Строение коры поднятия Менделеева в Арктическом океане: синтез данных сейсморазведки и опробования горных пород

   Поднятие Менделеева находится в Амеразийском бассейне Арктического океана. Работа основана на синтезе интерпретации региональных сейсмических профилей МОВ ОГТ 2Д и данных опробования горных пород с помощью специальных подводных аппаратов на склонах подводных гор и уступов. Поднятие представлено чередованием поднятий типа горстов и полуграбенов. В основании разрезов горстов выделяются яркие рефлекторы, которые интерпретируются как вулканиты. Разрезы полуграбенов имеют клиновидную форму в разрезе и по геометрии подобны последовательностям рефлекторов, наклоненных в сторону моря (seaward-dipping reflectors sequences (SDRs)) континентальных пассивных вулканических окраин. Опробование горных пород показало, что горсты сложены осадочными породами палеозоя, пронизанными интрузиями. На горстах выделены разрезы апта-альба с вулканитами (базальты, трахибазальты, трахиандезиты). U/Pb датирование магматических пород показало, что типичный возраст пород составляет 110–114 млн лет. Магматические меловые породы содержат цирконы с возрастами от до-барремского мезозоя до палеозоя и докембрия. Эти цирконы были захвачены базальтовой магмой при ее движении вверх. Наличие этих древних цирконов указывает на то, что поднятие Менделеева сложено континентальной корой. Предложена модель строения коры поднятия Менделеева. В основании видимого на сейсмических профилях разреза преобладают вулканиты (на горстах от базальтов до трахиандезитов, в полуграбенах в основном базальты). Верхняя и нижняя кора примерно на 20–30 % насыщена интрузиями основного состава. В основании коры выделяется высокоскоростной слой толщиной до 5 км. Предполагается, что его нижняя часть целиком представлена интрузиями типа габбро, а верхняя часть — это самая нижняя часть нижней коры, максимально насыщенная интрузиями.

1. Никишин А.М., Петров Е.И., Старцева К.Ф. и др. Сейсмостратиграфия, палеогеография и палеотектоника Арктического глубоководного бассейна и его российских шельфов // Труды Геологического института РАН. Вып. 632. 2022. DOI: 10.54896/00023272_2022_632_1

2. Сколотнев, С.Г., Федонкин М.А., Петров Е.И., Корнийчук А.В. Новые данные о возрасте магматических пород поднятия Альфа-Менделеева (Северный Ледовитый океан) по результатам изотопного U/Pb датирования цирконов // Доклады РАН. Науки о Земле. 2023. (в печати)

3. Abdelmalak M.M., Meyer R., Planke S., et al. Prebreakup magmatism on the Voring margin: Insight from new sub-basalt imaging and results from Ocean Drilling Program Hole 642E // Tectonophysics. 2016. Vol. 675. P. 258–274. doi: 10.1016/j.tecto.2016.02.037

4. Abdelmalak M.M., Planke S., Polteau S., et al. Breakup volcanism and plate tectonics in the NW Atlantic // Tectonophysics. 2019. Vol. 760. P. 267–296. doi: 10.1016/j.tecto.2018.08.002

5. Chauvet F., Geoffroy L., Guillou H., et al. Eocene continental breakup in Baffin Bay // Tectonophysics. 2019. Vol. 757. P. 170–186. doi: 10.1016/j.tecto.2019.03.003

6. Døssing A., Gaina C., Brozena J.M. Building and breaking a large igneous province: An example from the High Arctic // Geophys. Res. Lett. 2017. Vol. 44. P. 6011–6019. DOI: 10.1002/2016GL072420

7. Eldholm O., Thiede J., Taylor A. Evolution of the Norwegian continental margin—background and objectives // Proc. Ocean Drill. Program Sci. Results. 1987. Vol. 104. P. 5–25. doi: 10.2973/odp.proc.ir.104.1987

8. Geoffroy L., Chauvet F., Ringenbach J-C. Middle-lower continental crust exhumed at the distal edges of volcanic passive margins // Communications Earth & Environment. 2022. Vol. 3. 95. doi: 10.1038/s43247-022-00420-x

9. Geoffroy L. Volcanic passive margins // Comptes Rendus Geosci. 2005. Vol. 337. P. 1395–1408. doi: 10.1016/j.crte.2005.10.006

10. Geoffroy L., Burov E.B., Werner P. Volcanic passive margins: another way to break up continents. Sci. Reports. 2015. Vol. 5: 14828. DOI: 10.1038/srep14828

11. Geoffroy L., Guan H., Foulger G.R., Werner P. The Extent of Continental Material in Oceans: C-Blocks and the Laxmi Basin Example // Geoph. J. Inter. 2020. DOI: 10.1093/gji/ggaa215

12. Grantz A., Hart P., Childers V. Geology and tectonic development of the Amerasia and Canada Basins, Arctic Ocean / Spencer A.M., Embry A.F., Gautier D.L., Stoupakova A.V. & Sørensen K. (eds.) // Arctic Petroleum Geology. Geol. Soc. London: Mem., 2011. Vol. 35. P. 771–799. doi: 10.1144/M35.50.

13. Guan H. Les marges passives volcaniques: origine, structure et développement. Sciences de la Terre. Université de Bretagne occidentale — Brest, 2018. Français. NNT: 2018BRES0068

14. Guan H., Geoffroy L., Gernigon L., et al. Magmatic ocean-continent transitions // Marine Petrol. Geol. 2019. Vol. 104. P. 438–450. doi: 10.1016/j.marpetgeo.2019.04.003

15. Harkin C., Kusznir N., Roberts A., et al. Origin, com position and relative timing of seaward dipping reflectors on the pelotas rifted margin // Mar. Petrol. Geol. 2020. Vol. 114. P. 104235. doi: 10.1016/j.marpetgeo.2020.104235

16. Jackson H.R., Chian D. The Alpha-Mendeleev ridge a large igneous province with continental affinities // GFF. 2019. DOI: 10.1080/11035897.2019.1655789

17. Jakobsson M., Mayer L.A., Bringensparr C., et al. The International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean Version 4.0 // Sci Data. 2020. 7. P. 176. doi: 10.1038/s41597-020-0520-9

18. Kashubin S.N., Petrov O.V., Artemieva I.M., et al. Crustal structure of the Mendeleev Rise and the Chukchi Plateau (Arctic Ocean) along the Russian wide-angle and multichannel seismic reflection experiment “Arctic-2012” // J. Geodyn. 2018. Vol. 119. P. 107–122. doi: 10.1016/j.jog.2018.03.006

19. Kossovaya O.L., Tolmacheva T.Yu., Petrov O.V., et al. Palaeozoic carbonates and fossils of the Mendeleev Rise (Eastern Arctic): study of sea bottom dredged material // J. Geodyn. 2018. Vol. 120, P. 23–44. doi: 10.1016/j.jog.2018.05.001

20. Lebedeva-Ivanova N., Gaina C., Minakov A., Kashubin S. ArcCRUST: Arctic Crustal Thickness From 3‐D Gravity Inversion // Geochemistry, Geophys. Geosystems. 2019. 2018GC008098. doi: 10.1029/2018GC008098

21. McDermott C., Lonergan L., Collier J.S., et al. Characterization of seaward-dipping reflectors along the South American Atlantic margin and implications for continental breakup // Tectonics. 2018. Vol. 37. P. 3303–3327. doi: 10.1029/2017TC004923

22. Meyer R., Hertogen J., Pedersen R.B., et al. Interaction of mantle derived melts with crust during the emplacement of the Voring Plateau, N.E. Atlantic // Mar. Geol. 2009. Vol. 261, nos. 1–4. P. 3–16. doi: 10.1016/j.margeo.2009.02.007

23. Mosher D., Dickson M-L., Shimeld J., et al. Canada’s maritime frontier: the science legacy of Canada’s extended continental shelf mapping for UNCLOS // Can. J. Earth Sci. 2023, 00: 1–51. doi: 10.1139/cjes-2022-0069

24. Nikishin A.M., Petrov E.I., Cloetingh S., et al. Arctic Ocean Mega Project: Paper 1 — Data collection // Earth-Sci. Rev. 2021a. Vol. 217, 103559. doi: 10.1016/j.earscirev.2021.103559.

25. Nikishin A.M., Petrov E.I., Cloetingh S., et al. Arctic Ocean Mega Project: Paper 2 — Arctic stratigraphy and regional tectonic structure // Earth-Sci. Rev. 2021b. Vol. 217. P. 103581. doi: 10.1016/j.earscirev.2021.103581

26. Nikishin A.M., Petrov E.I., Cloetingh S., et al. Arctic Ocean Mega Project: Paper 3 — Mesozoic to Cenozoic geological evolution // Earth-Sci. Rev. 2021c. Vol. 217. P. 103034. doi: 10.1016/j.earscirev.2019.103034

27. Nikishin A.M., Rodina E.A., Startseva K.F., et al. Alpha-Mendeleev Rise, Arctic Ocean: A double volcanic passive margin // Gondwana Res. 2023. doi: 10.1016/j.gr.2022.10.010

28. Oakey G.N., Saltus R.W. Geophysical analysis of the Alpha–Mendeleev ridge complex: Characterization of the High Arctic Large Igneous Province // Tectonophysics. 2016. Vol. 691. P. 65–84. doi: 10.1016/j.tecto.2016.08.005

29. Petrov O.V., Smelror M. (Eds.). Tectonostratigraphic Atlas of the Arctic (eastern Russia and adjacent areas). St. Petersburg: VSEGEI Press, 2019.

30. Petrov O.V., Smelror M. (Eds.). Tectonics of the Arctic // Springer Geology. 2021. doi: 10.1007/978-3-030-46862-0

31. Piskarev A., Poselov V., Kaminsky V. (Eds.). Geologic Structures of the Arctic Basin // Springer International Publishing. Cham. 2019. doi: 10.1007/978-3-319-77742-9

32. Planke S., Eldholm O. Seismic response and construction of seaward dipping wedges of flood basalts: Voring volcanic margin // J. Geophys. 1994. Vol. 99. P. 9263–9278. doi: 10.1029/94JB00468

33. Planke S., Symonds P. A., Alvestad E., et al. Seismic volcanostratigraphy of large-volume basaltic extrusive complexes on rifted margins // J. Geophys. Res. 2000. Vol. 105. P. 19335–19351. DOI: 10.1029/1999JB900005

34. Rodina E.A., Nikishin A.M., Startseva K.F., Posamentier H.W. Cretaceous volcanism and intrusive magmatism features in the Mendeleev Rise region (Arctic Ocean) According to Seismic Data // Moscow University Geology Bulletin. 2022. Vol. 77, No. 5. P. 447–465. DOI: 10.3103/S0145875222050131

35. Skaarup N., Jackson H.R., Oakey G. Margin segmentation of Baffi n Bay/Davis Strait, eastern Canada based on seismic reflection and potential field data // Mar. Petrol. Geol. 2006. Vol. 23 (1). P. 127–144. doi: 10.1016/j.marpetgeo.2005.06.002

36. Skolotnev S., Aleksandrova G., Isakova T., et al. Fossils from seabed bedrocks: Implications for the nature of the acoustic basement of the Mendeleev Rise (Arctic Ocean) // Mar. Geol. 2019. Vol. 407. P. 148–163. doi: 10.1016/j.margeo.2018.11.002

37. Skolotnev S.G., Fedonkin M.A., Korniychuk A.V. New data on the geological structure of the southwestern Mendeleev Rise, Arctic Ocean // Dokl. Earth Sci. 2017. Vol. 476. P. 1001–1006. doi: 10.1134/S1028334X17090173

38. Skolotnev S.G., Freiman S.I., Khisamutdinova A.I., et al. Sedimentary Rocks in the Basement of the Alpha–Mendeleev Rise, Arctic Ocean // Lithology and Mineral Resources. 2022. Vol. 57, No. 2. P. 121–142. DOI: 10.1134/S0024490222020079