Correlation of Cenozoic Sequences of the Canadian Arctic Region and Greenland; Implications for the Tectonic History of Northern North America

Abstract

ABSTRACT Evidence is reviewed in this paper for the existence, on the polar margin of Canada and Greenland, of 12 regionally correlative depositional sequences that range from the Danian to the Pleistocene in age. Sequences are dated using foraminifera, dinoflagellates, miospores, land mammals and other macrofauna, magnetostratigraphy, and various radio-metric methods. However, the present resolution of biostratigraphic schemes generally falls short of that provided by low latitude localities of similar age. The last seven cycles of the Cenozoic, those younger than 47 Ma, have been profoundly influenced by global climate variation. No such climate effect is recognizable in the earlier five sequences (65 to 47 Ma) for which a tectonic explanation is invoked. Rift-related deformation has affected depositional patterns for the later Cretaceous and Danian of the Labrador Sea and Baffin Bay region. This rift system is also inferred to have developed across the eastern Arctic Islands and to have included coeval volcanics and dyke swarms of northernmost Ellesmere Island and North Greenland. The Eurekan Orogeny evolved through various phases from the early Late Paleocene (Selandian) to at least the end of the Eocene. These phases involved the simultaneous emplacement of one or several plumes from a migrating hotspot, first beneath West Greenland, later beneath East Greenland, and finally beneath the North Atlantic and ancestral Iceland. The eastward migration of the plume jet is matched in time by the apparently diachronous westward expansion of the Eurekan Orogen and progressive rotation of tectonic transport directions; from northeasterly- and northerly-directed in the mid-Late Paleocene to northwesterly-directed in the latest Paleocene and Early Eocene, to westerly- and southwesterly-directed in the Middle and Late Eocene. A fundamental driving force for orogeny is considered to have been gravitational potential and spreading forces created by sublithospheric underplating and plume-induced regional uplift acting on the ancestral Greenland microplate. The orogenic transport directions of the Middle and Late Eocene are roughly parallel to those which acted to extend the eastern Arctic Islands and Baffin Bay region in the Cretaceous and Danian. Thus northwesterly-striking extension faults and northerly-striking sinistral faults, all active during the rifting phase, were converted into thrust inversion structures and dextral strike-slip faults, respectively, during the later stages of the Eurekan Orogeny. This conclusion, together with a presumed Late Paleocene and Early Eocene age for oceanic crust in northern Labrador Sea, promises to help resolve some of the long-standing issues surrounding the Nares Strait debate. Plume-head push acting on the Labrador and Baffin margins of North America, beginning at about 61 Ma, may also partly account for the simultaneous development of the Beaufort Foldbelt and other Laramide thrust belts of the North American Cordillera. End_Page 223------------------------ RESUME Des faits sont mis en evidence dans cet article pour montrer l'existence, sur la marge polaire du Canada et du Groenland, de 12 sequences de depot correlatives a l'echelle regionale, qui varient en age entre le Danien et le Pleistocene. Les sequences sont datees en utilisant les foraminiferes, les dinoflagelles, les miospores, les mammiferes terrestres et d'autres macrofaunes, la magnetostratigraphie, et diverses methodes radiometriques. Toutefois, la presente resolution des schemas biostratigraphiques n'est generalement pas aussi precise que celle fournie par les localites de basse latitude et d'age similaire. Les sept derniers cycles du Cenozoique, ceux plus jeunes que 47 Ma, ont ete profondement influences par les variations climatiques globales. Il n'y a pas d'effet climatique semblable reconnu dans les cinq sequences anterieures (65 a 47 Ma) pour lesquelles une explication tectonique est invoquee. Une deformation liee a un rift a affecte les patrons de depot pour la fin du Cretace et le Danien de la region de la mer du Labrador et de la baie de Baffin. Le systeme de rift est aussi infere s'etre developpe a travers les iles de l'Arctique Est et avoir inclut des volcanites contemporaines et des essaims de dyke de la partie extreme nord de l'ile d'Ellesmere et du Groenland Nord. L'orogenie Eurekeenne a evolue a travers diverses phases a partir du debut du Paleocene superieur (Selandien), jusqu'au moins la fin de l'Eocene. Ces phases impliquent l'emplacement simultane de un ou plusieurs panaches mag-matiques provenant d'un point chaud en migration, en premier lieu au Groenland Ouest, plus tard sous le Groenland Est, et finalement sous l'Atlantique Nord et l'Islande ancestrale. La migration vers l'est de ce panache-jet est apparente dans le temps par une expansion vers l'ouest, apparemment diachronique, de l'orogene Eurekeen et a la rotation progressive des directions de transport tectonique, ayant une direction nord-est et vers le nord au mi-Paleocene superieur, a une direction vers le nord-ouest a la fin du Paleocene et le l'Eocene inferieur, a une direction vers l'ouest et vers le sud-ouest a l'Eocene moyen et superieur. Le potentiel gravitationnel et les forces d'expansion creees par le sous-plaquage sub-lithospherique et le soulevement regional induit par le panache magmatique agissant sur la micro-plaque Groenland ancestrale sont considerees avoir ete la force motrice fondamentale de l'orogenie. Les directions de transport tectonique de l'Eocene moyen et superieur sont grossierement paralleles a celles qui ont agit pour etirer la region de l'est des iles de l'Arctique et de la baie de Baffin au Cretace au et Danien. Donc, les failles d'extension orientees vers le nord-ouest et les failles senestres orientees vers le nord, toutes actives durant la phase de rift, furent converties respectivement en des structures d'inversion par chevauchement et en failles de decrochement dextre durant les etapes finales de l'orogenie Eurekeenne. Cette conclusion, alliee a un age presume Paleocene superieur et Eocene inferieur pour la croute oceanique du nord de la mer du Labrador, promet d'aider a resoudre quelques-unes des questions de longue date concernant le debat du detroit de Nares. La poussee de la tete d'un panache magmatique agissant sur les marges du Labrador et de Baffin de l'Amerique du Nord, debutant a environ 61 Ma, peut aussi rendre compte du developpement simultane de la ceinture de plissement de Beaufort et d'autres ceintures de chevauchement de Laramide dans la Cordillere de l'Amerique du Nord. Traduit par Lynn Gagnon