Изучены петрографические, минералогические и геохимические особенности К-трахиандезибазальтов побочного извержения 2012–2013 гг. вулкана Плоский Толбачик. К-трахиандезибазальты имеют явные признаки надсубдукционного происхождения. Это глубоко дифференцированные породы, характеризующиеся значительным фракционированием плагиоклаза. Изучение радиогенных изотопных отношений Sr, Nd и Pb в К-трахиандезибазальтах свидетельствует об их мантийном происхождении и отсутствии влияния земной коры на их составы. Проведен сравнительный анализ отношений содержаний некогерентых элементов в К-трахиандезибазальтов,внутриплитных,рифтогенных и островодужных умереннокалиевых базальтах и андезибазальтах к содержанию этих элементов в примитивной мантии. Геохимические особенности К-трахиандезибазальтов позволяют
отнести их к надсубдукционной субщелочной формации калиевого ряда.

Исследованы минералогические и геохимические особенности умереннокалиевых и субщелочных базальтоидов Ключевской группы вулканов. Изучены природнозакаленные стекла расплавных включений в отношении Fe, Mg, Al, Ca, S, Cl в оливинах шлаковых лапилли вулкана Ключевской. Под вулканом Ключевской предполагается малоглубинный магматический очаг. Радиогенные изотопные отношения Sr, Nd и Pb в К-трахиандезибазальтах указывают на их мантийное происхождении. Оценка условий образования исходных умереннокалиевых и субщелочных расплавов свидетельствует о разной глубине и разной степени плавления мантии при их образовании.

Более 17 месяцев в 1975 и 1976 гг. продолжалось крупнейшее в историческое время базальтовое извержение на территории СССР — извержение в районе вулкана Плоский Толбачик. Наблюдения с удаленных пунктов (визуальные, с помощью геофизической аппаратуры, фото- и кинокамер), и особенно ночные, дали неоценимую информацию о событиях, происходивших на конусе и лавовом поле.

В голоценовое время наибольшая вулканическая активность на Камчатском полуострове проявлялась в пределах Ключевской группы вулканов (КГВ). КГВ расположена в северной части Центральной Камчатской депрессии (ЦКД) на плато высотой около 1000 м и состоит из тринадцати вулканов, породы которых значительно отличаются друг от друга по петрографии, минералогии, содержанию кремнезема, по макро- и микроэлементному составу. Вопрос разнообразия вулканических пород является одним из наиболее острых среди вопросов магмообразования не только в КГВ, но и во всей Камчатской зоне субдукции. За последние десятилетия в отечественной и зарубежной печати появилось большое число работ, посвященных изучению пород КГВ, однако в большей части публикаций рассматриваются продукты исторических и голоценовых извержений. Более того, породы некоторых объектов КГВ не изучались вообще, некоторые объекты были обследованы в середине XX в., и об их породах известны лишь грубые петрохимические характеристики. Таким образом, геохимические и возрастные взаимоотношения вулканов Ключевской группы во многом остаются неясными. Вряд ли возможно понять эволюцию магматического вещества в пределах КГВ в пространстве и времени без рассмотрения вулканизма, происходившего в доголоценовое время как для каждого вулкана, так и для всего региона в целом.
Малоизученными объектами КГВ являются не только такие ныне потухшие вулканы, как Удины Сопки, Зимины Сопки и Горный Зуб, но и среднеплейстоцен-голоценовые вулканы Острый Толбачик и относящийся к активным Плоский Толбачик, на склонах которого в течение последних 10 тыс. лет активно работает зона моногенных шлаковых и шлаколавовых конусов, извергающих породы различного химического состава. Геологическая история формирования Толбачинского массива с возрастным и вещественным разделением вулканических проявлений в голоцене, описана во многих работах после Большого трещинного Толбачинского извержения 1975–1976 гг. (БТТИ). Голоценовым и историческим извержениям моногенных конусов и вулкана Плоский Толбачик посвящено более 900 российских и зарубежных публикаций. В то же время петролого-геохимическая информация по плейстоценовому периоду развития Толбачинского массива практически отсутствует.
В семидесятых годах прошлого века была составлена геологическая карта Толбачинского массива, дано описание петрографического и минерального состава пород, а также получены первые химические анализы пород на макроэлементы. Несмотря на огромный интерес к Большому трещинному Толбачинскому извержению 1975–1976 гг. и многочисленные публикации о разнообразном составе его продуктов, геохимические и изотопные исследования самих стратовулканов не проводились, и их вещественная эволюция и связь с зоной моногенного вулканизма до сих пор оставались неизвестными. Только после извержения 2012—2013 гг. появилось несколько работ, посвященных Толбачинскому массиву.
Для определения мантийных и флюидных источников пород Толбачинского вулканического массива и выяснения взаимоотношений пород его разновозрастных комплексов в настоящей работе представлены геологические, петрографические, петрохимические, геохимические, изотопные данные, а также данные K-Ar датирования. В главе использована представительная коллекция из 155 образцов, собранная со всех перечисленных выше объектов Толбачинского массива, включая моногенные конусы различных возрастных групп, вплоть до последнего извержения 2012–2013 гг. Кроме того, были исследованы образцы горы Поворотной, расположенной в 8 км к северо-востоку от Плоского Толбачика, а также образцы лав основания КГВ, опробованных в обнажениях долины р. Студеной. Комплексное изучение Толбачинского вулканического массива позволило не только получить информацию по петрологии и геохимии самого массива, но также понять взаимоотношения пород массива с соседними вулканическими проявлениями в КГВ.