Keywords
shoshonite volcanism
geochemistry
isotopics
geodynamics
Section
Abstract
The composition of volcanic rocks from the Upper Cretaceous-Paleogene shoshonite complexes of the eastern margin of Asia was studied. It has been showb that the Pb, Sr, and Nd isotopic composition in the shoshonite series rockss indicates a mantle source depleted in radiogenic isotopes. The behavior of incompatible elements and their ratios allowed us to distinguish two groups of rocks. The first group includes basalts, trachybasalts and trachyandesite basalts of the Olyutor segment of the Achaivayam-Valagin paleoarc and the West Kamchatka (Palana) paleoarc, the Tumrok Ridge of Kamchatka, and the islands of the Lesser Kuril Ridge, the second includes basalts, trachybasalts and trachyandesite basalts of the Valaginsky, Kumroch and Sredinny Ridges in Kamchatka, and the Kilchu-Mencheon graben in Korea. It is assumed that the diversity of petrochemical characteristics of shoshonites in the regions under consideration is due to both to the composition of the magmatic source (the presence of phlogopite- or amphibole-containing phases) and the ratio of fluid-mobile elements (participation of fluids/melts to varying degrees in the process of magma generation), as well as changes in the subduction regime — the transition to a deeper level of magma generation and the involvement of the arc in the extension zone in connection due to rifting processes.
References
Аккреционная тектоника Восточной Камчатки / Отв. ред. Пущаровский Ю.М. М.: Наука, 1993. 272 с. [Accretionary tectonic of Eastern Kamchatka / Yu. M. Pushcharovsky (ed.). Moscow: Nauka, 1993. 272 p. (in Russian)].
Антонов А.Ю. Геохимия и петрология мезо-кайнозойских магматическихобразований и мантийный диапиризм. Новосибирск: ГЕО, 2008. 250 с. [Antonov A.Yu. Geochemistry and Petrology of Meso-Cenozoic igneous formations and mantle diapirism. Novosibirsk: GEO, 2008. 250 p. (in Russian)].
Гаврилов В.К., Соловьева Н.А. Вулканогенно-осадочные формации геоантиклинальных поднятий Малых и Больших Курил. М.: Наука, 1973. 152 с. [Gavrilov V.K., Solov’eva N.A. Volcanogenic-sedimentary formations of the geoanticlinal uplifts of the Lesser and Greater Kuril Islands. Moscow: Nauka, 1973. 152 p. (in Russian)].
Геологическая карта и карта полезных ископаемых Камчатской области и Корякского автономного округа. 1:1 500 000 / Гл. ред. А.Ф. Литвинов, Б.А. Марковский, В.П. Зайцев. СПб.: ВСЕГЕИ, 2005 [Geological Map and Map of Minerals of the Kamchatka Oblast and Koryak Autonomous District. 1 : 1 500000, Ed. by A. F. Litvinov, B. A. Markovsky, and V. P. Zaitsev, VSEGEI, St. Petersburg, 2005 (in Russian)].
Геология Кореи / Отв. ред. Пэк Р.-Чж. и др. Пхеньян: Изд-во книг иностр. языков, 1993. 473 с. [The Geology of Korea. Pek, R.-Ch. et al. (eds.), Pyongyang, 1993. 473 p. (in Russian)].
Говоров Г.И. Фанерозойские магматические пояса и формирование структуры Охотоморского блока. Владивосток: Дальнаука, 2002. 198 с. [Govorov G.I. Phanerozoic magmatic belts and origin of the Okhotsk Sea geoblock structure. Vladivostok: Dalnauka, 2002. 198 p. (in Russian)].
Западная Камчатка: геологическое развитие в мезозое / Отв. ред. Гладенков Ю.Б., Паланджян С.А. М.: Научный мир, 2005. 224 с. [Western Kamchatka: Mesozoic geological evolution / Gladenkov Yu/B., Palandzhan S.A. (eds). Moscow: Scientific World, 2005. 224 p. (in Russian)].
Коваленко Д.В., Колосков А.В., Цуканов Н.В., Федоров П.И. Геодинамические условия формирования и магматические источники позднемеловых-раннепалеогеновых комплексов Северной Камчатки // Геохимия. 2009. № 4. С. 348–377 [Kovalenko D.V., Koloskov A.V., Tsukanov N.V., Fedorov P.I. Geodynamic settings and magma sources of the Late Cretaceous-Early Paleocene magmatic complexes of Northern Kamchatka // Geochemistry International. 2009. V. 47. № 4. С. 329–357. https://doi.org:10.1134/S0016702909040028].
Колосков А.В., Флеров Г.Б., Голубев В.Н. Изотопный состав Sr и Nd клинопироксенов из позднемеловых-палеогеновых щелочных магматических пород Центральной Камчатки (первые данные) // Доклады РАН. 2001. Т. 376. № 1. С. 85–88 [Koloskov A.V., Flerov G.B., Golubev V.N. Isotopic composition of Sr and Nd clinopyroxenes from Late Cretaceous-Paleogene alkaline igneous rocks of Central Kamchatka (first data) // Doklady Russian Academy of Scienses. 2001. V. 376. № 1. P. 85–88 (in Russian)].
Колосков А.В., Флеров Г.Б., Коваленко Д.В. Позднемеловые-палеоценовые магматические комплексы Центральной Камчатки: геологическое положение, особенности вещественного состава // Тихоокеанская геология. 2009. Т. 28. № 4. С. 16–34 [Koloskov A.V., Flerov G.B., Kovalenko D.V. Late Cretaceous – Paleocene magmatic complexes of Central Kamchatka, magmatic sources, and geodynamic conditions of their formaion // Tikhookeanskaya geologiya. 2009. V. 28. № 4. P. 16–34. https://doi.org:10.1134/S1819714009040022].
Селиверстов В.А., Колосков А.В., Чубаров В.М. Лампроитоподобные калиевые щелочно-ультраосновные породы Валагинского хребта, Восточная Камчатка // Петрология. 1994. Т. 2. С. 197–213 [Seliverstov V.A., Koloskov A.V., Chubarov V.M. Lamproite-like potassic alkaline-ultrabasic rocks of the Valaginsky Range, East Kamchatka // Petrology. 1994. V. 2. P. 197–213 (in Russian)].
Сухов А.Н., Цуканов Н.В., Беляцкий Б.В., Рукавишникова Д.Д. Вулканические комплексы тыловой части позднемеловой Ачайваям-Валагинской палеодуги в структуре хребта Кумроч (Восточная Камчатка) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2016. № 4. Вып. № 32. С. 20–34 [Sukhov A.N., Tsukanov N.V., Belyatsky B.V., Rukavishnikova D.D. Back arc volcanic complexes of Late Mezosoic Achayvayam-Valagin paleoarc in the Kumroch range structure (Eastern Kamchatka) // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2016. № 4 (32). P. 20–34 (in Russian)].
Федоров П.И. Геохимия и петрология позднемеловых вулканитов юга Корякского нагорья // Геохимия. 1990. № 11. С. 1583–1594 [Fedorov P.I. Geochemistry and petrology of Late Cretaceous volcanoes of the South Koryak upland // Geokhimiya. 1990. № 11. P. 1583–1594 (in Russian)].
Федоров П.И., Казимиров А.Д. Минералогия и геохимия островодужных пикритов (на примере юга Олюторской зоны Корякского нагорья) // Доклады Академии наук СССР. 1989. Т. 306. № 2. С. 456–460 [Fedorov P.I., Kazimirov A.D. Mineralogy and geochemistry of island-arc picrites (using the southern Olyutor zone of the Koryak Highlands as an example) // Doklady Akademii nauk USSR. 1989. V. 306. № 2. P. 456–460 (in Russian)].
Федоров П.И., Дубик Ф.Ю. К геохимии позднемеловой шошонитовой ассоциации Центральной Камчатки // Известия АН СССР. Сер. геологич. 1990. № 3. С. 30–39 [Fedorov P.I., Dubik F.Yu. On the geochemistry of the Late Cretaceous shoshonitic association of Central Kamchatka // Izvestiya Acad. Nauk USSR. Ser. Geolog. 1990. № 3. P. 30–39 (in Russian)].
Федоров П.И., Филатова Н.И. Кайнозойский вулканизм Корейского региона // Геохимия. 2002. № 1. С. 3–29 [Fedorov P.I., Filatova N.I. Cenozoic Volcanism of Korea // Geochemistry International. 2002. V. 40. №. 1. 2002. P. 1–25].
Федоров П.И., Шанцер А.Е., Флеров Г.Б. и др. О соотношении кирганикского и китильгинского вулканоплутонических комплексов Камчатки // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2013. № 1. Вып. № 21. С. 16–24 [Fedorov P.I., Shantser A.E., Flerov G.B. et al. Relations between the Kirganik and Kitilginhigh-potassium volcanoplutonic complexes in Kamchatka // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2013. № 1 (21). P. 16–24 (in Russian)].
Федорчук А.В., Филатова Н.И., Шилов В.Н. Кайнозойский рифтогенный магматизм района Кальчу-Менчхон (КНДР) // Вулканология и сейсмология. 1989. № 5. С. 90–97 [Fedorchuk A.V., Filatova N.I., Shilov V.N. Cenozoic Rift-related Magmatism in the Kalchu–Menchkhon Region, Democratic People’s Republic of Korea // Vulkanologiya i Seismologiya. 1989. № 5. P. 90–97 (in Russian)].
Федорчук А.В., Филатова Н.И. Кайнозойский вулканизм Северной Кореи и геодинамические обстановки его формирования // Петрология. 1993. Т. 1. № 6. С. 645–663 [Fedorchuk A.V., Filatova N.I. Cenozoic Magmatism in North Korea and Its Geodynamic Environment // Petrologiya. 1993. V. 1. № 6. P. 645–663 (in Russian)].
Флеров Г.Б., Колосков А.В. Щелочной базальтовый вулканизм Центральной Камчатки. М.: Наука, 1976. 145 с. [Flerov G.B., Koloskov A.V. Alkali Basaltic Volcanism of Central Kamchatka. Moscow: Nauka, 1976. 145 p. (in Russian)].
Флеров Г.Б., Селиверстов В.А. Минералогия и петрология позднемеловых-палеогеновых калиевых вулканитов Центральной Камчатки // Вулканология и сейсмология. 1999. № 6. С. 3–21 [Flerov G.B., Seliverstov V. A. Mineralogy and Petrology of Late Cretaceous-Paleogene Potassic Volcanics in Central Kamchatka // Journal Volcanology and Seismology. 1999. №. 6. P. 3–21 (in Russian)].
Флеров Г.Б., Селиверстов В.А. Мел-палеогеновый магматизм Срединного хребта Камчатки: проблема источников магм // Вулканология и сейсмология. 2008. № 2. С. 83–96 [Flerov G.B., Seliverstov V.A.Cretaceous–Paleogene Magmatism of the Sredinnyi Range of Kamchatka: Magma Sources // Journal Volcanology and Seismology. 2008. № 2. P. 71–82 (in Russian)].
Флеров Г.Б., Федоров П.И. Позднемеловой-палеоценовый калиевый магматизм Центральной Камчатки // Материалы Третьей Международной конференции «Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и связанные с ними месторождения». Институт геологии и геохимии УрО РАН. 28 августа - 2 сентября 2009 года. г. Качканар, Свердловская область, 2009. Т. 2. С. 234–237 [Flerov G.B., Fedorov P.I. Late Cretaceous-Paleocene potassic magmatism of Central Kamchatka // Proceedings of the Third International Conference and Ultramafic-Mafic Complexes of Folded Regions and Associated Deposits. Institute of Geology and Geochemistry, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, August 28 – September 2, 2009. Kachkanar, Sverdlovsk Region. V. 2. P. 234–237 (in Russian)].
Флеров Г.Б., Федоров П.И., Чурикова Т.Г. Геохимия позднемеловых-палеогеновых калиевых пород ранней стадии развития Камчатской островной дуги // Петрология. 2001. Т. 9. № 2. С. 189–208 [Flerov G.B., Fedorov P.I., Churikova T.G. Geochemistry of Late Cretaceous–Paleogene Potassic Rocks of the Early Evolutionary Stage in the Kamchatka Island Arc // Petrologiya. 2001. V. 9. № 2. P. 161–178 (in Russian)].
Фор Г. Основы изотопной геологии. М.: Мир, 1989. 590 с. [Faure G. Principles of isotope geology. Moscow: Mir, 1989. 590 p.].
Фролова Т.И., Бурикова И.А., Гущин А.В. и др. Происхождение вулканических серий островных дуг. М.: Недра, 1985. 275 с. [Frolova T.I., Burikova I.A., Gushin A.V. et al. Origin of volcanic island arc series. Moscow: Nedra, 1985. 275 p. (in Russian)].
Шапиро М.Н., Соловьев А.В. Кинематическая модель формирования Олюторско-Камчатской складчатой области // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. № 8. С. 863–880 [Shapiro M.N., Solov’ev A.V. Formation of the Olyutorsky-Kamchatka fold belt: a kinematic model // Russian Geology and Geophysics. 2009. V 50. P. 668–681. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2008.10.006].
Цуканов Н.В., Сколотнев С.Г. Новые данные по изотопному составу магматических комплексов палеодуг Восточной Камчатки // Доклады АН. 2010. Т. 434. № 5. C. 656–660 [Tsukanov N.V., Skolotnev S.G. New data on the isotopic composition of igneous complexes from Eastern Kamchatka paleoarcs // Doklady Akademii nauk. 2010. V. 434. № 2. P. 1306–1310 (Russian)].
Цуканов Н.В., Федоров П.И., Коваленко Д.В. Позднемеловые-раннепалеогеновые вулканические породы Восточной Камчатки (особенности состава и изотопно-геохимическая гетерогенность) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2024. № 2. Вып. 62. C. 79–99. https://doi.org/ 10.31431/1816-5524-2024-2-62-79-99 [Tsukanov N.V., Fedorov P.I., Kovalenko D.V. Late cretaceous-early paleogene volcanic rocks of eastern Kamchatka (compositional features and isotopic-geochemical heterogeneneity) // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2024. № 2. (62). P. 5–21 (in Russian)].
Цуканов Н.В., Федоров П.И., Коваленко Д.В. Изотопно-геохимическая гетерогенность магматических пород террейнов островодужной природы Восточной Камчатки // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2025. № 2. Вып. 66. C. 18–38. https://doi.org/ 10.31431/1816-5524-2025-2-66-18-38. [Tsukanov N.V., Fedorov P.I., Kovalenko D.V. Isotopic-geochemical heterogeneity of igneous rocks of island-arc terranes of Eastern Kamchatka // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2025. № 2. (66). P. 18–38 (in Russian)].
Чехович В.Д., Сухов А.Н., Кононов М.В., Паланджян С.А. Геодинамика Северо-западного сектора Тихоокеанского подвижного пояса в позднемеловое-раннепалеогеновое время // Геотектоника. 2009. № 4. С. 37–62 [Chekhovich V.D., Sukhov A.N., Kononov M. V., Palandzhyan S.A. Geodynamics of the Northwestern Sector of the Pacific Mobile Belt in the Late Cretaceous–Early Paleogene // Geotectonics. 2009. V. 43. № 4. P. 111–132. https:// doi.org:10.1134/S0016852109040049].
Bloomer S.Н., Stern RJ., Fisk Е. et аl. Shoshonitic volcanism in the Northern Mariana arc. 1. Mineralogic and major and trace element characteristics // J. Geophys. Res. 1989. V. 94. № B4 Р. 4469–4496. https://doi.org/10.1029/JB094iB04p04469
Bogaard F.J.P., Wörner G. Petrogenesis of Basanitic to Tholeiitic Volcanic Rocks from the Miocene Vogelsberg, Central Germany // Journal of Petrology. 2003. V. 44. P. 569–602. https://doi.org/10.1093/petrology/44.3.569
Chayka I.F., Baykov N.I., Kamenetsky V.S. et al. Volcano-Plutonic Complex of the Tumrok Range (Eastern Kamchatka): An Example of the Ural-Alaskan Type Intrusion and Related Volcanic Series // Minerals. 2023. №. 13. P. 1–31. https://doi.org/10.3390/min13010126
Condie К. High field strength element ratios in Archean basalts: a window to evolving sources of mantle plumes? // Lithos. 2005. V. 79. P. 491–504. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2004.09.014
Di Vincenzo G., Rocchi S. Origin and interaction of mafic and felsic magmas in an evolving late orogenic setting: the Early Paleozoic Terra Nova Intrusive Complex, Antarctica // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1999. V. 137. P. 15–35. https://doi.org/10.1007/s004100050579
Duggen S., Portnyagin M., Baker J. et al. 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 // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2007. V. 71. P. 452–480. https://doi.org/10.1016/j.gca.2006.09.018
Edward С.М.Н., Menzies М.А., Thirlwall M.F. et аl. The transition to potassic alkaline volcanism in island arcs: The Ringgit-Beser Comlex, East Java, Indonesia // Journal of Petrology. 1994. V. 35. № 6 Р. 1557–1595. https://doi.org/10.1093/petrology/35.6.1557
Foley S.F., Venturelli G., Green D.H., Toscani L. The ultrapotassic rocks: characteristics, classification, and constraints for petrogenetic models // Earth-Science Reviews. 1987. V. 24. № 2. P. 81–134. https://doi.org/10.1016/0012-8252(87)90001-8
Furman, T., Graham D. Erosion of lithospheric mantle beneath the East African Rift system: Geochemical evidence from the Kivu volcanic province // Lithos. 1999. V. 48. P. 237–262. https://doi.org/10.1016/S0024-4937(99)00031-6
Gill J.B. Orogenic Andesites and Plate Tectonics / Berlin: Springer. 1981. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-68012-0
Ishizuka O., Kimura J.-I., Li Y.B., Stern R.J. et al. Early stages in the evolution of Izu-Bonin arc volcanism: New age, chemical, and isotopic constraints // Earth and Planetary Science Letters. 2006. V. 250. P. 385–401. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2006.08.007
Johnson M.C., Plank T. Dehydration and melting experiments constrain the fate of subducted sediments // Geochemistry. Geophysics. Geosystem. 1999. V. 1. № 1. https://doi:10.1029/999GC000014
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
McDonough W.F. Constraints on the composition of the continental lithospheric mantle // Earth and Planetary Science Letters. 1990. V. 101. P. 1–18. https://doi.org/10.1016/0012-821X(90)90119-I
Meen J.К. Formation of shoshonites from calcalkaline basalt magmas: Geochemical and experimental constraints from the type locality // Contrib. Mineral. Petrol. 1987. V. 97. Р. 333–351. https://doi.org/10.1007/BF00371997
Morrison G.W. Characteristics and tectonic setting of the shoshonite rock association // Lithos. 1980. V. 13. P. 97–108. https://doi.org/10.1016/0024-4937(80)90067-5
Pearce J.A., Kempton P.D., Nowell G.M., Noble S.R. Hf–Nd Element and Isotope Perspective on the Nature and Provenance of Mantle and Subduction Components in Western Pacific Arc–Basin Systems // Journal of Petrology. 1999. V. 40. № 11. P. 1579–1611. https://doi.org/10.1093/petroj/40.11.1579
Pearce J.A., Stern R.J., Bloomer S.H. et al. Geochemical mapping of the Mariana arc-basin system: Implications for the nature and distribution of subduction components // Geochemistry. Geophysics. Geosysmems. 2005. V. 6. № 7. https://doi.org/10.1029/2004GC000895
Peccerillo A. Plio-Quaternary Volcanism in Italy. Petrology, Geochemistry, Geodynamics / Berlin. Springer-Verlag Heidelberg. 2005. 365 p. https://doi.org/10.2113/gscanmin.44.2.553-a
Peccerillo A., Taylor S.R. Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area, Norhern Turkey // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1976. V. 58. P. 63–81. https://doi.org/10.1007/BF00384745
Portnyagin M., Duggen S., Hauff F. et al. Geochemistry of the Late Holocene rocks from the Tolbachik volcanic field, Kamchatka: Quantitative modelling of subduction-related open magmatic systems // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2015. V. 307. P. 133–155. https://doi.org:/10.1016/j.jvolgeores.2015.08.015
Ribeiro J.M., Stern R.J., Kelley K.A. et al. Nature and distribution of slab-derived fluids and mantle sources beneath the Southeast Mariana forearc rift // Geochemistry. Geophysics. Geosysmems. 2013. V. 14. P. 4585–4607. https://doi.org/10.1002/ggge.20244
Singer B.S., Jicha B.R., Leeman W.P. et al. Along-strike trace element and isotopic variation in Aleutian Island arc basalt: Subduction melts sediments and dehydrates serpentine // Journal of Geophysical Research. 2007. V. 112. № B06206. 26 p. https://doi.org:/10.1029/2006JB004897
Salters V.J.M., Stracke A. Composition of the depleted mantle // Geochemistry. Geophysics. Geosysmems. 2004. V. 5. № Q05B07. https://doi.org/10.1029/2003GC000597
Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts. In: Magmatism in ocean basin. Eds. A.D. Saunders, M.J. Norry. Geological Society Special Publications. London. 1989. V. 42. P. 313–345. https://doi.org:/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19
Turner S., Arnaud N., Liu J. et al. Post-collision, Shoshonitic Volcanism on the Tibetan Plateau: Implications for Gonvective Thinning of the Lithosphere and the Source of Ocean Island Basalts // Journal of Petrology. 1996. V. 37. № 1. P. 5–71. https://doi.org/10.1093/petrology/37.1.45
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Copyright (c) 2026 П.И. Федоров, Н.В. Цуканов, Д.В. Коваленко