Regional Seismogravitational Heterogeneities of the Upper Mantle of the West Siberian Plate (Quartz Profile)

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

The structure of the lithospheric mantle and asthenosphere has been studied based on data from nuclear explosions along the Quartz profile that is part of the Altai-Sayan folded region and intersects in the south-east direction the Pre-Ural trough with the Urals and the West Siberian plate. A two-dimensional seismic model of the upper mantle has been constructed in a directly spherical approximation of the Earth’s shape using the ray tracing method of the propagation of refracted-diving and reflected longitudinal waves. Regional structural-velocity heterogeneities of the two-layer mantle lithosphere have been discovered, with a decreasing thickness toward the folded region with a correspondingly increasing thickness of the asthenosphere. Particular attention is paid to the localization of mantle heterogeneity, corresponding to the location of the Koltogorsk-Urengoy rift graben. The distribution of residual mantle Bouguer gravity anomalies (recalculated to the base of the earth’s crust) shows clear zoning corresponding to seismic heterogeneities with a weak dependence on the Moho depth.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

V. Suvorov

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: SuvorovVD@ipgg.sbras.ru
Rússia, Novosibirsk

E. Melnik

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: MelnikEA@ipgg.sbras.ru
Rússia, Novosibirsk

E. Pavlov

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: PavlovEV@ipgg.sbras.ru
Rússia, Novosibirsk

Bibliografia

  1. Атлас “Опорные геолого-геофизические профили России. Глубинные сейсмические разрезы по профилям ГСЗ, отработанным в период с 1972 по 1995 год” [Электронное издание] СПб.: ВСЕГЕИ. 2013. 94 с. URL: http://www.vsegei.com/ru/info/seismic/12.04.2022
  2. Егоркин А.В. Строение коры по данным сейсмических геотраверзов. Глубинное строение территории СССР. М.: Наука. 1991. С. 118–134.
  3. Егорова Т.П., Павленкова Г.А. Сейсмоплотностные модели земной коры и верхней мантии Северной Евразии по сверхдлинным сейсмическим профилям “Кварц”, “Кратон” и “Кимберлит” // Физика Земли. 2015. № 2. С. 98–115.
  4. Елкин Е.А., Сенников Н.В., Буслов М.М., Язиков А.Ю., Грацианова Р.Т., Бахарев Н.К. Палеогеографические реконструкции западной части Алтае-Саянской области в ордовике, силуре и девоне и их геодинамическая интерпретация // Геология и геофизика. 1994. Т. 35.
  5. № 7–8. С. 118–144.
  6. Елкин Е.А., Конторович А.Э., Бахарев Н.К., Беляев С.Ю., Варламов А.И., Изох Н.Г., Каныгин А.В., Каштанов В.А., Кирда Н.П., Клец А.Г., Конторович В.А., Краснов В.И., Кривин В.А., Моисеев С.А., Обут О.Т., Сараев С.В., Сенников Н.В., Тищенко В.М., Филиппов Ю.Ф., Хоменко А.В., Хромых В.Г. Палеозойские фациальные мегазоны в структуре фундамента Западно-Сибирской геосинеклизы // Геология и геофизика. 2007. Т. 48. № 6. С. 633–650.
  7. Конторович В.А., Беляев С.Ю., Конторович А.Э., Красавчиков В.О., Конторович А.А, Супруненко О.И. Тектоническое строение и история развития Западно-Сибирской геосинеклизы в мезозое и кайнозое // Геология и геофизика. 2001. Т. 42. № 11–12. С.1832–1845.
  8. Кочнев В.А., Васильев Д.В., Сидоров В.Ю. Пакет для решения прямых и обратных трехмерных задач гравиметрии ADG-3D. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. 2011. № 2011611667.
  9. Павленкова Г.А., Павленкова Н.И. Результаты совместной обработки данных ядерных и химических взрывов по сверхдлинному профилю Кварц (Мурманск–Кызыл) // Физика Земли. 2008. № 4. С. 62–73.
  10. Павленкова Н.И., Павленкова Г.А. Строение земной коры и верхней мантии Северной Евразии по данным сейсмического профилирования с ядерными взрывами. М.: ГЕОКАРТ, ГЕОС. 2014. 192 с.
  11. Суворов В.Д., Мельник Е.А., Мишенькина З.Р., Павлов Е.В., Кочнев В.А. Сейсмические неоднородности верхней мантии под Сибирским кратоном (профиль Метеорит) // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 9. С. 1411–1426.
  12. Суворов В.Д., Мельник Е.А., Павлов Е.В., Сальников А.С. Региональное структурно‐ тектоническое районирование верхней коры Забайкалья по сейсмогравитационным данным вдоль опорного профиля 1‐СБ // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 2. С. 439–459. Суворов В.Д., Мишенькина З.Р., Мельник Е.А. Сейсмические верхнемантийные корни структур фундамента Сибирской платформы по профилю Рифт // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 8. С. 1134–1150.
  13. Сурков В.C., Трофимук А.А., Жеро О.Г., Конторович А.Э., Смирнов Л.В. Триасовая рифтовая система Западно-Сибирской плиты, ее влияние на структуру и нефтегазоносность платформенного мезо-кайнозойского чехла // Геология и геофизика. 1982. Т. 32. Вып. 8. С. 3–15.
  14. Сурков В.С., Жеро О.Г Фундамент и развитие платформенного чехла Западно- Сибирской плиты. М.: Недра. 1981. 143 с.
  15. Andersen O.B., Knudsen P., Berry P.A.M., Kenyon S., Trimmer R. Recent developments in high-resolution global altimetric gravity field modeling // The Leading Edge. 2010. V. 29. № 5. P. 540–545.
  16. Bonvalot S., Balmino G., Briais A., Kuhn M., Peyrefitte A., Vales N., Biancale R., Gabalda G., Reinquin F., Sarrailh M. World Gravity Map. Commission for the Geological Map of the World. BGI-CGMW-CNES-IRD. Paris. 2012.
  17. Egorkin A.V., Zuganov S.K., Pavlenkova N.I., Chernyshev N.M. Results of lithospheric studies from long-range profiles in Siberia // Tectonophysics. 1987. № 140. P. 29–47.
  18. Fuchs K. Upper mantle heterogeneities from active and passive seismology // NATO Science Series. Partnership Sub-series 1. Disarmament Technologies. V. 17. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherlands. 1997. 366 p.
  19. Mechie J., Egorkin A.V., Fuchs K., Ryberg T., Solodilov L.N., Wenzel F. P-wave mantle velocity structure beneath northern Eurasia from long-range recordings along the profile Quartz // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1993. V. 79. № 1–2. P. 269–286.
  20. Melnik E.A, Suvorov V.D., Pavlov E.V., Mishenkina Z.R. Seismic and density heterogeneities of lithosphere beneath Siberia: Evidence from the Craton long-range seismic profile // Polar Science. 2015. V. 9. Is. 1. P. 119–129.
  21. Morozov I.B., Morozova E.A., Smithson S.B., Solodilov L.N. On the Nature of the Teleseismic Pn Phase Observed on the Ultralong-Range Profile “Quartz,” Russia // Bulletin of the Seismological Society of America. 1998. № 88. P. 62–73.
  22. Morozova E.А., Morozov I.В., Smithson S.В., Solodilov L.N. Heterogeneity of the uppermost mantle beneath Russian Eurasia from the ultra-long-range profile Quartz // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № B9. P. 20,329–20,348.
  23. Muller G. Earth-Flattening Approximation for Body Waves Derived from Geometric Ray Theory — Improvements, Corrections and Range of Applicability // J. Geophys. 1977. № 42. P. 429–436.
  24. Pavlenkova N.I., Yegorkin A.V. Upper mantle heterogeneity in the northern part of Eurasia // Phys. Earth Planet. Inter. 1983. № 33. P. 180–193.
  25. Ryberg F., Wenzel F., Mechie, J., Egorkin A.V., Fuchs K., Solodilov L.N. Two-Dimensional Velocity Structure beneath Northern Eurasia Derived from the Super Long-Range Seismic Profile Quartz // Bulletin of the Seismological Society of America. 1996. V. 86. № 3. P. 857–867.
  26. Zelt C.A., Smith R.B. Seismic traveltime inversion for 2‐D crustal velocity structure // Geophysical Journal International. 1992. № 108 (1). P. 16–34.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Position of the Kvartz profile on the geological map of Western Siberia and adjacent territories [URL: http://www.vsegei.com/ru/info/seismic/12.04.2022]. The labelling of the profile length (in GSS pickets) corresponding to the arrangement of seismic stations and the position of nuclear explosion points (triangles) are shown.

Baixar (442KB)
Metadados
3. Fig. 2. Fragments of montages of seismograms from the explosion points (Fig. 1) of northwestern Q2, central Q3, and southeastern Q4 in reduced time scale [Mechie et al., 1993; Ryberg et al., 1996]. Triangles indicate the in-phase axes: Pg - longitudinal refracted-refracted waves propagating in the Earth's crust, Pn and Pn1 - in the mantle part of the lithosphere, refracted P410 at the "410 km" boundary, and reflected P410P.

Baixar (1007KB)
Metadados
4. Fig. 3. The system of reduced wave hodographs in the first and subsequent arrivals at spherical source-receiver distances L, as in the montages of seismograms with symbols to indicate their types (Fig. 2).

Baixar (207KB)
Metadados
5. Fig. 4. Observed and calculated hodographs of selected waves together with the results of ray modelling of the two-dimensional structure of the upper mantle using data from the explosion points: Q4 (top), Q3 (centre), and Q2 (bottom). The number of ray trajectories in the models was chosen to be minimal in order to obtain general information about the nature of wave propagation in the layered inhomogeneous model. Thin lines correspond to velocity values in km/s, thick lines - to the boundaries of layers with its sharp change. The scale distortion of the cross-section images is 1 : 2.5.

Baixar (841KB)
Metadados
6. Fig. 5. Two-dimensional structural inhomogeneous seismic model of the upper mantle along the Quartz profile with intersecting regional crustal structures labelled.

Baixar (293KB)
Metadados
7. Fig. 6. Bouguer gravity anomalies and recalculated residual component dgM at the Moho boundary.

Baixar (177KB)
Metadados
8. Fig. 7. Correlation relationship between residual Bouguer anomalies and Moho relief. Marked profile segments in km correlated with gravity upper mantle inhomogeneities and regional crustal structures indicated in Fig. 5.

Baixar (284KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian academy of sciences, 2025