THREE PATHS OF MAGMA EVOLUTION DURING THE FORMATION OF LATE CENOZOIC BIMODAL VOLCANIC ROCK SERIES IN CENTRAL AND EAST ASIA

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Bimodal rock complexes from basalt to trachyte and rhyolite were studied in the Late Cenozoic intraplate province of Central and East Asia. Three magma evolution paths were revealed: tholeiitic (Wangtian'e volcano), alkaline (Changbaishan volcano), and highly alkaline (Udokan lava plateau). The analysis of chemical and isotopic (Sr, Nd and Pb) characteristics suggests that the tholeiitic melt was formed by melting of suprasubduction-altered lithospheric mantle consisting of peridotite with high proportion of eclogite. The alkaline melts were produced by interaction of tholeiitic melt with fertilized mantle peridotite with the formation of pyroxenite and subsequent melting of the pyroxenite-peridotite source in the asthenospheric mantle. The highly alkaline silica-deficient melts were formed by melting of the metasomatized lithospheric mantle consisting of peridotite and garnet pyroxenite. The latter was produced by metasomatic reaction between a small amount of eclogite melt with peridotite. The evolution of the resulting melts followed three independent scenarios. The tholeiitic magmas of Wangtian'e volcano evolved initially following the Fenner trend of crystallization differentiation, which was subsequently changed to the Bowen type of differentiation, leading to the formation of trachyte magmas. The second scenario corresponding the pure Bowen trend of fractional crystallization was characteristic of the alkaline magmas of the Changbaishan volcano. Their deep differentiation in the system of shallow magmatic chambers led to the appearance of the trachyte-comendite-pantellerite association. The third scenario occurred during the formation of the Udokan alkaline trachytes and included a combination of Bowen-type crystallization differentiation and contamination of trachyte melts by Archean-Proterozoic basement rocks in the system of peripheral magmatic centers.

About the authors

O. A Andreeva

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: oandreeva@igem.ru
Moscow, Russia

V. M Savatenkov

Institute of Precambrian Geology and Geochronology, Russian Academy of Sciences

St. Petersburg, Russia

V. V Yarmolyuk

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Academician of the RAS Moscow, Russia

I. A Andreeva

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. I Usoltseva

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

J. -Q Ji

School of Earth and Space Sciences, Beijing University

Beijing, China

J. Zhou

School of Earth and Space Sciences, Beijing University

Beijing, China

References

  1. Ярмолюк В.В., Кудряшова Е.А., Козловский А.М. и др. Позднекайнозойская вулканическая провинция Центральной и Восточной Азии // Петрология. 2011. Т. 11. № 4. С. 341–362.
  2. Андреева О.А., Ярмолюк В.В., Андрееева И.А. и др. Магматическая эволюция вулкана Чанбайшань Тяньчи (Китай–Северная Корея) по данным изучения расплавных и флюидных включений // Петрология. 2018. Т. 26. № 5. С. 535–566.
  3. Коваленко В.И., Ярмолюк В.В., Козловский А.М., Иванов В.Г. Источники магм щелочных гранитоидов и связанных с ними пород внутриплитных магматических ассоциаций Центральной Азии // ДАН. 2001. Т. 377. № 5. С. 672–676.
  4. Ярмолюк В.В., Саватенков В.М., Козловский А.М., Ступак Ф.М., Кузнецов М.В., Шпакович Л.В. Условия формирования пород и источники магм позднекайнозойского Удоканского вулканического плато // Петрология. 2023. Т. 31. № 1. С. 3–28.
  5. Fan Q., Liu R., Li D. et al. Significance of K–Ar age of bimodal volcanic rocks at Wangtian’e volcano, Changbaishan area // Chinese Sci. Bull. 1999. V. 44. № 7. P. 660–663.
  6. Trua T., Daniel C., Mazzuoli R. Crustal control in the genesis of Plio-Quaternary bimodal magmatism of the Main Ethiopian Rift (MER): geochemical and isotopic (Sr, Nd, Pb) evidence // Chem. Geol. 1999. V. 155. P. 201–231.
  7. Ярмолюк В.В., Коваленко В.И. Рифтогенный магматизм активных континентальных окраин и его рудоносность. М.: Наука, 1991. 263 с.
  8. Pedersen T., Heeremans M., van der Beek P.A. Models of crustal anatexis in volcanic rifts: applications to southern Finland and the Oslo Graben, southeast Norway // Geophysical Journal International. 1998. V. 132. P. 239–255.
  9. Kogarko L.N., Lahaye Y., Brey G.P. Plume-related mantle source of super-large rare metal deposits from the Lovozero and Khibina massifs on the Kola Peninsula, Eastern part of Baltic Shield: Sr, Nd and Hf isotope systematics // Mineralogy and Petrology. 2010. V. 98. P. 197–208.
  10. Сахно В.Г. Новейший и современный вулканизм юга Дальнего Востока (позднеплейстоцен–голоценовый этап). Владивосток: Дальнаука, 2008. 128 с.
  11. Андреева О.А., Ярмолюк В.В., Саватенков В.М., Андреева И.А., Лебедев В.А., Джи Д.Ч., Жоу С.З. Базальтовые лавы толеитовой и щелочной серий вулканов Ван-Тянь и чанбайшань (Северо-Восточный Китай): к вопросу о последовательности их излияний и генетической взаимосвязи // Доклады РАН. Науки о Земле. 2022. Т. 506. № 1. С. 50–59.
  12. Ступак Ф.М., Лебедев В.А., Кудряшова Е.А. Структурно-вещественные комплексы позднекайнозойского Удоканского лавового плато: закономерности распределения и ассоциации пород // Вулканология и сейсмология. 2012. № 3. С. 46–58.
  13. Le Bas M.J., Le Maitre R.W., Streckeisen A. et al. // J. Petrol. 1986. V. 27. P. 745–750.
  14. Irvine T.N., Baragar W.R.A. // Canad. J. Earth Sci. 1971. V. 8. P. 523–548.
  15. Xu Q., Liu J., He H., Zhang Y. Nature and evolution of the lithospheric mantle revealed by water contents and He–Ar isotopes of peridotite xenoliths from Changbaishan and Longgang basalts in Northeast China // Science Bulletin. 2019. V. 64. P. 1325–1335.
  16. Andreeva O.A., Savatenkov V.M., Yarmolyuk V.V., Andreeva I.A., Ji J.-Q., Zhou X., Zhou J. Sources of alkaline and tholeiitic basaltic magmas of Chang­baishan volcanic area (Northeastern China) // Lithos. 2025. Vols 494–495.
  17. O’Hara M.J. The bearing of phase equilibria studies in synthetic and natural systems on the origin and evolution of basic and ultrabasic rocks // Earth Sci. 1968. Rev. 4. P. 69–133.
  18. Yang A.Y., Wang Ch., Liang Y., Lissenberg C.J. Reaction between mid-ocean ridge basalt and lower oceanic crust: an experimental study // Geochem. Geophys. Geosyst. 2019. V. 20. P. 4390–4407.
  19. Попов В.К., Сандимирова Г.П., Веливецкая Т.А. Вариации изотопов стронция, неодима и кислорода в породах щелочной базальт-трахит-пантеллерит-комендитовой серии вулкана Пектусан // ДАН. 2008. Т. 419. № 1. С. 112–117.
  20. Андреева О.А., Андреева И.А., Ярмолюк В.В., Jianqing J., Xin Z., Борисовский С.E. Силикатная жидкостная несмесимость как результат феннеровского типа дифференциации толеитовых магм вулкана Ван-Тянь (Северо-Восточный Китай) // Петрология. 2020. Т. 28. № 4. С. 393–412.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).