West Siberian sedimentary basin. Crustal subsidence caused by rock contraction in its lower part due to prograde metamorphism

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The history of the crustal subsidence in the Mesozoic and Cenozoic in the West Siberian Basin – the largest sedimentary basin in the world – is considered. Most researchers associate its formation with post-rift subsidence of the crust, which followed an episode of strong lithospheric stretching about 250 million years ago near to the Permian to the Triassic transition. A characteristic feature of post-rift subsidence is a decrease in its rate in time. During the Mesozoic-Cenozoic history, in Western Siberia the rate of crustal subsidence should have slow down by an order of magnitude. However, the analysis of long (700–900 km) seismic profiles in the north of Western Siberia and in the Southern Kara Sea shows that since the beginning of the Mesozoic in these regions, on average, there has been an acceleration of the crustal subsidence. Under such circumstances, lithospheric stretching in them could be responsible for only a small part of the total subsidence of the crust of 6–7 km. In Western Siberia, the Earth’s crust is close to the isostatic equilibrium. Then, in the absence of strong stretching, the accumulation of thick sedimentary sequences in the basin could only have been caused by rock contraction in the lower crust due to prograde metamorphic reactions. To obtain the above results, we used, for the first time, some simple methods to analyze the structure of the sedimentary cover in the West Siberian Basin. Detailed seismic profiles have been published for many other deep basins on all the continents. The methods of their interpretation implemented in this paper can be easily applied to determine the role of lithospheric stretching in the formation of deep sedimentary basins on the global scale.

About the authors

E. V. Artyushkov

Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: arty-evgenij@yandex.ru

Academician of the RAS

Russian Federation, Moscow

P. A. Chekhovich

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

Email: p.chekhovich@gmail.com

Музей землеведения

Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Артюшков Е.В. Физическая тектоника. М. Наука, 1993. 457 с.
  2. Артюшков Е.В., Беляев И.В., Казанин Г.С., Павлов С.П., Чехович П.А., Шкарубо С.И. Механизмы образования сверхглубоких прогибов: Северо-Баренцевская впадина. Перспективы нефтегазоносности // Геология и геофизика. 2014. Т. 55 № 5–6. С. 821–846.
  3. Артюшков Е.В., Чехович П.А. Роль глубинных флюидов в погружении коры древнего кратона. Осадочный бассейн Московской синеклизы в позднем девоне // Доклады РАН. Науки о Земле. 2022. Т. 507. № 2. С. 119–131. https://doi.org/ 10.31857/S2686739722601843
  4. Артюшков Е.В., Чехович П.А. Западно-Сибирский осадочный бассейн. Отсутствие сильного растяжения земной коры по данным сверхглубокого бурения // Доклады РАН. Науки о Земле. 2023. Т. 512, № 2. С. 90–99. https://doi.org/10.31857/S2686739723601175
  5. Астафьев Д.А., Скоробогатов В.А., Радчикова А.М. Грабен-рифтовая система и размещение зон нефтегазонакопления на севере Западной Сибири // Геология нефти и газа. 2008. № 4. С. 2–8.
  6. Добрецов Н.Л., Полянский О.П., Ревердатто В.В., Бабичев А.В. Динамика нефтегазоносных бассейнов в Арктике и сопредельных территориях как отражение мантийных плюмов и рифтогенеза // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 8. С. 1145–1161.
  7. 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. doi: 10.15372/GiG20160810
  8. 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. doi: 10.15372/GiG20170307
  9. 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. 2018. № 4. С. 10–26. doi: 10.18303/2619-1563-2018-4-3
  10. Метелкин Д.В., Верниковский В.А., Казанский А.Ю. Тектоническая эволюция Сибирского палеоконтинента от неопротерозоя до позднего мезозоя // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 7. С. 883–899.
  11. 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.
  12. Сараев С.В., Батурина Т.П., Пономарчук В.А., Травин А.В. Пермотриасовые вулканиты Колтогорско-Уренгойского рифта Западно-Сибирской геосинеклизы // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. № 1. С. 4–20.
  13. Смирнов О.А., Бородкин В.Н., Лукашов А.В., Плавник А.Г., Трусов А.И. Региональная модель рифтогенеза и структурно-тектонического районирования севера Западной Сибири и Южно-Карской синеклизы по комплексу геолого-геофизических исследований // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2022. http://www.ngtp.ru/rub/2022/1_2022.html
  14. 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.
  15. Allen P.A., Allen J.R. Basin analysis. Oxford. 2005. Blackwell. 549 p.
  16. 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.
  17. Kaban M.K., P. Schwintzer P., Tikhotsky S.A. Global isostatic gravity model of the Earth // Geophys. J. Int. 1999. V. 136. P. 519–536.
  18. Lithgow-Bertelloni C., Silver P.G. Dynamic topography, plate driving forces and the African Superswell // Nature. 1998. V. 395. P. 269–272.
  19. McKenzie D. Some remarks on the development of sedimentary basins // Earth Planet. Sci. Lett. 1978. V. 40. P. 25–32.
  20. Molnar P., England P.C., Jones C.H. Mantle dynamics, isostasy, and the support of high terrain // Journal of Geophysical Research. Solid Earth. 2015. V. 120. P. 1932–1957. https://doi.org/ 10.1002/2014JB011724

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences