Keywords
lithosphere model
West Siberian plate
numerical simulation
Section
Abstract
The article is devoted to the study of the stress and strain state of the lithospheric sections of the West Siberian plate. The regions of the West Siberian plate containing oil and gas fields, through which the geological profile "Bitum-1988" is laid, are chosen as the object of research. On the basis of geological and geophysical data, two-dimensional computer models of lithospheric sections of different thickness were created, and the state of stress and strain of lithospheric sections and upper crustal layers was calculated. It was found that as a result of lithospheric stretching-compression, areas of plastic strain localization and zones of positive horizontal stress in the earth's crust, corresponding to the locations of hydrocarbon traps and oil and gas reservoirs, appeared in the regions of the Yarsomovsky trough, the Severnaya anticline, the Taz swell, and the Khudosei trough. A more detailed analysis of the Severnaya anticline, the Yarsomovsky trough and the Taz swell reveals that the foci of positive horizontal stresses in the sedimentary cover coincide with the zone of inelastic strain localization, which indicates the possible origin of the fault structure of the sedimentary cover and the presence of hydrocarbon traps or oil and gas deposits in it.
References
Атлас «Опорные геолого-геофизические профили России». Глубинные сейсмические разрезы по профилям ГСЗ, отработанным в период с 1972 по 1995 год [Электронный ресурс] / СПб, ВСЕГЕИ, 2013. С. 42–44. URL: https://webftp.vsegei.ru/glubgeoph/seism42.pdf [Atlas «Base geological and geophysical profiles of Russia». Deep seismic sections along the DSS profiles developed in the period from 1972 to 1995 [Electronic resource] / SPb, VSEGEI, 2013. P. 42–44. URL: https://webftp.vsegei.ru/glubgeoph/seism42.pdf].
Ахметов А.Ж., Смолин И.Ю. Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния Тунгусской синеклизы и Якутско-Вилюйской крупной изверженной провинции // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2022. № 75. С. 52–66. https://doi.org/10.17223/19988621/75/5 [Akhmetov A.Zh., Smolin I.Yu. Computer modelling of the state of stress and strain of the Tunguska and Vilyui syneclises // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika. 2022. № 75. P. 52–66 (in Russian)].
Ахметов А.Ж., Смолин И.Ю. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния Якутско-Вилюйской изверженной провинции для анализа геотектонических процессов в Сибирском кратоне // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2021. № 69. С. 53–68. https://doi.org/10.17223/19988621/69/5 [Akhmetov A.Zh., Smolin I.Yu. Numerical modeling the state of stress and strain of the Yakutsk-Vilyui large igneous providence for the analysis of geotectonic processes in the Siberian craton // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika. 2021. № 69. P. 53–68 (in Russian)].
Будков А.М., Кочарян Г.Г. Формирование зоны нарушенного материала в окрестности динамического сдвига по разлому в кристаллическом массиве горных пород // Физическая мезомеханика. 2024. Т. 27. № 1. С. 102–116. https://doi.org/10.55652/1683-805X_2024_27_1_102-116 [Budkov A.M., Kocharyan G.G. Formation of the near-fault damage zone during dynamic rupture in a crystalline rock mass // Physical Mesomechanics. 2024. V. 27. P. 303–316. https://doi.org/10.1134/S102995992403007X].
Буслов М.М. Террейновая тектоника ЦентральноАзиатского складчатого пояса // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 3. C. 641–665. https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-3-0147 [Buslov M.M. Terrain tectonics of the Central Asian folded belt // Geodinamika i tektonofizika. 2014. V. 5. № 3. P. 641–665 (in Russian)].
Гурари Ф.Г. Геология и перспективы нефтегазоносности Обь-Иртышского междуречья. Л.: Гостехиздат, 1959. 174 с. [Gurari F.G. Geologiya i perspektivy neftegazonosnosti Ob’-Irtyshskogo mezhdurech’ya. Leningrad: Gostekhizdat, 1959. 174 p. (in Russian)].
Добрецов Н.Л. Мантийные плюмы и их роль в формировании анорогенных гранитоидов // Геология и геофизика. 2003. Т. 44. № 12. С. 1243–1261 [Dobretsov N.L. Mantle plumes and their role in the formation of anorogenicgranitoids // Geologiya i geofizika. 2003. V. 44. № 12. P. 1243–1261 (in Russian)].
Добрецов Н.Л., Владимиров А.Г., Крук Н.Н. Пермско-триасовый магматизм Алтае-Саянской области как отражение сибирского суперплюма // Доклады Академии наук. 2005. Т. 400. № 4. С. 505–509 [Dobretsov N.L., Vladimirov A.G., Kruk N.N. Permian-triassic magmatism in the Altai-Sayan fold system as a reflection of the siberian superplume // Doklady Earth Sciences. 2005. V. 5. Iss. 1. P. 40–43].
Егоркин А.В., Кун В.В., Чернышев Н.М. Поглощение продольных и поперечных волн и верхней мантии Западно-Сибирской плиты и Сибирской платформы // Известия АН СССР. Физика Земли. 1981. № 2. С. 37–50 [Egorkin A.V., Kun V.V., Chernyshev N.M. Absorption of longitudinal and transverse waves and the upper mantle of the West Siberian plate and Siberian platform // Izvestiya AN SSSR. Fizika Zemli. 1981. № 2. P. 37–50 (in Russian)].
Захрямина М.О., Константинова Л.Н. Прогноз распространения песчаников Васюганской свиты на северном склоне Нижневартовского свода // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2014. № 4. С. 22–29 [Zakhryamina M.O., Konstantinova L.N. The forecast of spreading of Vasuygan suite sandstones on the northern slope of Nizhnevartovsk arch // Geologiya, geofizika i razrabotka neftyanyh i gazovyh mestorozhdenij. 2014. № 4. P. 22–29 (in Russian)].
Конторович А.Э., Пономарева Е.В., Бурштейн Л.М. и др. Распределение органического вещества в породах баженовского горизонта (Западная Сибирь) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 3. С. 357–371. https://doi.org/10.15372/GiG20180307 [Kontorovich A.E., Ponomareva E.V., Burshtein L.M. et al. Distribution of organic matter in rocks of the bazhenov horizon (West Siberia) // Russian Geology and Geophysics. 2018. V. 59. Iss. 3. P. 285–298. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2018.03.007].
Конторович А.Э., Эдер Л.В. Новая парадигма стратегии развития сырьевой базы нефтедобывающей промышленности Российской Федерации // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2015. № 2. С. 6–17 [Kontorovich A.E., Eder L.V. New paradigm of the strategy for developing the raw material base of the oil-producing industry of the Russian Federation // Mineral’nyye resursy Rossii. Ekonomika i upravleniye. 2015. № 2. P. 6–17 (in Russian)].
Леонов М.Г., Керимов В.Ю., Мустаев Р.Н., Ву Нам Хай. К вопросу о природе и механизме формирования залежей углеводородов на шельфе Вьетнама // Тихоокеанская геология. 2020. Т. 39, № 5. С. 3–16. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2020-39-5-3-16 [Leonov M.G., Kerimov V.Y., Mustaev R.N., Vu Nam Hai. The origin and mechanism of formation of hydrocarbon deposits of the Vietnamese shelf // Russian Journal of Pacific Geology. 2020. V. 14. Iss. 5. P. 387–398. https://doi.org/10.1134/S1819714020050036].
Леонов М.Г., Морозов Ю.А., Пржиялговский Е.С. и др. Тектоническая эволюция системы «фундамент–чехол» и морфоструктурная дифференциация осадочных бассейнов // Геотектоника. 2020. № 2. С. 3–31. https://doi.org/10.31857/S0016853X20020083 [Leonov M.G., Morozov Y.A., Przhiyalgovskii E.S. et al. Tectonic evolution of the basement–sedimentary cover system and morhpostructural differentiation of sedimentary basins // Geotectonics. 2020. V. 54. Iss. 2. P. 147–172. https://doi.org/10.1134/S0016852120020089].
Макаров П.В., Смолин И.Ю., Стефанов Ю.П. и др. Нелинейная механика геоматериалов и геосред. Новосибирск: Академич. изд-во «Гео», 2007. 240 с. [Makarov P.V., Smolin I.Yu., Stefanov Yu.P. et al. Nelineynaya mekhanika geomaterialov i geosred. Novosibirsk: Academic Publishing House «Geo», 2007. 240 p. (in Russian)].
Мануилова Е.А. Взаимосвязь дислокаций фундамента и осадочного чехла с новейшим структурным планом Западно-Сибиркой плиты // Вестник Московского университета. Сер. 4. Геология. 2021. № 4. С. 23–31 [Manuilova E.A. The interconnection of platform’s dislocations and sediment cover with the latest structure plan of the west Siberian plate // Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 4. Geologiya. 2021. № 4. P. 23–31 (in Russian)].
Мануилова Е.А. Локализация месторождений нефти и газа в зависимости от типов новейших структур на территории Западно-Сибирской плиты // Вестник Московского университета. Сер. 4. Геология. 2021. № 6. С. 10–19 [Manuilova E.A. Localization of oil and gas deposits depending on the types of new structures on the territory of the West Siberian plate // Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 4. Geologiya. 2021. № 6. P. 10–19 (in Russian)].
Нефтегеологическое районирование ЗСНГП. [Электронный ресурс]. URL: http://gis.crru.ru:8080/resource/901/display?panel=layers (дата обращения: 6.12.2024) [Map of oil and gas zoning of ZSNGP. [Electronic resource]. URL: http://gis.crru.ru:8080/resource/901/display?panel=layers (accessed: 6.12.2024)].
Первухина Н.В., Шемин Г.Г., Москвин В.И. История формирования антиклинальных ловушек и залежей нефти и газа в юрских отложениях севера Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции // Геология и геофизика. 2017. Т. 58. № 3–4. С. 472–483. https://doi.org/10.15372/GiG20170310 [Pervukhina N.V., Shemin G.G., Moskvin V.I. History of anticlinal traps and oil and gas fields in jurassic reservoirs in the northern West Siberian basin // Russian Geology and Geophysics. 2017. V. 58. Iss. 3–4. P. 382–392. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.09.013 ].
Ребецкий Ю.Л. Поле глобальных коровых напряжений Земли // Геотектоника. 2020. № 6. С. 3–24. https://doi.org/10.31857/S0016853X20060119 [Rebetskiy Yu.L. Pattern of global crustal stresses of the Earth // Geotectonics. 2020. V. 56. Iss. 6. P. 723–740. https://doi.org/10.1134/S0016852120060114].
Ружич В.В., Кочарян Г.Г., Остапчук А.А., Шилько Е.В. Разномасштабные неоднородности в сегментах сейсмоактивных разломов и их влияние на режимы скольжения // Физическая мезомеханика. 2024. Т. 27. № 1. С. 5–19. https://doi.org/10.55652/1683-805X_2024_27_1_5-19 [Ruzhich V.V., Kocharyan G.G., Ostapchuk A.A., Shilko E.V. Different-scale heterogeneities in segments of active faults and their influence on slip modes // Physical Mesomechanics. 2024. V. 27. P. 217–228. https://doi.org/10.1134/S1029959924030019].
Стефанов Ю.П., Бакеев Р.А. Формирование цветковых структур нарушений в слое геосреды при разрывном горизонтальном сдвиге основания // Физика Земли. 2015. № 4. С. 81–93. https://doi.org/10.7868/S0002333715040110 [Stefanov Yu.P., Bakeev R.A. Formation of flower structures in a geological layer at a strike-slip displacement in the basement // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2015. V. 51. Iss. 4. P. 535–547. https://doi.org/10.1134/S1069351315040114].
Стефанов Ю.П., Татаурова А.А. Влияние трения и прочностных свойств среды на формирование зон локализации деформации в надвиговых структурах // Физическая мезомеханика. 2018. Т. 21. № 5. С. 46–55. https://doi.org/10.24411/1683-805X-2018-15005 [Stefanov Yu.P., Tataurova A.A. Effect of friction and strength properties of the medium on the formation of strain localization zones in thrust structures // Physical Mesomechanics. 2019. V. 22. Iss. 6. P. 46–55. https://doi.org/10.24411/1683-805X-2018-15005].
Суворов В.Д., Стефанов Ю.П., Павлов Е.В. и др. Геомеханические условия роста Тянь-Шаня и Алтая // Доклады академии наук. 2017. Т. 476. № 5. С. 562−566. https://doi.org/10.7868/S0869565217290187 [Suvorov V.D., Stefanov Y.P., Pavlov E.V. et al. Geomechanical conditions of the Tien Shan and Altai orogeny // Doklady Earth Sciences. 2017. V. 476. № 2. P. 1195–1199. https://doi.org/10.1134/S1028334X17100191].
Тектоническая карта России, сопредельных территорий и акваторий. Масштаб 1: 4000000. (ред. Е.Е. Милановский) ФГУП «ПКО «Картография»», 2007. [Tectonic map of Russia, adjacent regions and water areas on scale of 1:4000000. E.E. Milanovsky. FSUE «PCA «Cartography»», 2007 (in Russian)]
Burov E.B. Rheology and strength of the lithosphere // Marine and Petroleum Geology. 2011. V. 28. № 8. P. 1402–1443. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2011.05.008
Cherepanova Yu., Artemieva I.M., Thybo H., Chemia Z. Crustal structure of the Siberian craton and the West Siberian basin: An appraisal of existing seismic data // Tectonophysics. 2013. V. 609. P. 154–183. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2013.05.004
Ismail-Zadeh A.T., Naimark B.M., Kostyuchenko S.L. Quantitative modelling of the Tunguska basin evolution in the palaeozoic: a role of eclogitization within the uppermost mantle // Journal of Geodynamics. 1997. V. 23. № 1. P. 47–64. https://doi.org/10.1016/S0264-3707(96)00019-1
Polyansky O.P., Prokopiev A.V., Koroleva O.V. et al. Temporal correlation between dyke swarms and crustal extension in the middle Palaozoic Vilyui rift basin, Siberian Platform // Lithos. 2017. V. 282–283. P. 45–64. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2017.02.020
Turcotte D., Schubert G. Geodynamics. Cambridge: Cambridge University Press, 2014. 657 p.
Wilkins M.L. Computer Simulation of Dynamic Phenomena. Berlin: Springer Verlag, 1999. 246 p.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Copyright (c) 2025 А. Ахметов, И.Ю. Смолин