Original paper

Volcanism in the Canadian High Arctic related to the opening of the Arctic Ocean

[Vulkanismus in der kanadischen Arktis als Vorläufer der Öffnung des Arktischen Ozeans]

Estrada, Solveig;Henjes-Kunst, Friedhelm

Abstract

Cretaceous volcanic rocks from the Axel Heiberg and Ellesmere islands of the Canadian High Arctic were studied for their petrography, geochemistry, Rb-Sr and Sm-Nd isotopes, and geochronology. The Early Cretaceous to early Cenomanian tholeiitic olivine basalts of the Isachsen and Strand Fiord formations are petrographically, geochemically, and in their initial Sr and Nd isotope compositions very similar, despite the difference in their formation age of about 20 Ma. Geochemically, they can only be distinguished by higher average Cu concentrations in the Isachsen Formation basalts. These basalts are interpreted as erosion relics of continental flood basalts forming an igneous province with volcanics of similar age in Svalbard and Franz Josef Land. On the contrary, the Hansen Point volcanics which crop out at the northern coast of Ellesmere Island are bimodal and alkaline in character. The geochronological data for these volcanics (Rb/Sr isochron age of 80 ± 2 Ma on five whole-rock samples, identical K/Ar and 40 Ar/ 39 Ar ages of about 65 Ma on one sample) are still inconsistent. We interpret the 80 Ma isochron age as the presently best estimate for their formation age. Together with other Late Cretaceous to Paleocene bimodal alkaline volcanic suites in the Arctic (Kap Washington Group of North Greenland,volcanic pebbles in Paleocene sediments at the western coast of Nares Strait) they were probably formed in several branches of a continental rift system preceding the opening of the Eurasian Basin.

Kurzfassung

Kretazische vulkanische Gesteine von den Axel-Heiberg- und Ellesmere-Inseln in der kanadischen Arktis wurden petrographisch, geochemisch,Rb-Sr- und Sm-Nd-isotopenchemisch sowie geochronologisch untersucht. Tholeiitische OlivinBasalte in den unterkretazischen bis frühcenomanen Isachsen- und Strand-Fiord-Formationen sind petrographisch, geochemisch sowie nach ihren initialen Sr- und Nd-Isotopenverhältnissen sehr ähnlich, obwohl ihre Bildungsalter ca.20 Ma voneinander differieren. Die Basalte der Isachsen-Formation unterscheiden sich lediglich durch im Mittel höhere Cu-Gehalte von denen der Strand-Fiord-Formation. Beide Basalt-Vorkommen werden als Erosionsreste kontinentaler Flutbasalte interpretiert und gemeinsam mit Vulkaniten ähnlichen Alters von Svalbard und Franz-Josephs-Land einer magmatischen Provinz zugeordnet. Die Hansen-Point-Vulkanite, die an der Nordküste der Ellesmere-Insel aufgeschlossen sind, zeigen dagegen einen bimodalen alkalischen Charakter. Geochronologische Daten für diese Vulkanite (Rb/Sr-Gesamtgesteins-Isochronenalter von 80 ± 2 Ma an fünf Proben,fast identische K/Ar- and 40 Ar/ 39 Ar-Gesamtgesteinsalter von rund 65 Ma an einer Probe) sind noch unzureichend.Wir interpretieren das Isochronenalter von 80 Ma als die zurzeit beste Schätzung für das Bildungsalter der Vulkanite. Die Hansen-Point-Vulkanite und andere oberkretazisch­paläozäne Alkali-Vulkanit-Vorkommen in der Arktis (Kap Washington-Gruppe in NordGrönland, vulkanische Gerölle in paläozänen Sedimenten an der Westküste der Nares Strait) wurden möglicherweise in verschiedenen Zweigen eines kontinentalen Riftsystems, das der Öffnung des Eurasischen Beckens voranging,gebildet.

Keywords

Cretaceous;volcanic rocks;major elements;trace elements;Rb/Sr;Sm/Nd;K/Ar;40 Ar/ 39 Ar;absolute age Ellesmere Island;Axel Heiberg Island;Canada;Arctic Ocean