Канадский бассейн Арктического океана: модели геологического строения, истории и геодинамики формирования

   В Арктическом океане выделяются Амеразийский и Евразийский бассейны. Они разделены хребтом Ломоносова. В южной части Амеразийского бассейна расположен Канадский бассейн с меловой океанической и переходной корой. Севернее Канадского бассейна выделяется поднятие Альфа-Менделеева и сопряженные с ним глубоководные бассейны (Подводников, Макарова, Толля, Наутилус и Стефанссона). Поднятие Альфа-Менделеева и сопряженные бассейны имеют в разной степени измененную континентальную кору, и их главная эпоха формирования была около 125–90 млн лет назад (Ма). Обсуждается три модели формирования Канадского бассейна. Модель-1: сначала сформировался весь Амеразийский бассейн с океанической и переходной корой (до 125 Ма), потом формировалась область поднятия Альфа-Менделева как вулканическое образование на более ранней океанической коре (125–90 Ма). Модель-2: сначала сформировался Канадский бассейн (до 125 Ма), потом формировалась область поднятия Альфа-Менделеева и сопряженные бассейны как область значительного растяжения континентальной коры и магматизма (125–90 Ма). Модель-3: сначала над областью мантийного плюма сформировалась область поднятия Альфа-Менделеева и сопряженные бассейны (125–100 Ма), а затем по одной из ветвей континентального рифтинга начался спрединг переходной и океанической коры и образовался Канадский бассейн (100–70 Ма). Модель-1 наименее вероятна, так как сейчас доказано, что для поднятия Альфа-Менделеева характерна континентальная кора. Модели 2 и 3 могут рассматриваться как вероятные. По этим моделям Канадский бассейн формировался как задуговой бассейн Тихоокеанской зоны субдукции.

1. Ватрушкина Е.В. Верхнеюрско-нижнемеловые осадочные отложения Западной Чукотки // Труды Геологического института РАН. Вып. 625. М.: ГЕОС, 2021. 170 с.

2. Лобковский Л.И., Соколов С.Д., Сорохтин Н.О. и др. Двухъярусная субдукция в верхней мантии как механизм эволюции литосферы Восточной Арктики в поздней юрераннем мелу // Доклады РАН. Науки о Земле. 2021. Т. 500, № 2. С. 123–130.

3. Лучицкая М.В., Герцева М.В., Сысоев И.В. Геодинамика и раннемеловой магматизм Северного вулкано-плутонического пояса Верхояно-Колымской складчатой области (северо-восток России) // Геотектоника. 2023. № 5. С. 96–120.

4. Морозов А.Ф., Петров О.В., Шокальский С.П. и др. Новые геологические данные, обосновывающие континентальную природу области Центрально-Арктических поднятий // Региональная геология и металлогения. 2013. № 53. С. 34–55.

5. Никишин А.М., Сколотнев С.Г., Фоулджер Дж.Р. и др. Строение коры поднятия Менделеева в Арктическом океане: синтез данных сейсморазведки и опробования горных пород // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2023. № 6. С. 3–15.

6. Соколов С.Д., Тучкова М.И., Леднева Г.В. и др. Тектоническая позиция Южно-Анюйской сутуры // Геотектоника. 2021. № 5. С. 51–72.

7. Старикова Е.В., Галиева А.М., Коновалов А.Л. и др. Верхнеюрско-нижнемеловые отложения восточной части Олойской зоны: стратиграфия, геохимия, возраст и геодинамические обстановки формирования // Тихоокеанская геология. 2023. Т. 42, № 4. С. 3–29.

8. Черных А.А., Яковенко И.В., Каминский В.Д. и др. Тектоническая схема Амеразийского бассейна Северного Ледовитого океана // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2023. T. 510, № 2. С. 134–141.

9. Akinin V.V., Miller, E.L., Toro J., et al. Episodicity and the dance of Late Mesozoic magmatism and deformation along the Northern Circum-Pacific margin: NE Russia to the Cordillera // Earth-Science Reviews. 2020. Vol. 208. 103272.

10. Artemieva I.M., Back-arc basins: A global view from geophysical synthesis and analysis // Earth-Science Reviews. 2023. Vol. 236. 104242.

11. Blakey R. Paleotectonic and paleogeographic history of the Arctic region // Atlantic Geology. 2021. Vol. 57. P. 7–39.

12. Breivik A.J., Mjelde R., Faleide J.I., et al. Rates of continental breakup magmatism and seafloor spreading in the Norway Basin–Iceland plume interaction // J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111. B07102.

13. Brumley K., Miller E.L., Konstantinou A., et al. First bedrock samples dredged from submarine outcrops in the Chukchi Borderland, Arctic Ocean // Geosphere. 2015. Vol. 11. P. 76–92.

14. Chen Z., Dietrich J., Lane L.S., et al. Beaufort–Mackenzie Tectono-Sedimentary Element // Sedimentary Successions of the Arctic Region and their Hydrocarbon Prospectivity / Eds. S.S. Drachev, H. Brekke, E. Henriksen, T. Moore. Geological Society. London: Memoirs, 2024. Vol. 57.

15. Chernykh A., Glebovsky V., Zykov M., et al. New insights into tectonics and evolution of the Amerasia Basin // J. Geodyn. 2018. Vol. 119. P. 167–182.

16. Chian D., Jackson H.R., Hutchinson D.R., et al. Distribution of crustal types in Canada Basin, Arctic Ocean // Tectonophysics. 2016. Vol. 691. P. 8–30.

17. Dietrich J.R., Chen Z., Hannigan P.K., et al. Oil and gas resource potential in the deep-water Canada Basin, Arctic Ocean // Geological Survey of Canada, Open File 8355 (revised). 2018. 31 p.

18. Dixon J., Lane L.S., Dietrich J.R., et al. Geological History of the Late Cretaceous to Cenozoic Beaufort-Mackenzie Basin, Arctic Canada. The Sedimentary Basins of the United States and Canada // Elsevier B.V. 2019.

19. Dobretsov N.L., Vernikovsky V.A., Karyakin Y.V., et al. Mesozoic–Cenozoic volcanism and geodynamic events in the Central and Eastern Arctic // Russ. Geol. Geophys. 2013. Vol. 54. P. 874–887.

20. Døssing A., Gaina C., Jackson H.R., et al. Cretaceous ocean formation in the High Arctic // Earth Planet. Sci. Lett. 2020. Vol. 551. P. 116552.

21. Embry A. Petroleum prospectivity of the Triassic–Jurassic succession of Sverdrup Basin, Canadian Arctic Archipelago // Arctic Petroleum Geology. Geological Society / Eds. A.M. Spencer, A.F. Embry, D.L. Gautier, A.V. Stoupakova, K. Sørensen. London: Memoirs. 2011. Vol. 35. P. 545–558.

22. Funck T., Shimeld J. Crustal structure and magmatism of the Marvin Spur and northern Alpha Ridge, Arctic Ocean // Geophysical Journal International. 2023. Vol. 233. Issue 1. P. 740–768.

23. Gaina C., Werner S.C., Saltus R., et al. Chapter 3. Circum-Arctic mapping project: new magnetic and gravity anomaly maps of the Arctic // Geol. Soc. London, Mem. Vol. 35. 2011. P. 39–48.

24. 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.

25. Gianni G.M., Luján S.P. Geodynamic controls on magmatic arc migration and quiescence // Earth-Science Reviews. 2021. Vol. 218. P. 103676.

26. 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. 35. 2011. P. 771–799.

27. Hadlari T., Midwinter D., Galloway J.M., et al. Mesozoic rift to post-rift tectonostratigraphy of the Sverdrup Basin, Canadian Arctic // Mar. Pet. Geol. 2016. Vol. 76. P. 148–158.

28. Harrison J.C., St-Onge M.R., Petrov O.V., et al. Geological map of the Arctic; Geological Survey of Canada, Map 2159A, scale 1:5 000 000 // Geological Survey of Canada. 2011.

29. Helwig J., Kumar N., Emmet P., et al. Chapter 35 Regional seismic interpretation of crustal framework, Canadian Arctic passive margin, Beaufort Sea, with comments on petroleum potential // Geol. Soc. London, 2011. Mem. 35. P. 527–543.

30. Hoiland C.W., Mille E.L., Pease V. Greenschist facies metamorphic zircon overgrowths as a constraint on exhumation of the Brooks Range metamorphic core, Alaska // Tectonics. 2018. Vol. 37. P. 3429–3455.

31. Houseknecht D.W. Evolution of the Arctic Alaska Sedimentary Basin. The Sedimentary Basins of the United States and Canada, 2019.

32. Hutchinson D.R., Houseknecht D.W., Mosher D.C. Canada Basin Tectono-Sedimentary Element, Arctic Ocean // Sedimentary Successions of the Arctic Region and their Hydrocarbon Prospectivity / Eds. S.S. Drachev, H. Brekke, E. Henriksen, T. Moore // Geological Society. London, 2024. Memoirs, 57.

33. Hutchinson D.R., Jackson H.R., Houseknecht D.W., et al. Significance of Northeast-Trending Features in Canada Basin, Arctic Ocean // Geochemistry. Geophys. Geosystems. 2017. Vol. 18. P. 4156–4178.

34. Jakobsson M., Mayer L.A., Bringensparr C., et al. The International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean Version 4.0 // Sci Data. 2020. Vol. 7. P. 176.

35. 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.

36. Lebedeva-Ivanova N., Gaina C., Minakov A., et al. ArcCRUST: Arctic Crustal Thickness From 3‐D Gravity Inversion // Geochemistry, Geophys. Geosystems. 2019. 2018GC008098.

37. Liu K., Xiao W., Wilde S. A., et al. Arc magmatism controlled by switches in tectonic style: Insights from the NE Asian margin in the Cretaceous // Geophysical Research Letters. 2024. Vol. 51. e2023GL105111.

38. Lundin E.R., Doré A.G, Naliboff J., et al. Utilization of continental transforms in break-up: observations, models, and a potential link to magmatism // Nemč ok M., Doran H., Doré A.G., Ledvényiová L., Rybár S. (eds.), 2023. Tectonic Development, Thermal History and Hydrocarbon Habitat Models of Transform Margins: their Differences from Rifted Margins // Geological Society, London, Special Publications. 2023. Vol. 524. P. 121–145.

39. Miller E.L., Akinin V.V., Dumitru T.A., et al. Deformational history and thermochronology of Wrangel Island, East Siberian Shelf and coastal Chukotka, Arctic Russia // Geol. Soc. Lond. Spec. Publ. 2018. Vol. 460. P. 207–238.

40. Miller E.L., Gelman M., Parfenov L., et al. Tectonic setting of Mesozoic magmatism: A comparison between northeastern Russia and the North American Cordillera // Tectonic Evolution of the Bering Shelf-Chukchi Sea-Artic Margin and Adjacent Landmasses. Geol. Soc. Am. 2002.

41. Miller E.L., Hudson T.L., Mid-Cretaceous extensional fragmentation of a Jurassic-Early Cretaceous Compressional Orogen, Alaska // Tectonics. 1991. Vol. 10. P. 781–796.

42. Moore T.E., O’Sullivan P.B., Potter C.J., et al. Provenance and detrital zircon geochronologic evolution of lower Brookian foreland basin deposits of the western Brooks Range, Alaska, and implications for early Brookian tectonism // Geosphere. 2015. Vol. 11. P. 93–122.

43. 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.

44. Mukasa S.B., Andronikov A., Brumley K., et al. Basalts from the Chukchi Borderland: 40Ar/39Ar Ages and Geochemistry of submarine intraplate lavas dredged from the western Arctic Ocean // American Geophysical Union. 2020.

45. Nikishin A.M., Foulger G.R., Akinin V.V., et al. Arctic Cretaceous tectonic and igneous mega-province (TIMP): regional domains and geodynamics // Journal of Geodynamics. 2024.

46. Nikishin A.M., Malyshev N.A., Petrov E.I., Geological Structure and History of the Arctic Ocean // EAGE Publications bv. 2014.

47. Nikishin A.M., Petrov E.I., Startseva K.F., et al. Seismostratigraphy, paleogeography and paleotectonics of the Arctic deep-water basin and its Russian shelf // Transactions of the Geological Institute. Moscow: GIN RAS, 2022. 156 p.

48. 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.

49. 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. 103581.

50. 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. 103034.

51. Nikishin A.M., Rodina E.A., Startseva K.F., et al. Alpha-Mendeleev Rise, Arctic Ocean: A double volcanic passive margin // Gondwana Res. 2023.

52. 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.

53. Otsuki K. Empirical relationship among the convergence rate of plates, rollback rate of trench axis and island-arc tectonics: “laws of convergence rate of plates” // Tectonophysics. 1989. Vol. 159. P. 73–94.

54. Parfenov L.M., Natal’in B.A. Mesozoic tectonic evolution of Northeastern Asia // Tectonophysics. 1986. Vol. 127. P. 291–304.

55. Petrov O., Morozov A., Shokalsky S., et al. Crustal structure and tectonic model of the Arctic region // Earth-Sci. Rev. 2016. Vol. 154. P. 29–71.

56. Petrov O.V., Smelror M. (eds.). Tectonics of the Arctic // Springer Geology. 2021.

57. Piskarev A., Poselov V., Kaminsky V. (Eds.) Geologic Structures of the Arctic Basin. Springer International Publishing, Cham. 2019.

58. Rodina E.A., Nikishin A.M., Startseva K.F., et al. Cretaceous volcanism and intrusive magmatism features in the Mendeleev Rise region (Arctic Ocean) according to seismic data // Moscow University Geol. Bull. 2022. Vol. 77, No. 5. P. 447–465.

59. Saltus R.W., Miller E.L., Gaina C., et al. Chapter 4. Regional magnetic domains of the Circum-Arctic: a framework for geodynamic interpretation // Geol. Soc. London, Mem. 2011. Vol. 35. P. 49–60.

60. Shephard G.E., Müller R.D., Seton M. The tectonic evolution of the Arctic since Pangea breakup: Integrating constraints from surface geology and geophysics with mantle structure // Earth-Science Rev. 2013. Vol. 124. P. 148–183.

61. Shimeld J.W., Chian D., Jackson H.R., et al. Evidence for an important tectonostratigraphic seismic marker across Canada Basin and southern Alpha Ridge of the Arctic Ocean // Geological Survey of Canada, Open File. 2011. 6822.

62. Shimeld J.W., Boggild K., Mosher D.C., et al. Reprocessed multi-channel seismic-reflection data set from the Arctic Ocean, collected using icebreakers between 2007–2011 and 2014–2016 for the Canadian Extended Continental Shelf program // Geological Survey of Canada, 2021. Open File 8850, 1.

63. 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.

64. Skolotnev S.G., Fedonkin M.A., Korniychuk A.V. New data on the age of magmatic rocks of the Alpha-Mendeleev Rise (Arctic Ocean) based on the results of isotopic U/Pb dating of zircons // Doklady Earth Sciences. 2023. Vol. 513, Part 1. P. 1104–1109.

65. 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.

66. Sokolov S.D. Tectonics of Northeast Asia : an overview // Geotectonics. 2010. Vol. 44, No. 6. P. 493–509.

67. Sokolov S.D., Tuchkova M.I., Ganelin A.V., et al. Tectonics of the South Anyui Sutere, Northeastern Asia. 2015 // Geotectonics. 2015. Vol. 49, No. 1. P. 3–26.

68. Sømme T.O., Doré A.G., Lundin E.R., et al. Triassic–Paleogene paleogeography of the Arctic: Implications for sediment routing and basin fill // AAPG Bulletin. 2018. Vol. 102, No. 12. P. 2481–2517.

69. Tikhomirov P.L., Luchitskaya M.V., Prokofiev V.Y., et al. Evolution of Aptian and Albian magmatism of Western and Northern Chukotka (Northeast Russia) based on zircon U-Pb geochronology and rock geochemistry. Evolution of Aptian and Albian magmatism of Western and Northern Chukotka (Northeast Russia) based on zircon U-Pb geochronology and rock geochemistry // International Geology Review. 2023.

70. Zhang T., Dyment J., Gao J.Y. Age of the Canada Basin, Arctic Ocean: indications from high‐resolution magnetic data // Geophysical Research Letters. 2019. Vol. 46. P. 13 712–13 721.