. 379–399. https://doi.org/10.1007/978-3-642-36833-2_17.

17. Martín-Puertas C., Valero-Garcés B.L., Brauer A., Mata M.P., Delgado-Huertas A., Dulski P., 2009. The Iberian–Roman Humid Period (2600–1600 cal yr BP) in the Zoñar Lake Varve Record (Andalucía, Southern Spain). Quaternary Research 71 (2), 108–120. https://doi.org/10.1016/j.yqres.2008.10.004.

18. Mastin L.G., Witter J.B., 2000. The Hazards of Eruptions through Lakes and Seawater. Journal of Volcanology and Geothermal Research 97 (1–4), 195–214. https://doi.org/10.1016/S0377-0273(99)00174-2.

19. Mercedes-Martín R., Ayora C., Tritlla J., Sánchez-Román M., 2019. The Hydrochemical Evolution of Alkaline Volcanic Lakes: A Model to Underst, the South Atlantic Pre-salt Mineral Assemblages. Earth-Science Reviews 198, 102938. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.102938.

20. Mercedes-Martín R., Brasier A.T., Rogerson M., Reijmer J.J., Vonhof H., Pedley M., 2017. A Depositional Model for Spherulitic Carbonates Associated with Alkaline, Volcanic Lakes. Marine and Petroleum Geology 86, 168–191. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2017.05.032.

21. Вулканизм, гидротермальный процесс и рудообразование / Ред. С.И. Набоко. М.: Недра, 1974. 264 с.

22. Nesbitt H.W., Young G.M., 1984. Prediction of Some Weathering Trends of Plutonic and Volcanic Rocks Based on Thermodynamic and Kinetic Considerations. Geochimica et Cosmochimica Acta 48 (7), 1523–1534. https://doi.org/10.1016/0016-7037(84)90408-3.

23. Peti L., Gadd P.S., Hopkins J.L., Augustinus P.C., 2020. Itrax μ‐XRF Core Scanning for Rapid Tephrostratigraphic Analysis: A Case Study from the Auckl, Volcanic Field Maar Lakes. Journal of Quaternary Science 35 (1–2), 54–65. https://doi.org/10.1002/jqs.3133.

24. Phedorin M.A., Goldberg E.L., 2005. Prediction of Absolute Concentrations of Elements from SR XRF Scan Measurements of Natural Wet Sediments. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 543 (1), 274–279. https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.01.240.

25. Piminov P.A., Baranov G.N., Bogomyagkov A.V., Berkaev D.E., Borin V.M., Dorokhov V.L., Karnaev S.E., Kiselev V.A. et al., 2016. Synchrotron Radiation Research and Application at VEPP-4. Physics Procedia 84, 19–26. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2016.11.005.

26. Shinohara H., Yoshikawa S., Miyabuchi Y., 2015. Degassing Activity of a Volcanic Crater Lake: Volcanic Plume Measurements at the Yudamari Crater Lake, Aso Volcano, Japan. In: D. Rouwet, B. Christenson, F. Tassi, J. Vandemeulebrouck (Eds), Volcanic Lakes. Advances in Volcanology. Springer, Berlin, Heidelberg, p. 201–217. https://doi.org/10.1007/978-3-642-36833-2_8.

27. Varekamp J.C., 2015. The Chemical Composition and Evolution of Volcanic Lakes. In: D. Rouwet, B. Christenson, F. Tassi, J. Vandemeulebrouck (Eds), Volcanic Lakes. Advances in Volcanology. Springer, Berlin, Heidelberg, p. 93–123. https://doi.org/10.1007/978-3-642-36833-2_4.