ИСТИНА

Одной из фундаментальных задач формирования и развития островодужного вулканизма и эволюции извергнутого на поверхность материала является понимание динамических процессов, приводящих к тому, что плиты, покрывающие поверхность земли, сталкиваются, трансформируются и/или субдуцируют друг под друга. Эти взаимодействия значимы около полуострова Камчатка, Россия, где самая крупная в мире плита – Тихоокеанская, субдуцирует под Камчатку, взаимодействуя на ее северной границе с Северо-Американской плитой, формирует обширную вулканическую дугу, которая включает три вулканических пояса, мега-активную Ключевскую группу вулканов и грабеноподобную структуру, которая расположена посреди полуострова и протягивается вдоль него с юга на север. Настоящее исследование фокусируется на механических (образование грабена и мантийные перемещения) и термохимических (дегидратация субдуцирующей плиты и генерация магмы) взаимодействиях, которые происходят на северном окончании Тихоокеанской плиты посредством изучения макро- и микроэлементов, а также изотопов в вулканических породах, которые являются отражением на поверхности глубинных процессов, вплоть до мантийного уровня. Геодинамические процессы, производимые такой крупной плитой способны повлиять на глобальную динамику северо-западной Пацифики. Химический состав вулканический пород чувствителен к наличию/отсутствию флюидного компонента и является хорошим индикатором пространственно-временного распределения субдуцированных плит и их свойств. В то же время Камчатка расположена вблизи т.н. “изотопной” границы Земли, где мантия Земли глобально разделена на восточное и западное полушария (Iwamori and Nakamura, 2015, Gondwana Res.). Таким образом, глобальный мантийный поток в этом регионе может быть оценен на основе химического состава вулканических пород, которые отражают расположение в пространстве двух различных мантийных источников.

How the plates that cover the surface of the earth collide, transform, or subduct, including the mechanical-thermal interaction between the rocks and the chemical interaction via the water contained in the rocks, is important for understanding the driving force of plate motion and understanding of arc-continental volcanism and material evolution. These interactions are prominent around the Kamchatka Peninsula, Russia: The largest Pacific plate with a fast-moving speed sinks under the Kamchatka, passing by the plate that contacts its north, and produces a huge volcanic arc with three-row volcanic belts containing active mega-volcanic group and a prominent graben running in the middle of it. This study focuses on the mechanical interactions (graben formation and plate mantle movement) and thermal-chemical interactions (dehydration of subducted plates and magma generation) that occur at the northern edge of the world's largest Pacific plate which would affect the global dynamics, by investigating the volcanoes and lavas as “windows looking into the deep underground including the mantle”. The lava composition of the volcano is sensitive to fluid components and is a good indicator for the spatiotemporal distribution and properties of the subducted plates. At the same time, the Kamchatka is located near the “isotopic” boundary where the Earth’s mantle is globally divided into the east and west hemispheres (Iwamori and Nakamura, 2015, Gondwana Res.). Thus, the mantle flow can be estimated based on the lava compositions that reflect how the two different mantle sources are distributed.

По окончании проекта предполагается получить ответы на следующие фундаментальные вопросы: 1. Каковы геохимические характеристики ранее мало изученных вулканических пород северной части Срединного Хребта от 58 до 59 градуса северной широты. 2. Датирование и причины формирования вулканизма в северной части Срединного хребта Камчатки, в районе предполагаемой границы Тихоокеанской плиты. 3. Используя новые и опубликованные данные получить полную геодинамическую картину взаимодействия Тихоокеанской и Северо- Американской/Берингийской плит. 4. В какое время вдоль СХ происходило окончание типичного островодужного вулканизма и начало щелочного вулканизма, характеризующегося смешанными, островодужным и внутриплитным мантийными источниками? Это время должно отражать время смещения субдукционной зоны в восточном направлении. 5. Используя методы изотопного анализа и оригинальные компьютерные модели участников проекта выяснить расположение зоны перехода от мантийного источника Indian MORB к мантийному источнику Pacific MORB. Это поможет выяснить направления мантийных потоков в северо- западной Пацифике. Академические результаты, полученные в этом исследовании, важны как базовые знания по оценке потенциала возникновения цунами и землетрясений [Гордеев и др., 2015] в Беринговом море. Это важно не только для стран Восточной окраины Евразии (включая Россию и Японию), но и для США, Канады и западного побережья американского континента. Кроме того, этот проект внесет вклад для японских и российских молодых ученых в развитие российской и японской науки о земле, впитав знания российских и японских исследователей, а также российской системы, которая имеет долгую и глубокую историю науки о земле и ее образовании. В долгосрочной перспективе ожидается, что это приведет к продвижению международного обмена между Россией и Японией как двух крупных соседствующих держав.

Коллектив исполнителей проекта объединяет исследователей, имеющих опыт в изучении петро- и геохимии четвертичного вулканизма Курило- Камчатского региона и владеющих современными методами геохимического анализа, методами экспериментальной термобарогеохимии, изотопной геохимии, геохимического и физического моделирования природных процессов. Участниками российской научной группы в период с 1995 по 2003 годы был изучен геохимический состав позднеплейстоцен-голоценовых вулканических пород Камчатки вкрест простирания дуги на широте Ключевской группы вулканов от Восточного вулканического фронта (ВВФ: вулканы Комарова, Гамчен, Шмидта, Кизимен), через Центральную Камчатскую Депрессию (ЦКД: вулканы Ключевской, Камень, Толбачик, Плоские Сопки) к вулканам Срединного хребта (СХ: вулканы Ичинский, Ахтанг и моногенные центры у поселка Эссо). Общая протяжённость профиля составляет 220 км (т.н. «северное пересечение" Камчатки»). Результаты показали, что от фронта к тылу дуги существуют систематические геохимические вариации по макро- и микрокомпонентам и их отношениям: калий и большинство несовместимых элементов, а также отношения элементов (в том числе K/Na, La/Yb, Ce/Yb, Sr/Y, Nb/Yb) возрастают с увеличением глубины погружения субдуцируемой Тихоокеанской плиты. Состав первичного мантийного источника соответствует в разной степени обеднённой мантии типа NMORB с низким Ta/Yb отношением, а в породах Срединного хребта по данным геохимии тяжёлых элементов и изотопов Sr, Nd и Hf [Munker et al., 2004] фиксируется добавка обогащённого мантийного источника типа OIB [Dorendorf et al., 2000a, b; Worner et al., 2001; Чурикова и др., 2001; Churikova et al., 2001, 2007]. Установленные систематические изменения уверенно указывают на наличие одной зоны субдукции в позднеплейстоцен-голоценовое время на Камчатке, формирующей активный вулканизм во всех трёх вулканических зонах от фронта дуги к тылу.