北冰洋楚科奇边缘地的地球物理场与构造格局

李官保，刘晨光，华清锋，韩国忠，刘保华

（1.国家海洋局第一海洋研究所，山东青岛 266061；2.国家海洋局海洋沉积与环境地质重点实验室，山东青岛 266061；3.国家深海基地管理中心，山东青岛266061）

北冰洋楚科奇边缘地的地球物理场与构造格局

李官保1，2，刘晨光1，2，华清锋1，2，韩国忠1，2，刘保华2，3

（1.国家海洋局第一海洋研究所，山东青岛 266061；2.国家海洋局海洋沉积与环境地质重点实验室，山东青岛 266061；3.国家深海基地管理中心，山东青岛266061）

利用高分辨率水深、重力、地磁和多道反射地震数据，综合分析了楚科奇边缘地及其周边区域的地形地貌和地球物理场特征，划分了区域构造单元。研究表明，楚科奇边缘地不仅是楚科奇大陆架外缘独特的地形单元，也是一个相对独立的构造单元，与周边的加拿大洋盆、阿尔法－门捷列夫大火山岩省、北楚科奇陆架盆地和阿拉斯加被动陆缘等构造单元在地球物理场和区域构造上具有截然不同的特征。楚科奇边缘地是一个地壳减薄的微陆块，新生代早、中期发生了大规模的E－W向构造拉伸作用，基底断块的差异性升降塑造了当前的地形地貌和沉积层的发育。边缘地可能形成于北楚科奇盆地侏罗纪－早白垩纪的张裂作用，而内部盆－脊相间排列的构造格局则可能与加拿大海盆相边缘地俯冲作用停止后的均衡调整有关。

楚科奇边缘地；地球物理场；构造单元；构造演化

1 引言

楚科奇边缘地（Chukchi Borderland）是北冰洋独特的地理单元，位于楚科奇陆架和加拿大海盆结合部位，是一个向海盆突出的水下高地。边缘地向南正对白令海峡，地理位置十分重要，是中国历次北极科学考察的必经之地。北冰洋由于常年被海冰覆盖，海上调查资料获取困难，致使对其地质历史的认识仍然处于起步阶段。楚科奇边缘地构造位置特殊［1］，其成因演化是在研究加拿大海盆演化模式时无法回避的难题［2—5］。楚科奇边缘地的构造边界、形成时代、演化过程及其与相邻海盆演化的关系是目前北极研究的前沿课题，也是IODP等国际重大计划重点关注的问题［6］。地球物理综合分析方法是区域构造研究的重要方法之一，不仅能够揭示壳幔结构特征，而且对于区域构造演化有重要的指示意义。为此，本文基于最新收集的地球物理资料，利用多道地震剖面阐释了楚科奇边缘地的地层发育和构造活动特征，结合地球物理场特征的分析，尝试划分了区域构造单元，并就楚科奇边缘地的形成演化过程及其与周边构造演化的关系进行了探讨。

2 区域地质背景

除了周边的陆架海域和岛屿，北冰洋中心区可以划分为两个大的深水盆地：欧亚海盆和美亚海盆，两个洋盆之间横亘着陆壳性质的水深较浅的罗莫诺索夫海岭［7—8］。

欧亚海盆是一个正在扩张的大洋盆地，被其扩张中心——加克海脊（Gakkel Ridge）分为南森海盆和阿姆森海盆两部分。由于沿海脊两侧可识别出清晰的磁异常条带，欧亚海盆被认为遵循与目前全球活动洋底类似的扩张模式，其初始扩张出现在距今56 Ma前后［9—12］。在加克海脊发现了大量海底活动热液盆口，表明海盆仍处于持续扩张过程中，并成为现代超慢速海底扩张研究的焦点地区［7，13］。

美亚海盆包括加拿大海盆、楚科奇边缘地、阿尔法－门捷列夫海岭和马卡洛夫海盆4个部分。较之欧亚海盆，美亚海盆的构造格局和演化要复杂得多，也存在很多争议。目前得到公认的是加拿大海盆的洋壳性质［4，14—16］，而加拿大海盆中央的一条近N－S向线性重力异常低值带——弱磁异常带，则多被解释为古扩张中心所在位置［4，17—19］。争议最大的是海盆的演化模式，至少已经有4种模式被先后提出来［2，3，5，20］，其中逆时针旋转扩张模式受到越来越多的关注，该模式提出以罗莫诺索夫海岭作为转换断层，北极阿拉斯加－楚科塔微板块裂通过逆时针旋转的方式自北极加拿大裂离［4，21—23］（图1）。

图1 研究区地理位置（a）和地形地貌图（b）Fig.1 Regional bathymetry map of the Arctic Ocean（a）and location of the study area（b）

楚科奇边缘地在白令海峡以北的大陆架外缘显著地伸入深海盆中，导致北极阿拉斯加陆缘斜坡带相对平缓的走向发生剧烈的转折。楚科奇边缘地的陆壳性质很早就被认识到［1，15，19，24—25］，海底取样的结果也表明其最老的地层早至古生界［26］，而加拿大海盆扩张的开始一般认为在晚侏罗纪或早白垩纪（虽然尚无定论）［17，18，21，27—28］，因此楚科奇边缘地是叠置在海盆中的一个早期陆块，这表明边缘地与加拿大海盆的演化必然存在的密切联系，任何海盆的演化模式都需要合理解释边缘地的成因和演化。逆时针旋转扩张模式认为加拿大海盆以麦肯兹三角洲为旋转极发生了66°的逆时针旋转，而楚科奇边缘地与北极加拿大一侧的斯韦尔德鲁普（Sverdrup）盆地则通过这次旋转运动而分开。Grantz等［23］根据边缘地与相邻的门捷列夫－阿尔法海岭之间地磁场的差异，提出楚科奇边缘地以北风海脊的南端为轴心曾发生了顺时针的旋转，这次旋转事件发生在加拿大海盆扩张的中间时期，并与海盆扩张相伴发生（图1）。Miller等［5］则认为罗莫诺索夫海岭为扩张中心的海底扩张导致了边缘地与斯韦尔德鲁普盆地的分开，也就是边缘地的北界最初是与斯韦尔德鲁普盆地相接的。

无论何种模式，楚科奇边缘地的构造演化及其与周边盆地之间的相互作用必然会保存在边缘地内部的地质记录中，并且影响到现今的地球物理场格局。近年来，随着国际上诸如ArcGP、IBCAO等一系列计划的实施以及包括中国在内各国大量北极考察航次［29—30］的执行，关于北极地球物理方面的资料不断得到丰富和更新，这为综合分析楚科奇边缘地的构造演化提供了更好的资料基础。

3 资料与方法

本文的水深资料来自于北冰洋国际水深图计划（IBCAO）最新发布的3.0版北极水深网格数据［31］，该版本融合了近10余年的40余个调查航次的多波束、单波束测深数据以及其他来源的数据，网格间距达到500 m×500 m，较以前的版本能够更加精细地对海底地形地貌进行刻画。

利用卫星测高数据反演的重力异常场目前已经覆盖整个北极地区，相比较而言，受海冰影响，海洋重力调查测线仍然较稀疏，不足以反映区域重力场的细节。1998年以来启动的ArcGP计划融合航空、海洋和卫星等方式测量的重力资料编制极地重力场图件，已经多次发布64°N以北的空间重力场数据集，本文采用了其最新版本，网格间距为10 km×10 km［32］。同样由于海冰的原因，北极地磁数据主要来自航空地磁测量。本文选用了美国NGDC的EMAG2世界地磁网格数据，网格间距为2′×2′［33］。该数据在北极地区基本不存在空白区，很好地反映了区域整体磁场特征。

2005年，美国海岸警卫队（USCG）的Healy破冰船完成了楚科奇边缘地和门捷列夫海岭的多道地震测量［34］，其中楚科奇边缘地的测线长度达780 km（测线位置见图1）。本文对测线数据进行了处理和解译，根据剖面分析了边缘地内部的沉积层发育和声学基底起伏状态。此外，美国地质调查局（USGS）于1977—1993年在北风海脊和加拿大海盆、德国Alfred-Wagner研究所（AWI）于2008年在边缘地西南缘和门捷列夫海岭之间也完成了多条多道地震测线［26，35—36］，本文也参考了其中部分测线的解译结果。

文中首先基于水深数据分析了研究区的地形地貌特征，其次利用地震剖面解译阐述了地层发育特点和构造活动类型，然后结合重、磁场分析结果划分了研究区的构造单元，最后根据反演的地壳结构，并联系洋底扩张理论探讨了研究区的构造成因及其与周边、特别是加拿大海盆演化的关系。势场分析主要是利用空间重力网格数据计算了区域布格重力异常，并反演了莫霍面深度，结合磁异常场，综合分析了研究区的构造格局。反射地震剖面解译参考了Hegawald和Jokat［36］从阿拉斯加西北陆架浅海的5个钻孔［37］向边缘地进行剖面追踪的结果，据此推断了边缘地基底以上沉积层的时代，并识别了沉积层内发育的断层构造。

4 结果

4.1 地形地貌特征

研究区以楚科奇边缘地为中心，四周分布着浅海陆架、深海盆地、深海平原和海岭等地貌类型。楚科奇边缘地是一个南北长约600 km、东西宽约400 km的水下高地，除了南端与水深较浅的楚科奇陆架相连外，向另3个方向分别与加拿大海盆、楚科奇深海平原［26，36］（或称门捷列夫海盆［38］、楚科奇－门捷列夫海盆［39］）和门捷列夫深海平原之间的高差均超过2 000 m，与加拿大海盆之间甚至达3 000 m以上，而且均发育较陡的斜坡，其中与加拿大海盆之间的北风陡崖（Northwind Escarpment）坡度高达10°～20°。

边缘地水深整体上呈北深南浅、东深西浅变化，内部水深变化大，相对落差超过2 000 m，呈现槽－脊近平行相间排列的格局。自西向东可分为3个近N－S走向的地形单元，依次为楚科奇海台、北风深海平原（Northwind Abyssal Plain）和北风海脊（见图1）。楚科奇海台水深在700 m以内，呈两端宽中间窄的哑铃状，被中部狭窄的浅水谷地分成楚科奇顶盖（Chukchi Cap）和楚科奇隆起（Chukchi Rise）两部分［40—41］，前者位于北部，呈穹窿状，顶部最小水深180 m左右；后者位于南部，水深略大，最浅280 m左右。北风海脊水深一般在800～1 500 m以内，平均水深大于楚科奇海台，中间宽两端尖，略呈梭形，南部浅、起伏小，以水下台地为主，间有深水沟谷；北部深、起伏大，多水下深渊。北风深海平原是位于楚科奇海台和北风海脊之间的负地形单元，平均水深在2 000 m以上，内部包含多个近似平行的小海槽，中段和南段水深变化大，多水下小突起，北端通过一条弯曲的水下谷地过渡到加拿大海盆。

4.2 地层与构造特征

多道地震剖面显示，楚科奇边缘地整体上为声学基底隆起带。厚层沉积物主要分布在深海平原以及水下深渊部位，北风海脊和楚科奇海台两个水下高地的沉积层厚度小。沉积厚度与水深地形呈现明显的相关性，基底沉降则对沉积层的发育起到了至关重要的控制作用。沉积厚度南厚北薄，显示物源来自于陆架，是陆架沉积的延伸。

沉积层垂向上可分为3个层序（图2），最下部层序U1解释为声学基底，顶面为强振幅连续反射，在边缘地的各条剖面上均可连续追踪，内部以杂乱反射为主，局部顶面附近可以识别出内部次级反射面。折射浮标资料显示基底声速为5.2 km／s，推测为早期的沉积地层或者火山岩层［36，39，42］。基底被大量断层切割，在水下洼地部位断层尤为发育，基底面横向起伏较大，呈半地堑状构造。向陆架方向，由于沉积物供应量增加，基底埋深增大。

图2 多道地震剖面揭示的楚科奇边缘地的沉积地层层序和断层构造（测线位置见图9）Fig.2 Seismic sequences and fault structures in Chukchi Borderland（refer to Fig.9 for the profile location）

层序U2主要位于边缘地内部的深水谷地内，在海台、海脊以及深海平原中的局部隆起部位不发育（图2、图3）。U2覆盖在声学基底之上，可分为上下两层，下层U21为弱振幅、平行反射为主的倾斜反射层，与基底呈不整合接触关系；上层U22为强振幅、平行反射，内部反射层向断层方向倾斜。如以平均声速2.3 km／s［36］计算，U21的平均厚度在500 m左右，分布受到基底断陷的控制，横向厚度变大，为断层发育过程中沉积物持续充填的结果。U22平均厚度小于U21，同样受到基地断裂构造切割，内部反射层倾角较小。

图3 多道地震剖面揭示的深水谷地的半地堑构造以及高地上出露的基底（测线位置见图9）Fig.3 Half-graben structures in deep trough and outcropped basement in Chukchi Borderland（refer to Fig.9 for the profile location）

图4 多道地震剖面揭示的楚科奇边缘地与加拿大海盆结合部的沉积地层层序和断层构造以及基底内部结构（测线位置见图9）Fig.4 Seismic sequences，fault structures and basement inner substrata at the binding zone between Chukchi Borderland and Canada Basin（refer to Fig.9 for the profile location）

层序U3位于剖面最上部，为可连续追踪的半透明平行反射层，具席状外形，被一条中等强度反射界面分为上下两层，下层U31内部成层性好于上层U32，两者之间为假整合接触，可能反映了物源和沉积动力等方面的沉积环境的变化。U3厚度一般在500 ms以内，横向变化较小。U3仅在很少部位受断层切割，与下部断层的后期持续活动有关。U3以区域性不整合面与下伏层序U2分开，或者直接覆盖在声学基底之上。

楚科奇边缘地缺少深钻井，因此无法直接确定地震地层的时代。Hagewald和Jokat［36］根据阿拉斯加西北部陆架5口油气钻井的地层资料［37］、过井地震剖面和AWI 2008年的地震剖面推断，在楚科奇海台的西南部发育了古近纪以来的沉积地层，南端靠近陆架沉积盆地处可能存在白垩系。其中古近系受基底断层活动控制明显，且与新近系之间存在类似于U2和U3之间的清晰的不整合面；而新近系的中新统与上覆上新统和第四系存在沉积相的显著变化，与次级层序U31和U32相似。据此推测，楚科奇边缘地的沉积地层主要形成于新生代，U2和U3可能分别对应古近纪和新近纪——第四纪地层，两者内部的两个次级层序界面可能分别对应渐新统和上新统的底界面。而在横贯边缘地东缘与加拿大海盆的地震剖面上，虽然基底断块上升影响了两者之间的反射界面追踪，但根据Grantz等［35，43］对加拿大海盆地震地层反射特征和时代的判定，认为在加拿大海盆一侧，古近系之下存在一套白垩纪地层，该地层同样受到基底断层构造的影响（图4），但断层切割仅限于古近系和前新生代地层，反映边缘地与加拿大海盆在构造演化上的差异。较之于陆架和加拿大海盆的厚层沉积［43—45］，楚科奇边缘地的沉积厚度是显著减薄的，其中隆起多在1 km以内，凹陷处不过2～3 km，而基底之上的不整合面也显示了边缘地曾长期处于隆升侵蚀状态。

4.3 地球物理场特征

在研究区空间重力异常图（见图5a）上，楚科奇边缘地正负相间的重力异常高十分明显，不同于加拿大海盆较为平缓的低重力异常，也与楚科奇大陆架平缓异常背景上的局部团块状异常高以及门捷列夫海岭的横向强烈变化的小团块状正异常格局有显著差别。类似的异常分区在研究区布格重力异常图上也有清晰的显示（见图5b）。在与加拿大海盆相接的北风陡崖外侧，横亘着一条狭长的弧形负异常带（见图5a），将北风海脊的线状正异常带和加拿大海盆西侧的团块状低值正异常区分开。布格异常图上（见图5b），该弧形异常带则表现为强异常梯度带，显示两侧的莫霍面埋深和地壳性质有很大差异，这与一般认为的加拿大海盆为地壳厚度较小的洋壳，楚科奇边缘地为地壳厚度较大的微陆块的观点一致［24，26］。布格重力异常梯度带还存在于楚科奇边缘地的西侧和北侧，但梯度略小。其中西侧与楚科奇深海平原之间的异常梯度带大致呈NNW走向，北侧与门捷列夫深海平原相接处的走向则变化较大，特别是在北风深海平原的北端，异常带发生剧烈的向南的弯曲。无论是空间重力异常还是布格重力异常，边缘地与楚科奇陆架之间均显示为过渡关系，至少可以说明，两者在地壳性质上存在很大的相似性。

图5 研究区空间重力异常渲染图（a）和布格重力异常渲染图（b）Fig.5 Free-air gravity anomaly map（a）and bouguer gravity anomaly map（b）of the study area

在楚科奇边缘地内部，NNE走向线状空间重力异常高与基底隆起带大致吻合，而异常低值带则对应基底断陷带（图5a），沿地震剖面的水深和基底起伏与空间重力异常值的变化在曲线形态上极为相似（图6），反映出水深和沉积物厚度变化对空间重力异常分布的控制作用。布格重力异常图（图5b）则从更大尺度上揭示了边缘地的东西分带特征，即在东西两个重力低值带中间存在一个重力高值带，三者大致平行，表明边缘地中部存在莫霍面的隆起带。剖面上，布格异常沿A－A′剖面的平缓变化显示了边缘地深部结构的南北向相对均一性（图6a），而B－B′剖面布格异常曲线的起伏较大，大致与基底起伏相反，显示地壳的均衡补偿效应（图6b）。

图6 穿过楚科奇边缘地的两条综合剖面图（剖面位置见图9）Fig.6 Comprehensive interpretation profiles in the Chukchi Borderland（refer to Fig.9 for the profile location）

在研究区地磁异常图上（见图7），楚科奇边缘地以平缓变化的负异常为主，异常值在西部较东部略高（见图6b），可能表明东西部基底岩性存在差异。西部存在两条大致NS走向的正异常带，其中一条位于楚科奇海台中部，另一条则位于楚科奇海台与北风深海平原相接部位。边缘地以东的加拿大海盆为平缓变化的低异常区，两者之间存在一条高异常带，北段异常值高于南段，而且与水深梯度带的吻合程度也高于南段。楚科奇边缘地以北和以西均显示为大面积的杂乱分布的团块状正负异常区，异常值远高于相邻区域，表明其基底岩性具有强磁性，属于中生代形成的阿尔法－门捷列夫大火山岩省，该火山岩省的成因尚无定论，可能属于环北极大火山岩省的一部分［23］。加拿大海盆巨厚的沉积层可能掩盖了磁异常的条带，导致解释的困难［4，23］。

图7研究区磁异常渲染图Fig.7 Magnetic anomaly map of the study area

无论在重力异常图和地磁异常图上，位于楚科奇边缘地西南端均可以看到一个NW走向的异常区（图5和图7中的A区），表现为高空间重力异常、中低布格重力异常和高地磁异常，位于边缘地与北楚科奇海盆的交界处。

5 讨论

5.1 研究区构造格架

根据楚科奇边缘地与周边区域在地球物理场和地层发育方面的差异，将研究区划分为5个不同的构造单元，即楚科奇微陆块（CMP）、加拿大洋盆（COB）、阿尔法－门捷列夫大火山岩省（AMLIP）、北楚科奇陆架盆地（NCSB）和阿拉斯加被动大陆边缘带（APMB），其中楚科奇微陆块内部可进一划分为楚科奇隆起带、北风断陷盆地和北风隆起带3个次级单元（图9）。本划分方案不仅将楚科奇微陆块视为相对独立的构造单元，而且反映了微陆块与周边地块在成因上的区别与联系。

图8 研究区莫霍面等深图Fig.8 Contour map of Moho depth of the study area

图9 研究区构造格架图Fig.9 Tectonic framework of the study area

楚科奇微陆块范围大致与地理上的楚科奇边缘地重合，以轻微减薄的陆壳为特点，基底岩性复杂，Grantz等［26］利用活塞取样器和箱式取样器在北风海脊发现了早至寒武纪的基底岩石，认为与加拿大斯韦尔德鲁普岛的岩性成分相近。微陆块中部存在近N－S走向的莫霍面隆起带，自西向东将之分为楚科奇隆起带、北风断陷盆地和北风隆起带3个部分，范围大致与楚科奇海台、北风深海平原和北风海脊3个地理单元相当。3个构造带的地壳厚度存在5 km左右的差别。减薄的陆壳厚度约19～24 km（见图8），北风断陷盆地减薄尤为严重，可能是东西扩张蠕散或者地幔上拱顶托的结果。

加拿大洋盆地壳性质为典型的洋壳，厚度在10 km以内。其中包含了平均厚度超过4 km的厚层大洋沉积物［29］，沉积厚度自大陆边缘向洋盆内部逐渐减薄。洋盆中部基底略有抬升，发育密集正断层和地堑构造，推测为消亡的扩张中脊，中脊在重力异常图上有较明显显示，为一条线性低异常带，在73°N以北走向近N－S，以南则转为NE向，延入麦肯兹湾。

阿尔法－门捷列夫大火山岩省位于美亚海盆北部，涵盖罗莫诺索夫海岭与加拿大海盆之间的区域，以大范围的剧烈变化的地磁异常区为典型特征，地壳结构探测显示具有与水下火山脊相近的速度结构，形成于白垩纪［36，39］，其形成直接导致加拿大海盆北部洋盆扩张时期的构造被掩盖。形成模式可能为裂谷大陆边缘或者洋壳台地［15，38］。虽然与楚科奇海台同样表现出沉积厚度小、基底被正断层切割严重等特点，但折射地震数据显示了楚科奇海台与门捷列夫海岭在地壳性质上存在较大的差异［39］。

北楚科奇陆架盆地位于楚科奇陆架弗兰格尔岛以北，地震探测仅揭示了盆地南部的地层，沉积层厚度超过20 km［37］，是全球沉积厚度最大的盆地之一。盆地基底为陆壳性质［10，24，36］。

阿拉斯加被动大陆边缘位于北极阿拉斯加裂谷肩与加拿大海盆西南陆坡之间的区域，是在加拿大海盆扩张过程中形成的，白垩纪以来接受了来自陆地的大量碎屑沉积，以巨厚的楔状中新生代沉积为主要特征，沉积层被大量生长断层切割，断层倾向陆架方向［46］。

5.2 楚科奇边缘地新生代构造活动性及其动力学探讨

楚科奇边缘地新生代以来具有较以前更强的构造活动性，这从地震剖面揭示的广泛发育的断层构造得到证实。断层构造是塑造边缘地水下地形的主导因素，断块上升成为水下隆起和台地，凹陷处虽有沉积物充填，但仍表现出明显的负地形。

就断层的分布而言，断层走向多为NNE或近N－S向，相邻断层近乎平行排列，切割基底形成断块，呈半地堑或地堑－地垒相间排布，断层两盘基底落差最大超过300 m。断层活动大致有北强南弱、东强西弱的趋势，显示出边缘地内部构造活动的不均一性。值得注意的是，在西部的楚科奇隆起上，断裂活动也有不同程度的发育，切割基底的同时也使得上覆新近纪以来的沉积层发生变形甚至错断。

这些断层以张性正断层为主，断层的活动时代主要在新近纪以前，切割了基岩和沉积层下部，与沉积充填过程伴生；部分断层继续活动至新近纪以来，甚至第四纪，从而导致海底地形发生微小起伏（见图2、图3）。

大量张性断层的存在及其在新生代的持续活动表明，楚科奇边缘地在新生代早期处于区域性的拉张应力环境中，此时欧亚海盆刚刚开始扩张，而相邻的加拿大海盆则早已停止海底扩张过程，因此推测此时的的张应力来自下部地幔隆起的顶托作用。区域性拉张作用在中新世以来可能有所削弱，这从层序U2与U3间的不整合面可以得到证实。由于楚科奇海台隆起部位下部沉积层缺失，从AWI地震测线向边缘地追踪可能导致时代的偏差，Grantz等［26，43］就曾将层序U2解释为白垩纪沉积。而时代的对比是建立在陆架和边缘地中生代以来相近的构造演化的前提下的，因此也不能排除边缘地独立演化，导致古近纪缺失的可能。如果能在北风深海平原北端与门捷列夫深海平原连接处获取地震剖面，则至少可以建立楚科奇边缘地沉积与相邻深海沉积序列之间的联系。

5.3 与加拿大海盆在成因演化上的关系

由于相互之间特殊的交接关系，楚科奇边缘地的成因演化不可避免地会与加拿大海盆的演化联系在一起。虽然尚有争议，加拿大海盆的扩张时间大致处于侏罗纪和早白垩纪之间［17，18，47］，而地震剖面显示该时期楚科奇边缘地还没有沉积层发育，基底之上的不整合面也表明边缘地处于隆升剥蚀环境。而最新研究表明，与加拿大海盆扩张大致同时间，边缘地以西的楚科奇深海平原也开始形成洋壳，导致楚科奇边缘地从东西伯利亚大陆边缘剥离开来。如果将阿拉斯加陆缘斜坡带向NW方向外延，则在楚科奇深海平原附近存在一个向陆架内凹的缺口，该缺口可能对应了楚科奇边缘地裂离之前的位置。裂离的方式尚不清楚，Grantz等［23，26，48，49］认为边缘地以南端点为轴发生了旋转，而Miller等［5，50］则提出边缘地自陆缘发生平移的观点。但无论如何，这种与加拿大海盆扩张方向背道而驰的裂离必然导致边缘地与海盆发生碰撞，由于较轻的陆块和较重的洋壳之间的密度差，这种碰撞甚至可能导致洋壳俯冲作用的发生［51］，并使得边缘地在此期间长期处于隆升剥蚀状态。而边缘地新生代以来的扩张作用可能与俯冲作用停止后的应力调整有关。无论从构造地貌、地球物理场特征，还是重力反演的地壳厚度特征，均显示楚科奇微陆块与加拿大海盆之间存在显著的差异，需要解决的则是通过深地震探测方法来验证北风海脊之下是否存在俯冲带构造。

基于上述讨论，推测楚科奇微陆块中新生代的构造演化过程至少包括两个阶段，即（1）新生代以前，伴随着加拿大海盆的持续扩张，楚科奇微陆块和加拿大海盆之间由被动大陆边缘转化为主动大陆边缘，较重的洋壳俯冲到较轻的陆壳之下，微陆块内部以隆升和剥蚀作用为主；（2）新生代以来，加拿大海盆停止扩张，向楚科奇微陆块的俯冲作用停止，被顶托隆升的陆壳发生均衡调整作用，导致大量张裂构造的发育，并形成了贯穿微陆块南北的北风断陷盆地。

6 结论

利用重力、地磁和反射地震资料综合分析表明，楚科奇边缘地无论在地球物理场还是构造发育上均与邻区具有明显差别，是一个相对独立的构造单元。除了南侧为陆架外，边缘地周边为洋壳所包围，边缘地自身的地壳厚度也发生减薄。边缘地内部发育了走向NE的大量新生代断层，断层构造塑造了区域的沉积物分布和地形地貌格局。边缘地可能形成于其西侧侏罗纪－早白垩纪的张裂作用，而内部的构造格局则可能与加拿大海盆向边缘地俯冲作用停止后的均衡调整有关。

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Geophysical field and tectonic framework of the Chukchi Borderland，Arctic Ocean

Li Guanbao1，2，Liu Chenguang1，2，Hua Qingfeng1，2，Han Guozhong1，2，Liu Baohua2，3

（1.First Institute of Oceanography，State Oceanic Administration，Qingdao 266061，China；2.Key Laboratory of State Oceanic Administration for Marine Sedimentology and Environmental Geology，Qingdao 266061，China；3.National Deep Sea Center，Qingdao 266061，China）

On the basis of high-resolution bathymetry，gravity，magnetic and multi-channel reflection seismic data，the geomorphology and geophysical characteristic of the Chukchi Borderland and its adjacent area was synthetically analyzed and the tectonic division was made.The results shows that the Chukchi Borderland is a relatively isolated tectonic unit and has different geophysical and structural features from the peripheral units，they are Canada Oceanic Basin，Alpha-Mendeleev Large Igneous Province，North Chukchi Continental Shelf Basin and Alaska Passive Continental Margin.Chukchi Borderland is a micro-continental plate with thinned crust，where a large scale E－W oriented tectonic stretching had happened during the early and middle stage of the Cenozoic.Basement uplifting and subsiding is the controlling factor of the modern geomorphic features and sediments accumulation.The Chukchi micro-continental plate was supposed to result from the rifting process of the North Chukchi Basin in Jurassic to early Cretaceous Period，while its modern tectonic framework with juxtaposition of basins and ridges might be the result of isostatic regulation after the cease of subduction of oceanic crust in Canada Basin to the Borderland.

Chukchi Borderland；geophysical field；tectonic unit；tectonic evolution

P738

A

0253-4193（2014）10-0069-11

2014-02-25；

2014-06-25。

南北极环境综合考察与评估专项课题（CHINARE2013－03－03－02，CHINARE2014－03－03－02）。

李官保（1976—），男，山东省商河县人，副研究员，主要从事海洋地球物理与海底构造研究。E-mail：gbli＠fio.org.cn

李官保，刘晨光，华清锋，等.北冰洋楚科奇边缘地的地球物理场与构造格局［J］.海洋学报，2014，36（10）：69—79，doi.10.3969／j.issn.0253-4193.2014.10.008

Li Guanbao，Liu Chenguang，Hua Qingfeng，et al.Geophysical field and tectonic framework of the Chukchi Borderland，Arctic Ocean［J］.Acta Oceanologica Sinica（in Chinese），2014，36（10）：69—79，doi.10.3969／j.issn.0235-4193.2014.10.008