West Siberian sedimentary basin. Highly heterogeneous subsidence of the earth's crust caused by metamorphism catalyzed by the influx of mantle fluids

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Most researchers associate the formation of large sedimentary basins on the continents with strong stretching of the lithospheric layer – rifting. The formation of the world's largest West Siberian basin is explained by post-rift subsidence of the crust after rifting at the Permian-Triassic transition. Post-rift subsidence is commonly described using the classical pure shear model. Analysis of seismic profiles with a total length of 2.500 km showed that this model is not applicable to the West Siberian basin. The rate of post-rift subsidence of the crust should decrease rapidle and smoothly over time. In the West Siberian Basin, the most rapid subsidence occurred, however, not in the Triassic, immediately after the supposed stretching, but in the Jurassic and Cretaceous, when the post-rift subsidence should have been practically completed. Moreover, in the Mesozoic and Cenozoic, the subsidence of the crust was very complex, and it was highly heterogeneous both in time and area. Far from the active boundaries between the plates, such a subsidence with the accumulation of up to 6–7 km of sediments could only be caused by significant contraction of rocks in the Earth's crust as a result of prograde metamorphism, catalyzed by the influx of surface-active fluids from the mantle into the crust. The strong heterogeneity of the subsidence indicates that the influx of these fluids into the crust was also heterogeneous in time, space, and possibly composition.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

E. Artyushkov

Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: arty-evgenij@yandex.ru

Academician of the RAS

Rússia, Moscow

P. Chekhovich

Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University

Email: p.chekhovich@gmail.com

Museum of Earth Science

Rússia, Moscow; Moscow

Bibliografia

  1. Artemjev M.E., Artyushkov E.V. Structure and isostasy of the Baikal rift and the mechanism of rifting // J. Geophys. Res. 1971. V. 76. P. 1197–1211.
  2. McKenzie D. Some remarks on the development of sedimentary basins // Earth Planet. Sci. Lett. 1978. V. 40. P. 25–32.
  3. Allen J.R., Allen P.A. Basin Analysis: Principles and Application to Petroleum Play Assessment, 3rd Edition, 2013, Wiley-Blackwel, 640 p.
  4. Добрецов Н.Л., Полянский О.П., Ревердатто В.В., Бабичев А.В. Динамика нефтегазоносных басейнов в Арктике и сопредельных территориях как отражение мантийных плюмов и рифтогенеза // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 8. С. 1145–1161.
  5. Сурков В.С., Смирнов Л.В., Жеро О.Г. Раннемезозойский рифтогенез и его влияние на структуру литосферы Западно-Сибирской плиты // Геология и геофизика. 1987. № 9. С. 3–11.
  6. Артюшков Е.В., Чехович П.А. Западно-Сибирский осадочный бассейн. Отсутствие сильного растяжения земной коры по данным сверхглубокого бурения // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 512. № 2. С. 251–260. https://doi.org/10.31857/S2686739723601175
  7. Артюшков Е.В., Чехович П.А. Западно-Сибирский осадочный бассейн. Погружение коры вследствие уплотнения пород в ее нижней части в результате проградного метаморфизма // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле. 2024. Т. 515. № 2. С. 258–273. https://doi.org/10.31857/S2686739724040112
  8. Мещеряков К.А., Карасева Т.В. Особенности формирования триасовых прогибов севера Западной Сибири в связи с нефтегазоносностью // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2010. Т. 5. № 10. С. 9. EDN OYQEVP
  9. Конторович В.А., Аюнова Д.В., Губин И.А., Ершов С.В., Калинин А.Ю., Калинина Л.М., Канаков М.С., Соловьев М.В., Сурикова Е.С., Шестакова Н.И. Сейсмостратиграфия, история формирования и газоносность структур Надым-Пурского междуречья // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 8. С. 1583–1595. https://doi.org/10.15372/GiG20160810
  10. Конторович В.А., Аюнова Д.В., Губин И.А., Калинин А.Ю., Калинина Л.М., Конторович А.Э., Малышев Н.А., Скворцов М.Б., Соловьев М.В., Сурикова Е.С. История тектонического развития Арктических территорий и акваторий Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции // Геология и геофизика. 2017. Т. 58. № 3–4. С. 423–444.
  11. Конторович В.А., Аюнова Д.В., Гусева С.М., Калинина Л.М., Калинин А.Ю., Канаков М.С., Соловьев М.В., Сурикова Е.С., Торопова Т.Н. Сейсмогеологическая характеристика осадочных комплексов и нефтегазоносность Ямальской, Гыданской и Южно-Карской нефтегазоносных областей (Арктические регионы Западной Сибири, шельф Карского моря) // Геофизические технологии. № 4. 2018. С. 10–26. https://doi.org/10.18303/2619–1563–2018–4–3
  12. Kaban M.K., Schwintzer P., Tikhotsky S.A. Global isostatic gravity model of the Earth // Geophys. J. Int., 1999. V. 136. P. 519–536.
  13. Артюшков Е.В., Чехович П.А. Роль глубинных флюидов в погружении коры древнего кратона. Осадочный бассейн Московской синеклизы в позднем девоне // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле. 2022. Т. 507. № 2. С. 119–131. https://doi.org/10.31857/S2686739722601843
  14. Общая стратиграфическая шкала // ВСЕГЕИ: МСК, 2024. Режим доступа: https://vsegei.ru/ru/about/msk/str_scale/os_scale-03-24.pdf (дата обращения: 12.08.2024)
  15. Конторович А.Э., Конторович В.А., Рыжкова С.В., Шурыгин Б.Н., Вакуленко, Л.Г. Гайдебурова Е.А., Данилова В.П., Казаненков В.А., Ким Н.С., Костырева Е.А., Москвин В.П., Ян П.А. Палеогеография Западно-Сибирского осадочного бассейна в юрском периоде // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 8. С. 972—1012.
  16. Сурков В.С., Смирнов Л.В., Жеро О.Г. Раннемезозойский рифтогенез и его влияние на структуру литосферы Западно-Сибирской плиты // Геология и геофизика. 1987. № 9. С. 3–11.
  17. Артюшков Е.В. Физическая тектоника. М.: Наука, 1993, 457 с.
  18. Добрецов Н.Л., Полянский О.П. О механизмах формирования глубоких осадочных бассейнов: достаточно ли данных для доказательства эклогитизации? (Геология и геофизика, 2010. Т. 51. № 12. С. 1687–1696.
  19. Semprich J., Simon N.S.C., Podladchikov Yu.Yu. Density variations in the thickened crust as a function of pressure, temperature, and composition, Int. J. Earth Sci (Geol. Rundsch.) 2010. V. 99. P. 1487–1510. https://doi.org/10.1007/s00531-010-0557-7
  20. Artyushkov E.V., Mörner N.-A., Tarling D.L. The cause of loss of lithospheric rigidity in areas far from plate tectonic activity // Geophys. J. Int. 2000. V. 143. P. 752–776.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Suppl.
Baixar (403KB)
Metadados
3. Fig. 1. Seismic profiles in the northern part of the West Siberian basin and the points at which average sinking rates were determined. The basin boundary (along the base of the Jurassic) is shown as a dotted line, the contours of the graben rifts are colored ([8], with changes)

Baixar (210KB)
Metadados
4. Fig. 2. Seismogeological section according to regional profile No. 26 (A) ([9] with changes) and diagrams of average diving speeds determined at points x = 180, x = 400 and x = 600 km (B). The red line on the diagrams shows the values of average diving speeds calculated based on theoretical models due to stretching of the lithospheric layer; 1 – pre-Mesozoic base; Mesozoic-Cenozoic seismogeological complexes (2-8): 2 – Middle-Upper Triassic Terrigenous (T2-3), 3 – Lower Jurassic (J1), 4 – Middle-Upper Jurassic (J2-3), 5 – Neocomian (K1), 6 – Aptian-Albian-Cenomanian (K1-2), 7 – Turonian-Maastrichtian (K2), 8 – Cenozoic (KZ); 9 – discontinuous faults; reflecting horizons: P – boundary within the Paleozoic complex, A – base of the Terrigenous Triassic, Ia – roof of the Terrigenous Triassic, C – roof of the Lower Jurassic; figures in circles – dates of the reflecting horizons according to the data given in the OSH version, current as of March 2024 [14]. The inset on the left shows the profile location.

Baixar (216KB)
Metadados
5. Fig. 3. Seismogeological section of the Kara Sea– Yamal Peninsula profile (A) (profile Reg_II-II from [11] with changes) and diagrams of average diving velocities (B), determined at points x = 230, x = 360, x = 570 and 730 km. Seismogeological complexes (1-10): 1 – Cenozoic, 2 – Turonian-Maastrichtian, 3 – Aptian-Albian-Cenomanian, 4 – Neocomian, 5 – Middle Upper Jurassic (Callovian-Tithonian), 6 – Lower Middle Jurassic, 7 – Middle Upper Triassic, 8 – Lower Triassic, 9 – Paleozoic platform deposits, 10 – rocks of the Proterozoic-Paleozoic basement

Baixar (222KB)
Metadados
6. Fig. 4. Seismogeological section of the Kara Sea– Gydan Peninsula profile ([10] with changes) (A), diagrams of average sinking velocities determined at points x = 280, x = 420, x = 565, 800 km (B) and diagrams for regional profiles 26 and II-II (C and D). See the symbols in Fig. 3.

Baixar (269KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025