Keywords
volcanism
geochemistry
isotopy
island-arc systems
geodynamics
Section
Abstract
The differences in the material composition of rocks that make up individual volcanic fields within the Kamchatka island-arc terranes are shown. The Cretaceous rocks of the northern segments of the Kronotsky terrane are characterized by volcanics of the low-potassium tholeiitic series are characteristic, while the southern segments are characterized by rocks of the calcareous-alkaline series. Eocene volcanism is represented by relatively homogeneous volcanics of the tholeiitic series. The composition of the volcanics of the Ozernovsko-Valaginsky terrane (paleoarc) is more diverse and is distinguished by the idevelopment of rocks of high-potassium series. The isotope-geochemical analysis of basalts of the Kronotsky and Ozernovsko-Valaginsky terranes allows us to speak, in general, about the depletized nature of deep springs, at the same time reflecting that magma formation involved different components — superslab, OIB and N-MORB, or their ratios. The analysis of the behavior of fluid-mobile elements among basalts shows that their concentrations exceed those in N-MORB, indicating the participation of fluids/melts to different degrees in the magmogenesis process.
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)].
Батанова В.Г., Лясковская З.Е., Савельева Г.Н., Соболев А.В. Перидотиты п-ова КамчатскийМыс: свидетельство плавления океанической мантии вблизи горячей точки // Геология и геофизика, 2014. Т. 55. № 12. С. 1748–1758 [Batanova V.G., Lyaskovskya Z.E., Savelieva G.N., Sobolev A.V. Perido-tites fromthe Kamchatsky Mys: evidence of oceanic mantle melting near a hotspot // Russian Geology and Geophisics. 2014. V. 55. № 12. P. 1395–1403. https://doi.org:10.1016/j.rgg.2014.11.004].
Геологическая карта м-ба 1: 200 000. Листы N–57–XXII, XXVIII, XXIX. Объяснительная записка. М.: Недра, 1992. 180 с. [State geological map of the Russian Federation.Scale 1:200000. Sheets N–57–XXII, XXVIII, XXIX. Moscow: Nedra, 1992. 180 p. (in Russian)].
Геологическая карта и карта полезных ископаемых Камчатской области и Корякского автономного округа. Масштаб 1:1 500 000 / Гл. редакторы: Литвинов А.Ф., Марковский Б.А., Зайцев В.П. СПб.: ВСЕГЕИ, 2005 [Geological map and map of mineral resources of the Kamchatka region and Koryak Autonomous Okrug. Scale 1:1 500 000. / Eds: Litvinov A.F., Markovsky B.A., Zaitsev V.P. Saint Petersburg: VSEGEI, 2005 (in Russian)].
Геохимическая типизация магматических и метаморфических пород Камчатки / Отв. ред. А.П. Кривенко. Новосибирск: Ин-т геологии и геофизики СО АН СССР, 1990. 259 с. [Geochemical typification of igneous and metamorphic rocks of Kamchatka / Krivenko A.P. (ed.). Novosibirsk: Institute of Geology and Geophysics Sibirian Branch of USSR, 1990. 259 p. (in Russian)].
Государственная геологическая карта Российской Федерации. Лист N–57. Масштаб 1:1 000 000 / Под ред. А.Ф. Литвинова, Б.А.Марковского СПб.: ВСЕГЕИ, 2006а [State geological map of the Russian Federation. Scale 1:1000000. Sheet N–57. Saint Petersburg: VSEGEI, 2006а (in Russian)].
Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:200 000. Серия Восточно-Камчатская. Листы N–57–ХII, XVIII, N–58–VII. Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 2006б. 223 с. [State geological map of the Russian Federation. Scale 1:200000. Sheets N–57–ХII, XVIII, N–58–VII. Saint Petersburg: VSEGEI, 2006b. 223 p. (in Russian)].
Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:200 000. Серия Восточно-Камчатская. Листы O–58–ХХVI, XXXI, XXXII. Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 2007. 267 с. [State geological map of the Russian Federation.Scale 1:200000. Sheets O–58–ХХVI, XXXI, XXXII. Saint Petersburg: VSEGEI, 2007. 267 p. (in Russian)].
Ескин А.Е., Сколотнев С.Г., Цуканов Н.В. Новые данные о составе и строении плутонических комплексов хребта Тумрок (Восточная Камчатка) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2007. № 1. Вып. № 9. С. 61–72 [Eskin A.E., Skolotnev S.G., Tsukanov N.V. The new data on composition and structure of Kumroch plutonic complexes (Eastern Kamchatka) // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2007. № 1 (9). P. 61–72 (in Russian)].
Коваленко Д.В. Модель тектонической аккреции островодужных террейнов Камчатки и юга Корякии // Геотектоника. 2001. № 5. С. 76–92 [Kovalenko D.V. Model of tectonic accretion of Kamchatka and Koryak island arc terranes // Geotektonika. 2005. № 5. P. 76–92 (in Russian).
Коваленко Д.В., Колосков А.В., Цуканов Н.В., Федоров П.И. Геодинамические условия формирования и магматические источники позднемело-вых-раннепалеогеновых комплексов Северной Камчатки // Геохимия. 2009. № 4. С. 348–377 [Kovalenko D.V., Koloskov A.V., Tsukanov N.V., Fedo-rov 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., 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 // Russian Journal of Pacific Geology. 2009. V. 28. № 4. P. 16–34. https://doi.org:10.1134/S1819714009040022].
Кравченко-Бережной И.Р. Геологическое положение магматических комплексов западного обрамления Командорской котловины / Дисс... кандидата геолого-минералогических наук. Москва. Ин-т Литосферы АН СССР, 1989. 270 с. [Kravchenko-Berezhnoi I.R. Geological position of igneous complexes of the western frame of the Commandor Basin / Candidate’s Dissertation in Geology and Mineralogy. Moscow: Inst. Litospere Akademii. Nauk SSSR, 1989 (in Russian)].
Левашова Н.М., Шапиро М.Н., Беньямовский В.Н., Баженов М.Л. Реконструкция тектонической эволюции Кроноцкой островной дуги (Камчатка) по палеомагнитным и геологическим данным // Геотектоника. 2000. № 2. С. 65–84 [Levashova N.M., Shapiro M.N., Ben`yamovskii V.N., Bazhenov M.L. Reconstruction of the tectonic evolution of the Kronotsky island arc (Kamchatka) based on paleomagnetic and geological data // Geotektonika. 2000. № 2. С. 65–84 (in Russian)].
Мартынов Ю.А., Ханчук А.И., Кимура Д.И. и др. Геохимия и петрогенезис четвертичных вулканитов Курильской островной дуги // Петрология. 2010. Т. 18. № 5. С. 512–535 [Martynov Y.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].
Портнягин М.В., Савельев Д.П., Хёрнле К. Плюмовая ассоциация меловых океанических базальтов Восточной Камчатки: особенности состава шпинели и родоначальных магм // Петрология. 2005. Т. 13. № 6. С. 626–645 [Portnyagin M.V., Savel`ev D.P., Hoernle K. Plume-related association of Cretaceous oceanic basalts of Eastern Kamchatka: compositions of spinel and parental magmas // Petrology. 2005. V. 13. № 6. P. 571–578].
Селиверстов В.А. Термобарофильные минеральные парагенезисы алмазоносного щелочно-ультраосновного вулканического комплекса Восточной Камчатки // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2009. № 1. Вып. 13. С. 10–30 [Seliverstov V.A. Thermobarophile mineral parageneses of dia-mondiferous alkaline-ultrabasic volcanic complex of East Kamchatka // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2009. № 1 (13). P. 20–34 (in Russian)].
Селиверстов В.А., Колосков А.В., Чубаров В.М. Лампроитоподобные калиевые щелочно-ультраосновные породы Валагинскогохребта, ВосточнаяКамчатка // Петрология. 1994. Т. 2. № 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)].
Сколотнев С.Г., Цуканов Н.В., Савельев Д.П., Федорчук А.В. О гетерогенности составов островодужных образований Кроноцкого и Камчатско-мысского сегментов Кроноцкой палеодуги (Камчатка) // Доклады АН. 2008. Т. 418. № 2. С. 232–236 [Skolotnev S.G., Tsukanov N.V., Saveliev D.P., Fedorchuk A.V. On the heterogeneity of the compositions of island-arc formations of the Kronotsky and Kamchatskomyssky segments of the Kronotsky paleoarc (Kamchatka) // DokladyAkademii nauk. 2008. V. 418. № 2. P. 232–236 (in Russian)].
Сухов А.Н., Богданов Н.А., Чехович В.Д. Геодинамика и палеогеография Северо-западного обрамления Тихого океана в позднем мелу // Геотектоника. 2004. № 1. С. 73–86 [Sukhov A.N., Bogdanov N.A., Chekhovich V.D. Geodynamic and paleogeography North-West Pacific margin in Late Cretaceous // Geotektonika. 2004. № 1. P. 76–92 (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 (inRussian)].
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 Kitilgin volcanoplutonic complexes in Kamchatka // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2013. № 1 (21). P. 16–24 (in Russian)].
Фор Г. Основы изотопной геологии. М.: Мир, 1989. 590 с. [Faure G. Principles of isotope geology. Moscow: Mir, 1989. 590 p.].
Хубуная С.А. Высокоглиноземистая плагиотолеитовая формация островных дуг. М.: Наука, 1987. 167 с. [Khubunya S.A.High-alumina plagio-toleite formation of island arcs. Moscow: Nauka, 1987. 167 p. (in Russian)].
Цуканов Н.В. Позднемеловой-эоценовый вулканизм Кроноцкой палеодуги (Камчатка) //Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2018. № 2. Вып. 38. С. 5–21. https://doi.org: 10.31431/1816-5524-2018-2-38-5-21 [Tsukanov N.V. Upper Cretaceous-Eocene volcanism of the Kronotskiy paleoarc (Kamchatka) // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2018. № 2. (38). P. 5–21 (in Russian)].
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 pale-oarcs // Doklady Akademii nauk. 2010. V. 434. № 2. P. 1306–1310 (in Russian)].
Цуканов Н.В., Федоров П.И. Вещественные комплексы палеоокраинноморских бассейнов Олюторско-Камчатского региона (особенности строения, состава и геодинамика // Океанология. 2023. Т. 63. № 3. С. 447–466. https://doi.org:10.31857/S0030157423030140 [Tsukanov N.V., Fedorov P.I. Complexes of Marginal Sea Paleobasins of the Olyutorka-Kamchatka Region (Structure, Composition and Geodynamics) // Oceanology. 2023. V. 58. № 1. P. 447–466. https://doi.org:10.1134/S0001437023030141].
Цуканов Н.В., Сколотнев С.Г., Савельев Д.П. Новые данные о составе и строении вулканических комплексов мыса Налычева и полуострова Шипунский (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 2009. № 1. С. 21–30 [Tsukanov N.V., Skolotnev S.G., Saveliev D.P. New Evidence for the Composition and Structure of Volcanic Complexes on Cape Nalycheva and the Shipunskii Peninsula, Kamchatka // Journal Volcanology and Seismology. 2009. № 3. P. 18–26. https://doi.org:10.1134/S0742046309010023].
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 (сomposition and isotopic-geochemical heterogeneity) // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2024. № 2 (62). P. 79–99 (in Russian)].
Цуканов Н.В., Фрейтаг Р., Гедике К. Новые данные о возрасте и времени эксгумации осадочных комплексов Кроноцкого террейна и Тюшевского прогиба (Восточная Камчатка) по данным трекового датирования апатита // Докл. РАН. Науки о Земле. 2021. Т. 500. № 1. С. 5–11. https://doi.org/10.31857/S2686739721090206 [Tsukanov N. V., Freitag R., Gaedicke C. New data on the age and exhumation time of sediment complexes of the Kronotskiy terrane and Tushevka basin (Eastern Kamchatka) based on track dating of apatite. Doklady Earth Sciences. 2021. V. 500. № 1. P. 5–11]
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 // Geotektonika. 2009. V. 43. № 4. P. 111–132. https:// doi.org:10.1134/S0016852109040049].
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.№ 8. P. 668–681. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2008.10.006].
Alexeiev D.V., Gaedicke Ch., Tsukanov N.V., Freitag R. Collision of the Kronotskiy arc at the NE Eurasia margin and structural evolution of the Kamchatka-Aleutian junction // International Journal of Earth Sciences (Geol. Rundsch.). 2006. V. 95. № 6. P. 977–993. https://doi.org 10.1007/s00531-006-0080-z
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. 126. https://doi.org/10.3390/min13010126
Class C., Lehnert K. PetDB Expert MORB (Mid-Ocean Ridge Basalt) Compilation // Earth Chem Library. 2012. http://dx.doi.org/10.1594/IEDA/100060
Condie К. High field strength element ratios in Archean basalts: a window to evolving sources of mantle plumes? // Lithos. 2005. V. 79. № 2. 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. № 1. 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
Elliott T. Tracers of the Slab. In: Inside the Subduction Factory. Geophysical Monograph. 2003. V. 138. P. 23–45. https://doi.org/10.1029/138GM03
Fitton J.G., Saunders A.D., Norry M.J. et al. Thermal and chemical structure of the Iceland plume // Earth and Planetary Science Letters. 1997. V. 153. P. 197–208. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(97)00170-2
Hart S.R. Heterogeneous mantle domains: signatures, genesis and mixing chronologies // Earth Planet. Sci. Lett. 1988. V. 90. P. 273–296. https://doi.org/10.1016/0012-821X(88)90131-8
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. 13. https://doi:10.1029/999GC000014
Pertermann M., Hirschmann M.M., Hametner K. et al. Experimental determination of trace element partitioning between garnet and silicarich liquid dur-ing anhydrous partial melting of MORB-like eclogite // Geochemistry. Geophysics.Geosystems. 2004. V. 5. № 5. https://doi.org/10.1029/2003GC000638
Plank T., Langmuir C.H. The chemical composition of subducting sediment and its consequences for the crust and mantle // Chemical Geology. 1998. V. 145. P. 325–394. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(97)00150-2
Portnyagin M., Savelyev D., Hoernle K. et al. Mid-Cretaceous Hawaiian tholeiites preserved in Kamchatka // Geology. 2008. V. 36. № 11. P. 903–906. https://doi.org:/10.1130/G25171A.1
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
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
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. Geol. Soc. Spec. Publ. London. 1989. V. 42. P. 313–345. https://doi.org:/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19
Tsukanov N.V., Kramer W., Skolotnev S.G., Luchitskaya M.V., Seifert W. Ophiolites of the Eastern Peninsulas zone (Eastern Kamchatka): Age, composition, and geodynamic diversity // The Island Arc. V. 16. 2007. № 3. P. 431–456. https://doi.org:/10.1111/j.1440-1738.2007.00579.x
Turner S.J., Langmuir C.H.An alternative to the igneous crust fluid + sediment melt paradigm for arc lava geochemistry // Science Advances. 2024. V. 10. 9 p. https://doi.org:/10.1126/sciadv.adg6482
Workman R.K., Hart S.R. Major and trace element composition of the depleted MORB mantle (DMM) // Earth and Planetary Science Letters. 2005. V. 231. P. 53–72. https://doi.org:/10.1016/j.epsl.2004.12.005
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Copyright (c) 2025 Н.В. Цуканов, П.И. Федоров, Д.В. Коваленко