Tectonic displacements of the Nansen basin sedimentary cover: causes and consequences
- Authors: Sokolov S.Y.1, Agranov G.D.1,2, Kulikov V.A.2, Zayonchek A.V.1, Grokholsky A.L.2
-
Affiliations:
- Geological Institute Russian Academy of Sciences
- Lomonosov Moscow State University
- Issue: Vol 514, No 1 (2024)
- Pages: 39-49
- Section: ТЕКТОНИКА
- URL: https://journals.rcsi.science/2686-7397/article/view/257838
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739724010058
- ID: 257838
Cite item
Abstract
It is established that faults in the sedimentary cover of the Nansen basin and seismic anomalies of the “flat spot” type associated with the methane accumulation are grouped into three spatial combinations: 1 – synchronized faults and spots, 2 – spots without faults, 3 – faults without spots. They are distributed mainly between linear magnetic anomalies C20 and C12 over negative variations of the lithosphere density with depths up to ~25–30 km and lateral periodicity ~50 km. The genesis of combination 1 is provided by serpentinization of upper mantle rocks in the presence of water that has depth penetration through previously formed tectonic displacements, an increase in the rock volume and local rise of crystalline blocks, leading to the formation of faults of thrust kinematics, crossing the entire sedimentary cover from the acoustic basement to the ocean bottom. Combination 2 consists in the predominance of “flat spots” also of fluid genesis in the absence of faults, which, with a rare seismic observations, may be missed and not appear in the plane of the sections. Combination 3 consists in the presence of faults without “flat spots” with a spatial step of ~ 10 km above the highs of the acoustic basement. In the Bouguer anomalies this combination is manifested over ~80 km depression of ~25 mGal depth, comparable to the gravity depth under the axis of the Gakkel ridge. This is not due to the linear structure of the ridge, but, perhaps, to a single upper mantle plume. From this follows the mechanism of faults formation above it, associated not with serpentinization, but with the rise of the plume body to the surface. Physical modeling of the structure formation during the slowdown of the spreading rate, which took place in the range C20–C12, showed that the amplitude of the relief drops increases greatly. Comparison with a real acoustic basement shows the similarity of its relief in the corresponding time intervals of spreading slowdown with the areas of relief change in the physical model. The increase in the amplitudes of the basement highs is most likely due to the formation of faults that provide the circulation of water necessary for serpentinization.
Full Text
![Restricted Access](https://journals.rcsi.science/lib/pkp/templates/images/icons/text_lock.png)
About the authors
S. Yu. Sokolov
Geological Institute Russian Academy of Sciences
Author for correspondence.
Email: sysokolov@yandex.ru
Russian Federation, Moscow
G. D. Agranov
Geological Institute Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University
Email: sysokolov@yandex.ru
Earth Science Museum
Russian Federation, Moscow; MoscowV. A. Kulikov
Lomonosov Moscow State University
Email: sysokolov@yandex.ru
Geological Faculty
Russian Federation, MoscowA. V. Zayonchek
Geological Institute Russian Academy of Sciences
Email: sysokolov@yandex.ru
Russian Federation, Moscow
A. L. Grokholsky
Lomonosov Moscow State University
Email: sysokolov@yandex.ru
Earth Science Museum
Russian Federation, MoscowReferences
- Арктический бассейн (геология и морфология) / под ред. В. Д. Каминского, А. Л. Пискарева, В. А. Поселова. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2017. 291 с.
- Грохольский А. Л., Дубинин Е. П., Агранов Г. Д., Барановский М. С., Данилов Я. А., Доманская П. А., Максимова А. А., Макушкина А. И., Ращупкина А. О., Толстова А. И., Филаретова А. Н., Шепталина Ю. А., Щербакова Е. Л. Физическое моделирование структурообразующих деформаций в лабора-тории экспериментальной геодинамики Музея Землеведения МГУ (к ٤٠-летию создания лаборатории) // Жизнь Земли. ٢٠٢٠. Т. 42. № 4. С. 485–501. doi: 10.29003/m1778.0514- 7468.2020_42_4/485-501
- Дмитриев Л. В., Базылев Б. А., Силантьев С. А., Борисов М. В., Соколов С. Ю., Буго А. Образование водорода и метана при серпентинизации мантийных гипербазитов океана и происхождение нефти // Российский журнал наук о Земле. 1999. Т. 1. № 6. С. 511–519.
- Зайончек А. В., Меркурьев С. А. Новые результаты идентификации линейных магнитных аномалий западной части котловины Нансена и их применение при сейсмостратиграфическом анализе // Геология морей и океанов. Материалы XXIV Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т. IV. М.: ИО РАН, 2021. С. 70–74. ISBN 978-5-6045110-7-7. doi: 10.29006/978-5-6045110-7-7
- Каминский А. Е. Пакет программ ZOND. 2017. (http: // zond-geo.ru)
- Никишин А. М., Петров Е. И., Старцева К. Ф., Родина Е. А., Посаментиер Х., Фоулджер Дж., Глумов И. Ф., Морозов А. Ф., Вержбицкий В. Е., Малышев Н. А., Фрейман С. И., Афанасенков А. П., Безъязыков А. В., Доронина М. С., Никишин В. А., Сколотнев С. Г., Черных А. А. Сейсмостратиграфия, палеогеография и палеотектоника Арктического глубоководного бассейна и его российских шельфов. // Труды ГИН. Вып. 632. М.: Геос, 2022. 156 с.
- Соколов С. Ю., Geissler W. H., Абрамова А. С., Рыжова Д. А., Патина И. С. “Плоские пятна” в кайнозойских осадках котловины Нансена (Северный Ледовитый Океан): индикаторы процессов серпентинизации, генерации газа и его аккумуляции // Литология и полезные ископаемые. 2023. № 1. С. 3–20. doi: 10.31857/S0024497X22060076
- Сорохтин О. Г., Ушаков С. А. Развитие Земли. М.: Изд-во, МГУ, 2002. 560 с.
- Хаин В. Е., Ломизе М. Г. Геотектоника с основами геодинамики. М.: КДУ, 2005. 560 с.
- Шеменда А. И. Критерии подобия при механическом моделировании тектонических процессов // Геология и геофизика. 1983. № 10. С. 10–19
- Яковлев А. В., Бушенкова Н. А., Кулаков И. Ю., Добре- цов Н. Л. Структура верхней мантии Аркти-ческого региона по данным региональной сейсмо-томографии // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 10. С. 1261–1272
- Forsberg R., Skourup H. Arctic Ocean gravity, geoid and sea-ice freeboard heights from ICESat and GRACE // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. L21502. P. 1–4. doi: 10.1029/2005GL023711
- Harrison C. G.A. Power spectrum of sea level change over fifteen decades of frequency // Geochemistry Geophysics Geosystems G3. 2002. V. 3. № 8. P. 1–17. doi: 10.1029/2002GC000300
- Jakobsson M., Mayer L., Coakley B., et al. The International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean (IBCAO) Version 3.0 // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39(12). L12609. P. 1–6.
- Nikishin A. M., Gaina C., Petrov E. I., et al. Eurasia Basin and Gakkel Ridge, Arctic Ocean: Crustal asymmetry, ultra-slow spreading and continental rifting revealed by new seismic data // Tectonophysics. 2017. V. 746. № 10. P. 64–82.
- Jokat W., Micksch U. Sedimentary structure of the Nansen and Amundsen basins, Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L02603. doi: 10.1029/2003GL018352.
- Qin Y., Singh S. C. Seismic evidence of a two-layer lithospheric deformation in the Indian Ocean // Nature Communications. 2015. V. 6:8298. doi: 10.1038/ncomms9298
- Rajan A., Mienert J., Bünz S., Chand S. Potential serpentinization, degassing, and gas hydrate formation at a young (<20 Ma) sedimented ocean crust of the Arctic Ocean ridge system // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. B03102. doi: 10.1029/2011JB008537
- Shemenda A. I., Grocholsky A. L. Physical modeling of slow seafloor spreading // Journal Geophysical Research. 1994. V 99. P. 9137–9153.
- Wallmann K., Pinero E., Burwicz E., et al. The global inventory of methane hydrate in marine sediments: a theoretical approach // Energies. 2012. V. 5. P. 2449–2498.
Supplementary files
![](/img/style/loading.gif)