GeotectonicsGeotectonicsГеотектоника0016-853X3034-4972The Russian Academy of Sciences1777410.31857/S0016-853X201963-26ArticlesСтатьиResearch ArticleSedimentary basins of the East Siberian sea and the Chukchi sea region and the adjacent area of Amerasia basin: seismic stratigraphy and stages of geological historyСейсмостратиграфия и этапы геологической истории осадочных бассейнов Восточно-Сибирского и Чукотского морей и сопряженной части Амеразийского бассейнаNikishinA. M.НикишинА. М.
Russian Federation

Geological Faculty

геологический факультет

nikishin@geol.msu.ruStartsevaK. F.СтарцеваК. Ф.
Russian Federation

Geological Faculty

геологический факультет

nikishin@geol.msu.ruVerzhbitskyV. E.ВержбицкийВ. Е.
Russian Federation
nikishin@geol.msu.ruCloetinghS.КлутингС.
Netherlands
nikishin@geol.msu.ruMalyshevN. A.МалышевН. А.
Russian Federation
nikishin@geol.msu.ruPetrovE. I.ПетровЕ. И.
Russian Federation
nikishin@geol.msu.ruPosamentierH.ПосаментиерХ.
United States
nikishin@geol.msu.ruFreimanS. I.ФрейманС. И.
Russian Federation

Geological Faculty

геологический факультет

nikishin@geol.msu.ruLinevaM. D.ЛиневаМ. Д.
Russian Federation
nikishin@geol.msu.ruZhukovN. N.ЖуковН. Н.
Russian Federation

Geological Faculty

геологический факультет

nikishin@geol.msu.ruMoscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваRosneft, OLCПАО НК «Роснефть»Utrecht UniversityMinistry of Natural Resources and Environment of Russian FederationМинистерство природных ресурсов и экологии РФConsultantCenter for the Study of Geological Data (GeoGrid)ООО «Центр исследования геологических данных «ГеоГрид»17112019632614112019Copyright ©; 2019, Russian academy of sciencesCopyright ©; 2019,2019Russian academy of scienceshttps://journals.eco-vector.com/0016-853X/article/view/17774

The seismic stratigraphy scheme for the shelf basins of the East Siberian Sea and the Chukchi Sea region and the adjacent deep-water part of the Amerasia basin has been developed, and mega-sequences (or tectonostratigraphic units) with proposed age of 125–100, 100–80, 80–66, 66–56, 46–45, 45–34, 20–0 Ma are distinguished. Zhokhov foredeep basin of the Late Jurassic‒Neocomian age is distinguished between the New Siberia and De Long islands. Three main phases of rifting are identified on the shelves in the region with ages of 125–100, 66–56 and 45–37 Ma. The main phase of continental rifting occurred in the Podvodnikov and Toll basins 125–100 Ma. The typical clinoform accumulation of sediments occurred at the edge of the shelf 66–20 Ma. We identified three syntectonic epochs of the formation of clinoform complexes with ages of 66–45, 45–34 and 34–20 Ma. The phase of uplifting and compression in the region of Wrangel Island happened ≈66 Ma. The relatively monotonous tectonic setting with approximately the same thickness of the sedimentary cover began from 20 Ma.

Для шельфовых бассейнов Восточно-Сибирского и Чукотского морей и сопряженной глубоководной части Амеразийского бассейна разработана схема сейсмостратиграфии и выделены мегасеквенции или тектоностратиграфические единицы с условными возрастами 125–100, 100–80, 80–66, 66–56, 46–45, 45–34, 34–20, 20–0 млн лет. Между Новосибирскими островами и островами Де-Лонга выделен Жоховский краевой прогиб позднеюрско-неокомского возраста. В регионе на шельфах выделены три основных фазы рифтинга с возрастами 125–100, 66–56 и 45–37 млн лет. В бассейнах Подводников и Толля основная фаза континентального рифтинга состоялась 125–100 млн лет назад. Для интервала времени 66–20 млн лет назад происходило типичное клиноформное накопление осадков на краю шельфа. С учетом характера накопления осадков мы выделили три синтектонические эпохи формирования клиноформных комплексов с возрастами 66–45, 45–34 и 34–20 млн лет. Около 66 млн лет назад была фаза воздымания и сжатия в районе острова Врангеля. 20 млн лет назад началась относительно однообразная тектоническая обстановка с одинаковыми толщинами осадочного чехла.

ArcticNorth Chukchi BasinEast Siberian Sea BasinPodvodnikov BasinMendeleev Ridgeseismic stratigraphyАрктикаСеверо-Чукотский бассейнбассейн Восточно-Сибирского морябассейн Подводниковподнятие МенделеевасейсмостратиграфияThis work was supported by grants from the Russian Founda tion for Basic Research 18-05-70011 and 18-05-00495.Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 18-05-70011 и 18-05-00495.Богданов Н.А. Тектоническое развитие в палеозое Колымского массива и Восточной Арктики / А.В Пейве, Ю.М. Пущаровский (ред.). М.: Наука, 1963. 239 с. (Тр. ГИН АН СССР. Вып. 99).Верниковский В. А., Добрецов Н. Л., Метелкин Д. В. и др. Проблемы тектоники и тектонической эволюции Арктики // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 8. С.1083–1107.Ихсанов Б.И. Позднемезозойские и кайнозойские деформации в осадочных бассейнах акватории Чукотского моря. Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. М.: МГУ, геол. факультет, 2014. 22 с.Казанин Г.С., Барабанова Ю.Б., Кириллова-Покровская Т.А., Черников С.Ф., Павлов С.П., Иванов Г.И. Континентальная окраина Восточно-Сибирского моря: геологическое строение и перспективы нефтегазоносности // Разведка и охрана недр. 2017а. № 10. С. 51–55.Казанин Г.С., Поселов В.А., Заяц И.В., Иванов Г.И., Макаров Е.С., Васильев А.С., Смирнов О.Е. Комплексные геофизические исследования в районе центральной глубоководной части Северного ледовитого океана // Разведка и охрана недр. 2017б. № 10. С. 25–30.Никишин А.М., Петров Е.И., Гайна К., Малышев Н.А., Фрейман С.И. Тектонические реконструкции Арктического региона для позднеюрско-кайнозойского времени. В кн.: Проблемы тектоники континентов и океанов. Материалы LI Тектонического совещания 2 февраля 2019, г.Москва. М.: ГЕОС, 2019. Т. 2. С. 83–86.Петровская Н.А., Савишкина М.А. Сопоставление сейсмокомплексов и основных несогласий в осадочном чехле шельфа Восточной Арктики // Нефтегаз. геология. Теория и практика. 2014. Т. 9. № 3. С.1–26.Попова А.Б., Махова О.С., Малышев Н.А., Вержбицкий В.Е., Обметко В.В., Бородулин А.А. Построение комплексной сейсмогеологической модели шельфа Восточно-Сибирского моря // Нефтяное хозяйство. 2018. №4. С. 30–34.Поселов В.А., Аветисов Г.П., Буценко В.В., Жолондз С.М., Каминский В.Д., Павлов С.П. Хребет Ломоносова как естественное продолжение материковой окраины Евразии в Арктический бассейн // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 12. С. 1662–1680.Пущаровский Ю.М. Некоторые общие проблемы тектоники Арктики // Известия АН СССР. Сер. геол. 1960. № 9. С.15–28.Фрейман С.И., Никишин А.М., Петров Е.И. Кайнозойские клиноформные комплексы и геологическая история Северо-Чукотского бассейна // Вестник МГУ. Сер. Геология. 2019. В печати.Черных А.А., Крылов А.А. Седиментогенез в котловине Амундсена в свете геофизических данных и материалов бурения на хребте Ломоносова // ДАН. 2011. Том 440. № 4. С.516–520.Шатский Н.С. О тектонике Арктики // Геология и полезные ископаемые Севера СССР / А. Д. Архангельский (ред.). Л.: Главсевморпуть, 1935. С.149–165.Шипилов Э.В. Базальтоидный магматизм и сдвиговая тектоника Арктической континентальной окраины Евразии в приложении к начальному этапу геодинамической эволюции Амеразийского бассейна // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 12. С. 2115–2142.Abdelmalak M.M., Meyer R., Planke S., Faleide J.I., Gernigon L., Frieling J., Sluijs A., Reichart G.-J., Zastrozhnov D., Theissen-Krah S., Said A., Myklebust R. Pre-breakup magmatism on the Vøring Margin: Insight from new sub-basalt imaging and results from Ocean Drilling Program Hole 642E // Tectonophysics. 2016. Vol.675. P. 258–274.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. Vol. 11. No. 5 doi: 10 .1130/GES01165.1.Backman J., Jakobsson M., Frank M., Sangiorgi F., Brinkhuis H., Stickley C., O’Regan M., Løvlie R., Pälike H., Spofforth D., Gattacecca J., Moran K., King J., Heil C. Age model and core-seismic integration for the Cenozoic Arctic Coring Expedition sediments from the Lomonosov Ridge // Paleoceanography. 2008. Vol. 23. No.1. P.1–15.Brumley K. Geologic history of the Chukchi Borderland, Arctic Ocean. Ph.D. Thesis. Stanford Univ. Dep. Geol, Kalofornia, USA, 2014 http://purl.stanford.edu/hz857zk1405Bruvoll V., Kristoffersen 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 Geophys. Res. 2010. Vol.31. P.149–171.Bruvoll V., Kristoffersen Y., Coakley B.J., Hopper J.R., Planke S., Kandilarov A. The nature of the acoustic basement on Mendeleev and northwestern Alpha ridges, Arctic Ocean // Tectonophysics. 2012. Vol.514–517. P.123–145.Coakley B., Brumley K., Lebedeva-Ivanova N., Mosher D. Exploring the geology of the central Arctic Ocean; understanding the basin features in place and time // J. Geol. Soc. London. 2016. Vol.173. No.6. P.967–987.Craddock W.H., Moore T.E., O’Sullivan P.B., Potter C.J., Houseknecht D.W. Late Cretaceous-Cenozoic exhumation of the western Brooks Range, Alaska, revealed from apatite and zircon fission track data // Tectonics. 2018. Vol.37. No.14. P.4714–4751.Daragan-Sushchova L.A., Petrov O.V., Sobolev N.N., Daragan-Sushchov Yu.I., Grin’ko L.R., Petrovskaya N.A. Geology and Tectonics of the Northeast Russian Arctic Region, Based on Seismic Data // Geotectonics. 2015. Vol. 49. No. 6. P. 469-484.Drachev S., Malyshev N., Nikishin A. Tectonic history and petroleum geology of the Russian Arctic Shelves: an overview / Petroleum Geology: From Mature Basins to New Frontiers – Proceedings of the 7th Petroleum Geology Conference. B.A. Vining, S.C. Pickering (eds.). Geol. Soc. London. 2010. Vol.7. P. 591–619. DOI: 10.1144/0070591.Drachev S.S., Mazur S., Campbell S., Green C., Tishchenko A. Crustal architecture of the East Siberian Arctic Shelf and adjacent Arctic Ocean constrained by seismic data and gravity modeling results // J. Geodynamics. 2018. Vol.119. P.123–148.Evangelatos J., Mosher D.C. Seismic stratigraphy, structure and morphology of Makarov Basin and surrounding regions: tectonic implications // Marine Geol. 2016. Vol.374. P.1–13.Gaina C., Nikishin A. M., Petrov E.I. Ultraslow spreading, ridge relocation and compressional events in the East Arctic region – A link to the Eurekan orogeny? // Arktos. 2015. Vol.1. No.16. 11p.Geoffroy L. Volcanic passive margins // Comptes Rendus Geosci. 2005. Vol.337. P.1395–1408.Hegewald A., Jokat, W. Tectonic and sedimentary structures in the northern Chukchi region, Arctic Ocean // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2013. Vol. 118. P.3285–3296.Houseknecht D.W., Bird K.J. Geology and petroleum potential of the rifted margins of the Canada basin // Arctic Petroleum Geology / A. Spencer (ed.). Geol. Soc. London. Memoirs. 2011. Vol. 35. P.509–526.Houseknecht D.W., Bird K.J., Schenk C.J. Seismic analysis of clinoform depositional sequences and shelf-margin trajectories in Lower Cretaceous (Albian) strata, Alaska North Slope // Basin Research. 2009. Vol.21. P.644–654.Ilhan I., Coakley B.J. Meso–Cenozoic evolution of the Chukchi Shelf and North Chukchi Basin, Arctic Ocean // Marine Petrol. Geol. 2018. Vol.95. P.100–109.Jakobsson M., Backman J., Rudels B., Nycander J., Mayer L., Sangiorgi F., Brinkhuis H., O’Regan M., Jokat W., Frank M., King J., Morane K. The Early Miocene onset of a ventilated circulation regime in the Arctic Ocean // Nature. 2007. Vol.447. P.987–990.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. P.1–5.Jokat W., Ickrath M. Structure of ridges and basins off East Siberia along 81_N, Arctic Ocean // Marine Petrol. Geol. 2015. Vol.64. P.222–232.Kashubin S.N., Petrov O.V., Artemieva I.M., Morozov A.F., Vyatkina D.V., Golysheva Yu.S., Kashubina T.V., Milshtein E.D., Rybalka A.V., Erinchek Yu.M., Sakulina T.S., Krupnova N.A., Shulgin A.A. 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. Geodynamics. 2018. Vol.119. P.107–122.Khoroshilova M.A., Franke D., Kirillova T., Mouly B., Nikishin A.M. Dating and correlation of reference seismic horizons in the Laptev Sea Basin // Moscow Univ. Geol. Bull. 2014. Vol. 69. No.5. P.271–280.Kumar N., Granath J. W., Emmet P. A., Helwig J. A., Dinkelman M. G. Stratigraphic and tectonic framework of the US Chukchi Shelf: exploration insights from a new regional deep-seismic reflection survey // Arctic Petroleum Geology / A. Spencer (ed.). Geol. Soc. London. Memoirs. 2011. Vol. 35. P.501–508.Kuzmichev A. B. Where does the South Anyui suture go in the New Siberian islands and Laptev Sea? Implications for the Amerasia basin origin // Tectonophysics. 2009. Vol.463. P.86–108.Laverov N.P., Lobkovsky L.I., Kononov M.V., Dobretsov N.L., Vernikovsky V.A., Sokolov S.D., Shipilov E.V. A geodynamic model of the evolution of the Arctic basin and adjacent territories in the Mesozoic and Cenozoic and the outer limit of the Russian Continental Shelf // Geotectonics. 2013. Vol.47. No.1. P.1–30.Lebedeva-Ivanova N., Gaina C., Minakov A., Kashubin S. ArcCRUST: Arctic crustal thickness from 3D gravity inversion // Geochem. Geophys. Geosystems. 2019. doi: 10.1029/2018GC008098Lineva M.D., Malyshev N.A., Nikishin A.M. The structure and seismostratigraphy of the sedimentary basins of the East Siberian Sea // Moscow Univ. Geol. Bull. 2015. Vol.70. No.1. P.1–7.Miller E., Verzhbitsky V. 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. EGU Stephan Mueller Spec. Publ. Ser. 2009. Vol.4. P.223–241.Mineral Management Service (MMS). Chukchi Sea Province Summary, 2006, Assessment- Alaska Region // World Wide Web Address: Seismic Framework US Chukchi Shelf 13, 2006. http://www.mms.gov/alaska/re/reports/2006Asmt/CHGA/chga. HTM.Moore T.E., O’Sullivan P.B., Potter C.J., Donelick R.A. 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.Nikishin A.M., Kopaevich L.F. Tectonostratigraphy as a basis for paleotectonic reconstructions // Moscow Univ. Geol. Bull. 2009. Vol. 64. No.2. P.65–74.Nikishin A. M., Malyshev N. A., Petrov E.I. Geological Structure and History of the Arctic Ocean. DB HOUTEN, the Netherlands: EAGE Publ., 2014. 88 p.Nikishin A.M., Gaina C., Petrov E.I., Malyshev N.A., Freiman S.I. Eurasia Basin and Gakkel Ridge, Arctic Ocean: Crustal asymmetry, ultraslow spreading and continental rifting revealed by new seismic data // Tectonophysics. 2018. Vol.746. P.64–82.Nikishin A.M., Petrov E.I., Malyshev N.A., Ershova V.P. Rift systems of the Russian Eastern Arctic shelf and Arctic deep water basins: link between geological history and geodynamics // Geodynam. Tectonophys. 2017. Vol.8. No.1. P.11–43.Parfenov L.M., Natal’in B.A. Mesozoic tectonic evolution of Northeastern Asia // Tectonophysics. 1986. Vol.127. Is.3-4. P.291–304.Pease V., Drachev S., Stephenson R., Zhang X. Arctic lithosphere – A review // Tectonophysics. 2014. Vol.628. P.1–25.Peron-Pinvidic G., Osmundsen P.T. The Mid Norwegian - NE Greenland conjugate margins: Rifting evolution, margin segmentation, and breakup // Marine Petrol. Geol. 2018. Vol.98. P.162–184.Petrov O., Morozov A., Shokalsky S., Kashubin S., Artemieva I.M., Sobolev N., Petrov E., Ernst R.E., Sergeev S., Smelror M. Crustal structure and tectonic model of the Arctic region // Earth Sci. Rev. 2016. Vol.154. P.29–71.A. Piskarev A., Poselov, V. Kaminsky V. Geologic structures of the Arctic Basin. N.Y.: Springer, 2019. 380 pp. https://doi.org/10.1007/978-3-319-77742-9Sekretov S.B. Northwestern margin of the East Siberian Sea, Russian Arctic: seismic stratigraphy, structure of the sedimentary cover and some remarks on the tectonic history // Tectonophysics. 2001. Vol.339. P.353–383.Sherwood K. W., Johnson P. P., Craig J. D., Zerwick S. A., Lothamer R. T., Thurston D. K., Hurlbert S.B. Structure and stratigraphy of the Hanna Trough, U.S. Chukchi Shelf, Alaska // Tectonic Evolution of the Bering Shelf-Chukchi Sea-Arctic Margin and Adjacent Landmasses / E. L.Miller, A. Grantz, and S.L. Klemperer (eds.). Boulder, Colorado. USA: Geol. Soc. Am. Spec. Paper. 2002. P.39–66.Skolotnev S., Akeksandrova G., Isakova T., Tolmacheva T., Kurilinko A., Raevskaya E., Rozhnov E., Petrov E., Korniychuk A. Fossils from seabed bedrocks: implication to the nature of the acoustic basement of the Mendeleev Rise (the Arctic Ocean) // Marine Petrol. Geol. 2019. Vol.407. P.148–163.Sokolov S.D. Tectonics of Northeast Asia: An Overview // Geotectonics. 2010. Vol. 44. No.6. P.493–509.Stein R. Arctic Ocean Sediments: Processes, Proxies, and Paleoenvironment. N.Y.: Elsevier Sci., 2008. 1st edn. Vol.2. 608 p. https://www.sciencedirect.com/bookseries/developments-in-marine-geology/vol/2Stein R., Jokat W., Niessen F., Weigelt E. Exploring the long-term Cenozoic Arctic Ocean Climate History – A challenge within the International Ocean Discovery Program (IODP) // Arktos. 2015. Vol.1. No.3. 25 p.Stoupakova A. V., Henriksen E., Burlin Yu.K., Larsen G. B., Milne J. K., Kiryukhina T. A., Golynchik P. O., Bordunov S. I., Ogarkova M. P., Suslova A. A. The geological evolution and hydrocarbon potential of the Barents and Kara shelves // A. Spencer (ed.). Geol. Soc. London. Memoirs. 2011. Vol. 35. P.325–344.Verzhbitsky V.E., Sokolov S.D., Tuchkova M.I., Frantzen E.M., Little A., Lobkovsky L.I. The South Chukchi Sedimentary Basin (Chukchi Sea, Russian Arctic): Age, Structural Pattern, and Hydrocarbon Potential // Tectonics and sedimentation: Implications for petroleum systems / D. Gao (ed.). AAPG Memoir. 2012. Vol.100. P. 267–290.Weigelt E., Franke D., Jokat W. Seismostratigraphy of the Siberian Arctic Ocean and adjacent Laptev Sea Shelf // J. Geophys. Res. 2014. Vol.119. No.7. P.5275–5289.Williamson M.-C., Kellett D., Miggins D., Koppers A., Carey R., Oakey G., Dominique W., Jokat W., Massey E. Age and Eruptive Style of Volcanic Rocks Dredged from the Alpha Ridge, Arctic Ocean // EGU General Assembly Geophys. Res. Abstr. 2019. Vol. 21. EGU2019-6336.Zonenshain L.P., Kuzmin M.I., Natapov L.M. Geology of the USSR: a plate tectonic synthesis. 1990. AGU. Geodynam.Ser. Vol. 21. 242 p.