Structure of Salt Diapirs in the Western Siberian Basin and Yenisei‒Khatanga Trough Based on Seismic Data

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Interpretation of regional seismic profiles characterizing the structure of the West Siberian basin and the Yenisei-Khatanga Trough to depths of 10‒20 km suggests that salt diapirs played an important role in the structure of this region. Salt diapirs have the following features: (i) large height (up to 5 km or more); (ii) seismic transparency; (iii) presence of growth layers on the flanks of inferred salt rises; (iv) existence of radial fault systems in overlying sediments; (v) isometric shapes of uplifts; (vi) reduced values of the gravity field. Salt deformation explains the origin of widespread ring inversion structures in Jurassic-Cretaceous sediments. Such ring structures probably originated above long-lived salt diapirs. The salts in them are presumably of Early Paleozoic age. The formation of salt strata took place in a large area of salt accumulation at the periphery of the Siberian Platform. The western boundary of the zone of evaporitic sediments distribution is the Trans-Eurasian fault zone, which separated the folded Uralides from the Siberian Platform and tectonic blocks amalgamated with it. The presence of the evaporitic Paleozoic deposits in the northeast of the West Siberian Basin and the Yenisei-Khatanga Trough facilitated the development of large oil and gas pools. Salt cryptodiapirs focused the migration of hydrocarbons from deeply buried, thermally mature Paleozoic sediments into the Jurassic-Cretaceous section, which explains the predominance of gas deposits in these areas, as well as the multilayer nature of the fields.

Full Text

Restricted Access

About the authors

K. O. Sobornov

Northern-Urals Oil-and-Gas Company LLC; All-Russia Research Geological Petroleum Institute

Author for correspondence.
Email: Ksoborbov@yandex.ru
Russian Federation, Ukhta; Moscow

References

  1. Адиев Я.Р., Гатауллин Р.М. Кольцевые структуры – «газовые трубы» севера Западной Сибири // Геофизика. 2003. Спец. выпуск к 70-летию «Башнефтегеофизики». С. 23–33.
  2. Астахов В.И. Четвертичная гляциотектоника Урало-Сибирского севера // Геология и геофизика. 2019. Т. 60. № 12. С. 1692‒1708.
  3. Афанасенков А. П., Никишин А. М., Унгер А. В., Бордунов С. И., Луговая О. В., Чикишев А. А., Яковишина Е. В. Тектоника и этапы геологической истории Енисей-Хатангского бассейна и сопряженного Таймырского орогена // Геотектоника. 2016. №2. С. 23‒42.
  4. Афанасенков А.П., Яковлев Д.В. Применение электроразведки при изучении нефтегазоносности Северного обрамления Сибирской платформы // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 7. С. 1032‒1052.
  5. Балдин В.А., Мунасыпов Н.З., Писецкий В.Б. История изучения инверсионных кольцевых структур в Западной Сибири // Геофизика. 2023, Т. 3. С. 13‒20. doi: 10.34926/geo.2023.59.93.002
  6. Балдин В.А., Мунасыпов Н.З., Писецкий В.Б. Особенности строения и нерспективы нефтегазоносности инверсионных кольцевых структур мезозоя на севере Западной Сибири // Геофизика. 2023. №. 3. С. 21‒29. doi: 10.34926/geo.2023.61.96.003
  7. Бартащук А.В. Коллизионные деформации Днепровско-Донецкой впадины. ‒Ч. 1. ‒ Тектоника Западно-Донецкого грабена // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2020а. Т.15. №3. Doi: http://www.ngtp.ru/rub/2020/28_2020.html
  8. Бембель Р. М., Мегеря В. М., Бембель М. Р. Геосолитонная модель формирования залежей углеводородов на севере Западной Сибири // Геофизика. 2010. № 6. С. 9–17.
  9. Бородкин В.Н., Смирнов О.А., Лукашов А.В., Плавник А.Г., Тепляков А.А. Седиментологическая модель меловых отложений полуострова Ямал на базе комплекса геолого-геофизических исследований // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2022. Т.17. № 1. Doi: http://www.ngtp.ru/rub/2022/ 6_2022.html
  10. Бородкин В.Н., Кислухин В.И., Нестеров И.И. (мл.), Федоров Ю.Н. Инверсионные кольцевые структуры как один из критериев прогноза // Горные ведомости. 2006. № 10. С. 24–39.
  11. Брехунцов А.М., Монастырев Б.В., Нестеров И.И. Скоробогатов В.А. Нефтегазовая геология Западно-Сибирской Арктики. – Тюмень: Геодата, 2020, 464 с.
  12. Гиршгорн Л.Ш. Дисгармоничные поднятия в осадочном чехле севера Западно-Сибирской плиты // Советская геология. 1987. № 4. С. 63–71.
  13. Гогоненков Г.Н., Кашик А.С., Тимурзиев А.И. Горизонтальные сдвиги фундамента Западной Сибири // Геология нефти и газа. 2007. №3. С.3‒11.
  14. Долгунов К.А., Мартиросян В.Н., Васильева Е.А., Сапожников Б.Г. Структурно-тектонические особенности строения и перспективы нефтегазоносности северной части Баренцево-Карского региона // Геология нефти и газа. 2011. № 6. С. 70–83.
  15. Загоровский Ю.А. Роль флюидодинамических процессов в образовании и размещении залежей углеводородов на севере Западной Сибири. ‒ Дис. … к.г.-м.н. ‒ Тюмень, ТИУ, 2017. 201 с.
  16. Запивалов Н.П. Нефтегазовый потенциал палеозойского фундамента Западной Сибири (прогнозы и реальность) // Нефтяное хозяйство. 2004. № 7. С. 76–80.
  17. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. ‒ М.: Недра, 1990. Кн. 1. 328 с.
  18. Иосифиди А.Г., Храмов А.Н. К истории развития надвиговых структур Пай-Хоя и Полярного Урала: палеомагнитные данные по раннепермским и раннетриасовым отложениям // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2010. Т.5. №2. Doi: http://www.ngtp.ru/rub/4/21_2010.pdf
  19. Конторович А.Э., Сурков В.С. Западная Сибирь. ‒ В кн.: Геология и полезные ископаемые России. ‒ СПб.: ВСЕГЕИ, 2000. 477 с.
  20. Конторович А.Э., Ершов С.В., Казаненков В.А., Карогодин Ю.Н., Конторович В.А., Лебедева Н.К., Никитенко Б.Л., Попова Н.И., Шурыгин Б.Н. Палеогеография Западно-Сибирского осадочного бассейна в меловом периоде // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 5–6. С. 745–776.
  21. Конторович В.А., Филлипов Ю.Ф. Анализ геолого-геофизических данных с целью уточнения геологического строения, оценки перспективн нефтегазоносности и выработки рекомендаций по лицензированию недр домезозойских комплексов в Предъенисейской зоне Западно-Сибирской равнины. ‒ Новосибирск: ИГНГ, 2004. 289 с.
  22. Корнилюк Ю.И., Кочетков Т.П., Емельянцев Т.М. Нордвик-Хатангский нефтеносный район (краткий очерк геологии и нефтеносности). ‒ В кн.: Недра Арктики. ‒ Под pед. В.А. Обручева ‒ Л.: Главсевморпуть. 1946. С. 15‒73.
  23. Никишин А.М., Соборнов К.О., Прокопьев А.В., Фролов С.В. Тектоническая история Сибирской платформы в венде–фанерозое // Вестн. МГУ. Сер. 4: Геология. 2010. № 1. С. 3–16.
  24. Никишин В.А. Эвапоритовые отложения и соляные диапиры прогиба Урванцева на севере Карского моря // Вестн. МГУ. Сер. 4: Геология. 2012. № 4. 54‒57.
  25. Смирнов О.А., Бородкин В.Н. Оценка перспектив нефтегазоносности апт‒альб‒сеноманского комплекса полуострова Ямал севера Западной Сибири на базе сейсморазведки 2D // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2022. Т.17. №4. Doi: http://www.ngtp.ru/rub/2022/47_2022.html
  26. Соборнов К.О., Якубчук А.С. Плитотектоническое развитие и формирование бассейнов Северной Евразии // Геология нефти и газа. 2006. № 2. С. С. 7‒14.
  27. Ступакова А.В., Соколов А.В., Соболева Е.В., Кирюхина Т.А., Курасов И.А., Бордюг Е.В. Геологическое изучение и нефтегазоносность палеозойских отложений Западной Сибири // Георесурсы. 2015. Т.61. № 2. С. 63‒76.
  28. Харахинов В.В., Кулишкин Н.М., Шленкин С.И. Мессояхский порог ‒ уникальный нефтегеологический объект на севере Сибири // Геология нефти и газа. 2013. Т. 5. С. 34‒48.
  29. Шеин В.С. Геология и нефтегазоносность России. ‒ М.: ВНИГНИ, 2012. 848 с.
  30. Broughton P.L. Breccia pipe and sinkhole linked fluidized beds and debris flows in the Athabasca Oil Sands: dynamics of evaporite karst collapse-induced fault block collisions // Can. Petrol. Geol. Bull. 2017. Vol. 65. No. 1. P. 200–234.
  31. Curtis M.L., Lopez-Mir B., Scott R.A., Howard J.P. Early Mesozoic sinistral transpression along the Pai-Khoi–Novaya Zemlya fold–thrust belt, Russia. ‒ In: Circum-Arctic Lithosphere Evolution. ‒ Ed.by V. Pease, B. Coakley, (Geol. Soc., London. Spec. Publ. 2017. Vol. 460), P. 355‒370), doi: 10.1144/SP460.2
  32. Deev E.V., Shemin G.G., Vernikovsky V.A., Drachev S. S., Matushkin N. Yu., Glazyrin P.A. Northern West Siberian–South Kara Composite Tectono-Sedimentary Element, Siberian Arctic. ‒ In: Sedimentary Successions of the Arctic Region and Their Hydrocarbon Prospectivity. ‒ Ed.by S.S. Drachev, H. Brekke, E. Henriksen, T. Moore, (Geol. Soc. London. 2022. Mem. No.57), Doi: https://doi.org/10.1144/M57-2021-38
  33. Hendry J., Burgess P., Hunt D., Janson X., Zampetti V. Seismic characterization of carbonate platforms and reservoirs: an introduction and review. ‒ In: Seismic Characterization of Carbonate Platforms and Reservoirs. ‒ Ed.by J. Hendry, P. Burgess, D. Hunt, X. Janson, V. Zampetti, (Geol. Soc. London. Spec. Publ. 2021), 509p. Doi: https://doi.org/10.1144/SP509-2021-51
  34. Herrington R.J., Puchkov V.N., Yakubchuk A.S. A reassessment of the tectonic zonation of the Uralides: implications for metallogeny. ‒ In: Mineral Deposits and Earth Evolution. ‒ Ed.by I. McDonald, A.J. Boyce, I.B. Butler, R.J. Herringdon, D.A. Polya D.A, (Geol. Soc. London. 2005. Vol. 248), 280 p.
  35. Jackson M.P.A., Hudec M.R. Salt tectonics: principles and practice. ‒ Cambridge Univ. Press. 2017, 498 p.
  36. Khafizov S., Syngaevsky P., Dolson J.C. The West Siberian Super Basin: The largest and most prolific hydrocarbon basin in the world // AAPG Bull. 2022. Vol. 106. No. 3. P. 517–572.
  37. Lang J., Hampel A., Deformation of salt structures by icesheet loading: insights into the controlling parameters from numerical modeling // Int. J. Earth Sci. 2023. Vol. 112. P. 1133–1155.
  38. Şengör A.M.C., Natal’in B.A., Burtman V.S. Evolution of the Altaid tectonic collage and Palaeozoic crustal growth in Eurasia // Nature. 1993. Vol. 364, P. 299–307.
  39. Sobornov K., Afanesenkov A., Gogonenkov G. Strike-slip faulting in the northern part of the West Siberian Basin and Enisey-Khatanga Trough: Structural expression, development and implication for petroleum exploration // AAPG Bull. 2015. Art. 10784. Doi: https://www.searchanddiscovery.com/pdfz/documents/2015/10784sobornov/ndx_sobornov.pdf.html
  40. Sobornov К., Nikishin А. Phanerozoic East Europe‒Siberia interaction and petroleum habitat of Northern Eurasia, (Proc. AAPG Europe. Region Ann. Conf. Paris‒Malmaison, France. 2009), P.133‒134. https://www.searchanddiscovery.com/abstracts/pdf/2009/europe/abstracts/ndx_sobornov.pdf
  41. Sobornov K., Yakubchuk A. Phanerozoic East Europe‒Siberia interaction and petroleum habitat of Northern Eurasia, (Proc. AAPG/GSA Europe. Region Conf., Prague. 2004), CD-ROM.
  42. Sun Q., Cartwright J., Wu S., Chen D. 3D seismic interpretation of dissolution pipes in the South China Sea: Genesis by subsurface, fluid induced collapse // Marin. Geol. 2013. Vol. 337. P. 171–181.
  43. Vyssotski A. V., Vyssotski V.N., Nezhdanov A.A. Evolution of the West Siberian Basin // Marin. Petrol. Geol. 2006. Vol. 23. No. 1. P. 93–126. Doi:10.1016/ j.marpetgeo.2005.03.002
  44. Xue Y., Luan X., Raveendrasinghe T. D., Wei X., Jin L., Yin J., Qiao J. Implications of salt tectonics on hydrocarbon ascent in the Eastern Persian Gulf: Insights into the formation mechanism of salt diapirs, gas chimneys, and their sedimentary Interactions // J. Ocean Univ. China (Oceanic and Coastal Sea Res.). 2024. Vol.23. P. 1‒19. Doi: https://doi.org/10.1007/s11802-024-5821-8

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Overview geological map of the West Siberian basin and the Yenisei-Khatanga trough (according to [39], with amendments and additions). The position of seismic sections I‒I ‒ IX‒IX is shown

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Tectonostratigraphy of the sedimentary cover of the northern part of the West Siberian basin (according to the data [11, 19, 20, 32], with changes and additions). 1 ‒ continental glacial, deltaic and coastal marine sediments; 2-5 – sediments: 2 ‒ sandy shallow and alluvial, 3 ‒ clay shallow shelf, 4 ‒ marine carbonate, 5 ‒ shale shelf depressions; 6 ‒ interlayer of carbonate and terrigenous deposits; 7 ‒ evaporites; 8 ‒ granite intrusions; 9 ‒ trap basalts; 10 – metamorphosed rocks; 11 ‒ bituminous shales (bazhenites); 12 ‒ coals; 13-14 – sediments: 13 – channel, 14 – volcanogenic; 15 – fault; 16 ‒ disagreement

Download (601KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Structural map of the roof of the Jurassic sediments of the West Siberian basin and the Yenisei-Khatanga trough based on a geological map (using data from SNIGIMS, SIBNATS, VNIGNI). The area of development of annular inversion salt structures is shown (dotted line in black) (according to [15], with additions). 1-3 ‒ deposits: 1 ‒ oil, 2 ‒ gas, 3 ‒ oil and gas

Download (1MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Interpreted temporary seismic section I‒I of the Khatanga Bay near the Jurung Tumus peninsula (shows the marine continuation of the salt diapir, which is associated with the Nordvik oil field). The position of the section I‒I ‒ see Fig. 1. 1 ‒ fault; 2 ‒ disagreement; 3 ‒ salts; 4 ‒ seismic overlap

Download (1MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Interpreted temporal seismic section II‒II with the release of salt diapirs composed of Lower Cambrian salts in the eastern part of the West Siberian basin. The position of the section II‒II – see Fig. 1. 1 ‒ fault; 2 ‒ salts

Download (1MB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Interpreted time seismic section III‒III with the release of the proposed salt diapirs, composed of Lower Paleozoic salts. The position of the section III‒III – see Fig. 1. 1 ‒ fault; 2 ‒ salts

Download (1MB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Interpreted temporary seismic section IV‒IV with the release of a supposed salt diapir composed of Lower Paleozoic salts. The position of the section IV‒IV ‒ see Fig. 1. 1 ‒ fault; 2 ‒ salts

Download (2MB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Interpreted temporal seismic section of the V‒V ring inversion structure of the Nakhodka deposit. The position of the section V‒V ‒ see Fig. 1. 1 ‒ fault

Download (1MB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Seismic expression of karst zones in the Visean‒Lower Permian sediments of the Povarnitsky uplift of the Timan-Pechora basin. (a) ‒ a horizontal section of the seismic cube of amplitudes in the deep region, demonstrating annular karst funnels; (b) ‒ an interpreted seismic section along the I‒I line through the karst zone. 3D data in the deep region. (a) shows the position of the section I‒I. 1 ‒ the fault

Download (577KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Interpreted temporary seismic section VI‒VI, crossing the annular inversion structure in the Kara Sea, the aquatic continuation of the West Siberian basin. The position of the section VI‒VI – see Fig. 1. 1 ‒ fault; 2 ‒ salt

Download (1MB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Diagram of the stages of formation of the inversion ring structure above the salt diapir. (a) ‒ accumulation of salts; (b) ‒ the growth of the salt diapir and the formation of the arch graben under stretching conditions; (c) ‒ a new phase of the growth of the diapir, the continuation of the development of the arch graben; (d) ‒ structural inversion, the formation of an anticlinal structure over the reactivated diapir under compression conditions. 1 – fracture; 2 ‒ directions of movement of mobile salts; 3 ‒ stretching; 4 ‒ compression

Download (312KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. Interpreted temporal seismic section of the North Kara basin with the release of salt diapirs. Inset: shows the position of the incision. 1 ‒ fault; 2 ‒ salt; 3 ‒ seismic overlap

Download (1MB)
Indexing metadata
14. Fig. 13. Temporary seismic section VII‒VII of the West Siberian basin (regional profile 22) (a); section VII‒VII' with geological interpretation (b). On (b): the zone of development of supposed salt structures in Paleozoic deposits is shown (yellow). Marked: The TER ‒ Trans-Eurasian left-sided fault. The position of the section VII‒VII ‒ see Fig. 1. 1 ‒ fault; 2 ‒ salt

Download (1MB)
Indexing metadata
15. Fig. 14. Temporary seismic section VIII‒VIII of the Yenisei-Khatanga trough in the zone of the Rassokhinsky shaft (a); section VIII‒VIII with geological interpretation (b). Position of section VIII‒VIII ‒ see Fig. 1. 1 ‒ fault; 2 ‒ salts; 3 ‒ disagreement

Download (1MB)
Indexing metadata
16. Fig. 15. Structural diagram of central Eurasia for the end of the Permian period (according to [41], with additions). 1-5 ‒ crust: 1 ‒ Proterozoic, 2 ‒ Neoproterozoic, 3 ‒ Cambrian‒Middle Devonian, 4 ‒ Late Paleozoic, 5 ‒ Devonian oceanic of the Caspian basin; 6 ‒ Early Paleozoic folded belts; 7 ‒ boundaries of sedimentary basins; 8 ‒ Trans-Eurasian fault

Download (607KB)
Indexing metadata
17. Fig. 16. Schematic map of sedimentation environments of the Volga century (according to [20] with additions). 1 ‒ land (foothills, mountain structures); 2 ‒ lowlands; 3 ‒ sea: a – littoral, b – shallow water, c – deepwater basin >400 m; 4 ‒ Trans-Eurasian fault

Download (760KB)
Indexing metadata
18. Fig. 17. Interpreted temporary seismic section IX‒IX of the Polar gas field. The position of the section IX‒IX ‒ see Fig. 1. 1 ‒ fault; 2 ‒ salt

Download (978KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».