Evaluation of the stress-strain state of the lithosphere sections and upper layers of Earth’s crust in the Bazhenov Suite based on multi-scale numerical modeling
This paper presents the results of multiscale numerical modeling of the stress-strain state of the lithosphere sections and upper crustal layers in one of the West Siberian Plate regions containing oil and gas deposits. Two-dimensional computer models of the structure of lithosphere sections and upper crustal layers of the Bazhenov Suite’s oil and gas areas based on the Rubin-2-1990 geologic profile were selected as the objects of research. To calculate the inelastic deformation and stress fields in the lithosphere and crust, the model of elastic-plastic medium with Drucker-Prager-Nikolaevsky yield criterion and plastic potential was used. Constitutive equation parameters for the structurally inhomogeneous lithosphere were determined from the geologic profile data and the cratonic jelly sandwich strength model applicable to the continental lithosphere. Calculations at different scales show that zones of inelastic deformation localization and positive horizontal stresses are concentrated in the upper layers of Earth's crust, where faults and damages are located according to geophysical data. These areas correspond to the locations of hydrocarbon traps and oil and gas deposits in the Bazhenov Suite. The results of this study may be useful for geologists and geophysicists who study the processes of mineral formation in Earth's crust.
Keywords
numerical modeling,
Bazhenov Suite,
elastoplastic medium,
“rubin-2-1990” geological profile,
lithosphere,
Earth’s crust,
stress-strain stateAuthors
| Akhmetov Ayan | Institute of Strength Physics and Materials Science of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | ayan.akhmetov93@gmail.com |
| Smolin Igor’ Yu. | Institute of Strength Physics and Materials Science of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | smolin@ispms.ru |
Всего: 2
References
Turcotte D., Schubert G. Geodynamics. Cambridge: Cambridge University Press. 2014.
Леонов М.Г. Кристаллические протрузии как типовая структурно-тектоническая модель интрагранитных залежей углеводородов // Геотектоника. 2019. № 3. С. 24-41. doi: 10.31857/S0016-853X2019324-41.
Леонов М.Г., Морозов Ю.А., Пржиялговский Е.С., Рыбин А.К., Бакеев Р.А., Лаврушина Е.В., Стефанов Ю.П. Тектоническая эволюция системы «фундамент-чехол» и морфоструктурная дифференциация осадочных бассейнов // Геотектоника. 2020. № 2. С. 3-31. doi: 10.31857/S0016853X20020083.
Koptev A., Nettesheim M., Ehlers T.A. Plate corner subduction and rapid localized exhumation: Insights from 3D coupled geodynamic and geomorphological modelling // Terra Nova. 2022. V. 34 (3). P. 210-223. doi: 10.1111/ter. 12581.
Artemieva I.M., Thybo H., Cherepanova Y. Isopycnicity of cratonic mantle restricted to kimberlite provinces // Earth and Planetary Letters. 2019 V. 505. P. 13-19. doi: 10.1016/j.epsl.2018.09.034.
Стефанов Ю.П., Татаурова А.А. Влияние трения и прочностных свойств среды на фор мирование зон локализации деформации в надвиговых структурах // Физическая мезомеханика. 2019. Т. 21 (5). С. 46-55. doi: 10.24411/1683-805X-2018-15005.
Ребецкий Ю.Л. Поле глобальных коровых напряжений Земли // Геотектоника. 2020. № 6. С. 3-24. doi: 10.31857/S0016853X200 60119.
Гурари Ф.Г. Геология и перспективы нефтегазоносности Обь-Иртышского междуречья. Ленинград: Гостехиздательство, 1959.
Конторович А.Э., Бурштейн Л.М., Казаненков В.А., Конторович В.А., Костырева Е.А., Пономарева Е.В., Рыжкова С.В., Ян П.А. Баженовская свита - главный источник ресурсов нетрадиционной нефти в России // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. 2014. № 2(10). С. 1-8.
Конторович А.Э., Пономарева Е.В., Бурштейн Л.М., Глинских В.Н., Ким Н.С., Костырева Е.А., Павлова М.А., Родченко А.П., Ян П.А. Распределение органического вещества в породах баженовского горизонта (Западная Сибирь) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59, № 3. С. 357-371. doi: 10.15372/GiG20180307.
Проект РУБИН-1990. Профиль РУБИН-1 - г. Костомукша - г. Семипалатинск, профиль РУБИН-2 - г. Нижний Тагил - г. Уренгой // Атлас «Опорные геолого-геофизические профили России». Глубинные сейсмические разрезы по профилям ГСЗ, отработанным в период с 1972 по 1995 год. СПб.: ВСЕГЕИ, 2013. С. 21-22. URL: https://webftp.vsegei.ru/glubgeoph/seism48.pdf.
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. doi: 10.1016/j.tecto.2013.05.004.
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. doi: 10.33623/0579-9406-2021-6-10-19.
Макаров П.В., Смолин И.Ю., Стефанов Ю.П., Кузнецов П.В., Трубицын А.А., Трубицына Н.В., Ворошилов С.П., Ворошилов С.П. Нелинейная механика геоматериалов и геосред. Новосибирск: Гео, 2007.
Burov E.B. Rheology and strength of lithosphere // Marine and Petroleum Geology. 2011. V. 28 (8). P. 1402-1443. doi: 10.1016/j.marpetgeo.2011.05.008.
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. doi: 10.17223/19988621/69/5.
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. doi: 10.17223/19988621/75/5.
Буслов М.М. Террейновая тектоника Центрально-Азиатского складчатого пояса // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5, № 3. C. 641-665. doi: 10.5800/GT-2014-5-3-0147.
Wilkins M.L.Computer simulation of dynamic phenomena. Berlin: Springer-Verlag. 1999.
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. doi: 10.33623/0579-9406-2021-4-23-31.
Сафин Р.И. Перспективные объекты на нефть и газ в Надымской впадине // Известия вузов. Нефть и газ. 2016. № 5. С. 33-37. doi: 10.31660/0445-0108-2016-5-33-37.
Кочарян Г.Г., Остапчук А.А. Мезоструктура зоны скольжения тектонического разлома // Физическая мезомеханика. 2022. Т. 25, № 5. С. 94-105. doi: 10.55652/1683-805X_2022_25_5_94.
