The role of the back-arc basin in forming slab heterogeneity and generating volcanism in the Kuril-Kamchata Island arc

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Origin of volcanism along the Kuril-Kamchatka island arc (KKIA) was analyzed. Geophysical observations show variations in slabʼs properties. Different widths of the volcanic belt in the north and south of the KKIA are caused by changes in the slab's angle. The Bussol Strait rift system may be generated by significant changes in the slab's velocity. We proposed that the back-arc basin plays a dominant role in formation various slabʼs parameters and volcanism manifestations along the KKIA.

Full Text

Restricted Access

About the authors

O. V. Bergal-Kuvikas

Institute of Volcanology and Seismology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kuvikas@mail.ru
Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky

E. I. Gordeev

Institute of Volcanology and Seismology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences

Email: kuvikas@mail.ru

Academician of the RAS

Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky

I. Yu. Koulakov

Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech); Institute of Petroleum Geology and Geophysics Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: kuvikas@mail.ru

Corresponding Member of the RAS

Russian Federation, Moscow; Novosibirsk

References

  1. Sakhalin Volcanic Eruptions Response Team (SVERT) website. URL: http://www.imgg.ru/ru/teams/svert (date of application: January 10, 2024)
  2. Авдейко Г. П., Антонов А. Ю., Волынец О. Н. и др. Подводный вулканизм и зональность Курильской островной дуги. М.: Наука, 1992. 528 с.
  3. Злобин Т. К., Поплавская Л. Н., Полец А. Ю. Серия сильных и катастрофических Симуширских землетрясений 2006–2009 гг. // Доклады РАН. Науки о Земле. 2009. Т. 428. № 4. С. 531–535.
  4. Мартынов Ю. А., Рыбин А. В., Дриль С. И. и др. Зоны аномального вулканизма Курильских островов, остров Парамушир // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2009. № 4. С. 17–23.
  5. Мартынов А. Ю. Роль задуговых процессов в формировании поперечной геохимической зональности вулканитов ранних этапов становления о-ва Кунашир // Петрология. 2013. Т. 21. № 5. С. 517–517.
  6. 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. 350. 1. P. 63–97. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(02)00081-1
  7. 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. 10 (11). https://doi.org/442.10.3390/geosciences10110442
  8. Syracuse E. M., Abers G. A. Global compilation of variations in slab depth beneath arc volcanoes and implications // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2006. V. 7. № 5. P. 1–18. https://doi.org/10.1029/2005GC001045
  9. Бергаль-Кувикас О. В. Объемы четвертичных вулканитов Курильской островной дуги: анализ пространственного расположения и связь с зоной субдукции // Тихоокеанская геология. 2015. 34. 2. C. 103–116.
  10. Volcano Global Risk Identification and Analysis Project (VOGRIPA) website. URL: https://vogripa.org/ (date of application: July 21, 2020)
  11. Кулаков И. Ю., Добрецов Н. Л., Бушенкова Н. А. и др. Форма слэбов в зонах субдукции под Курило-Камчатской и Алеутской дугами по данным региональной томографии // Геология и геофизика. 2011. Т. 52. № 6. С. 830–851.
  12. Кулинич Р. Г., Карп Б. Я., Баранов Б. В. и др. О структурно-геологической характеристике” сейсмической бреши” в центральной части Курильской островной гряды // Тихоокеанская геология. 2007. Т. 26. № 1. С. 5–19.
  13. Kimura G. Oblique subduction and collision: Forearc tectonics of the Kuril arc // Geology. 1986. 14. 5. Р. 404–407. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1986)14<404:OSACFT>2.0.CO;2
  14. Billen M. I., Hirth G. Rheologic controls on slab dynamics // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2007. 8. 8. https://doi.org/10.1029/2007GC001597
  15. Ikeda Y., Stern R. J., Kagami H. et al. Pb, Nd, and Sr isotopic constraints on the origin of Miocene basaltic rocks from northeast Hokkaido, Japan: Implications for opening of the Kurile back‐arc basin // Island Arc. 2000. 9. 2. P. 161–172. https://doi.org/10.1046/j.1440-1738.2000.00269.x
  16. Yamashita S., Shuto K., Karihara Y. et al. Coeval volcanism due to interaction of back-arc basin basalt (BABB) magma with the island-arc crust in the late Miocene Engaru volcanic field, northeastern Hokkaido, Japan: The evidence of Sr and Nd isotopic ratios combined with major-and trace-element compositions // Journal Geological Society of Japan. 1999. 105. 9. P. 625–642. https://doi.org/10.5575/geosoc.105.625
  17. Kneller E. A., van Keken P. E. Effect of three‐dimensional slab geometry on deformation in the mantle wedge: Implications for shear wave anisotropy // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2008. 9.1. https://doi.org/10.1029/2007GC001677
  18. 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. 58–69.
  19. Бергаль-Кувикас О. В., Буслов М. М., Бушенкова Н. А. и др. Переход от континентальной окраины Камчатки к островной дуге Курильских островов: Особенности проявления вулканизма, деформации земной коры и геофизические параметры слэба // Геология и геофизика. 2023. Т. 10. № 64. С. 1469–1484. https://doi.org/10.15372/GiG2023136
  20. Злобин Т. К., Полец А. Ю. Неоднородная (блоково-клавишная) структура Курильской островной дуги и сейсмофокальной зоны // Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики. 2008. 1. С. 333–336.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Geodynamic position of the KKOD. Individual identified volcanoes of the rear arc and fore-arc graben of the Bussol Strait are highlighted in yellow according to data from [2, 6, 7].

Download (939KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Manifestation of seismicity across the strike of the KKOD subduction zone. Roman numerals on the sections correspond to the localization of the profiles on the right side of the figure. The numbers at the bottom of the sections indicate the average angle of slab immersion.

Download (973KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Velocity anomalies of P- and S-waves on vertical sections across the strike of the KKOD according to data from [11]. The dots are the hypocenters of the earthquakes. The position of the sections is shown on the map in the right part of the figure.

Download (1MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Geophysical parameters of the slab and productivity of volcanism along the KKOD. Productivity of volcanism according to data from [2, 9, 10]. Geophysical parameters of the slab according to data from [9]. Crust thickness based on publications [17, 20]. Localization of section 4 according to seismic tomography data is shown in Fig. 3.

Download (719KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences