Keywords
volcanic rocks
geochemistry
geodynamic regimes
asthenospheric diapirism
Section
Abstract
Original petrological and geochemical data on Pliocene-Pleistocene volcaniсs of the Southern Plateau of the Vityaz Ridge are presented. Based on them and incorporating previously obtained isotopic and geochemical data, the genetic similarity of the volcaniсs of the Southern and Northern plateaus of the Vityaz Ridge to those from the southern and northern sections of the Kuril Island Arc, respectively, is confirmed. It is also confirmed that the southern and northern blocks of the Kuril Island Arc System were formed under the influence of the asthenospheric mantle of Indian MORB (I-MORB) and Pacific MORB (P-MORB). The formation of the Late Cenozoic volcanics of the Vityaz Ridge and the Kuril Arc occurred mainly in the subduction regime. However, among the calc-alkaline rocks, volcanic rocks with high or elevated alkalinity and potassium contents have been identified. They are confined to the zones of stretching and rifting through which the upwelling of the sub-slab asthenospheric mantle occurred. The influence of P-MORB mantle on magmagenesis led to the generation of high-potassium magmas beneath the Alaid, Geofizikov, and Gorelyi volcanoes and magmas with elevated alkalinity beneath the Northern Plateau of the Vityaz Ridge and the rift zone. The I-MORB mantle contributed to the generation of high-potassium melts under the Hydrographic and the Zonne ridges and elevated-alkalinity melts beneath the Southern Plateau.
References
Авдейко Г.П., Рашидов В.А., Полуева А.А., Романова И.М. Подводный вулканизм Курильской гряды: геодинамические условия и формирование геохимической специфики. http://www.kscnet.ru/ivs/grant/grant_06/06-3-A-08-326/index.html (дата обращения: 02.01.2009) [Avdejko G.P., Rashidov V.A., Polueva A.A., Romanova I.M. Underwater volcanism of the Kuril Ridge: geodynamic conditions and formation of geochemical specificity. http://www.kscnet.ru/ivs/grant/grant_06/06-3-A-08-326/ (date of access: 02.01.2009) (in Russian)].
Емельянова Т.А., Леликов Е.П. Миоцен-плейстоценовый вулканизм глубоководных котловин Японского и Охотского морей // Тихоокеанская геология. 2010. Т. 29. № 2. С. 58–69 [Emelyanova T.A., Lelikov E.P. Miocene-pleistocene volcanism of deep-water basins of the Sea of Japan and Sea of Okhotsk // Russian Journal of Pacific Geology. 2010. V. 4. № 2. P. 145–155. https://doi.org/10.1134/S1819714010020041].
Емельянова Т.А., Костицын Ю.А., Леликов Е.П. Геохимия вулканитов подводного хребта Витязя на Тихоокеанском склоне Курильской островной дуги // Геохимия. 2012. № 3. С. 316–332 [Emelyanova T.A., Kostitsyn Yu.A., Lelikov E.P. Geochemistry of the submarine Vityaz Ridge at the Pacific slope of the Kurile Island arc // Geochemistry International. 2012. V. 50. № 3. P. 289–303. https://doi.org/10.1134/S0016702912030056].
Емельянова Т.А., Мартынов Ю.А., Ли Н.С., Давыдова М.Ю. Новые изотопно-геохимические данные по кайнозойскому вулканизму и геодинамике подводного хребта Витязя (Тихоокеанский склон Курильской островной дуги) // Тихоокеанская геология. 2024. Т. 43. № 1. С. 27–41. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2024-43-1-27-41 [Emelyanova T.A., Martynov Yu.A., Lee N.S., Davydova M.Yu. New Isotope-Geochemical Data on the Cenozoic Volcanism and the Geodynamics of the Underwater Vityaz Ridge (Pacific Slope of the Kuril Island Arc) // Russian Journal of Pacific Geology. 2024. V. 18. № 1. P. 23–36. https://doi.org/10.1134/S1819714024010020].
Емельянова Т.А., Петрищевский А.М., Изосов Л.А. и др. Позднемезозойско-кайнозойские этапы вулканизма и геодинамика Японского и Охотского морей // Петрология. 2020. T. 28. № 5. С. 468−481. https://doi.org/10.31857/S0869590320050027 [Emelyanova T.A., Petrishchevsky A.M., Izosov L.A. et al. Late Mesozoic–Cenozoic Stages of Volcanism and Geodynamics of the Sea of Japan and Sea of Okhotsk // Petrology. 2020. V. 28. № 5. P. 418–430. https://doi.org/10.1134/S0869591120050021].
Косминская И.П., Зверев С.М., Вейцман П.С. и др. Основные черты строения земной коры Охотского моря и Курило-Камчатской зоны Тихого океана по данным глубинного сейсмического зондирования // Известия АН СССР. Серия геофиз. 1963. № 1. С. 20–41 [Kosminskaya I.P., Zverev S.M., Veitsman P.S. et al. Basic features of the crustal structure of the Sea of Okhotsk and the Kuril-Kamchatka Zone of the Pacific Ocean from deep seismic sounding data // Bull. Acad. Sci. U.S.S.R., Geophys. Ser. 1963. № 1. P. 11–27].
Кулинич Р.Г., Карп Б.Я., Баранов Б.В. и др. О структурно -геологической характеристике «сейсмической бреши» в центральной части Курильской островной дуги // Тихоокеанская геология. 2007. Т. 26. № 1. С. 5–19 [Kulinich R.G., Karp B.Ya., Baranov B.V. et al. On the structural-geological characteristic of the «seismic gap» in the central part of the Kuril island arc // Russian Journal of Pacific Geology. 2007. V. 1. № 1. P. 3–14. https://doi.org/10.1134/S1819714007010022].
Леликов Е.П., Емельянова Т.А. Геология и вулканизм подводного хребта Витязя на тихоокеанском склоне Курильской островной дуги // Океанология. 2011. Т. 51. № 2. С. 329–343 [Lelikov E.P., Emelyanova T.A. Geology and Volcanism of the Underwater Vityaz Ridge (Pacific Slope of the Kuril Island Arc) // Oceanology. 2011. V. 51. № 2. P. 315–328. https://doi.org/10.1134/S0001437011020081].
Мартынов Ю.А., Кимура Дж.И., Мартынов А.Ю. и др. Присутствие мантии индийского MORB-типа под Курильской островной дугой: результаты изотопных исследований мафических лав о-ва Кунашир // Петрология. 2012. Т. 20. № 1. С. 102–110 [Martynov Yu.A., Kimura J.I., Martynov A.Yu. et al. Indian MORB-type mantle beneath the Kuril island arc: isotopic investigation of the mafic lavas of Kunashir Island // Petrology. 2012. V. 20. № 1. P. 93-100. https://doi.org/10.1134/S0869591111060026].
Мартынов Ю.А., Рашидов В.А., Дриль С.И. Калиевый щелочной вулканизм вулкана Алаид (Курильские острова): роль субдукционного меланжа в магмогенезисе // Петрология. 2024. Т. 32. № 6. С. 735−751. https://doi.org/10.31857/S0869590324060047 [Martynov Yu.A., Rashidov V.A., Dril S.I. Potassium Alkaline Volcanism of Alaid Volcano, Kuril Islands: the Role of Subduction Melange in Magma Genesis // Petrology. 2024. V. 32. № 6. P. 828–858. https://doi.org/10.1134/S0869591124700231].
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 [Martynov Yu.A., Khanchuk A.I., Kimura J.-I. et al. Geochemistry and petrogenesis of volcanic rocks in the Kuril island arc // Petrology. 2010. V. 18. № 5. P. 489–513. https://doi.org/10.1134/S0869591110050048].
Международный геолого-геофизический атлас Тихого океана / ред. Г.Б. Удинцев. МОК (Юнеско), РАН, ФГУП ПКО «Картография», ГУНиО. Москва – Санкт-Петербург, 2003. 192 с. [Mezhdunarodnyj geologo-geofizicheskij atlas Tihogo okeana / red. G.B. Udincev. MOK (YUnesko), RAN, FGUP PKO «Kartografiya», GUNiO. Moscow – St. Petersburg, 2003. 192 p. (in Russian)].
Прошкина З.Н., Кулинич Р.Г., Валитов М.Г. Структура, вещественный состав и глубинное строение океанского склона Центральных Курил: новые детали // Тихоокеанская геология. 2017. Т. 36. № 6. С. 44–55 [Proshkina Z.N., Kulinich R.G., Valitov M.G. Structure, Matter Composition, and Deep Structure of the Oceanic Slope of the Central Kuril Islands: New Evidence // Russian Journal of Pacific Geology. 2017. V. 11. № 6. P. 436–446. https://doi.org/10.1134/S1819714017060045].
Ханчук А.И., Гребенников А.В. Позднемиоцен-плиоценовая трансформная окраина Камчатки // Тихоокеанская геология. 2021. Т. 40. № 5. С. 3–15. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2021-40-5-3-15 [Khanchuk A.I., Grebennikov A.V. The Late Miocene–Pliocene Transform Margin of Kamchatka // Russian Journal of Pacific Geology. 2021. V. 15. № 5. P. 389–400. https://doi.org/10.1134/S1819714021050043].
Ханчук А.И., Лучицкая М.В., Ватрушкина Е.В. и др. Раннемеловые адакитовые и высококалиевые гранитоиды как индикаторы постсубдукционной обстановки формирования медно-порфировых месторождений Баимской рудной зоны Чукотки // Тихоокеанская геология. 2025. Т. 44. № 6. С. 3–21. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2025-44-6-3-21 [Khanchuk A.I., Luchitskaya M.V., Vatrushkina E.V. et al. Early Cretaceous Adakite and High-Potassium Granitoids as Indicators of the Post-Subduction Environment for the Formation of Porphyry Copper Deposits in the Baim Ore Zone of Chukotka // Russian Journal of Pacific Geology. 2025. V. 19. № 6. P. 543−560. https://doi.org/10.1134/S181971402570037X].
Baranov B.V., Werner R., Hoernle K.A. et al. Evidence for compressionally induced high subsidence rates in the Kurile Basin (Okhotsk Sea) // Tectonophysics. 2002. V. 350. № 1. P. 63–97. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(02)00081-1
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. № 2. P. 452–480. https://doi.org/10.1016/j.gca.2006.09.018
Dürkefälden A., Hauff F., Hoernle K. et al. Geochemical and temporal evolution of Indian MORB mantle revealed by the Investigator Ridge in the NE Indian Ocean // Gondwana Research. 2024. V. 134. № 2. P. 347–364. https://doi.org/10.1016/j.gr.2024.07.016
Kimura J.-I., Sakuyama T., Miyazaki T. et al. Plume-stagnant slab-lithosphere interactions: Origin of the late Cenozoic intra-plate basalts on the East Eurasia margin // Lithos. 2018. V. 300–301. P. 227–249. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2017.12.003
Kogiso T., Hirose K., Takahashi E. Melting experiments on homogeneous mixtures of peridotite and basalt: application to the genesis of ocean island basalts // Earth Planet. Sci. Lett. 1998. V. 162. P. 45–61.
Le Maitre R.W., Bateman S.L., Dudek A., Keller M.J. A classifi cation of igneous rocks and glossary of terms. Oxford: Blackwell, 1989. 193 p.
Peate D.W., Pearce J.A. Causes of spatial compositional variations in Mariana arc lavas: Trace element evidence // Island Arc. 1998. V. 7. № 3. Р. 479–495. https://doi.org/10.1111/j.1440-1738.1998.00205.x
Pertermann M., Hirschmann M.M. Partial melting experiments on a MORB-like pyroxenite between 2 and 3 GPa: Constraints on the presence of pyroxenite in basalt source regions from solidus location and melting rate // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. № B2. 2125. https://doi.org/10.1029/2000JB000118
Plank T., Langmuir C.H. Tracing trace elements from sediment input to volcanic output at subduction zones // Nature. 1993. V. 362. № 6422. Р. 739–742.
Sakuyama T., Tian W., Kimura J.-I. et al. Melting of dehydrated oceanic crust from the stagnant slab and of the hydrated mantle transition zone: Constraints from Cenozoic alkaline basalts in eastern China // Chemical Geol. 2013. V. 359. P. 32–48. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.09.012
Sun S.-S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // Magmatism in the ocean basins / Eds. A.D. Saunders, M.J. Norry. Geol. Soc. London, Special Publ, 1989. № 42. P. 313−345.
Tararin I.A., Lelikov E.P., Werner R. Petrology and geochemistry of the volcanic rocks dredged from the Geophysicist Seamount in the Kuril Basin: Evidence for the Existence of Thinned continental crust // Gondvana Research. 2003. V. 6. № 4. P. 757–765. https://doi.org/10.1016/S1342-937X(05)71022-4
Werner R., Baranov B., Hoernle K. et al. Discovery of Ancient Volcanoes in the Okhotsk Sea (Russia): New Constraints on the Opening History of the Kurile Back Arc Basin // Geosciences. 2020. V. 10. Art. № 442. 20 р. https://doi.org/10.3390/geosciences10110442
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Copyright (c) 2026 Т.А. Емельянова, Н.С. Ли, Г.М. Вовна, Ю.О. Савельев