ArticlePDF Available

Геодинамическая модель развития Амеразийского бассейна Арктики (к обоснованию принадлежности хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и котловины Подводников к Российской материковой окраине) // Арктика: экология и экономика. - № 4 (16). - 2014. - С. 14-27.

Authors:

Figures

No caption available
… 
No caption available
… 
No caption available
… 
No caption available
… 
Content may be subject to copyright.
Арктика: экология и экономика 4 (16), 201414
Научные исследования в Арктике
Научные исследования
в Арктике
Проблема происхождения и тектонического раз-
вития Амеразийского бассейна Арктики является
ключевой и наиболее трудной в контексте анализа
общей эволюции арктического региона в мезозое.
Более поздний кайнозойский этап развития Аркти-
ки в целом представляется достаточно понятным
и определенным, в частности, ни у кого не вызывает
сомнения спрединговая природа Евразийского бас-
сейна со срединным хребтом Гаккеля, разделяющим
глубоководные котловины Нансена и Амундсена, ха-
рактеризующиеся хорошо выраженными линейными
магнитными аномалиями. В отличие от простого по
форме квазилинейного Евразийского бассейна Аме-
разийский бассейн имеет более сложное строение
включая ряд различных тектонических структур,
требующих объяснения их происхождения, а имен-
но: хребет Ломоносова, систему поднятий Альфа-
Менделеева, расположенные между ними впади-
ны Макарова и Подводников, поднятия Чукотское
и Нортвинд, глубоководную Канадскую котловину.
В настоящее время в научном сообществе об-
суждаются гипотезы и модели, затрагивающие
различные аспекты происхождения и эволюции
УДК 551.2.03: 551.248
Геодинамическая модель развития
Амеразийского бассейна Арктики
(к обоснованию принадлежности
хребта Ломоносова, поднятия Менделеева
и котловины Подводников
к Российской материковой окраине)
Ю. Б. Казмин 1, кандидат геолого-минералогических наук
ФГУП ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга
Л. И. Лобковский 2, член-корреспондент РАН,
М. В. Кононов 3, кандидат геолого-минералогических наук
ФГБУН Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Представлена геодинамическая модель развития Амеразийского бассейна для апт-палеоценового време-
ни, основанная на двух главных источниках геолого-геофизической информации. Первая группа данных
связана с полученными в последние годы результатами сейсмического профилирования в арктическом
регионе. Эти данные показали, что на всей территории Амеразийского бассейна и прилегающей суши су-
ществовали условия растяжения на всем протяжении раннего-среднего мелачетвертичного времени
с максимумом в апте-альбе. Вторая группа данныхматериалы сейсмической томографии по строе-
нию коры и мантии Арктики и Восточной Азии. С позиции гидродинамики сейсмотомографическая кар-
тина строения верхней мантии однозначно указывает на существование верхнемантийной конвекции,
приводящей к растяжению континентальной литосферы, рифтогенезу и связанному с ним магматизму.
Данный подход позволяет устранить противоречия в известных палеотектонических реконструкциях
К. Скотиза путем их модификации в соответствии с предложенным геодинамическим механизмом.
Ключевые слова: геодинамика, сейсмотомография, тектоника, Арктика, региональная геология, геодинамическая
модель.
1 e-mail: yukazmin@dol.ru.
2 e-mail: llobkovsky@ocean.ru.
3 e-mail: mvk@ocean.ru.
15
Геодинамическая модель развития Амеразийского бассейна Арктики (к обоснованию принадлежности
хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и котловины Подводников к Российской материковой окраине)
тектонических структур Амеразийского бассей-
на Арктики. Среди них широкое распространение
получила предложенная американским геологом
А. Гранцем «ротационная модель» [22], соглас-
но которой в эпоху поздней юрыраннего мела
определяющую роль в геодинамическом развитии
литосферы Арктики играл процесс отрыва микро-
плиты, включающей Чукотку и арктическую Аляску,
от Канадского Арктического архипелага и ее по-
следующего столкновения с Евразийской окраи-
ной. Этот процесс сопровождался формированием
Канадской котловины в тылу вращающейся против
часовой стрелки Чукотско-Аляскинской микроплиты
и закрытием Южно-Анюйского палеоокеана с фор-
мированием складчато-надвиговых поясов, протя-
нувшихся от Новосибирских островов через Чукотку
к хребту Брукса, расположенному на Аляске (рис. 1).
Дальнейшая постколлизионная эволюция лито-
сферы Арктики в апт-альбский период, как пока-
зывают геолого-геофизические данные, проходила
в условиях близширотного растяжения. Об этом,
в частности, свидетельствуют геологические данные
по центральной Чукотке [42] (рис. 2) и другим участ-
кам суши Арктической зоны, а также существующие
сейсмические разрезы осадочной толщи на аркти-
ческом шельфе и в глубоководных частях Северного
Ледовитого океана [34; 35] (рис. 3—6).
На рис. 3 сейсмическая интерпретация данных
была основана на сейсмостратиграфии скважин
и окружающих островов и суши. Выделены основ-
ные осадочные толщи: квартер-миоцен, олигоцен,
эоцен, палеоцен, мел-палеоген.
Структуры растяжения Чукотского плато и под-
нятия Альфа-Менделеева были задокументированы
на предыдущих доступных сейсмических профилях
[15—16; 19; 26; 29; 40; 52; 53 и др.]. Во время рос-
сийских экспедиций в 2011 и 2012 гг. сейсмическое
профилирование было выполнено на Чукотском
плато, поднятии Менделеева и в бассейне Подвод-
ников. Эти данные по целому набору признаков [34;
35] значительно повышают уровень доказатель-
ства существования в указанном районе тектоники
Рис. 1. Ротационная модель образования Арктики, совмещенная с картой основных географических и тектонических элементов
(на основе карты [43] с изменениями и дополнениями по [6; 9; 41]): 1положение идеализированных границ современных
литосферных плит, 2граница микроплиты «Чукоткаарктическая Аляска», 3идеализированная траектория движения
микроплиты «Чукоткаарктическая Аляска» в процессе раскрытия Канадской котловины. Топографическая основа — IBCAO
(2001, http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/bathymetry/arctic/arctic.html)
Арктика: экология и экономика 4 (16), 201416
Научные исследования в Арктике
Научные исследования
в Арктике
растяжения, характерной для континентальных
окраин. СЗ растяжение на протяжении среднего
мела-палеогена рассматривается в качестве основ-
ной фазы тектонической деформации в Арктике.
Таким образом, сейсмические данные ясно пока-
зывают, что Чукотское плато, поднятие Менделеева
и бассейн Подводников представляют собой конти-
нентальные структуры растяжения. Это обеспечи-
вает наиболее важное ограничение на рассматри-
ваемые модели происхождения, геологическую пре-
емственность и тектоническую эволюцию Амеразий-
ского бассейна. Следовательно, хребет Ломоносова,
котловина Подводников и поднятие Менделеева яв-
ляются естественными компонентами материковой
окраины Евразийской континентальной суши.
Рис. 2. Модель раскрытия
бассейна Макарова в апт-
альбское время, основанная на
результатах геохронологических
и структурных исследований. По
[42] с дополнениями по [12]:
1северный батолитовый пояс,
2области постколлизионной
магматической активности
(цифры соответствуют ее
датировкам),
3усредненное простирание
даек и других структур
растяжения,
4направление
постколлизионного растяжения,
5предполагаемые сбросы
в пределах хребтов Ломоносова,
Альфа-Менделеева и Чукотского
бордерленда,
6положение Южно-Анюйской
сутуры
Рис. 3. Сейсмостратиграфия по линии «бассейн Амундсенахребет Ломоносовакотловина Подводниковподнятие
МенделееваЧукотское плато» [34]
Последние сейсмические и петрологические
данные предоставляют новые ограничения на гео-
логическую эволюцию Амеразийского бассейна.
На рис. 5 сейсмический профиль через хребет Ло-
моносовакотловину Макароваподнятие
Менделеева показывает картину полностью не-
нарушенного осадочного разреза мезозойского/
кайнозойского возраста. Эти сейсмические данные
по хребту Ломоносовакотловине Макарова
поднятию Менделеева демонстрируют отсутствие
структур и любых других признаков сжатия в кай-
нозое. Не наблюдается никакой деформации в от-
ложениях котловины Макарова, что поддерживала
бы син- или постседиментационное формирование
вулканического фундамента поднятия Менделеева.
17
Геодинамическая модель развития Амеразийского бассейна Арктики (к обоснованию принадлежности
хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и котловины Подводников к Российской материковой окраине)
Извлеченные отбуренные керны вулканического
комплекса поднятия Альфа-Менделеева датиру-
ются 82—89 (кампан-коньяк) [28; 32], 128—137
(баррем-валанжин) и 260 (верхняя пермь, вучьяпин-
гиан) [50] млн лет. Таким образом, можно сказать,
что вулканический комплекс состоит из двух струк-
турных этажей. Нижний этаж представлен пермско-
триасовыми базальтовыми туфами, одновозраст-
ными с траппами Восточной Сибири. Очевидно, это
подчеркивает непосредственную связь по меньшей
Рис. 4. Положение в плане
сейсмического профиля
(см. рис. 3) [34]
Рис. 5. Сейсмический разрез вдоль параллели 81°N, начинающийся с хребта Менделеева и заканчивающийся в бассейне
Амундсена. Длина профиля составляет 900 км (научно-исследовательское судно «Поларштерн» / RV Polarstern ARK-XXIII / 3).
Нанесены также данные силы тяжести. Затененная часть разреза показывает отложения, сформированные после открытия
пролива Фрама [32]
мере южной части поднятия Менделеева с Сибир-
ской платформой. Верхний структурный этаж фор-
мировался на протяжении практически всего мела
(валанжин-кампан), вероятно, в результате несколь-
ких вулканических импульсов.
Предполагается [32], что Амеразийский бассейн
(включая хребет Ломоносовакотловину Мака-
роваподнятие МенделееваКанадскую кот-
ловину) перемещается в кайнозое как единая тек-
тоническая плита во время открытия Евразийского
Арктика: экология и экономика 4 (16), 201418
Научные исследования в Арктике
Научные исследования
в Арктике
бассейна. Однако вполне можно удревнить действие
этого условия на меловой период до 82—137 млн
лет (кампан-валанжин), когда происходили излия-
ния в Центрально-Арктической провинции, посколь-
ку осадочный чехол облекает вулканический фунда-
мент ненарушенно.
Первые попытки последовательного описания
эволюции Арктики в меловой период были предпри-
няты с позиций теории тектоники плит еще в начале
70-х годов прошлого столетия в [46; 24] и в после-
дующие годы получили развитие в исследованиях
отечественных и зарубежных геологов [3; 49; 20].
Согласно классическому подходу тектоники плит
эволюция Арктики в мезозое и кайнозое определя-
ется взаимодействием двух крупных литосферных
плитЕвразийской и Северо-Американской. Уже
первые расчеты движения этих плит на основе ки-
нематического принципа теоремы Эйлера показали,
что при раскрытии Северной Атлантики в меловой
период (с полюсом раскрытия в районе острова
Элсмир вблизи Северной оконечности Гренландии)
в Арктике должно было происходить значитель-
ное сближение плит на величину порядка 1000 км
[24]. Последующие работы подтвердили этот вывод,
Рис. 6. Расположение сейсмического профиля научно-исследовательского судна «Поларштерн» / RV Polarstern (ARK-XXIII / 3)
(см. рис. 5) на карте силы тяжести в свободном воздухе Северного Ледовитого океана с указанием геологических структур
[32]. Верхняя левая вставка показывает общие контуры тектонических хребтов и впадин. Темно-красная линия показывает
сейсмический разрез вдоль 81°N, белые кружкиположение буев. Ярлык PS51/040-1 отмечает место, где был отбурен обра-
зец породы. Линии сейсмических профилей: черно-синий / бело-синий пунктирыполученные во время русских экспедиций,
ARK98, ARK01 — по данным немецких экспедиций [29—30], черно-белый пунктирпо данным рейса научно-исследовательского
судна «Оден 96», белые линиипрофили через поднятие Менделеева. Сокращения: AMR — поднятие Альфа-Менделеева,
BGR — профили Федерального института наук о Земле и минеральных ресурсов, ESS Восточно-Сибирское море, LR — хребет
Ломоносова, LS Море Лаптевых, MR поднятие Менделеева, CB Канадский бассейн, CP — Чукотское плато, GR хребет
Гаккеля
19
Геодинамическая модель развития Амеразийского бассейна Арктики (к обоснованию принадлежности
хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и котловины Подводников к Российской материковой окраине)
причем в качестве структур сжа-
тия, маркирующих условия кон-
вергенции плит, рассматривался
складчатый фронт, протягиваю-
щийся от хребта Брукса через
полуостров Пойнт-Хоп до остро-
вов Геральд и Врангеля и далее
переходящий в подводные под-
нятия Менделеева и Альфа Аме-
разийского бассейна. Однако для
обеспечения сближения плит на
величину 1000 км такого сжатия
коры явно недоставало, поэтому
возникло предположение, что
меловая конвергенция плит была
реализована за счет значитель-
ного поглощения океанической
коры Канадского бассейна в зоне
субдукции, приуроченной к подня-
тию Альфа-Менделеева, которое
рассматривалось как вулканиче-
ская дуга с характерным андези-
товым вулканизмом [3]. Дополни-
тельным элементом этой модели,
придававшим ей логическую за-
вершенность, было предположе-
ние, что расположенная к западу
от поднятия Альфа-Менделеева
котловина Макарова представ-
ляет собой задуговой бассейн,
образованный в процессе рас-
тяжения литосферы по аналогии
с образованием краевых бассей-
нов западной окраины Тихого
океана в результате отступания
(roll-back) зон субдукции вместе
с островными дугами и желоба-
ми в сторону Тихоокеанской пли-
ты [3].
Данная модель эволюции Арк-
тики, предложенная около трид-
цати лет назад, до сих пор ис-
пользуется в современных пли-
тотектонических реконструкциях,
в частности, в работах известного американского ученого К. Скотиза
[49], несмотря на появление в последние годы фактических данных,
противоречащих ее основным выводам. Прежде всего это касает-
ся ключевого положения модели о субдукционной природе поднятия
Альфа-Менделеева. Дело в том, что данные по магматизму поднятия
Альфа не подтверждают известково-щелочной состав магматических
пород, свойственный островным дугам субдукционной природы [28; 32;
50]. Отсутствуют также какие-либо следы поглощения океанской коры
у подножья хребта Альфа-Менделеева в структуре осадочной толщи
[25; 45] (рис. 7 и 8).
Рис. 7. Сейсмический профиль от склона поднятия Альфа до центра Канадской
котловины [25; 45]
Рис. 8. Расположение в плане сейсмического профиля (см. рис. 7) на батиметрической карте [25; 45]
Арктика: экология и экономика 4 (16), 201420
Научные исследования в Арктике
Научные исследования
в Арктике
Профиль на рис. 7 демонстрирует нормальное перекрытие осадоч-
ным чехлом акустического фундамента склона поднятия Альфа с ти-
пичным постепенным увеличением мощности осадков в направлении на
юг в Канадскую котловину. Отсутствуют характерные для конвергент-
ных окраин засыпанный осадками палеожелоб и аккреционная призма.
Таким образом, гипотеза субдукции под поднятие Альфа-Менделеева
с образованием котловин Макарова и Подводников по механизму за-
дугового бассейна является полностью несостоятельной.
В целом геолого-геофизические данные, полученные в последние
годы в ходе морских и сухопутных исследований арктического региона
включая шельф, острова, глубоководные участки Северного Ледови-
того океана, а также примыкающие области суши, свидетельствуют
о том, что вся литосфера Арктики в меловой период испытывала регио-
нальное субширотное растяжение рифтогенного типа [34; 35] (рис. 9) и,
следовательно, не могла в то же время значительно сокращать свою
площадь, как этого требует кинематика плитотектонического анализа.
На рис. 9 показано распространение апт-альбского растяжения на
обширном российском шельфе (темно-зеленым цветом). Подобная
картина противоречит модели К. Скотиза (2011 г.), в которой ожидает-
ся только узкая полоса растяжения в Амеразийском бассейне, но пре-
красно объясняется нашей моделью.
Следует отметить, что автор упомянутой выше работы [49], описы-
вая принятую им схему образования поднятий Альфа и Менделеева
и примыкающих к ним котловин Макарова и Подводников, использо-
вал в качестве прямой аналогии хорошо известные примеры образо-
вания котловины Тирренского моря и Паннонского бассейна за счет
механизма задугового растяжения литосферы в результате отступа-
ния зоны субдукции. Однако такое сравнение не является корректным.
Оно лишь подчеркивает уязвимость предлагаемого субдукционно-
задугового механизма образования тектонических структур Амера-
зийского бассейна, поскольку выбранные для сравнения регионы в от-
личие от Центральной Арктики как раз характеризуются известково-
щелочным островодужным магматизмом (Эоловая дуга в Тирренском
море и Карпатская краевая дуга Паннонского бассейнаВигорлат-
Гута ), маркирующим зоны суб-
дукции. Кроме того, в рассматри-
ваемых примерах образования
Тирренского моря и Паннонской
депрессии мы имеем целый на-
бор геологических признаков,
свидетельствующих об общей ге-
одинамической обстановке кон -
вергенции плит в ходе закрытия
палеоокеана Тетис в миоцен-
четвертичное время.
Подводя итог краткой исто-
рии развития плитотектониче-
ских представлений об эволю-
ции Арктики в мезозое, можно
констатировать, что известная
модель меловой субдукции, со-
провождаемой задуговым рас-
тяжением литосферы, предло-
женная для объяснения особен-
ностей тектонического строения
Амеразийского бассейна [3; 49;
20], оказалась в явном противо-
речии с имеющимися геолого-
геофизическими данными. Что
касается других моделей проис-
хождения структур Амеразийско-
го бассейна [14; 17—18; 21—24;
27; 33; 36—39; 43—44; 47—48;
51; 55], то, не вдаваясь в об-
суждение отдельных положений
и выводов, укажем на присущий
им общий недостаток: все они
в лучшем случае являются чисто
кинематическими без серьезного
геодинамического анализа дви-
жущих сил, приводящих к опи-
санным в них реконструкциям.
Это обстоятельство не дает воз-
можности сделать обоснованный
выбор в пользу какой-то одной
наиболее реалистичной модели
и создает почву для постоянной
генерации новых кинематических
схем, отличающихся друг от друга
различной трактовкой геолого-
геофизических данных. Возник-
ший методологический кризис,
очевидно, может быть разрешен
только в рамках более общей гео-
динамической постановки задачи
эволюции Арктики, учитывающей
механизм движения литосферных
плит и блоков коры арктическо-
го региона в результате разви-
тия мантийных подлитосферных
течений.
Таким образом, мы приходим
к необходимости рассмотрения
Рис. 9. Схема структур растяжения Северного Ледовитого океана [34; 35]
(составлена А. М. Никишиным)
21
Геодинамическая модель развития Амеразийского бассейна Арктики (к обоснованию принадлежности
хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и котловины Подводников к Российской материковой окраине)
мантийной конвекции, порождающей движение
и деформации литосферы Арктики, которые опреде-
лили ее строение и геологическую эволюцию в инте-
ресующий нас мезозойский и кайнозойский период.
При выборе модели мантийных течений основное
значение имеют данные сейсмической томографии,
которые позволяют «увидеть» структуру мантийной
конвекции, что является совершенно необходимым
для правильной постановки задачи моделирования
региональных геодинамических процессов. В по-
следние годы в исследованиях по сейсмической
томографии мантии были получены важнейшие
результаты для области Северо-Восточной и Вос-
точной Азии с прилегающими окраинными морями
северо-западной части Тихого океана (рис. 10), ко-
торые фактически привели к прорыву в понимании
реальной гидродинамики мантийных течений в дан-
ном регионе Земли. Это новое понимание основано
на полученных сейсмотомографических разрезах
верхней мантии, из которых видно, как погружающе-
еся в зону субдукции холодное вещество, достигая
переходной зоны между верхней и нижней мантия-
ми, меняет направление движения и далее перехо-
дит в протяженный горизонтальный слой холодного
мантийного вещества, распространяющегося доста-
точно далеко (на расстояния в первые тысячи ки-
лометров) под Евразийский континент. С гидроди-
намической точки зрения такая картина однозначно
указывает на развитие ячейки верхнемантийной
конвекции, нижняя горизонтальная ветвь которой
течет под континент вдоль переходной зоны между
нижней и верхней мантиями, а верхняя ветвь обра-
зует возвратный поток вещества под литосферой
в сторону Тихоокеанской зоны субдукции, приводя
к растяжению континентальной литосферы, рифто-
генезу и связанному с ним магматизму (рис. 11).
Как видно на рис. 11, возникающая под литосфе-
рой Северо-Восточной и Восточной Азии верхне-
мантийная конвекция носит вынужденный характер,
поскольку она обусловлена непрерывным конвейер-
ным погружением Тихоокеанской литосферы в зо-
нах субдукции. Погружающееся холодное вещество
Рис. 10. Вертикальные разрезы мантии в виде томограмм в продольных волнах вдоль профилей ( а), показанных на карте-врезке
(б), вертикальный разрез мантии под Восточной Азией в направлении востокзапад в виде регионального томографического
изображения в продольных волнах (в) по [2] с изменениями: а, в красный и синий цветасоответственно низкие и высокие
скорости распространения сейсмических волн, максимальная амплитуда аномалий скоростей составляет: а 1%, в — 2%. Белые
кружкиземлетрясения, которые произошли в пределах 100 км от профиля, красные треугольникиактивные вулканы.
Штриховыми линиями показаны границы скачкообразного изменения сейсмических свойств на глубинах 410 и 670 км. Жирные
линии на карте-врезке б показывают границы плит. Буквенные обозначения: АКАляска, БКБайкал, ВКМ Восточно-
Китайское море, ГВГавайские острова, ОМОхотское море, ФЛМФилиппинское море, ЮКМЮжно-Китайское море
Арктика: экология и экономика 4 (16), 201422
Научные исследования в Арктике
Научные исследования
в Арктике
Рис. 11. Модель верхнемантийной ячейки под континентом, вызванной процессом
субдукции Тихоокеанской литосферы [8]: 1 — водная толща океана, 2 — кон-
тинентальная литосфера, 3 — океаническая литосфера, 4 — вектор движения кон-
тинентальных блоков в направлении Тихоокеанской зоны субдукции благодаря
возвратной ячейке верхнемантийной конвенции, 5 — направление потоков в верхней
мантии и переходной зоне, 6 — спрединг в Евразийской котловине, 7 — проявления
магматизма. Буквенные обозначения: АМПподнятие Альфа-Менделеева,
ГХхребет Гаккеля, ЛПподнятие Ломоносова, МКкотловина Макарова
не проникает в нижнюю мантию из-за эффекта положительной плаву-
чести, создаваемого эндотермическим фазовым переходом вещества
на границе между верхней и нижней мантиями, что заставляет погру-
жающиеся массы растекаться вдоль этой границы. Такая вынужденная
верхнемантийная конвекция является существенно нестационарной,
поскольку в континентальную область ячейки все время поступает но-
вый материал, расширяя эту область как за счет продвижения фронта
ячейки вглубь материка, так и благодаря горизонтальному расширению
ячейки в направлении Тихого океана, приводя к хорошо известному яв-
лению отодвигания (отката) зон субдукции вместе с островными дуга-
ми от края материка и к образованию в их тылу окраинных бассейнов.
На основе предложенной модели верхнемантийной ячейки, примы-
кающей к зоне субдукции, естественным образом объясняется целый
комплекс тектонических проблем, связанных с явлением растяжения
областей континентальной литос-
феры, расположенных достаточно
далеко за фронтом субдукции Ти-
хоокеанской литосферы. В част-
ности, возникновение рифтовых
зон на востоке и юге Северной
Азии, включая Байкальскую риф-
товую зону и рифты Китая, хорошо
объясняется развитием расширя-
ющейся верхнемантийной ячейки
под Евразийским континентом за
счет подтекания под него субдук-
ционного вещества Тихоокеан-
ской плиты. Возвратный подли-
тосферный поток вызывает рас-
тяжение и рифтогенез литосферы,
сопровождаемый внутриплитным
магматизмом (рис. 12).
Описанная модель верхнеман-
тийной конвекции, действующей
в переходной области между Ти-
хим океаном и Евразийским кон-
тинентом, носит универсальный
характер и может быть положена
в основу геодинамического меха-
низма, управляющего движением
и деформациями литосферы арк-
тического региона. Это вытекает
из аналогии между современной
геодинамической обстановкой
вза имодействия Тихоокеанской
литосферы с окраинами Евразии
и палеогеодинамикой взаимо-
действия литосферы Пацифики
(палео-Тихого океана) и Аркти-
ки в мезозое.
Рассмотрим теперь основные
следствия модели верхнеман-
тийной конвекции в арктическом
регионе, сопряженной с субдук-
цией литосферы палео-Тихого
океана, применительно к анализу
фактических данных о строении
и эволюции структур Амеразий-
ского бассейна в апт-альбский
и более поздние периоды эволю-
ции Арктики. Первый и основной
вывод из данной модели состоит
в том, что получает естественное
объяснение общее состояние ре-
гионального субширотного растя-
жения литосферы Арктики в апт-
альбский период, о котором сви-
детельствуют многочисленные
гео лого-геофизические данные
[34; 35]. Это растяжение возника-
ет в результате возвратного тече-
ния вещества верхнемантийной
ячейки, направленного в сторону
23
Геодинамическая модель развития Амеразийского бассейна Арктики (к обоснованию принадлежности
хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и котловины Подводников к Российской материковой окраине)
зоны субдукции палео-Тихого океана, которое бла-
годаря вязкому сцеплению с подошвой литосферы
Арктики смещает ее в том же направлении. Вто-
рое важное следствие модели заключается в объ-
яснении феномена так называемого Арктического
плюма. Дело в том, что восходящая ветвь рассма-
триваемой верхнемантийной ячейки приходится на
фронтальную зону ее взаимодействия с литосферой
Баренцево-Карской окраины. Поднимающееся ве-
щество ячейки верхней мантии, содержащее гидра-
тированные породы, на небольших глубинах вслед-
ствие эффекта декомпрессии будет плавиться, при-
водя к интенсивным магматическим проявлениям на
поверхности литосферы, которые хорошо известны
в литературе под общим названием феномена Арк-
тического плюма. Следует отметить, что под терми-
ном «Арктический плюм» большинство исследовате-
лей понимает популярную схему вертикального по-
тока вещества из нижней мантии, зарождающегося
на границе с ядром Земли [1; 13]. Однако в послед-
нее время становится все более очевидно, что схема
нижнемантийного плюма в Арк тике является умоз-
рительной и не имеет никаких реальных подтверж-
дений по данным сейсмический томографии в отли-
чие от обсуждаемой здесь модели верхнемантийной
конвекции, связанной с субдукционным процессом.
Поэтому ее целесообразно заменить на более
реалистичную модель восходящего потока вещества
верхней мантии, являющегося частью конвективной
системы верхнемантийной ячейки. Учитывая, что
нижний горизонтальный поток конвективной ячейки,
текущий от зоны субдукции к Баренцево-Карской
окраине, несет гидратированное вещество погружа-
ющейся океанской литосферы, которое в результате
циркуляции попадает в зону восходящего потока,
в нем возникают наиболее благоприятные условия
для интенсивного плавления и магмообразования.
Таким образом, можно с уверенностью утверж-
дать, что так называемая провинция HALIP (т. е.
большая арктическая провинция изверженных по-
род), характеризующаяся интенсивными магнит-
ными аномалиями изометричной формы и общим
хаотическим рисунком, а также щелочным магма-
тизмом континентально-рифтогенного типа, обя-
зана своим происхождением восходящему потоку
верхнемантийной ячейки, насыщенному гидратиро-
ванным веществом океанской литосферы.
Восходящий поток мантийной ячейки ослабляет
прочность литосферы, и под действием растягива-
ющих напряжений, вызванных «волокущей» силой
сцепления возвратного потока с подошвой литосфе-
ры, происходит механический отрыв от Баренцево-
Карской окраины «первой меловой полосы» блоков
в виде хребтов Альфа и Менделеева и образованием
Рис. 12. Особенности строения мантии Восточной
Евразии и модель формирования верхнемантийных
плюмов в Прибайкалье и Монголии по [4—5; 7; 54]:
асхема размещения зон субдукции и горячих точек
мантии в пределах восточной Азии и прилегающих
акваторий Тих ог о океана, А-Блиния разреза мантии
по [54],
бразрез мантии по [54],
вмодель формирования верхнемантийных
плюмов Прибайкалья и Монголии по [4; 5]
в
б
а
Арктика: экология и экономика 4 (16), 201424
Научные исследования в Арктике
Научные исследования
в Арктике
Рис. 13. Раскрытие
Амеразийского
бассейна: a
реконструкции
Северного
Ледовитого океана
по [49] на 60, 70,
90 и 110 млн
лет назад, б
реконструкции
Северного
Ледовитого
океана на 60, 70,
90 и 110 млн
лет назад.
Реконструкции 70,
90 и 110 млн лет
назад изменены
нами. Исходные
реконструкции
взяты по [49]
aб
25
Геодинамическая модель развития Амеразийского бассейна Арктики (к обоснованию принадлежности
хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и котловины Подводников к Российской материковой окраине)
утоненных областей континентальной коры в их
тылу, формирующих котловины Макарова и Подвод-
ников. Процесс отрыва и последующего отодвигания
хребтов Альфа и Менделеева от Баренцевоморской
окраины, сопровождаемый рифтогенным расшире-
нием бассейнов Макарова и Подводников, проис-
ходил в интервале от 110 до 60 млн лет [10; 11; 8].
В течение этого периода в силу непрерывного по-
ступления нового материала океанской литосферы
из зоны субдукции в область верхнемантийной ячей-
ки под литосферу Арктики горизонтальный размер
ячейки увеличивался как за счет отступания зоны
субдукции в сторону Тихого океана, так и благодаря
продвижению фронта ячейки вглубь Баренцевомор-
ской окраины. Последнее обстоятельство в конце
концов привело к отрыву «второй кайнозойской
полосы» тектонических блоков в форме линейного
хребта Ломоносова от Баренцевоморской окраи-
ны и образованию в тылу отодвигающегося хребта
в кайнозойский период Евразийского бассейна бла-
годаря сначала утонению континентальной коры,
а затем медленному спредингу с формированием
котловин Амундсена и Нансена, разделенных хреб-
том Гаккеля [10; 11; 8].
Описанная здесь последовательность событий,
сформировавших основные структуры Амеразийско-
го и Евразийского бассейнов Северного Ледовитого
океана, кинематически представлена в известных
реконструкциях К. Скотиза (2011 г.), опиравшегося
на ранние работы Зоненшайна и Натапова (1987 г.).
К сожалению, в этих реконструкциях, как было от-
мечено выше, имеется внутреннее противоречие,
связанное с принятым механизмом субдукции лито-
сферы Канадской котловины под Баренцевомор-
скую окраину и затем под хребет Альфа-Менделеева
в меловой период, поскольку никаких следов внутри-
арктической субдукции не существует. Выходом из
данного противоречия представляется такая моди-
фикация кинематических реконструкций К. Скотиза,
в которой отсутствует механизм внутриарктической
субдукции и при этом сохраняются основные этапы
образования структур Амеразийского бассейна. Та-
кие новые реконструкции выполнены в настоящей
работе и представлены на рис. 13б. Главное их отли-
чие от реконструкций К. Скотиза (рис. 13a) состоит
в том, что вместо сомнительной внутриарктической
меловой субдукции под Баренцевоморскую окраину
и хребет Альфа-Менделеева новые реконструкции
основываются на общепринятых представлениях
о субдукции литосферы палео-Тихого океана под
Аляску-Чукотку и на рассмотренной выше геоди-
намической модели верхнемантитйной ячейки, об-
разующей с этой субдукцией единую конвективную
систему. В геометрическом плане наибольшее от-
личие реконструкций К. Скотиза от их модифици-
рованного аналога относится к условному «началь-
ному» моменту времени около 110 млн лет, когда
в Арктической литосфере установились условия
субширотного растяжения после закрытия Южно-
Анюйского палеоокеана и образования Канадской
котловины. В варианте К. Скотиза Канадская котло-
вина представляет собой весьма значительный по
размерам бассейн с поперечником более 2 тыс. км
(см. рис. 13a). В процессе реконструкций площадь
Канадской котловины уменьшалась ровно на ве-
личину появляющейся новообразованной площади
хребтов Альфа и Менделеева и котловин Макарова
и Подводников, сохраняя при этом общий простран-
ственный баланс площадей. В итоге к началу кай-
нозоя (60 млн лет) весь Амеразийский бассейн за-
нимал площадь, равную площади одной Канадской
котловины на время ее образования около 110 млн
лет. В новых реконструкциях начальная площадь
образованной Канадской котловины на момент
110 млн лет равна ее сегодняшней площади, т. е.
примерно в четыре раза меньше начальной пло-
щади Канадской котловины по К. Скотизу (см. рис.
13a). В дальнейшем последовательное образование
структур Амеразийского бассейна, включая хребты
Альфа и Менделеева вместе с котловинами Мака-
рова и Подводников, происходило за счет непре-
рывного отступания в сторону Тихого океана зоны
субдукции, расположенной на окраине Арктической
литосферы, что также обеспечивало общий баланс
площадей. Однако в предложенных реконструкци-
ях нет внутренних противоречий, и они полностью
отвечают всем имеющимся на сегодня геолого-
геофизическим данным.
Статья подготовлена в рамках выполнения ра-
боты по Договору 20-10/2012 ИОРАН (допол-
нительное соглашение 2 от 14 февраля 2014 г.)
по объекту «Создание модели геодинамической
эволюции Северного Ледовитого океана» в рамках
ГК 33/07/20-10 от 28 июня 2012 г. по объекту
ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга».
Литература
1. Добрецов Н. Л., Кирдяшкин А. Г., Кирдяшкин А. А.
Глубинная геодинамика. — Новосибирск: ГЕО,
2001. — 409 с.
2. Жао Д., Пирайно Ф., Лиу Л. Структура и динамика
мантии под Восточной Россией и прилегающими ре-
гионами // Геология и геофизика. — 2010. — Т. 51,
9. — С. 1188—1203.
3. Зоненшайн Л. П., Натапов Л. М. Тектоническая исто-
рия Арктики // Актуальные проблемы тектоники океа-
нов и континентов. — М.: Наука, 1987. — С. 31—57.
4. Зорин Ю. А., Турутанов Е. Х. Плюмы и геодинамика
Байкальской рифтовой зоны // Геология и геофизи-
ка. — 2005. — Т. 46, 7. — С. 685—699.
5. Зорин Ю. А., Балк Е. В., Новоселова М. Р., Турута-
нов Е. Х. Толщина литосферы под Монголо-Сибирской
горной страной и сопредельными регионами // Физи-
ка Земли. — 2006. — 7. — С. 32—42.
6. Имаев В. С., Имаева Л. П., Козьмин Б. М. Сейсмотек-
тоника Якутии. — М.: ГЕОС, 2000. — 227 с.
Арктика: экология и экономика 4 (16), 201426
Научные исследования в Арктике
Научные исследования
в Арктике
7. Коваленко В. И., Ярмолюк В. В., Богатиков О. А. Но-
вейший вулканизм и его связь с процессами меж-
плитного литосферного взаимодействия и глубинной
геодинамикой // Геология и геофизика. — 2010. —
Т. 51, 9. — С. 1204—1221.
8. Лаверов Н. П., Лобковский Л. И., Кононов М. В. и др.
Геодинамическая модель тектонического развития
Арктики в мезозое и кайнозое и проблема внеш-
ней границы континентального шельфа России //
Геотектоника. — 2013. — 1. — С. 3—35.
9. Ландер А. В., Букчин Б. Г., Дрознин Д. В., Кирюшин А. В.
Тектоническая позиция и очаговые параметры Хаи-
линского (Корякского) землетрясения 8 марта 1991
года: существует ли плита Берингия? // Геодинамика
и прогноз землетрясений. Вычислительная сейсмоло-
гия: Вып. 26. — М.: Наука, 1994. — С. 103—122.
10. Лобковский Л. И., Вержбицкий В. Е., Коно-
нов М. В. и др. Геодинамическая модель эволю-
ции арктического региона в позднем мезозое-
кайнозое и проблема внешней границы конти-
нентального шельфа России // Арктика: Экология
и экономика. — 2011. — 1. — С. 104—115.
11. Лобковский Л. И., Гарагаш И. А., Кононов М. В.
и др. Тектоника деформируемых литосферных плит
и геодинамическая эволюция арктического региона
в мезозое-кайнозое // Геология и геоэкология кон-
тинентальных окраин Евразии: Вып. 2. — М.: ГЕОС,
2010. — С. 8—40.
12. Тектоника, геодинамика и металлогения террито-
рии Республики Саха (Якутия) / Ред. Л. М. Парфенов,
М. И. Кузьмин. — М.: Наука, 2001. — 571 с.
13. Пучков В. Н. «Великая дискуссия» о плю-
мах: так кто же все-таки прав? // Геотек-
тоника. — 2009. — 1. — С. 3—22.
14. Alvey A., Gaina C., Kusznir N. J., Torsvik T. H. Integrated
crustal thickness mapping and plate reconstructions for
the high Arctic // Earth and Planetary Science Letters. —
2008. — Vol. 274, 3. — P. 310—321.
15. Bruvoll V., Kristo ersen Y., Coakley B. J., Hopper J. R.
Hemipelagic deposits on the Mendeleev and
northwestern Alpha submarine Ridges in the Arctic
Ocean: acoustic stratigraphy, depositional environment
and an inter-ridge correlation calibrated by the ACEX
results // Marine Geophysical Researches. — 2010. —
Vol. 31, 3. — P. 149—171.
16. Bruvoll V., Kristo ersen Y., Coakley B. J. et al. The
nature of the acoustic basement on Mendeleev
and northwestern Alpha ridges, Arctic Ocean //
Tectonophysics. — 2012. — Vol. 514. — P. 123—145.
17. Churkin Jr. M., Trexler Jr. J. H. Circum-Arctic plate
accretion—Isolating part of a Paci c plate to form the
nucleus of the Arctic Basin // Earth and Planetary Science
Letters. — 1980. — Vol. 48, 2. — P. 356—362.
18. Churkin Jr. M., Trexler Jr. J. H. Continental plates and
accreted oceanic terranes in the Arctic // The Arctic
Ocean. — [S. l.]: Springer US, 1981. — P. 1—20.
19. Dove D., Coakley B., Hopper J., Kristo ersen Y.
Bathymetry, controlled source seismic and gravity
observations of the Mendeleev ridge; implications for
ridge structure, origin, and regional tectonics // Geophys.
J. Int. — Vol. 183, 2. — P. 481—502.
20. Golonka J. Phanerozoic palaeoenvironment and
palaeolithofacies maps of the Arctic region // Arctic
Petroleum Geology: Vol. 35 / A. M. Spencer, A. F. Embry,
D. L. Gautier et al. (eds); Geological Society. — London:
Memoir, 2011. — P. 79—129.
21. Golonka J., Bocharova N. Y., Ford D et al. Paleogeo-
graphic reconstructions and basins development of the
Arctic // Marine and Petroleum Geology. — 2003. —
Vol. 20, 3. — P. 211—248.
22. Grantz A., Clark D. L., Phillips R. L. et al. Phanerozoic
stratigraphy of Northwind Ridge, magnetic anomalies
in the Canada basin, and the geometry and timing of
ri ing in the Amerasia basin, Arctic Ocean // Geol. Soc.
Amer. Bull. — 1998. — Vol. 110, 6. — P. 801—820.
23. Grantz A., Eittreim S., Dinter D. A. Geology and
tectonic development of the continental margin
north of Alaska // Tectonophysics. — 1979. — Vol. 59,
1. — P. 263—291.
24. Herron E. M., Dewey J. F., Pitman W. C. Plate tectonics
model for the evolution of the Arctic // Geology. —
1974. — Vol. 2, 8. — P. 377—380.
25. Hutchinson D. R., Lebedeva-Ivanova N., Jackson R. et
al. Seismic interpretation in the Arctic and recent U.S.
Seismic Data Acquisition, Summer, 2011 // Workshop
on scienti c issues on geomorphological and plate
tectonic reconstructions in the Arctic Ocean and its
implications for submissions according to UNCLOS
Article 76 with representatives and scientists from
Canada, Denmark, Norway, the Russian Federation
and USA. — Copenhagen: GEUS, Nov. 15—16, 2011. —
Compact Disk.
26. Jackson H. R., Forsyth D. A., Johnson G. L. Oceanic
a nities of the Alpha Ridge, Arctic Ocean // Marine
geology. — 1986. — Vol. 73, 3. — P. 237—261.
27. Jackson H. R., Gunnarsson K. Reconstructions of
the Arctic: Mesozoic to present // Tectonophysics. —
1990. — Vol. 172, 3. — P. 303—322.
28. Initial Geological Report on CESAR — The
Canadian Expedition to Study the Alpha Ridge, Arctic
Ocean / H. R. Jackson, P. J. Mudie, S. M. Blasco (eds.) //
Geological Survey of Canada Paper. — 1985. — Vol. 84,
22. — 177 p.
29. Jokat W. Seismic investigations along the
western sector of Alpha Ridge, Central Arctic
Ocean // Geophys. J. Int. — 2003. — Vol. 152,
1. — Р. 185—201. — doi:10.1046/j.1365-
246X.2003.01839.x.
30. Jokat W., Micksch U. Sedimentary structure of
the Nansen and Amundsen basins, Arctic Ocean //
Geophys. Res. Lett. — 2004. — Vol. 31. — P. 1—4. —
doi:10.129/2003GL018352.
31. Jokat W. The sedimentary structure of the Lomonosov
Ridge between 88°N and 80°N: Consequences for
tectonic and glacial processes // Geophys. J. Int. —
2005. — Vol. 163. — Р. 698—726. — doi:10.1111/j.1365-
246X.2005.02786.x.
27
Геодинамическая модель развития Амеразийского бассейна Арктики (к обоснованию принадлежности
хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и котловины Подводников к Российской материковой окраине)
32. Jokat W., Ickrath M., O’Connor J. Seismic transect
across the Lomonosov and Mendeleev ridges:
Constraints on the geological evolution of the Amerasia
Basin, Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. — 2013. —
Vol. 40, 19. — P. 5047—5051.
33. Jones P. B. Evidence from Canada and Alaska on
plate tectonic evolution of the Arctic Ocean Basin //
Nature. — 1980. — Vol. 285. — P. 215—217.
34. Kazmin Y. B., Laverov N. P., Nikishin A. M. et al. History
of Amerasia Basin in light of new data // International
Conference “Geological Structure and Evolution Problems
of the Arctic Basin in the Context of Submission on the
Outer Limits of the Continental Shelf of the Russian
Federation in the Arctic Ocean”. Saint-Peterburg. Russia.
May 27—28, 2014. — Compact Disk.
35. Kazmin Y., Glumov I., Nikishin A. et al. Geological
structure of sedimentary sequences of the Amerssia
Basin in central Arctic Based on seismic data
interpretation // International Conference “Geological
Structure and Evolution Problems of the Arctic Basin in
the Context of Submission on the Outer Limits of the
Continental Shelf of the Russian Federation in the Arctic
Ocean”. Saint-Peterburg. Russia. May 27—28, 2014. —
Compact Disk.
36. Koulakov I. Y., Gaina C., Dobretsov N. L. еt al. Plate
reconstructions in the Arctic region based on joint
analysis of gravity, magnetic, and seismic anomalies //
Russian Geology and Geophysics. — 2013. — Vol. 54,
8. — P. 859—873.
37. Lane L. S. Canada Basin, Arctic Ocean: evidence
against a rotational origin // Tectonics. — 1997. —
Vol. 16, 3. — P. 363—387.
38. Lawver L. A., Grantz A., Gahagan L. M. Plate kinematic
evolution of the present Arctic region since the
Ordovician // Geol. Soc. Amer. Spec. Papers. — [S. l.],
2002. — P. 333—358.
39. Lawver L. A., Müller R. D., Srivastava S. P., Roest W. The
opening of the Arctic Ocean // Geological history of the
polar oceans: Arctic versus Antarctic. — [S. l.]: Springer
Netherlands, 1990. — P. 29—62.
40. Lebedeva-Ivanova N. N., Zamansky Y. Y., Langinen A. E.,
Sorokin M. Y. Seismic pro ling across the Mendeleev
Ridge at 82 N: evidence of continental crust // Geophys.
J. Int. — 2006. — Vol. 165, 2. — P. 527—544.
41. Mackey K. G., Fujita K., Gunbina L. V. et al. Seismicity
of the Bering Strait region: Evidence for a Bering block
// Geology. — 1997. — Vol. 25. — Р. 979—982.
42. Miller E. L., Verzhbitsky V. E. Structural studies near
Pevek, Russia: Implications for formation of the East
Siberian Shelf and Makarov Basin of the Arctic Ocean
// Geology, geophysics and tectonics of Northeastern
Russia: a tribute to Leonid Parfenov / Stone D. B., Fujita K.,
Layer P. W., Miller E. L. et al. (eds.) // Stephan Mueller
Publication Series. — 2009. — Vol. 4. — P. 223—241.
43. Miller E. L., Toro J., Gehrels G. et al. New insights into
Arctic paleogeography and tectonics from U-Pb detrital
zircon geochronology // Tectonics. — 2006. — Vol. 25,
3. — TC3013. — doi:10.1029/2005TC001830.
44. Miller E. L., Gehrels G. E., Pease V., Sokolov S.
Stratigraphy and U-Pb detrital zircon geochronology
of Wrangel Island, Russia: Implications for Arctic
paleogeography // AAPG Bull. — 2009. — Vol. 94,
5. — P. 665—692.
45. Mosher D. C., Shimeld J., Hutchinson D. et al.
Sedimentology in Canada Basin // Workshop on
scienti c issues on geomorphological and plate tectonic
reconstructions in the Arctic Ocean and its implications
for submissions according to UNCLOS Article 76 with
representatives and scientists from Canada, Denmark,
Norway, the Russian Federation and USA. Copenhagen,
GEUS, November 15—16, 2011. — Compact Disk.
46. Pitman W. C., Talwani M. Sea- oor spreading in
the North Atlantic // Geol. Soc. Amer. Bull. — 1972. —
Vol. 83, 3. — P. 619—646.
47. Rowley D. B., Lottes A. L. Plate-kinematic
reconstructions of the North Atlantic and Arctic: Late
Jurassic to present // Tectonophysics. — 1988. —
Vol. 155, 1. — P. 73—120.
48. Savostin L. A., Natapov L. M., Stavsky A. P.
Mesozoic paleogeodynamics and paleogeography
of the Arctic region // Geol. Congress. Arctic geology.
Reports. — 1984. — Vol. 4. — P. 217—237.
49. Scotese C. R. Paleogeographic Reconstructions
of the Circum-Arctic Region since the Late Jurassic //
Search and Discovery Article #30193. Adapted from oral
presentation at AAPG Annual Convention and Exhibition,
Houston, Texas, Apr. 10—13, 2011. — [S. l.], 2011.
50. Shokalsky S. P., Morozov A. F., Petrov O. V. et al.
New data on geology of the Central Arctic sea oor
highs (results of analytical studies of bottom rock
samples collected during the “Arctic-2012” cruise) //
International Conference “Geological Structure and
Evolution Problems of the Arctic Basin in the Context of
Submission on the Outer Limits of the Continental Shelf
of the Russian Federation in the Arctic Ocean”. Saint-
Peterburg. Russia. May 27—28, 2014. — Compact
Disk.
51. Vogt P. R., Bernero C., Kovacs L., Taylor P. Structure
and plate tectonic evolution of the marine Arctic
as revealed by aeromagnetics // Oceanologica
Acta. — 1981. — Vol. 4. — P. 25—40.
52. Weber J. R. The Alpha Ridge: gravity, seismic and
magnetic evidence for a homogenous, ma c crust // J. of
Geodynamics. — 1986. — Vol. 6, 1. — P. 117—136.
53. Weber J. R. The structures of the Alpha
Ridge, Arctic Ocean and Iceland-Faeroe Ridge,
North Atlantic: comparisons and implications
for the evolution of the Canada Basin // Marine
Geology. — 1990. — Vol. 93. — P. 43—68.
54. Zhao D. Global tomographic images of mantle
plumes and subducting slabs: insight into deep Earth
dynamics // Physics of the Earth and Planetary
Interiors. — 2004. — Vol. 146, 1. — P. 3—34.
55. Zonenshain L. P., Natapov L. M. Tectonic
history of the Arctic region from the Ordovician
through the Cretaceous. — [S. l.]: Springer US,
1989. — P. 829—862.
... Апт-альбское растяжение сопровождалось формированием комплексов гранитно-метаморфических ядер в пределах структур, ранее описываемых как структуры поднятий, в которых обнажаются кристаллический фундамент и палеозойский чехол Чукотского микроконтинента, а также формированием наложенных орогенных впадин [1,2,4,28,46,54]. Растяжение в апт-альбское время зафиксировано также в пределах Амеразийского бассейна [11,15,49]. ...
Article
Full-text available
Granitoids and dikes of Svyatoy Nos pluton of Cape Svyatoy Nos in the northwestern part of Verkhoyansk-Kolyma folded area, cutting terrigenous and volcanogenic-sedimentary rocks of Upper Jurassic– Lower Cretaceous, are considered. Obtained U‒Pb SIMS geochronological data on zircons from granitoids and dike rocks indicate, that their crystallization ages correspond to Aptian‒Albian (119–111 Ma). Petrography and geochemical affinitites of rocks allow to refer granitoids and felsic dikes to I-type granites. Similarity in chemical composition with coeval granitoids of Great Lyakhovsky Island, the most northern member of Chokhchuro‒Chokurdakhsky submeridional belt of granitoids and Aptian‒Albian granitoids of sublatitudinal belt of Anyui‒Chukotka fold belt is shown. Earlier it was established by many authors, that intrusion of Aptian-Albian granitoids and dikes (117–105 Ma) on the Arctic margin of Chukotka and in the northwestern part of Verkhoyansk‒Kolyma folded area occurred during extension. Aptian‒Albian age, postshortening character of intrusion and similarity of Svyatoy Nos granitoids in chemical composition with mentioned above Aptian-Albian granitoids allow to refer them to a single stage of postcollisional extension. Keywords: Cape Svyatoy Nos, granitoids, dikes, zircon, concordant age, I-type, extension, Arctic margin of Chukotka DOI: 10.1134/S0016852120030061
... Апт-альбское растяжение сопровождалось формированием комплексов гранитно-метаморфических ядер в пределах структур, ранее описываемых как структуры поднятий, в которых обнажаются кристаллический фундамент и палеозойский чехол Чукотского микроконтинента, а также формированием наложенных орогенных впадин [1,2,4,28,46,54]. Растяжение в апт-альбское время зафиксировано также в пределах Амеразийского бассейна [11,15,49]. ...
Article
Full-text available
В статье рассмотрены гранитоиды и дайки Святоносского массива м. Святой Нос в северо-западной части Верхояно-Колымской складчатой области, прорывающие терригенные и вулканогенно-оса- дочные породы верхней юры–нижнего мела. Полученные U‒Pb SIMS геохронологические данные по цирконам из гранитоидов и пород даек показывают, что возрасты их кристаллизации соответ- ствуют апту‒альбу (119–111 млн лет). Петрографический состав и петрогеохимические характери- стики позволяют относить гранитоиды и породы даек кислого состава к гранитам I-типа. Показано сходство по химическому составу с одновозрастными гранитоидами о-ва Большой Ляховский, наи- более северного представителя Чохчуро-Чокурдахского субмеридионального пояса гранитоидов и с апт‒альбскими гранитоидами субширотного пояса Анюйско-Чукотской складчатой области. Ра- нее многими авторами было установлено, что внедрение апт‒альбских гранитоидов и даек (117– 105 млн лет) на арктической окраине Чукотки и в северо-западной части Верхояно-Колымской складчатой области происходило в обстановке растяжения. Апт-альбский возраст, постскладчатый характер внедрения и сходство гранитоидов мыса Святой Нос по петрогеохимическим характери- стикам с перечисленными выше апт‒альбскими гранитоидами позволяют относить их к единому этапу постколлизионного растяжения.
Article
Full-text available
We report on seismic and petrological data that provide new constraints on the geological evolution of the Amerasia Basin. A seismic reflection transect across the Makarov Basin, located between the Mendeleev and Lomonosov Ridges, shows a complete undisturbed sedimentary section of Mesozoic/Cenozoic age. In contrast to the Mendeleev Ridge, the margin of the Lomonosov Ridge is wide and shows horst and graben structures. We suggest that the Mendeleev Ridge is most likely volcanic in origin and support this finding with a 40Ar/39Ar isotopic age for a tholeiitic basalt sampled from the central Alpha/Mendeleev Ridge. Seismic reflection data for the Makarov Basin show no evidence of compressional features, consistent with the Lomonosov Ridge moving as a microplate in the Cenozoic. We propose that the Amerasia Basin moved as a single tectonic plate during the opening of the Eurasia Basin.
Article
Grantz, A., Eittreim, S. and Dinter, D.A., 1979. Geology and tectonic development of the continental margin north of Alaska. In: C.E. Keen (Editor), Crustal Properties across Passive Margins. Tectonophysics, 59: 263–291. The continental margin north of Alaska, as interpreted from seismic reflection profiles, is of the Atlantic type and consists of three sectors of contrasting structure and stratigraphy. The Chukchi sector, on the west, is characterized by the deep late Mesozoic and Tertiary North Chukchi basin and the Chukchi Continental Borderland. The Barrow sector of central northern Alaska is characterized by the Barrow arch and a moderately thick continental terrace build of Albian to Tertiary clastic sediment. The terrace sedimentary prism is underlain by lower Paleozoic metasedimentary rocks. The Barter Island sector of northeastern Alaska and Yukon Territory is inferred to contain a very thick prism of Jurassic, Cretaceous, and Tertiary marine and nonmarine clastic sediment. Its structure is dominated by a local deep Tertiary depocenter and two regional structural arches. We postulate that the distinguishing characteristics of the three sectors are inherited from the configuration of the rift that separated arctic Alaska from the Canadian Arctic Archipelago relative to old pre-rift highlands, which were clastic sediment sources. Where the rift lay relatively close to northern Alaska, in the Chukchi and Barter Island sectors, and locally separated Alaska from the old source terranes, thick late Mesozoic and Tertiary sedimentary prisms extend farther south beneath the continental shelf than in the intervening Barrow sector. The boundary between the Chukchi and Barrow sectors is relatively well defined by geophysical data, but the boundary between the Barrow and Barter Island sectors can only be inferred from the distribution and thickness of Jurassic and Cretaceous sedimentary rocks. These boundaries may be extensions of oceanic fracture zones related to the rifting that is postulated to have opened the Canada Basin, probably beginning during the Early Jurassic.
Article
The geology of the Arctic Ocean Basin is in many ways less well understood than that of the other ocean basins discussed in preceding volumes of this series. Very broad shelf seas conceal large parts of the continents fronting on the Arctic. This geography plus ice cover and difficult working conditions has retarded the accumulation of data and progress in resolving the controversial origin and history of the Arctic Ocean (Churkin, 1973; Churkin et al., this volume).
Article
After describing the geological, palaeomagnetic and kinematic data used to deduce the tectonic history of the region, the paper goes on the provide 11 tectonic reconstructions, ranging from 460Ma to 65Ma, of the area. -A.W.Hall
Article
The most widely accepted model for the opening of Canada Basin invokes 66° of counterclockwise rotation of Arctic Alaska and Chukotka away from the Canadian Arctic in Early Cretaceous time. Late Paleozoic structural trends and paleogeography have been used in support of the rotation hypothesis. Recent refinements in the ages of Paleozoic tectonic events in Arctic Alaska, Yukon, and the Canadian Arctic Islands provide new controls on correlations of late Paleozoic paleogeography and raise doubts about whether the Paleozoic tectonics of the Arctic Alaska-Yukon region necessitate a rotational reconstruction of Arctic Alaska against the Canadian Arctic Islands. A rotational restoration of Arctic Alaska requires the Alaskan and Canadian margins to be conjugates of comparable age and evolution. The rift-drift transition age for the Alaskan margin is most likely Hauterivian (Early Cretaceous), but for the Canadian Arctic margin it is most likely post-Albian (mid-Cretaceous). Crustal structure data from the Beaufort Sea continental margin in Canada define a rifted margin segmented by fracture zones which constrain the kinematics of ocean spreading to be northwestward, perpendicular to that required by the rotation hypothesis but subparallel to that suggested by seismic velocity anisotropy in the upper mantle. The Alaska-Chukotka rotation hypothesis also fails to account for up to 600 km of continental overlap upon restoration of 66° of rotation and the absence of any accommodating contractional structures in northern Yukon and adjacent Northwest Territories. Because the Alaska-Chukotka rotation hypothesis fails to account for much of the available data, serious doubt is cast on its viability. An existing multistage tectonic model for the evolution of Canada and Makarov basins is summarized as an example of a model which can account for the existing data.
Article
Based on the analysis of various geophysical data, namely, free-air gravity anomalies, magnetic anomalies, upper mantle seismic tomography images, and topography/bathymetry maps, we single out the major structural elements in the Circum Arctic and present the reconstruction of their locations during the past 200 million years. The configuration of the magnetic field patterns allows revealing an isometric block, which covers the Alpha–Mendeleev Ridges and surrounding areas. This block of presumably continental origin is the remnant part of the Arctida Plate, which was the major tectonic element in the Arctic region in Mesozoic time. We believe that the subduction along the Anyui suture in the time period from 200 to 120 Ma caused rotation of the Arctida Plate, which, in turn, led to the simultaneous closure of the South Anyui Ocean and opening of the Canadian Basin. The rotation of this plate is responsible for extension processes in West Siberia and the northward displacement of Novaya Zemlya relative to the Urals–Taimyr orogenic belt. The cratonic-type North American, Greenland, and European Plates were united before 130 Ma. At the later stages, first Greenland was detached from North America, which resulted in the Baffin Sea, and then Greenland was separated from the European Plate, which led to the opening of the northern segment of the Atlantic Ocean. The Cenozoic stage of opening of the Eurasian Basin and North Atlantic Ocean is unambiguously reconstructed based on linear magnetic anomalies. The counter-clockwise rotation of North America by an angle of ~ 15° with respect to Eurasia and the right lateral displacement to 200–250 km ensure an almost perfect fit of the contours of the deep water basin in the North Atlantic and Arctic Oceans.
Article
Multichannel seismic (MCS), seismic refraction, and gravity data collected down the flank of the Chukchi Plateau, but predominantly over the Mendeleev Ridge have been processed and interpreted to describe the crustal style of the ridge, as well as the structural history. These results provide constraints on the origin of the ridge, and the tectonic evolution of the Amerasian Basin. MCS images reveal two primary sediment sequences separated by an unconformity that persists across the entire Mendeleev Ridge. The basement and lower sediment sequence exhibit pervasive normal faulting. The upper sequence is laterally conformable and not effected by faulting, thus the regional unconformity dividing the two sequences is interpreted to mark the end of extensional deformation. Modeling of sonobuoy seismic refraction data reveals upper crustal P-wave velocities ranging from 3.5 to 6.4kms-1 approximately 5km into the basement. The velocity structure of the Mendeleev Ridge is consistent with either a volcanic rifted continental margin, or an oceanic plateau origin. Observed gravity anomalies over the ridge are reproduced by a model consisting of bathymetry, sediment and basement horizons from the MCS data and a single crustal layer of 2.86gcm-3. This result is consistent with homogeneous, mafic crust. The similar velocity and density structures of the Mendeleev and Alpha ridges is consistent with a model where the two ridges are contiguous and share a common geological origin. Gravity modelling over the transition between the Chukchi Plateau and the Mendeleev Ridge suggests the two features have differing compositions and distinct emplacement histories. Three tectonic models are presented for the origin of the Alpha Mendeleev Ridge (AMR) that satisfy constraints set by this and previous studies: (1) a rifted volcanic continental margin, (2) an oceanic plateau formed at a spreading centre-perpendicular to the AMR and (3) an oceanic plateau formed at a spreading centre-parallel to the AMR.