Formation conditions of andesites of Sulawesi Island (Indonesia)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. Andesitic complexes of the Tondono caldera and Lokon-Empung volcano locate din the northeastern part of the Sulawesi Island (Indonesia).Aim. To determine the petrogenesis conditions of andesites in the northeast Sulawesi Island based on detailed studies of volcanic rocks of the Tondono caldera and Lokon-Empung volcano.Materials and methods. We studied volcanic rock samples collected by I.Yu. Safonova. To determine the petrogenesis conditions of andesites, conventional petrochemical, geochemical and mineralogical methods were used. Melt inclusions were also studied using a MIRA 3 LMU scanning microscope equipped with Aztec Energy XMax 80 system of microanalysis, and a Horiba LabRam HR800 Raman spectroscope. The PT-parameters of crystallization were estimated from the data on the composition of melt inclusions using approaches reported by K.D. Putirka, F. Yavuz and D.K. Yıldırım.Results. The Sulawesi andesites represent tholeiitic and calc-alkaline island-arc magmas. Pyroxenes phenocrysts crystallized from melts that evolved with accumulation of alkalis and silica. Plagioclase phenocrysts crystallized from the felsic magmas, which are characterized by a decreasing role of alkalis. The composition of volcanic glass of the mesostasis suggests participation of felsic melts with a very high content of alkalis. The compositions of minerals and glasses in inclusions and in the mesostasis allowed us to estimate PT-parameters of the petrogenesis of the andesites. The phenocrysts of pyroxene crystallized in two intermediate magma chambers at depths of 27.6–14.6 and 11.3–7.2 km and temperatures ranging from 1150 to 970ºС. The phenocrysts of plagioclase crystallized at 930–910 and 900–890ºС. The microcrystals (laths) of plagioclase in the mesostasis crystallized at lower temperatures of 875–865 and 840–810ºС.Conclusions. The andesites of the Sulawesi Island were derived from tholeiitic to calc-alkaline melts compositionally similar boninites. The compositions of the glasses in melt inclusions and mesostasis showed three types of compositionally different parental magmas, which produced the Sulawesi andesites. The phenocrysts of pyroxenes crystallized from these melts in two magma chambers at depths of 27.6 to 7.2 km and at temperatures of 1150 to 970ºС. The phenocrysts and laths of plagioclase crystallized at lower temperatures of 930 to 810ºС.

About the authors

N. V. Dmitrieva

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS

I. Yu. Safonova

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS; A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry UB RAS

V. A. Simonov

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS

A. V. Kotlyarov

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS

Email: kotlyarov@igm.nsc.ru

N. S. Karmanov

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS

I. R. Nizametdinov

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS

References

  1. Добрецов Н.Л., Симонов В.А., Котляров А.В., Кулаков Р.И., Карманов Н.С. (2016) Физико-химические параметры кристаллизации расплавов в промежуточных надсубдукционных камерах (на примере вулканов Толбачинский и Ичинский, Камчатка). Геология и геофизика, 57(7), 1265-1291. http://dx.doi.org/10.15372/GiG20160701
  2. Добрецов Н.Л., Симонов В.А., Котляров А.В., Карманов Н.С. (2019) Физико-химические параметры магматизма вулканов Уксичан и Ичинский (Срединный хребет Камчатки): данные по расплавным включениям. Геология и геофизика, 60(10), 1353-1383. https://doi.org/10.15372/GiG2019100
  3. Добрецов Н.Л., Симонов В.А., Кулаков И.Ю., Котляров А.В. (2017) Проблемы фильтрации флюидов и расплавов в зонах субдукции и общие вопросы теплофизического моделирования в геологии. Геология и геофизика, 58(5), 701-722. https://doi.org/10.15372/GiG20170503
  4. Королюк В.Н., Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В., Нигматулина Е.Н. (2008) О точности электронно-зондового анализа породообразующих минералов на микроанализаторе JXA-8100. Геология и геофизика, 49(3), 221-225.
  5. Котов А.А., Смирнов С.З., Плечов П.Ю., Персиков Э.С., Черткова Н.В., Максимович И.А., Карманов Н.С., Бухтияров П.Г. (2021) Методика определения содержания воды в природных расплавах риолитового состава методами спектроскопии комбинационного рассеяния и электронно-зондового микроанализа. Петрология, 29(4), 429-448. https://doi.org/10.31857/S086959032104004X
  6. Кузьмин М.И. (1985) Геохимия магматических пород фанерозойских подвижных поясов. Новосибирск: Наука, 198 с.
  7. Куренков С.А., Диденко А.Н., Симонов В.А. (2002) Геодинамика палеоспрединга. М.: ГЕОС, 249 с.
  8. Лаврентьев Ю.Г., Королюк В.Н., Усова Л.В., Нигматулина Е.Н. (2015) Рентгеноспектральный микроанализ породообразующих минералов на микроанализаторе JXA-8100. Геология и геофизика, 56(10), 1813- 1824. http://dx.doi.org/10.15372/GiG20151005
  9. Низаметдинов И.Р. (2022) Петрогенезис посткальдерных вулканитов кальдеры Медвежья на примере вулкана Меньший Брат, о. Итуруп. Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: ИГМ СО РАН, 23 с.
  10. Низаметдинов И.Р., Кузьмин Д.В., Смирнов С.З., Тимина Т.Ю., Шевко А.Я., Гора М.П. (2017) Происхождение магнезиальных базальтов вулкана Меньший Брат (кальдера Медвежья, о. Итуруп). Петрология магматических и метаморфических комплексов. Мат-лы IX Всерос. конф. с междунар. участием. Томск: Томский центр науч.-техн. информации, 333-338.
  11. Низаметдинов И.Р., Кузьмин Д.В., Смирнов С.З., Рыбин А.В., Кулаков И.Ю. (2019) Вода в родоначальных базальтовых магмах вулкана Меньший Брат (о. Итуруп, Курильские о-ва). Докл. АН, 468(1), 93-97. https://doi.org/10.31857/S0869-5652486193-97
  12. Петрографический кодекс России. Магматические, метаморфические, метасоматические, импактные образования. (2009) Изд-е третье, испр. и доп. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 200 с.
  13. Симонов В.А. (1993) Петрогенезис офиолитов (термобарогеохимические исследования). Новосибирск: ОИГГМ СО РАН, 247 с.
  14. Симонов В.А., Добрецов Н.Л., Котляров А.В., Карманов Н.С., Боровиков А.А. (2021) Особенности кристаллизации минералов на разных стадиях развития магматизма вулкана Горелый (Камчатка): данные по расплавным и флюидным включениям. Геология и геофизика, 62(1), 103-133. https://doi.org/10.15372/GiG2020164
  15. Симонов В.А., Котляров А.В., Смирнов С.З., Котов А.А., Перепелов А.Б., Карманов Н.С., Боровиков А.А. (2022) Условия образования игнимбритов вулкана Хангар (Камчатка): данные по стеклам и включениям. Добрецовские чтения: Наука из первых рук. Матлы Первой Всеросс. науч. конф., посвящ. памяти академика РАН Н.Л. Добрецова. Новосибирск: СО РАН, 292-295. https://doi.org/10.53954/9785604782484
  16. Соболев А.В., Слуцкий А.Б. (1984) Состав и условия кристаллизации исходного расплава сибирских меймечитов в связи с общей проблемой ультраосновных магм. Геология геофизика, 12, 97-110.
  17. Arculus R.J., Pearce J.A., Murton B.J., Van der Laan S.R. (1992) Igneous stratigraphy and major-element geochemistry of holes 786a and 786b. Proc. Ocean Drill. Progr.: Sci. Results, 125, 143-169.
  18. Boynton W.V. (1984) Geochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. Rare earth element geochemistry. (Ed. P. Henderson). Oxford-Amsterdam: Elsevier, 63-114.
  19. Condie K.C. (2005) Earth as an Evolving Planetary System. L.: Elsevier Acad. Press, 447 p.
  20. DeBari S.M., Greene A.R. (2011) Vertical stratification of composition, density, and inferred magmatic processes in exposed arc crustal sections. Arc-continent collision. Frontiers in Earth Sciences. Berlin: Springer-Verlag, 121-144. https://doi.org/10.1007/978-3-540-88558-0_5
  21. Gavrilenko M., Ozerov A., Kyle P.R., Carr M.J., Nikulin A., Vidito C., Danyushevsky L. (2016) Abrupt transition from fractional crystallization to magma mixing at Gorely volcano (Kamchatka) after caldera collaps. Bull. Volcanol., 78(7), 1-28.
  22. Global Volcanism Program. Database Volcanoes of the World v. 5.0.0. (Ed. E. Venzke). (2022) Smithsonian Institution. https://doi.org/10.5479/si.GVP.VOTW5-2022.5.0
  23. Hall R. (2002) Cenozoic geological and plate tectonic evolution of SE Asia and the SW Pacific: computerbased reconstructions, model and animations. J. Asian Earth Sci., 20, 353-431. https://doi.org/10.1016/S1367-9120(01)00069-4
  24. Kunrat S.L. (2017) Soputan volcano, Indonesia: petrological systematics of volatiles and magmas and their bearing on explosive eruptions of a basalt volcano. Ph.D. thesis. 119 p.
  25. Kushendratno, Pallister J.S., Kristianto, Bina F.R., McCausland W., Carn S., Haerani N., Griswold J., Keeler R. (2012) Recent explosive eruptions and volcano hazards at Soputan volcano – a basalt stratovolcano in north Sulawesi, Indonesia. Bull. Volcanol., 74(7), 1581-1609. https://doi.org/10.1007/s00445-012-0620-2
  26. Murton B.J., Peate D.W., Arculus R.J., Pearce J.A., Van der Laan S.R. (1992) Trace-element geochemistry of volcanic rocks from site 786: the Izu-Bonin forearc. Proc. Ocean Drilling Progr.: Sci. Results, 125, 211-235.
  27. Putirka K.D. (2008) Thermometers and barometers for volcanic systems. Rev. Mineral. Geochem., 69(1), 61-120. https://doi.org/10.2138/rmg.2008.69.3
  28. Sobolev A.V., Danyushevsky L.V. (1994) Petrology and geochemistry of boninites from the north termination of the Tonga Trench: constraints on the generation conditions of primary high-Ca boninite magmas. J. Petrol., 35, 1183-1211.
  29. White L.T., Hall R., Armstrong R.A., Anthony J.B., Fadel M.B., Baxter A., Wakita K, Manning C., Soesilo J. (2017) The geological history of the Latimojong region of western Sulawesi, Indonesia. J. Asian Earth Sci., 138, 72-91. dx.doi.org/10.1016/j.jseaes.2017.02.005
  30. Yavuz F., Yıldırım D.K. (2018) A Windows program for pyroxene-liquid thermobarometry. Periodico di Mineralogia, 87(2), 149-172. http://dx.doi.org/10.2451/2018PM787
  31. Zhang X.R., Huang T.-N., Chung S.-L., Maulana A., Mawaleda M., Tien C.-Y., Lee H.-Y., Liu P.-P. (2022) Late Eocene subduction initiation of the Indian Ocean in the North Sulawesi Arc, Indonesia, induced by abrupt Australian plate acceleration. Lithos, 422-423, 106742 https://doi.org/10.1016/j.lithos.2022.106742

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Dmitrieva N.V., Safonova I.Y., Simonov V.A., Kotlyarov A.V., Karmanov N.S., Nizametdinov I.R.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).