GeotectonicsGeotectonicsГеотектоника0016-853X3034-4972The Russian Academy of Sciences1779710.31857/S0016-853X2019678-91ArticlesСтатьиResearch ArticleSuprasubduction volcanism of Chukotka terrane in the late jurassic– early cretaceous (Arctic region, Russia)Позднеюрский–раннемеловой надсубдукционный вулканизм Чукотского террейна (Арктический регион, Россия)VatrushkinaE. V.ВатрушкинаЕ. В.
Russian Federation
evat_095@mail.ruTuchkovaM. I.ТучковаМ. И.
Russian Federation
evat_095@mail.ruSokolovS. D.СоколовС. Д.
Russian Federation
evat_095@mail.ruGeological Institute, Russian Academy of SciencesГеологический институт РАН171120196789117112019Copyright ©; 2019, Russian academy of sciencesCopyright ©; 2019,2019Russian academy of scienceshttps://journals.eco-vector.com/0016-853X/article/view/17797

The age and geodynamic position of the volcanic source of the Upper Jurassic–Lower Cretaceous deposits of Western Chukotka were determined. Products of synchronous volcanism were revealed by detailed lithological studies. Following sedimentological analysis results we established an admixture of pyroclastic material in the Oxford-Kimmeridgian deposits of the Chukotka microcontinent, indicating the effect of synchronous volcanism on sedimentation. It was shown that the source of pyroclastic material was the intraoceanic Kulpolney island arc, which existed in the northern part of the Proto-Arctic Ocean.The accumulation of the Tithonian‒– Valanginian deposits occurred in the back-arc basin at the edge of Chukotka microcontinent. Characteristics of the Tithonian‒– Berriasian sandstones are given, which contain significant proportion of ash material in the matrix, as well as lithoclasts and monomineral grains of volcanic origin, predominant in the clasts. With the use of geochemical analysis of volcanic pebbles, the presence of the differentiated series from basaltic andesites to rhyolites in the volcanic source is proved.

The suprasubduction origin of the volcanic source is established. The cessation of volcanic activity in Valangin era is confirmed by lack of presence of synchronous pyroclastic material and an insignificant amount of volcanic clasts in Valanginian sandstones. The obtained data of U–Pb isotope dating of zircons isolated from the Tithonian-Valanginian sandstones and andesite pebbles of the Tithonian conglomerates made it possible to determine the time for the existence of suprasubduction volcanism on the Chukotka margin in the period of 150–140 Ma.

Определен возраст и геодинамическая природа вулканического источника верхнеюрско–нижнемеловых отложений Западной Чукотки. Проведенные детальные литологические исследования выявили продукты синхронного вулканизма. По полученнным петрографическим данным определено наличие примеси пирокластического материала в оксфорд--кимериджских песчаниках. Установлено, что накопление оксфорд–кимериджских отложений происходило на Чукотской континентальной окраине на удалении от источника вулканического материала. Показано, что источником пирокластического материала была интраокеаническая Кульпольнейская островная дуга, существовавшая в северной части Прото-Арктического океана. Накопление волжско–валанжинских отложений происходило в задуговом бассейне на окраине Чукотского микроконтинента. Дана характеристика песчаников волжско–берриасского возраста, которые содержат значительную долю пеплового материала в матриксе, а также обломки и мономинеральные зерна в породообразующих компонентах. Геохимический анализ галек вулканитов позволил установить надсубдукционную природу вулканического источника, сложенного дифференцированной серией от андезибазальтов до риолитов. Вулканическая активность прекратилась в валанжинское время, что подтверждается отсутствием синхронного материала и незначительным количеством обломков вулканического происхождения в валанжинских песчаниках. Полученные данные U–Pb изотопного датирования цирконов, выделенных из волжско–валанжинских песчаников и андезитов из гальки волжских конгломератов, позволили определить время существования надсубдукционного вулканизма на южной окраине Чукотского микроконтинента в период 150–140 млн лет.

Western ChukotkaUpper Jurassic–Lower Cretaceousvolcanic-clastic depositspetrographygeochemistrysuprasubdaction volcanismЗападная Чукоткаверхняя юра–нижний мелтуфо-терригенные отложенияпетрографиягеохимиянадсубдукционный вулканизмThis work was financially supported by the RFBR grant No. 18-05-70061. The dating of detrital zircons is partially made from the funds of the RNF grant No. 18-77-10073. Basic funding through subsidies on topic No. 0135-2016-0022. The authors are grateful to Rosneft PJSC for financial support in the field work.Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 18-05-70061. Датирование детритовых цирконов частично выполнено из средств гранта РНФ №18-77-10073. Базовое финансирование за счет субсидии по теме № 0135-2016-0022. Авторы признательны ПАО «НК «Роснефть» за финансовую поддержку в проведении полевых работ.Баранов М.А., Журавлев Г.Ф. Объяснительная записка к геологической карте СССР 1:200000 масштаба Лист R-59-XXXI, XXXII. СПб.: ВСЕГЕИ, 2000, 119 с.Белик Г.Я. Объяснительная записка к геологической карте СССР 1:200000 масштаба Лист R-58-XXIX, XXX. Магадан: 1979, 101 с.Богданов Н.А., Тильман С.М. Тектоника и геодинамика северо-востока Азии (объяснительная записка к тектонической карте северо-востока Азии масштаба 1:5 000 000). М.: ИЛ РАН, 1992, 56 с.Бондаренко Г.Е. Тектоника и геодинамическая эволюция мезозоид северного обрамления Тихого океана. М.: МГУ, 2004, 46 с.Брагин В.Ю., Дзюба О.С., Казанский А.Ю., Шурыгин Б.Н. Новые данные по магнитостратиграфии пограничного юрско-мелового интервала п-ова Нордик (север Восточной Сибири) // Геология и геофизика. 2013. Т.54. №3. С.438–455.Васильева Н.М., Соловьева М.Ф. Стратиграфия каменоугольных отложений Чукотки и острова Врангеля // Восьмой Международный конгресс по стратиграфии и геологии карбона «Региональная биостратиграфия карбона современных континентов». М.: Наука, 1979. С. 128–132.Ватрушкина Е.В., Тучкова М.И. Литологические и геохимические особенности пород раучуанской свиты (верхняя юра) Западной Чукотки // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 2014. Т.89. Вып. 1. С. 58–73.Ватрушкина Е.В., Тучкова М.И. Обстановка осадконакопления и состав источников сноса верхнеюрско-нижнемеловых отложений Верхне-Пегтымельской впадины, Чукотский террейн // Тихоокеанская геология. 2018. T. 37. №4. С. 87–107.Гельман М.Л. Фанерозойские гранитно-метаморфические купола на северо-востоке Сибири. Ст.1. Геологическая история палеозойских и мезозойских куполов // Тихоокеанская геология. 1995. Т. 14. № 4. С. 102–115.Гензе В.А. Геологическая карта масштаба 1:50000 Листы R-60-113-В,Г; R-60-114-В,Г; R-60-125-А,Б,В,Г; R-60-126-А,Б,В,Г. Певек, ЧГРЭ: 1990, 310 с.Голионко Б.Г., Ватрушкина Е.В., Вержбицкий В.Е. Структурная эволюция мезозойских комплексов Западной Чукотки // ДАН. 2017. Т. 475. №1. С. 53–56.Городинский М.Е. Геологический очерк центральных районов Чукотки // Материалы по геологии и полезным ископаемым Северо-Востока СССР. 1963. №16. С. 56–66.Горячев Н.А. Олойский вулканический пояс (поздняя юра-ранний мел) // Геодинамика, магматизм и металлогения Востока России / А.И. Ханчук (ред.) Владивосток: Дальнаука, 2006. Кн.1. С. 259–260.Журавлев Г.Ф. Государственная геологическая карта Российской федерации. Масштаб 1:1 000 000 (новая серия). Лист R-58-(60) – Билибино. Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 1999, 146 с.Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. Кн.2. М.: Недра, 1990, 334 с.Катков С.М., Лучицкая М.В., Котов А.Б., Сальникова Е.Б., Яковлева С.З. Позднепалеозойские гранитоиды Центральной Чукотки: структурное положение и обоснование возраста // ДАН. 2013. Т. 450. № 2. С.193–198.Морозов О.Л. Геологическое строение и тектоническая эволюция Центральной Чукотки. М.: ГЕОС, 2001. 201 с. (Тр. ГИН РАН. Вып. 523).Натальин Б.А. Раннемезозойские эвгеосинклинальные системы в северной части Циркум-Пацифики. М.: Наука, 1984. 136 с.Паракецов К.В. Паракецова Г.И. Стратиграфия и фауна верхнеюрских и нижнемеловых отложений Северо-Востока СССР. М.: Недра, 1989. 298 сПарфенов Л.М., Натапов Л.М., Соколов С.Д., Цуканов Н.В. Террейны и аккреционная тектоника Северо-Востока Азии // Геотектоника. 1993. №1. С. 68–78.Пьянков А.Я., Черепанова И.Ю., Смирнова А.Н., Донец А.Ф., Санникова А.Н. Геологическая карта СССР 1:200 000. Лист R-59-XXVII, XXVIII, R-59-XXXIII, XXXIV. Певек: 1980. 247 c.Радзивилл А.Я. Новые данные по геологии юго-восточной части Южно-Анюйского хребта // Материалы по геологии и полезным ископаемым Северо-Востока СССР. 1964. №17. С. 51–62.Решения Третьего Межведомственного регионального стратиграфического совещания по докембрию, палеозою и мезозою Северо-Востока России (Санкт-Петербург, 2002) / Т.Н. Корень, Г.В. Котляр (ред.). СПб.: ВСЕГЕИ, 2009. 268 с.Рогозов Ю.Г., Васильева Н.М. Девонские отложения побережья пролива Лонга (Центральная Чукотка) // Ученые записки НИИГА. Сер. регион. геол. 1968. №13. С. 151–157.Сосунов Г.М. Объяснительная записка к геологической карте СССР 1:200 000. Лист R-58-XXXV, XXXVI. M.: Госгеолтехиздат, 1962, 66 с.Тильман С.М. Сравнительная тектоника мезозоид севера Тихоокеанского кольца. М.: Наука, 1980, 285 с.Тильман С.М. Тектоника и история развития Северо-Восточного Приколымья. Магадан: СВКНИИ, 1962. 192 с. (Тр. СВКНИИ СО АН СССР. Вып.1).Тихомиров П.Л. Меловой окраинно-континентальный магматизм северо-востока Азии и вопросы генезиса крупнейших фанерозойских провинций кремнекислого вулканизма. Автореф. дис. … докт. геол.-мин. наук. М.: МГУ, 2018. 43 с.Тихомиров П.Л., Калинина Е.А., Кобаяши К., Накамура Э. Тытыльвеемский вулканоплутонический пояс – раннемеловая магматическая провинция Северо-Восточной Азии // Материалы XLII Тектонического совещания «Геология полярных областей Земли». Т.2. М.: ГЕОС, 2009. 344 с.Тучкова М.И. Терригенные породы древних континентальных окраин (Большой Кавказ и Северо-Восток России). М.: LAP, 2011. 365 с. (Тр. ГИН РАН. Вып. 600).Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. М.: МГУ, 1995. 480 с.Шеховцов В.А., Глотов С.П. Государственная геологическая карта РФ 1:200 000 (издание второе). Серия Олойская. Лист Q-58-XI, XII. Объяснительная записка / С.Д. Соколов (ред.). СПб.: ВСЕГЕИ, 2001, 106 c.Akinin, V.V., Calvert, A.T. Cretaceous mid-crustal metamorphism and exhumation of the Koolen gneiss dome, Chukotka Peninsula, northeastern Russia // Tectonic Evolution of the Bering Shelf–Chukchi Sea–Arctic Margin and Adjacent Landmasses / E.L. Miller, A. Grantz, S.L. Klemperer (eds.). Geol. Soc. Am. Spec. Paper. 2002. V. 360. P. 147–165.Amato J.M., Toro J., Akinin V.V., Hampton B.A., Salnikov A.S., Tuchkova M.I. Tectonic evolution of the Mesozoic South Anyui suture zone, eastern Russia: A critical component of paleogeographic reconstructions of the Arctic region // Geosphere. 2015. V. 11. № 5. P. 1–35.Banner Jay L. Radiogenic isotopes: systematics and applications to earth surface processes and chemical stratigraphy // Earth-Sci. Reviews. 2004. V.65. Iss. 3-4. P. 141–194.Bering Strait Geologic Field Party Koolen metamorphic complex, NE Russia: implications for the tectonic evolution of the Bering Strait region // Tectonics. 1997. V. 16. No. 5. P. 713–729.Dott R.L. Wacke, greywacke and matrix – What approach to immature sandstone classification? // J. Sediment. Petrology. 1964. No. 34. P. 625–632.Ganelin A.V., Vatrushkina E.V., Luchitskaya M.V. Geochemistry and Geochronology of Cretaceous Volcanism of the Chaun Area of Central Chukotka // Geochemistry International. 2019. Vol. 57. No 1. P. 20–41Harangi Sz., Downes H., Kosa L., Szabo Cs., Thirlwall M.F., Mason P.R.D., Mattey D. Almandine Garnet in Calc-alkaline Volcanic Rocks of the Northern Pannonian Basin (Eastern–Central Europe): Geochemistry, Petrogenesis and Geodynamic Implications // J. of Petrology. Vol. 42. No.10. P. 1813–1843.Katkov S.M., Miller E.L., Toro J. Structural Assemblies and Age of Deformation in the Western Sector of the Anyui–Chukotka Fold System, Northeastern Asia // Geotectonics. 2010. Vol.44. No. 5. P. 424–442Lane L.S., Cecile M.P., Gehrels G.E., Kos’ko M.K., Layer P.W., Parrish R.R. Geochronology and structural setting of latest Devonian – Early Carboniferous magmatic rocks, Cape Kiber, northeast Russia // Canadian J. Earth Sci. 2015. Vol. 52. P. 147–160.Le Maitre R.W., Bateman P., Dudek A.E.A. A classification of igneous rocks and glossary of terms. Oxford: Blackwell, 1989. 195p.Luchitskaya M.V., Sokolov S.D., Kotov A.B., Natapov L.M., Belousova E.A., Katkov S.M. Late Paleozoic Granitic Rocks of the Chukchi Peninsula: Composition and Location in the Structure of the Russian Arctic // Geotectonics. 2015. Vol.49. No. 4. P. 243–268Miller E.L., Soloviev A., Kuzmichev A., Gehrels G., Toro J., Tuchkova M. Jurassic and Cretaceous foreland basin deposits of the Russian Arctic: Separated by birth of the Makarov Basin? // Norweg. J. of Geology. 2008. Vol. XX. P. 99–124.Miyashiro A. Classification, characteristics and origin of ophiolites // J. Geol. 1975 Vol. 83. P. 249–281.Ogg, J.G., Ogg, G.M. and Gradstein, F.M. A Concise Geologic Time Scale. N.Y.: Elsevier, 2016. 229 p.Sokolov S.D. Tectonics of Northeast Asia: An overview // Geotectonics. 2010. Vol.44. P. 493–509.Sokolov S.D., Tuchkova M.I., Ganelin A.V., Bondarenko G.E., Layer P. Tectonics of the South Anyui Suture, Northeastern Asia // Geotectonics. 2015. Vol.49. No 1. P. 3–26.Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implication for mantle composition and processes // Magmatism in the oceanic basins / A.D. Saunders, M.J. Norry (eds.). Geol. Soc. London. Spec. Publ. 1989. No.42. P. 313–345.Tikhomirov P.L., Kalinina E.A., Kobayashi K., Nakamura E. Late Mesozoic silicic magmatism of the North Chukotka area (NE Russia): age, magma sources, and geodynamic implications // Lithos. 2008. Vol. 105. P. 329–346.Tuchkova M.I., Sokolov S.D., Khudoley A.K., Verzhbitsky V.E., Hayasaka Y., Moiseev A.V. Permian and Triassic deposits of Siberian and Chukotka passive margins: sedimentation setting and provenance // ICAM VI Proceedings. 2014. P.61–96.