北冰洋美亚海盆的形成历史

The Amerasian basin is one of the two major basins in Arctic Ocean. Owning to its unique spreading history and geographic position, there are few geophysics data in Amerasian basin, which make it as one of the last major “puzzles” of plate tectonics. Based on the high-resolution geophysics data sampled in the 6th Arctic expedition of China, we will investigate the spreading age and history of Amerasian basin by identifying the magnetic anomaly, inversing the thermal thickness of lithosphere, calculating the morphology of basement and analyzing the period of tectonic activities in Amerasian basin and surrounding continental blocks. The results have major implications for the tectonic evolution of circum-Arctic in Mesozoic, resource exploration within dozens of sedimentary basins, the driving force for basin opening and closure and palaeo-climate in Arctic.

美亚海盆是北冰洋的主体海盆之一。由于其地理位置特殊、演化过程复杂且海域地球物理资料缺乏，美亚海盆的形成历史一直是国际上争论的热点。我国第六次北极科学考察在美亚海盆采集了近海底磁力、热流、重力、水深和反射地震等丰富的地球物理资料，为认识海盆的扩张模式提供了极佳的条件。本项目拟基于实测的高精度地球物理资料，综合考虑海盆内磁条带、岩石圈热厚度、基底形态与地壳密度结构等信息的相互约束，揭示美亚海盆的扩张时间与模式，探讨其周边陆缘的演化过程。主要研究内容为：磁条带追踪确定扩张时间序列；反射地震和重力数据反演海盆基底形态和地壳密度结构；热流数据计算海盆的岩石圈热厚度；探讨美亚海盆的扩张模式与周边陆缘的演化过程。研究成果对重建中生代的环北极构造格局、认识海盆内众多残留块体的成因具有重要的意义，也将为北冰洋周边含油气盆地的热演化过程和北极地区古环境的研究提供框架性的约束。

项目的背景.美亚海盆是北冰洋的主体海盆之一。由于其地理位置特殊、演化过程复杂且海域地球物理资料缺乏，美亚海盆的形成历史一直是国际上争论的热点。从第三次北极科学考察开始，我们国家在北冰洋美亚海盆采集了一手的近海底磁力、热流、重力、水深和反射地震等资料，为认识海盆的扩张模式提供了极佳的基础。近年来，随着海冰的消融及海域地球物理资料的增加，国际上对北冰洋海底的认识也在迅速加深。.主要研究内容.本项目基于实测的高精度地球物理资料，综合考虑美亚海盆内磁条带、岩石圈热状态、基底形态与地壳密度结构等信息的相互约束，揭示美亚海盆的扩张时间与模式，探讨其周边陆缘的演化过程。.重要结果.1）使用近海底磁力和海面磁力追踪的磁条带，配合地形、重力以及地震确定沉积基底等数据，确定海盆海底扩张的时代为139.5-128.6 Ma。加拿大海盆的打开可能和古南安育海（South Anyui Ocean）的关闭有关。.2）通过对楚科奇边缘地及周边区域的热流分析，发现楚科奇边缘地和Nautilus盆地内的高热流值源于晚白垩世-古新世的伸展活动。我们认为晚白垩世-古新世北冰洋中央区存在大规模的构造拉张，可能源自拉布拉多海和巴芬湾的张裂系统向北的延伸。.关键数据.1）加拿大海盆地壳年龄数据。.2）美亚海盆热流及岩石圈热结构数据。.科学意义.北冰洋被罗蒙诺索夫脊分为欧亚海盆和美亚海盆。目前仍然活动的欧亚海盆的扩张历史较为清晰。美亚海盆的主体为加拿大海盆，其北部存在众多的小海盆和高地。.本项目揭示了北冰洋整体的时空演化过程：加拿大海盆在晚侏罗世-早白垩世海底扩张，美亚海盆北部的区域在晚白垩世-古新世经历了大规模的拉张，此后欧亚海盆开始扩张，形成了至今的北冰洋主要构造单元的分布格局。其中前者与太平洋系的古南安育海的关闭有关，后面两个运动受大西洋系的张裂系统向北的控制。.研究成果对重建中生代至今的环北极构造格局、认识太平洋系和大西洋系对北冰洋的作用具有重要的意义，也为北冰洋含油气盆地的热演化过程和古环境的研究提供了约束框架。