Keywords
isotopy
geochemistry
asthenospheric diapirism
Pliocene-Quaternary volcanic rocks
Section
Abstract
Isotope-geochemical material for Pliocene-Quaternary volcanoes of the Kamchatka region is generalized on a cartographic basis. The Sr-isotope anomalies of moderate and elevated radiogenicity, geochemically confirmed, are spatially conjugated. This made it possible to interpret these anomalies not only as a reflection of mantle plume material in the composition of volcanic rocks, but also of its hybrid environment, as a consequence of plum-lithosphere remobilization. The presence of multi-directional geochemical trends made it possible to propose the concept of moving boundary values for the composition of indicator rocks of the intraplate type and adakites, which significantly expanded the possibilities of their diagnostics. The isotope-geochemical heterogeneity of basaltoids of the region is generally determined by the peculiarities of concentration of rocks with intraplate and adakite geochemical characteristics, which allows considering the asthenospheric diapirism as the main factor of petrogenesis of Pliocene-Quaternary volcanism in Kamchatka.
References
Акинин В.В., Андроников А.В., Мукаса С.Б. и др. Меловая нижняя кора континентальной окраины севера Пацифики: петролого-геохронологические данные по нижне-средне коровым ксенолитам // Петрология. 2013. Т. 21. № 1. С. 34–42. https://doi.org/10.7868/S0869590313010032 [Akinin V.V., Andronikov A.V., Mukasa S.B. et al. Cretaceous lower crust of the continental margins of the northern Pacific: petrological and geochronological data on lower to middle crustal xenoliths // Petrology. 2013. V. 21. № 1. P. 28–65. https://doi.org/10.1134/S0869591113010032].
Антонов А.Ю. Геохимия и петрология мезо-кайнозойских магматических образований 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)].
Апт Ю.Е., Акинин В.В., Райт Дж.Е. Изотопы Sr, Nd, и Pb в неогеновых меланефелинитах и в глубинных ксенолитах на Северо-Востоке России // Геохимия. 1998. № 1. С. 28–37 [Apt Yu.E., Akinin V.V., Right J.E. Sr, Nd, and Pb Isotopes in Neogene melanephelinites and deep xenoliths in the North-East of Russia // Geochemistry. 1998. № 1. P. 28–37 (in Russian)].
Волынец О.Н., Успенский В.С., Аношин Г.Н. и др. Позднекайнозойские внутриплитные базальты восточной Камчатки // ДАН. 1990. Т. 313. № 4. С. 955–959 [Volynets O.N., Uspensky V.S., Anoshin G.N. et al. Late Cenozoic intra-plate basalts of eastern Kamchatka // Doklady Earth Sciences. 1990. V. 313. № 4. P. 955–959 (in Russian)].
Волынец О.Н. Петрология и геохимическая типизация вулканических серий современной островодужной системы. Автореф. дис. докт. геол-мин. наук. М.: МГУ, 1993. 670 с. [Volynets O.N. Petrology and geochemical typification of the modern island-arc system volcanic series. Abstract M.: MSU, 1993. 670 p. (in Russian)].
Волынец О.Н., Колосков А.В., Виноградов В.И. и др. Изотопный состав стронция и кислорода позднекайнозойских K-Na - щелочных базальтов внутриплитного геохимического типа, Камчатка // Петрология. 1995. Т. 3. № 2. С. 207–213 [Volynets O.N., Koloskov A.V., Vinogradov V.I. et al. Isotope composition of strontium and oxygen of the Late Cenozoic K-Na alkaline basalts of the intra-plate geochemical type, Kamchatka // Petrology. 1995. V. 3. № 2. P. 207–213 (in Russian)].
Волынец О.Н., Карпенко С.Ф., Кэй Р.У. и др. Изотопный состав поздненеогеновых K-Na – щелочных базальтоидов Восточной Камчатки: отражение гетерогенности мантийного источника магм // Геохимия. 1997. № 10. С. 1005–1018 [Volynets O.N., Karpenko S.F., Kay R.U. et al. Isotopic composition of Late Neogene K-Na - alkaline basaltoids of Eastern Kamchatka: reflection of heterogeneity of the mantle source of magmas // Geochemistry. 1997. № 10.P. 1005–1018 (in Russian)].
Волынец О.Н., Овчаренко А.Н. Бояринова М.Е. и др. Первая находка магнезиальных андезитов А (Адак)-типа на Камчатке // Геология и геофизика. 1998. Т. 39. № 11. С. 1553–1564 [Volynets O.N., Ovcharenko A.N. Boyarinova M.E. et al. The first occurrence of magnesian andesites of the A (Adakite) type in Kamchatka // Geology and Geophysics. 1998. V. 39. № 11. P. 1553–1564 (in Russian)].
Геохимическая типизация магматических и метаморфических пород Камчатки / Науч. ред. Кривенко А.П. Новосибирск. 1990. 250 с. [Geochemical typification of igneous and metamorphic rocks of Kamchatka / Scientific. ed. Krivenko A.P. Novosibirsk, 1990. 250 p. (in Russian)].
Горбач Н.В. Портнягин М.В. Геологическое строение и петрология лавового комплекса вулкана молодой Шивелуч, Камчатка // Петрология. 2011. Т. 19. № 2. С. 140–172 [Gorbach N.V. Portnyagin M.V. Geological structure and petrology of the Molodoy Shiveluch Volcano lava complex, Kamchatka // Petrology. 2011. V. 19. №. 2 P. 140–172. https://doi.org/10.1134/S086959111020068 (in Russian)].
Грачев А.Ф. Идентификация мантийных плюмов на основе изучения вещественного состава вулканитов и их изотопно-геохимических характеристик.// Петрология. 2003б т. 11. № 6. С. 618–654 [Grachev A.F. Identification of mantle plumes based on the research of material composition of volcanic rocks and their isotope-geochemical characteristics // Petrology. 2003b t. 11. № 6. P. 618–654 (in Russian)].
Давыдова В.О., Плечов П.Ю., Щербаков В.Д. и др. Ксенолиты высококалиевых трахиандезибазальтов в пирокластических отложениях вулкана Безымянный (Камчатка) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 9. С. 1357–1371 https://doi.org/10.15372/GiG20180903 [Davydova V.O., Plechov P.Yu., Scherbakov V.D. et al. High-K basaltic trachyandesite xenoliths in pyroclastic deposits from the Bezymianny volcano (Kamchatka) // Russian Geology and Geophysics. 2018. Т. 59. № 9. P. 1087–1099 https://doi.org/10.1016/j.rgg.2018.08.003].
Давыдова М.Ю., Мартынов Ю.А. Перепелов А.Б. Эволюция изотопно-геохимического состава пород вулкана Уксичан (Срединный хребет, Камчатка) и ее связь с неогеновой тектонической перестройкой Камчатки // Петрология. 2019. Т. 27. № 3. С. 282–307. https://doi.org/10.31857/S0869-5903273282-307 [Davydova M.Yu., Martynov Yu.A. Perepelov A.B. Evolution of isotope-geochemical composition of rocks from Uksichan Volcano (Sredinny Range, Kamchatka) and its association with the Neogene tectonic reconstruction of Kamchatka // Petrology. 2019. V. 27. № 3. P. 265–290. https://doi.org/10.1134/S0869591119030020].
Жао Д., Пирайно Ф., Лиу Л. Структура и динамика мантии под Восточной Россией и прилегающими регионами // Геология и геофизика, 2010. Т. 51. № 9. С. 1188–1203 [Zhao D., Piraino F., Liu L. Structure and dynamics of the mantle under Eastern Russia and adjacent regions // Geology and Geophysics, 2010. V. 51. № 9. P. 1188–1203. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2010.08.003 (in Russian)].
Иванов Б.В. Андезиты Камчатки. М.: Наука. 2008. 470 с. [Ivanov B.V. Andesites of Kamchatka. M.: Science. 2008. 470 p. (in Russian)].
Колосков А.В. Ультраосновные включения и вулканиты как саморегулирующаяся геологическая система. М.: Научный Мир, 1999. 223 с. [Koloskov A.V. Ultrabasic inclusions and volcanics as the self-regulating geological system. M.: Scientific World, 1999. 223 p. (in Russian)].
Колосков А.В. Изотопно-геохимическая неоднородность плиоцен-четвертичных вулканитов Камчатки, геометрия субдукционной зоны, модель флюидно-магматической системы // Вулканология и сейсмология. 2001. № 6. С. 16–42 [Koloskov A.V. Isotop-geochemical heterogeneity of pliocene-quaternary volcanics from Kamchatka, geometry of subduction zone, model of fluid-magmatic system // Volcanology and Seismology. 2001. № 6. P. 16–42 (in Russian)].
Колосков А.В. Аномальные магматические зоны современных островодужных систем. Корякско-Камчатская вулканическая зона Геодинамика, магматизм и металлогения востока России. Кн. 1. Под ред. Ханчука А.И.. Дальнаука. 2006. С. 398–417 [Koloskov A.V. Anomalous magmatic zones of the modern island arc systems. Koryak-Kamchatka volcanic zone. Geodynamics, magmatism and metallogeny of Eastern Russia. Book 1. Ed. Khanchuk A.I. Dalnauka. 2006. P. 398–417 (in Russian)].
Колосков А.В., Флеров Г.Б., Перепелов А.Б. Этапы эволюции и петрология Кекукнайского вулканического массива как отражение магматизма тыловой зоны Курило-Камчатской островодужной системы. Ч. 1. Геологическое положение и геохимический состав вулканических пород // Вулканология и сейсмология. 2011. № 5. С. 17–41 [Koloskov A.V., Flerov G.B., Perepelov A.B. Stages of evolution and petrology of the Kekuknai Volcanic Massif as the reflection of magmatism of the rear zone of the Kuril-Kamchatka island-arc system. Pt. 1. Geological position and geochemical composition of volcanic rocks // Volcanology and Seismology. 2011. № 5. P. 17–41. https://doi.org/10.1134/S074204631104004х].
Колосков А.В., Флеров Г.Б., Перепелов А.Б. и др. Этапы эволюции и петрология Кекукнайского вулканического массива как отражение магматизма тыловой зоны Курило-Камчатской островодужной систнмы. Ч. 2. Петролого-минералогические особенности, модель петрогенезиса // Вулканология и сейсмология. 2013. № 2. С. 63–89. https://doi.org/10.7868/S0203030613020053 [Koloskov A.V., Flerov G.B., Perepelov A.B. et al. Stages of evolution and petrology of the Kekuknai Volcanic Massif as the reflection of magmatism of the rear zone of the Kuril-Kamchatka island-arc system. Pt. 2. Petrology-mineralogy peculiarity. The model of pathogenesis // Volcanology and Seismology. 2013. №. 2. P. 63–89. https://doi.org/10.1134/S0742046313020048].
Колосков А.В., Гонтовая Л.И., Попруженко С.В. Верхняя мантия Камчатки в изотопно-геохимических и геофизических аномалиях. Роль астеносферного диапиризма // Тихоокеанская геология. 2014. № 5. С. 118–122 [Koloskov A.V., Gontovaya L.I., Popruzhenko S.V. Upper mantle of Kamchatka in isotope-geochemical and geophysical anomalies. The role of asthenospheric diapirism // Pacific Geology. 2014. № 5. P. 118–122 (in Russian)].
Колосков А.В., Давыдова М.Ю., Избеков П.Э. и др. Эволюция состава пород Новых Толбачинских вулканов в ходе извержения 2012-2013 гг. Мантийный контроль в формате «онлайн» // Тихоокеанская геология. 2015. Т. 34. № 5. С. 19–39 [Koloskov A.V., Davydova M.Yu., Izbekov P.E. et al. Evolution of rock compositions observed during the 2012–2013 eruptions of the New Tolbachik volcanoes: Online mantle control // Russian Journal of Pacific Geology, 2015. V. 9. № 5. P. 338–358. https://doi.org/10.1134/S1819714015050036 (in Russian)].
Колосков А.В., Давыдова М.Ю., Ананьев В.В. и др. Толбачинский вулканический центр: состав продуктов, этапность проявления, петрологическая модель // Вулканология и сейсмология. 2017а. № 4. С. 3–29 https://doi.org/10.7868/S02030617040010 [Koloskov A.V., Davydova M.Yu., Ananiev V.V. et al. The Tolbachik Volcanic Center: The composition of ejecta, phases of activity, a petrologic model // Journal of Volcanology and Seismology. 2017. V. 11. № 4. P. 235–265. https://doi.org/10.1134/S0742046317040042].
Колосков А.В., Мартынов Ю.А., Ананьев В.В. Новые изотопно-геохимические и минералогические данные о составе ксенолитов ультрамафитов в вулканитах Камчатско-Корякского региона. Два типа мантийного субстрата в современной островодужной системе // Тихоокеанская геология. 2017б. Т. 36. № 2. С. 17–31 [Koloskov A.V., Martynov Yu.A., Ananyev V.V. New isotope–geochemical and mineralogical data on the ultramafic xenoliths in the volcanic rocks of the Kamchatka–Koryak region: Two types of mantle protolith in the modern island-arc system // Russian Journal of Pacific Geology. 2017b. V. 11. № 2. P. 95–109. https://doi.org/10.1134/S1819714017020051 (in Russian)].
Колосков А.В., Коваленко Д.В., Ананьев В.В. Адакитовый вулканизм на континентальной окраине и его проблематика. Ч. 1. Адакиты верховьев р. Валоваям – новые возрастные и вещественные характеристики, петрологическая модель // Тихоокеанская геология. 2018. Т. 37. № 4 . С. 3–37. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2018-37-4-3-27 [Koloskov A.V., Kovalenko D.V., Ananyev V.V. Adakite Volcanism at the Continental Margin and Associated Problems. Pt. 1. Adakites from the Upper Reaches of the Valovayam River: New Age, Mineral, and Chemical Data and Petrological Modeling // Russian Journal of Pacific Geology. 2018. V. 12. № 4. P. 3–27. https://doi.org/10.1134/S1819714018040024].
Колосков А.В., Коваленко Д.В., Ананьев В.В. Адакитовый вулканизм на континентальной окраине и его проблематика. Ч. 2. Адакиты в составе пород Охотоморского, Камчатского и Беринговоморского регионов: типизация и петрогенезис // Тихоокеанская геология. 2019. Т. 38. № 5. С. 25–44. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2019-38-5-25-44 [Koloskov A.V., Kovalenko D.V., Ananyev V.V. Adakite Volcanism at Continental Margin and Associated Problems. Pt. 2. Adakites from the Sea of Okhotsk, Kamchatka, and Bering Sea Regions: Typification and Genesis // Russian Journal of Pacific Geology. 2019. V. 13. № 5. P. 417–435. https://doi.org/10.1134/S1819714019050051].
Перепелов А.Б. Кайнозойский магматизм Камчатки на этапах смены геодинамических обстановок. Дисс. док. геол-мин наук. Иркутск: ИГХ СО РАН. 2014. 361 с. [Perepelov A.V. Cenozoic magmatism of Kamchatka at the stages of changing geodynamic settings. Diss. doc geol-min of sciences. Irkutsk: IHC SB RAS. 2014. 361 p. (in Russian)].
Федоров П.И. Кайнозойский вулканизм в зонах растяжения на восточной окраине Азии // Труды Геологического института. Вып. 573. 2006. 316 с. [Fedorov P.I. Cenozoic volcanism in extension zones on the eastern margin of Asia // Proceedings of GIN: V. 573. 2006. 316 p. (in Russian)].
Флеров Г.Б., Перепелов А.Б., Пузанков М.Ю. и др. Пространственно-временные соотношения вулканических ассоциаций разной щелочности Белоголовского массива (Срединный хребет Камчатки). Ч. 1. Геология, минералогия и петрология вулканических пород // Вулканология и сейсмология. 2014. № 3. С. 3–23. https://doi.org/10.7868/S020303061403002x [Flerov G.B., Perepelov A.B., Puzankov M.Yu. et al. The Space–Time Relationships between Volcanic Associations of Different Alkalinities: The Belogolovskii Massif in Kamchatka’s Sredinnyi Range. Pt. 1. The Geology, Mineralogy, and Petrology of Volcanic Rocks // Journal of Volcanology and Seismology. 2014. V. 8. № 3. P. 135–155. https://doi.org/10.1134/S0742046314030026].
Флеров Г.Б., Колосков А.В., Пузанков М.Ю. и др. Пространственно-временные соотношения вулканических ассоциаций разной щелочности Белоголовского массива (Срединный хребет Камчатки). Ч. 2. Геохимия вулканических пород и источники магм // Вулканология и сейсмология. 2016. № 4. С. 3–26. https://doi.org/10.7868/S0203030616040027 [Flerov G.B., Koloskov A.V., Puzankov M.Yu. et al. Space–Time Relationships between Volcanic Associations of Different Alkalinities: The Belogolovskii Massif, Sredinnyi Range, Kamchatka. Pt. 2. Geochemistry of Volcanic Rocks and Magma Sources // Journal of Volcanology and Seismology. 2016. V. 10. № 4. P. 219−241. https://doi.org/10.1134/S0742046316040023].
Чащин А.А., Мартынов Ю.А. Петрология пород вулканов Горелый, Мутновский (Южная Камчатка). Владивосток: Дальнаука. 2011. 270 с. [Chashchin A.A., Martynov Yu.A. Petrology of rocks from Gorely and Mutnovsky Volcanoes (South Kamchatka). Vladivostok: Dalnauka. 2011. 270 p. (in Russian)].
Almeev R.R., Kimura Jun-Ichi, Ariskin A.A. et al. Decoding crystal fractionation in calc-alkaline magmas from the Bezymianny Volcano (Kamchatka, Russia) using mineral and bulk rock compositions // Journal Volcanology and Geothermal. Research. 2013. V. 263. P. 141–171. https://dx.dolorg/10.1016/j.jvolgeores.2013.01.003.
Bryant J.A., Yogodzinki G.M., Churikova T.G. High-Mg# andesitic lavas of the Shisheisky complex, Northern Kamchatka: implications for primitive calc-alcaline magmatism // Contributions to Mineralogy and Petrology 2011. V. 161. P. 791–810. https://doi.org/10.1007/S00410-010-0565-4.
Churikova T., Dorendorf F., Woerner G. Sources and fluids in mantle wedge below Kamchatka, evidence from across-arc geochemical variation // Journal of Petrology. 2001. V. 42. P. 1567–1593. https://doi.org/10.1093/petrology/42.8.1567.
Churikova T.G., Gordeychik B.N., Ivanov B.V. et al. Relationship between Kamen volcano and Klyuchevskaya group of volcanoes (Kamchatka) // Journal Volcanology and Geothermal. Research. 2013. V. 263. P. 3–21. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2013.01.003.
Churikova T.G., Gordeychik B.N., Iwamori H. et al. Petrological and geochemical evolution of the Tolbachik volcanic massif, Kamchatka, Russia // Journal Volcanology and Geothermal. Research. 2015. V. 307. P. 156–181. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2015.10.026.
Dorendorf F., Churikova T., Koloskov A. et al. Late Pleistocene to Holocene activity at Bakening volcano and surrounding monogenic centers (Kamchatka): volcanic geology and geochemical evolution // Journal Volcanology and Geothermal. Research. 2000. V. 104. P. 131−151. https://doi.org/10.1016/S0377-0273(00)00203-1.
Kepezhinskas P., Defant M. J., Drummond M.S. Progressive enrichment of island arc mantle by melt-peridotite interaction inferred from Kamchatka xenoliths // Geochimica Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 7. P. 1217–1229. https://doi.org/10.1016/0016-7037(96)00001-4.
Kepezhinskas P.K., Mc Dermott F., Defant M.J. et al. Trace element and Sr-Nd-Pb isotopic constraints on a three-component model of Kamchatka Arc petrogenesis // Geochimica Cosmochimica Acta. 1997. V. 61. № 3. P. 577–600. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(96)00349-3.
Mogen J-F High Sr/Y and La/Yb ratios : The meaning of the "adakitic signature" // Lithos. 2009. V. 112. P. 556–574. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2009.04.001.
Pearce J.A., Parkinson I.J. Trace element models for mantle melting: application to volcanic arc petrogenesis. From Prichard, H.M., Alabaster T., Harris N.B. W. et. al. (eds). Magmatic Processes and Plate Tectonics. Geological Society Special Publication. 1993. № 76. P. 373–403.
Petrone C.M., Francalanci L., Carlson R.W. et al. Unusual coexistence of subduction-related and intraplate-type magmatism: Sr, Nd and Pb isotope and trace element data from the magmatism of the San Pedro-Ceboruco graben (Nayarit, Mexico) // Chemical Geology. 2002. V. 193. P. 1–24.
Portnyagin M., Hoernle K., Avdeiko G. et al. Transition from arc to oceanic magmatism at the Kamchatka-Aleutian junction // Geology. 2005. V. 33. № 1. P. 25–28. https://doi.org/10.1130/G20853.1.
Portnyagin M., Bindeman I., Hoernle K. et al. Geochemistry of primitive lavas of the Central Kamchatka Depression: Magma generation at edge of the Pacific Plate. Volcanism and tectonics of the Kamchatka peninsula and adjacent arcs // Geophys. Monograph. Series / Ed. J. Eichelberger. 2007. V. 172. P. 199–239.
Portnyagin M., Duggen S., Hauff F. et al. Geochemistry of the late holocene rocks from the Tolbachik volcanic field, Kamchatka: Quantitive modelling of subduction-related open magmatic systems // Journal Volcanology and Geothermal. Research. 2015. V. 307. P. 133–155. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2015.08.015.
Scholl D.M., Marlow M.S., MacLed N.S. et al. Episodic Aleutian Ridge igneous activity: Implications of Miocene and younger submarine volcanism west of Bulder island // Geological Society of America Bulletin. 1976. V. 87. P. 547–554.
Volynets A.O., Churikova T.G., Woerner G. et. al. Mafic Late Miocene-Quaternary volcanic rocks in the Kamchatka back arc region: implication for subduction geometry and slab history at the Pacific-Aleution junction // Contribution to Mineralogy and Petrology. 2010. V. 159. № 5. P. 659–687. https://doi.org/10.1007/S00410-009-0447-9]
Volynets A.O., Edwards B.R., Melnikov D.V. et al. Monitoring of the volcanic rocks compositions during the 2012–2013 fissure eruption of Tolbachik volcano, Kamchatka // Journal Volcanology and Geothermal. Research. 2015. V. 307. P. 120–132. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2015.07.014.
Wanke M., Portnyagin M, Hoernle K. et al. Bowers Ridge (Bering Sea): An Oligocene-Early Miocene island arc // Geology. 2012. V. 40. № 8. P. 687–690. https://doi.org/10.1130/G33058.1
Winer G.S., Feeleya T.C., Cosca M.A. Basaltic volcanism in the Bering Sea: geochronology and volcanic evolution of St. Paul Island, Pribilof Islands, Alaska // Journal Volcanology and Geothermal. Research. 2004. V. 134 P. 277–301. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2004.02.003.
Yogodzinski G.M., Kay R.M., Volynets O.N. et al. Magnesianandesites in the western Aleutian Komandorsky region: Implications for slab melting and processes in the mantle wedge // Geological Society of America Bulletin. 1995. V. 107. P. 505–519.
Yogodzinski G.M., Lees J.M., Churikova T.G. et al. Geochemical evidence for the melting of subduction oceanic lithosphere et plate edges // Nature. 2001. V. 409. P. 500–504.
Zhang M., Stephenson P.J., O’Reilly S.Y. et al. Petrogenesis and geodynamic implications of late Cenozoic basalts in North Queensland, Australia: Trace-element and Sr-Nd-Pb isotope evidence // Journal to Petrology. 2001. V. 42. № 4. 685–719. https://doi.org/10.1093/petrology/42.4.685.
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.