Volcanism of the Initial Stage of Subduction of the Northern Part of the Pacific Plate (Kamchatka Peninsula, Kumroch Ridge)

M. L. Tolstykh; Толстых М. Л.; A. D. Babansky; Бабанский А. Д.; M. D. Smirnova; Смирнова М. Д.; M. M. Pevzner; Певзнер М. М.; V. A. Lebedev; Лебедев В. А.; Yu. O. Larionova; Ларионова Ю. О.; Yu. V. Kuscheva; Кущева Ю. В.; A. V. Parfenov; Парфенов А. В.

doi:10.31857/S0203030623700104

Volcanism of the Initial Stage of Subduction of the Northern Part of the Pacific Plate (Kamchatka Peninsula, Kumroch Ridge)

Authors: Tolstykh M.L.¹, Babansky A.D.², Smirnova M.D.², Pevzner M.M.³, Lebedev V.A.², Larionova Y.O.², Kuscheva Y.V.³, Parfenov A.V.²
Affiliations:
1. Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of RAS
2. Institute of Geology of Ore Deposites, Petrogaphy, Mineralogy and Geochemistry RAS
3. Geological Institute RAS
Issue: No 2 (2023)
Pages: 52-68
Section: Articles
URL: https://journal-vniispk.ru/0203-0306/article/view/134628
DOI: https://doi.org/10.31857/S0203030623700104
EDN: https://elibrary.ru/MHUGBW
ID: 134628

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

We studied whole rocks compositions of the Baydara and Semkorok Mountains, which are located at the north-western part of Kumroch Ridge. Rocks are represented by Amf-Px basaltic andesites and andesites, and have microelements distribution typical for island-arc type of rocks. Some mineralogical and geochemical characteristics of the studied lavas of the Baydara Mt. (low concentrations of K₂O, all REE, LILE, Th and U) and the Semkorok Mt. (low LREE concentrations) make them principally different from the rocks of the located nearby Late Pleistocene-Holocene Shiveluch volcanic massif. Isotopic K-Ar age of lavas (0.7 Ma for Baydara and 1.3 Ma for Semkorok) allow us to propose that their eruptions might be caused by the initial phase of the northern segment of the Pacific plate subduction. The Early Paleocene age (~62 Ma) of the Khapitsa series rocks, which compose north-western part of Kumroch Ridge, is confirmed for the first time by the isotopic-geological methods.

Keywords

Kamchatka, Pleistocene, andesites, subduction

References

Волынец О.Н., Пономарева В.В., Цюрупа А.А. Петрологические и тефрохронологические исследования вулкана Крашенинникова на Камчатке // Известия АН СССР. Серия геол. 1989. № 7. С. 15‒31.
Волынец О.Н., Бабанский А.Д., Гольцман Ю.В. Изотопные и геохимические вариации в лавах вулканов северной группы (Камчатка) в связи с особенностями субдукции // Геохимия. 2000. № 10. С. 1067‒1083.
Горбач Н.В., Портнягин М.В. Геологическое строение и петрология лавового комплекса вулкана Молодой Шивелуч, Камчатка // Петрология. 2011. Т. 19. № 2. С. 140‒172.
Горбач Н.В. Происхождение и эволюция магм вулканического массива Шивелуч (Камчатка) по геологическим и петролого-геохимическим данным / Дисс. … канд. геол.-мин. наук. Владивосток, 2013. 172 с.
Государственная геологическая карта России масштаба 1 : 200 000. Серия Восточно-Камчатская. Лист O-57-XXXVI. Объяснительная записка. М., 1989. 85 с.
Государственная геологическая карта России масштаба 1 : 200 000. Издание 2-е. Серия Восточно-Камчатская. Лист O-57-XXX (сопка Острая). Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 2006. 120 с.
Иванов Б.В. Андезиты Камчатки. М.: Наука, 2008. 364 с.
Лебедев В.А., Чернышев И.В., Чугаев А.В. и др. Геохронология извержений и источники вещества материнских магм вулкана Эльбрус (Большой Кавказ): результаты K-Ar и Sr-Nd-Pb изотопных исследований // Геохимия. 2010. № 1. С. 45–73.
Леглер В.А. Развитие Камчатки в кайнозое с точки зрения теории тектоники литосферных плит // Тектоника литосферных плит (источники энергии тектонических процессов и динамика плит). М.: Ин-т океанологии АН СССР, 1977. С. 137‒169.
Мелекесцев И.В., Волынец О.Н., Ермаков В.А. и др. Вулкан Шивелуч // Действующие вулканы Камчатки. Т. 1. М.: Наука, 1991. С. 84–103.
Наумов В.Б., Коваленко В.И., Дорофеева В.А., Гирнис А.В., Ярмолюк В.В. Средний состав магматических расплавов главных геодинамических обстановок по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стекол пород // Геохимия. 2010. С. 1266‒1288.
Певзнер М.М., Толстых М.Л., Бабанский А.Д. Вулканический массив Шивелуч, Камчатка: этапы развития магматической системы (результаты геохронологических и термобарогеохимических исследований) // Вулканология и сейсмология. 2018. № 4. С. 15‒25. https://doi.org/10.1134/S0203030618040065
Плечов П.Ю., Щербаков В.Д., Некрылов Н.А. Экстремально магнезиальный оливин в магматических породах // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 12. С. 2129‒2147.
Симакин А.Г., Девятова В.Н., Салова Т.П. и др. Экспериментальное исследование кристаллизации амфибола из высокомагнезиального андезитового расплава вулкана Шивелуч // Петрология. 2019. Т. 27. № 5. С. 476‒495.
Сухов А.Н., Цуканов Н.В., Беляцкий Б.В. и др. 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.
Толстых М.Л., Наумов В.Б., Ярмолюк В.В. Адакиты и адакитовые расплавы: составы пород, закалочных стекол и включений в минералах // Петрология. 2017. Т. 25. № 3. С. 299‒312.
Толстых М.Л., Певзнер М.М., Наумов В.Б. и др. Типы расплавов, формировавших пирокластические породы различных структурно-возрастных комплексов вулканического массива Шивелуч (Камчатка), по данным изучения включений в минералах // Петрология. 2015. Т. 23. № 5. С. 521–521.
Толстых М.Л., Смирнова М.Д., Бабанский А.Д. и др. Гора Байдара, первые данные: возраст и геохимические особенности пород // Вулканизм и связанные с ним процессы. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2022. С. 80‒83.
Цуканов Н.В. Тектоно-стратиграфические террейны Камчатской активной окраины: строение, состав и геодинамика // Вулканизм и связанные с ним процессы // Материалы XXV ежегодной научной конференции, посвященной Дню вулканолога. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2015. С. 97‒103.
Чернышев И.В., Бахарев А.Г., Бортников Н.С. и др. Геохронология магматических пород района золоторудного месторождения Нежданинское (Якутия, Россия): U-Pb, Rb-Sr, Sm-Nd изотопные данные // Геология рудных месторождений. 2012. Т. 54. № 6. С. 487‒512.
Шапиро М.Н., Ландер А.В. Формирование современной зоны субдукции на Камчатке // Очерки геофизических исследований “К 75-летию Объединенного института физики Земли им. О.Ю. Шмидта”. М.: ОИФЗ РАН, 2003. С. 338–344.
Шапиро М.Н., Соловьев А.В. Кинематическая модель формирования Олюторско-Камчатской складчатой области // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. № 8. С. 863‒880.
Calkins J.A. 40Ar/39Ar geochronology of Khapitsa plateau and Studyonaya River basalts and basaltic andesites in Central Kamchatka Depression, Kamchatka, Russia // IV International Biennial Workshop on Subduction Processes Emphasizing the Japan–Kurile–Kamchatka–Aleutian Arcs, August 21–27, 2004. Petropavlovsk-Kamchatsky: Institute of Volcanology and Seismology FEB RAS, 2004. P. 53–54.
Castillo P.R. An overview of adakite petrogenesis // Chinese Science Bulletin. 2006. V. 51. № 3. P. 257‒268.
Defant M.J., Drummond M.S. Derivation of some modern arc magmas by melting of young subducted lithosphere // Nature. 1990. № 347. P. 662‒665.
Fujita K., Koz’min B.M., Mackey K.G. et al. Seismotectonics of the Chersky Seismic Belt, eastern Sakha Republic (Yakutia) and Magadan District, Russia // Stephan Mueller Spec. Publ. Ser. 2009. V. 4. P. 117–145. www.stephan-mueller-spec-publ-ser.net/4/117/2009/
Gorbach N., Portnyagin M., Tembrel I. Volcanic structure and composition of Old Shiveluch volcano, Kamchatka // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2013. V. 263. P. 193–208.
Humphreys M.C.S., Blundy J.D., Sparks R.S.J. Magma evolution and open-system processes at Shiveluch Volcano: insights from phenocryst zoning // Journal of Petrology. 2006. V. 47. № 12. P. 2303–2334.
Karandashev V.K., Turanov A.N., Orlova T.A. et al. Use of the inductively coupled plasma mass spectrometry for element analysis of environmental objects // Inorganic Materials. 2008. V. 44. P. 1491–1500. https://doi.org/10.1134/S0020168508140045
Le Maitre R.W. Igneous Rocks. A Classification and Glossary of Terms. Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks. Cambridge, New York, Melbourne, 2002. 236 p.
Ponomareva V., Portnyagin M., Pevzner M. et al. Tephra from andesitic Shiveluch volcano. Kamchatka. NW Pacific: chronology of explosive eruptions and geochemical fingerprinting of volcanic glass // International Journal of Earth Sciences. 2015. V. 104. P. 1459‒1482. https://doi.org/10.1007/s00531-015-1156-4
Ridolfi F., Renzulli A., Puerini M. Stability and chemical equilibrium of amphibole in calc-alkaline magmas: an overview, new thermobarometric formulations and application to subduction-related volcanoes // Contributions to Mine-ralogy and Petrology. 2010. V. 160. P. 45‒66. https://doi.org/10.1007/s00410-009-0465-7
Rutherford M.J., Hill P.M. Magma ascent rates from amphibole breakdown: an experimental study applied to the 1980–1986 Mount St. Helens eruptions // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1993. P. 19667–19685. https://doi.org/10.1029/93JB01613
Staiger R.H., Jager H. Subcommition on Geochronology: convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology // Earth and Planet. Sci. Lett. 1977. V. 36. № 3. P. 359–362.
Sun S.-S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // Geological Society. London. Special Publications. 1989. V. 42. P. 313‒345.