Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Позднечетвертичный грязевой вулканизм в глубоководной котловине Черного моря

ВАК РФ 04.00.21, Литология

Автореферат диссертации по теме "Позднечетвертичный грязевой вулканизм в глубоководной котловине Черного моря"

РГ6 Од _ 9 ИЮП

На правах рукописи УДК 551.311.8/551.79(256.5)

Басов Евгений Иванович

Позднечетвертичный грязевой вулканизм в глубоководной котловине Черного моря

Специальность 04.00.21 литология

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 1997 г.

Работа выполнена на кафедре литологии и морской геологии геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и в Центре ЮНЕСКО по морской геологии и геофизике при геологическом факультете Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук,

профессор П.Н. Куприн

кандидат геолого-минералогических наук, доцент М.К. Иванов

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор В.Н. Холодов Геологический институт РАН (Москва).

кандидат геолого-минералогических наук, с.н.с. A.B. Старовойтов

кафедра сейсмометрии и геоакустики, геологический факультет МГУ (Москва).

Ведущая организация:

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, (Москва).

Зашита диссертации состоится 10 июня 1997 г. в 14 час. 30 мин. в ауд. 608 , на заседании Диссертационного совета Д.053.05.64 по защите диссертаций при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Воробьевы Горы, МГУ, зона "А", геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ (6 этаж)

Автореферат разослан 6 мая 1997

Ученый секретарь Диссертационного совета

кандидат геолого-минералогических наук Н.В. Пронина

зедение

Актуальность исследований. Грязевой вулканизм представляет собой 1но из уникальных геологических явлений, которое давно привлекает внимание следователей. Несмотря на то, что первые попытки объяснить этот феномен с ологических позиций относятся к концу 18-го столетия, его природа до сих пор не >лучила однозначной интерпретации. Изучение грязевого вулканизма, ологических условий, предопределяющих его развитие, и процессов, приводящих юзникновению грязевых вулканов на поверхности Земли, имеет большое научное трактическое значение. Продукты извержения грязевых вулканов, так называемые язевулканические брекчии, выносимые на земную поверхность, содержат ломки пород различного состава и возраста, которые при их всестороннем учении литологическими и палеонтологическими методами, дополненными йсмическими данными о строении осадочной толщи, могут послужить основой я расшифровки геологической структуры и строения осадочного разреза, порой доступного для непосредственных геологических наблюдений.

Изучение процессов грязевого вулканизма исключительно важно для огнозирования и поисков месторождений различных полезных ископаемых, в рвую очередь нефти и газа. Известно, что многие крупные нефтегазоносные ссейны характеризуются широким развитием тинистого диапиризма и грязевого лканизма. На основе изучения грязевых вулканов Тамани и Азербайджана адемик И.М. Губкин показал, что нефтяные месторождения и грязевой вулканизм язаны между собой не только пространственно, но и генетически (Губкин, ;доров, 1938).

Актуальность исследований процессов грязевого вулканизма и продуктов э деятельности подчеркивается тем фактом, что в последние годы все большее пичество грязевых вулканов обнаруживается на дне глубоких морских бассейнов, обенно в пределах аккреционных призм. В отличие от наземных грязевых иканов, изучение проявлений подводного грязевого вулканизма практически чью начинается. Исследования грязевых вулканов в пределах морских бассейнов оводится главным образом дистанционными методами с использованием рогостоящей современной аппаратуры. Поэтому представляется важным раллельное сравнительное изучение подводного и наземного грязевого тканизма в пределах осадочных бассейнов со схожей геологической историей с лью выявления его общих черт и различий.

Цели и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлось гстороннее изучение грязевых вулканов и продуктов их извержений в ^боководной котловине Черного моря и прилегающих районах Таманского и рченского п-овов, выяснение взаимоотношений грязевулканических отложений с ещающими осадочными образованиями для определения механизма действия и элюции грязевого вулканизма в Черном море в позднечетвертичное время, стижение поставленной цели осуществлялось решением следующих задач:

1. Изучение строения и состава осадочной толщи в районах развития певого вулканизма.

2. Изучение состава обломков пород из грязевулканической брекчии шичных вулканов района исследований.

3. Сравнение литологических типов пород грязевулканических брекчий

подводных и наземных вулканов между собой, а также с породами, вскрытыми скважинами на Таманском полуострове.

4. Морфологическая характеристика и сравнение морфологии выявленных грязевых вулканов глубоководной котловины Черного моря с изученными грязевыми вулканами Керченского и Таманского п-овов.

5. Интерпретация полученных результатов с целью разработки модели зарождения и эволюции грязевых вулканов.

Материалы и методы. В основу диссертации были положены следующие материалы:

1. Обломки пород и заполнитель из грязевулканических брекчий и образцы пелагических осадков, собранных в морских геолого-геофизических экспедициях на НИС "Геленджик", проводившихся по программе ЮНЕСКО "Обучение через исследования" в 1991 и 1993 годах в районе глубоководной котловины к югу от Крымского полуострова, а также образцы брекчии, полученные в этом районе сотрудниками геологического факультета МГУ (М.К. Иванов, А.И. Конюхов и др.) в 1986-1989 г.г. (рисунок).

2. Образцы из грязевулканических брекчий и кернов скважин, полученных во время полевых работ на Таманском полуострове летом 1994 года совместно с геологами НПО Южморгеология.

3. Образцы пород из грязевулканических брекчий, собранных во время полевых работ на Керченском полуострове в 1995 году.

Автор принимал непосредственное участие в сборе геологических материалов во всех перечисленных районах.

Всего изучено более 300 образцов пород и осадков, которые были подвергнуты следующим видам анализов: визуальное и микроскопическое литолого-петрографическое описание (241 шлиф), гранулометрический (20 образцов), минералогический (9 образцов), микропалеонтологический (10 образцов), рентгенофазовый (11 образцов), геохимический (нейтронно-активационный анализ, 15 образцов), радиоуглеродный (16 образцов).

При характеристике морфологии и внутренней структуры грязевых вулканов и строения осадочного чехла были использованы материалы одноканального и шестиканального (1993 г.) сейсмического профилирования и изучения дна моря с помощью локатора бокового обзора ОКЕАН (центральная частота 9,5 кГц; съемка в полосе 15 км за один проход), а также глубоководной акустической системы МАК-1, состоящей из локатора бокового обзора, работающего на частоте 30 кГц и 100 кГц с полосой съемки 2000 и--500 м, соответственно и профилографа, работающего на частоте 5-6 кГц, подводного телевидения и стандартных методов пробоотбора - прямоточными ударными грунтовыми трубками длиной 3 и 6,5 м, весом около 1500 кг и внутренним диаметром 148 мм. В обработке и интерпретации этих материалов автор принимал непосредственное участие. При наземных полевых исследованиях проводилась морфометрическая съемка грязевых вулканов, результаты которой также приводятся в настоящей работе.

В процессе анализа полученных геолого-геофизических материалов были использованы имеющиеся литературные данные по составу и возрасту пород из грязевулканических брекчий и морских осадков, а также по строению осадочной толщи.

4Г

2ГВД 2Г ЗГ ЗГ 34" ЗГ ЗГ «1Г

Карта расположения районов с проявлением грязевого вулканизма и диапиризма в Черноморском регионе.

1-3 - районы исследований: 1 - центральная, глубоководная часть Черного моря, 2 -Керченский полуостров, 3 - Таманский полуостров; 4-7 - другие районы грязевого вулканизма и диапиризма: 4 - Прогиб Сорокина, 5 - Индоло-Кубанский прогиб, 6 -Туапсинский прогиб, 7 - район предполагаемого проявления грязевого вулканизма и диапиризма.

Научная новизна и практическое значение. На основе проведенного всестороннего анализа уникальных материалов, собранных в морских и наземных экспедициях, получены оригинальные результаты по составу продуктов грязевого вулканизма, строению и эволюции грязевых вулканов. Основными достижениями проведенных исследований являются следующие:

1. На основе комплексного подхода с использованием как традиционных, так и современных методов исследования изучены грязевые вулканы в северном секторе глубоководной котловины Черного моря.

2. Проведен сравнительный анализ состава обломков пород из брекчии грязевых вулканов глубоководной котловины Черного моря, Таманского и Керченского полуостровов, а также состава пород вмещающей осадочной толщи, вскрытой скважинами на Таманском п-ове.

3. Дана сравнительная характеристика морфологических и структурных особенностей подводных и наземных грязевых вулканов в районах исследований.

4. Выявлены этапы грязевулканической активности в глубоководной котловине Черного моря в позднечетвертичное время.

Практическая ценность работы заключается в том, что в результате изучения обломков пород в грязевулканической брекчии подводных вулканов были обнаружены майкопские образования, которые по своим свойствам мало

отличаются от пород майкопской серии, присутствующих в осадочной толще на прилегающей суше. Это свидетельствует о высоких перспективах нефтегазоносности этого глубоководного района Черного моря.

Защищаемые положения. Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие защищаемые положения:

1. Грязевые вулканы в глубоководной котловине Черного моря и Керченско-Таманской грязевулканической области обладают сходными формой и размерами постройками, а также общими чертами строения. И в подводных, и наземных условиях большинство из них имеют четко выраженную постройку с кратерной площадкой, на которой могут находится несколько кратеров и многочисленные мелкие грифоны. Кратер вулкана часто окружен кольцевым валом, местами прорванным потоками грязевулканической брекчии. Морфология некоторых грязевых вулканов осложнена присутствием компенсационной депрессии, образовавшейся при обрушении, проседании части постройки в результате выноса вулканом материала из глубины. Для большинства изученных грязевых вулканов Таманского п-ва характерно проседание самой постройки с образованием кальдеры. Сходные морфология, размеры и строение грязевых вулканов свидетельствует об общности механизма грязевулканической деятельности и характера извержений изученных грязевых вулканов в подводных и наземных условиях.

2. В составе обломков пород из брекчий изученных грязевых вулканов глубоководной котловины Черного моря и наземных вулканов Керченского и Таманского п-овов выделяется 30 литологических типов, основными из которых являются шины гомогенные и слоистые , обогащенные органическим веществом, песчаники глауконитовые и кварцевые. Эти же литотипы присутствуют в разрезе меловых-кайнозойских отложений, вскрытых скважинами на Таманском полуострове. Подавляющее большинство обломков из брекчии подводных вулканов представлено породами, характерными для майкопской серии (олигоцен-нижний миоцен), что свидетельствует о решающей роли отложений этого возраста в формировании и развитии грязевого вулканизма.

3. В изученном северном секторе глубоководной котловины Черного моря в позднечетвертичное время отмечается несколько фаз активности грязевого вулканизма. Первая, наиболее древняя из них, согласно радиоуглеродным датировкам, проявилась в позднем плейстоцене в интервале времени от 29900 до 17230 лет. Вторая фаза пришлась на рубеж плейстоцена и голоцена и завершилась около 6950 лет назад. Последняя, новейшая фаза активности продолжается и в настоящее время. --------- —

Апробация работы. Результаты исследований и различные аспекты работы неоднократно докладывались на научных семинарах и заседаниях кафедры литологии и морской геологии геологического факультета Московского университета и Центра ЮНЕСКО по морской геологии и геофизике при МГУ, а также на следующих международных семинарах, конференциях и конгрессах:

- Вторая конференция по программе ЮНЕСКО "Обучение через исследования" (Голландия, Амстердам, 1994 г.);

- Международный седиментологический конгресс (Бразилия, Ресифи, 1994);

- Третья конференция по программе ЮНЕСКО "Обучение через исследования" (Ангаия, Кардифф, 1995 г.);

- Четвертая конференция по программе ЮНЕСКО "Обучение через исследования",

¡нигород, 1996 г.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своим ^чным руководителям профессору П.Н. Куприну за ценные советы и помощь в введении исследований, директору Центра ЮНЕСКО/МГУ по морской геологии еофизике доценту М.К. Иванову за его постоянную опеку и советы на всех этапах эведения исследований и подготовки диссертации, а также д-ру Тирду ван грингу (Институт морских исследований, Голландия) за приглашение посетить лшут и помощь в проведении некоторых анализов. Автор искренне благодарен (ущему научному сотруднику А.Ф. Лимонову за его критические, исключительно эрожелательные и полезные замечания в процессе работы и написания текста :сертации. Необходимо отметить большую помощь ст. научного сотрудника НПО кморгеология (г. Геленджик) Л.Б. Мейснера в организации и проведении полевых :ледований на Таманском полуострове, а также сотрудника Центра 1ЕСКО/МГУ О.В. Крылова и заместителя директора Украинского института неральных ресурсов (г. Симферополь) А.К. Авгитова в организации и проведении 1евых работ на Керченском полуострове. Данная работа не могла бьггь выполнена : дружеской поддержки сотрудников кафедры литологии и морской геологии во ве с профессором О.В. Япаскуртом и моих коллег из Центра ЮНЕСКО/МГУ Е.В. зловой, Г.Г. Ахманова и многих других. Всем им автор выражает свою искреннюю «нательность.

*ва 1. История изучения грязевого вулканизма в Черноморском регионе

Рассматривается двухвековая история морфологического и геологического ■чения проявлений грязевого вулканизма в Черноморском регионе, начиная с >вых наблюдений П. Палласа, который в 1795 г. описал извержение вулкана Горы >елой на Таманском полуострове, до настоящего времени.

В изучении грязевого вулканизма Черноморского региона, включая боководную котловину Черного моря, выделяются два этапа. На протяжении того из них (с конца 18-го столетия до 70-80-х годов нашего столетия) изучение зевого вулканизма проводилось в наземных условиях в пределах Таманского и эченского п-вов.

Наибольший вклад в изучение наземного грязевого вулканизма в эноморском регионе внесли Н.А. Андрусов, который впервые предположил [ичие подводных грязевых вулканов в прилегающих акваториях Керченского )лива и Азовского моря, и И.М. Губкин и руководимый им коллектив ученых. Они :рвые систематизировали данные по геологии районов развития грязевого канизма, их распространению и составу грязевулканической брекчии и указали конкретные причины образования грязевого вулканизма, среди которых снейшими являются: тектоника - диапиризм, наличие пластичных пород оидов. На примере вулканов Таманского п-ова и Азербайджана И.М. Губкин же показал, что нефтяные месторождения и грязевые вулканы связаны между юй не только пространственно, но и генетически.

Позднее различные аспекты диапиризма и наземного грязевого вулканизма зноморского региона рассматривались в работах Авдусина (1949), Лычагина 52), Лебедевой (1962), Горина (1970), Лагуновой и Гемпа (1970), Альбова 71), Веселова и Гилькмана (1972), Лагуновой (1974), Науменко (1976), Нестерова

(1976), Шнюкова и др. (1971, 1986), Котика и Плотникова (1981), Холодова (1983, 1987), Кульчецкой и Ширида (1984), Рахманова (1987), Юровского и Лшцука (1990), Лаврушина и др .(1996) и др. П.И. Науменко (1976) впервые предложил классификацию грязевых вулканов по характеру их активности. Он выделил три типа грязевых вулканов: (1) активные, непрерывно и спокойно действующие вулканы с извержением брекчии, воды и газов; (2) вулканы, характеризующиеся длительными периодами покоя, после которых, как правило, следуют мощные, взрывные извержения; (3) активные, непрерывно и спокойно действующие вулканы с короткими периодами мощных и взрывных извержений.

Новейший этап в изучении грязевого вулканизма Черноморского региона связан с исследованиями в пределах глубоководной котловины Черного моря. В результате морских геолого-геофизических работ, которые проводились в северовосточной части Черного моря геологами НПО Южморгеология (Геленджик) и МГУ, многочисленные диапировые структуры были выявлены в прогибах Сорокина и Туапсинском (Калинин и др., 1976; Туголесов и др., 1985). Структуры, интерпретированные как погребенные грязевые вулканы, были обнаружены также на одном из сейсмических профилей, проходящем через южное окончание Восточно-Черноморского бассейна (Finetti etal., 1988).

Первые целенаправленные исследования грязевого вулканизма в морских бассейнах, в том числе в глубоководной котловине Черного моря, начали проводиться с конца 80-х годов. Наибольший вклад в эти исследования внесли ученые геологического факультета Московского университета и, позднее, Центра ЮНЕСКО МГУ по морской геологии и геофизике, которые совместно с геологами из НПО Южморгеология провели серию геолого-геофизических экспедиций в Черном и Средиземном морях, посвященных изучению грязевых вулканов. В результате этих работ были не только открыты районы развития грязевых вулканов и изучены морфологические особенности этих структурных форм, но и впервые произведено их опробование (Иванов и др., 1989; Конюхов и др., 1990). В результате были получены и изучены продукты извержений грязевых вулканов и сделаны определения возраста некоторых обломков грязевулканической брекчии.

Геологами ВНИИ Океангеология (Санкт-Петербург, Гинсбург и др., 1988, 1990) было произведено опробование некоторых диапировых складок в прогибе Сорокина, где было выявлено присутствие газогидратов. Ранее (1986, 1987 г.г.) экспедициями Московского университета в этом районе грунтовыми трубками была поднята брекчия, содержащая обломки майкопских отложений, и обнаружены выходы газа на поверхность морского дна., В результате проведенных летом 1996 г. исследований в прогибе Сорокина были впервые обнаружены, закартарованы и опробованы грязевые вулканы (Ivanov, Woodside, 1997).

В последние годы исследования грязевого вулканизма во внутренних морских бассейнах проводятся в рамках Международной программы ЮНЕСКО. В соответствии с этой программой в 1991, 1993-1996 годах были проведены пять геолого-геофизичесюрс экспедиций в Черном и Средиземном морях, в которых, наравне с традиционными, применялись современные дистанционные методы исследований морского дна. В результате были не только исследованы и опробованы уже известные районы развития грязевых вулканов, но открыты и изучены новые районы грязевого вулканизма (Geological and geophysical..., 1992, Mud volcanism..., 1994, Deep sea..., 1995, Mud volcansm and fluid venting..., 1996, Ivanov etal., 1996).

|а 2. Геологическое строение и история развития Черноморского региона.

В этой главе подробно рассматриваются литология и стратиграфия 130ЙСКИХ и кайнозойских отложений Черноморской впадины и прилегающей и и приводятся сведения о геоструктурном положении и тектонике юморского региона, а также о различных гипотезах происхождения и истории ития Черноморской впадины.

Мезозой. Самыми древними предположительно морскими отложениями в [елах Черноморской котловины и ее бортов являются, по-видимому, мезозойские яования, которые по материалам геофизических исследований скоррелированы зрезами Горного Крыма. Это подтверждается также данными драгирования на рном и северо-западном бортах лубоководной котловины, где были подняты [аники и аргиллиты, подобные таковым таврической серии Крыма и датируемые [ей-средней юрой (Строение..., 1989; Шимкусидр., 1979).

Из мезозойских образований наиболее широко в Черном море [ространены меловые отложения, присутствие которых предполагается во гих районах по сейсмическим данным (Туголесов и др., 1985) и установлено шм опробованием в пределах северной, северо-западной и южной частей инентального склона и поднятия Архангельского (Щербаков и др., 1977; лкус и др., 1979; Строение..., 1988), а также бурением на шельфе (История..., О- Они представлены терригенными песчано-гаинистыми породами нижнего 1 и существенно карбонатными породами верхнего мела. Аналогичный разрез эвых отложений наблюдается на Керченском п-ове, где бурением вскрыта ¡рито-глинистая толща нижнего мела, которая сменяется вверх по разрезу -елями верхнего мела (Муратов, 1973; Казанцев, 1982). Сходный состав меловые >жения имеют также на Таманском п-ове, где нижний мел слагается ;слаиванием алеврито-тинистых и карбонатных пород, а верхний мел -юритмичным чередованием известняков, мергелей, шин и алевролитов с )бладанием карбонатных разностей (Обобщение..., 1977;Гординский, 1990).

Кайнозой. Разрез кайнозоя в Черноморском бассейне в общем виде делится гри толши: домайкопскую, охватывающую эоцен и палеоцен, майкопскую, [гоцен-нижнемиоценовую) и послемайкопскую, или посленижнемиоценовую олесов и др., 1985). Аналогичное строение он имеет также и в пределах пегающей суши, например, на Таманском и Керченском п-вах.

К наиболее древним отложениям кайнозоя в Черном море по данным физических исследований относятся слои пород, которые коррелируются с гоцен-эоценовыми отложениями, вскрытыми скважинами на смежной суше. [ характеризуются слоистым, почти горизонтальным напластованием, что водит к сглаживанию рельефа некоторых мезозойских тектонических элементов. Западно-Черноморской впадине мощность отложений, коррелируемых с гоцен-эоценовым интервалом, превышает 5 км, а местами достигает 6 км. В точно-Черноморской впадине она несколько меньше и составляет обычно 3 км, шчиваясь в Аджаро-Триалетском прогибе до 5-6 км. На поднятиях и на шельфе дность этих отложений заметно сокращается вплоть до полного их линивания. По мнению Туголесова и др. (1985), эта толща сложена гслаиванием карбонатных и терригенных пород.

В пределах окружающей суши нижнекайнозойские образования хорошо изучены во многих районах побережья. Они представлены отложениями палеоценового и эоценового возраста.

Палеоцен. Отложения этого возраста распространены в Крыму и на Таманском п-ове, где их разрезы сложены мергелями, массивными и грубослоистыми органогенно-детритусовыми известняками с остатками фораминифер и раковин моллюсков, шинами с редкими прослоями песчаников, Мощность этих отложений в равнинной части Крыма составляет 200-300 м, на Таманском п-ове она увеличивается до 600-900 м (Муратов, 1973). В северозападных районах Причерноморья отложения палеоцена представлены глинистыми мергелями, известковистыми песчаниками и шинами, имеют ограниченное распространение и сокращенную мощность (до 50-60 м). В Бургасской впадине и в районе турецкого побережья они полностью отсутствуют (История..., 1988).

Эоцен. Эоценовые отложения распространены в Черноморском регионе гораздо шире палеоценовых образований и достигают максимальных мощностей (2000-3000 м) в районах Восточной Стара-Планины. В западной и северо-западной областях Причерноморья эоценовые разрезы характеризуются присутствием песчаников, шин, нуммупитовых известняков и мергелей. В Крыму и на Таманском п-ове эоцен начинается с коричневатых неслоистых шин, известковистых шин, песчаников и редких прослоев нуммулитовых известняков с комплексом ископаемых остатков, характерным для нижнего эоцена. Обогащаясь карбонатным веществом, глины переходят в мергели и нуммулитовые известняки среднего эоцена. Верхнеэоценовые породы представлены мергелями, которые вверх по разрезу обогащаются глинистым и органическим веществом (История..., 1988).

Олигоцен - нижний миоцен. Наибольшее развитие в пределах впадины Черного моря и Северного Причерноморья имеют отложения олигоценового-раннемиоценового возраста, которые принято объединять в майкопскую серию. Повсеместно майкопская серия характеризуется мощной толщей серых и шоколадно-бурых шин, обогащенных рассеянным органическим веществом, с сидеритовыми конкрециями, с прослоями и линзами алевролитов и гаауконитовых песчаников. Отложения практически лишены определимых органических остатков. Максимальные мощности майкопских отложений (до 5-6 км) наблюдаются в Западно- и Восточно-Черноморской впадинах, в прогибах Сорокина, Керченско-Таманском, Туапсинском и Индоло-Кубанском. На положительных формах рельефа дна майкопского моря (например, валы Шатского и Андрусова) осадконакопление либо не происходило, либо характеризовалось низкими скоростями, что нашло отражение в незначительной мощности (менее 500 м) или полном отсутствии осадков наихсводах(Туголесовидр., 1985).

Для районов с максимальными мощностями майкопских отложений характерно широкое развитие диапировых складок. Во всех этих районах нижележащая палеоценовая-эоценовая толща не подвергалась деформациям, а складки сформировались в толще майкопских отложений и отчетливо выражены такжеввышележащихотложениях(Туголесовидр., 1985).

Неоген. Неогеновые отложения детально изучены как на суше, на шельфе, а также в глубоководной котловинеЧерного моря благодаря проведенному здесь в 1975 г. глубоководному бурению (Ковз^ертосЬпоУйа!., 1978). На Керченском п-ове разрезы неогена слагаются отложениями всех ярусов и выражены в нижней части

едованием шин, часто битуминозных, и мергелей с прослоями известняков, гда рифовых и, реже, песчаников. В верхней части разреза преобладают ушечники, оолитовые известняки, железистые пески с сидеритовыми крециями, в подчиненном количестве присутствуют песчанистые глины. В делах глубоководной котловины Черного моря, где вскрыта лишь верхняя часть генового разреза (меотис-понт), осадки представлены диатомовыми, естковистыми, цеолитовыми, сапропелевыми глинами и алевролитами, в нижней га с редкими прослоями сидеритов, доломитов, песчаников, галечников и велитов.

Четвертичные отложения. Четвертичные осадки в пределах эоководной котловины Черного моря представлены глинистыми, диатомовыми и ропелевыми, в нижней части иногда известковистыми илами, с песчано-вритовыми прослоями, иногда с градационной или косой слоистостью, с знаками ряби, и редкими прослоями микрита. На Керченском п-ове нижняя ть четвертичного разреза (эоплейстоцен) сложена континентальными ожениями. Верхняя, морская часть разреза сложена ракушечниками, чанистыми ракушечниками и песками с раковинным детритом с подчиненным ичеством глин. Схема расчленения верхнечетвертичных осадков впервые была работана А.Д. Архангельским и Н.М. Страховым (1938). В разрезах Черного моря : выделили новоэвксинские, древнечерноморские и новочерноморские слои, тветствуюшие позднему плейстоцену, раннему и позднему голоцену. В работе литературный обзор по датировке границ этих отложений. Кроме того, ведены результаты радиоуглеродного анализа верхнечетвертичных осадков, бранных в районе грязевых вулканов в глубоководной котловине Черного моря.

В разделе, посвященном геоструктурному положению и тектонике «оморского региона, кратко рассмотрены вопросы глубинного строения эоководной котловины Черного моря и его положения в системе складчатых ружений Средиземноморского подвижного пояса (Карпато-Динарский, йский, Черноморско-Анатолийский и Кавказский сегменты). Приводятся также ные по тепловому потоку, сейсмичности и магнитным аномалиям в пределах эоководной котловины.

В заключительном разделе главы приведен краткий обзор существующих отез происхождения впадины Черного моря: (1) впадина образовалась в /льтате глубокого опускания древнего массива, сопровождавшегося изменением ических свойств допалеозойской (дорифейской ?) континентальной земной коры верхней части мантии в связи с их вещественными или фазовыми образованиями (базификация или эклогитизация) (А.Л. Яншин, А.Е. езингер, В.В. Белоусов, Е.Е. Милановский, Е.В. Артюшков и другие), при этом ало этого процесса разными исследователями датируется по-разному - от еозоя до позднего миоцена и даже четвертичного времени; (2) Черноморская дина является реликтом древней (ранний мезозой) океанической коры, следованной от мезозойского океана Тетис (А..В. Пейве, Т. Дьюи и др.); (3) дина Черного моря представляет собой остаточный задуговой бассейн, азовавшийся за счет спрединга в позднем мелу-палеогене (Ш.А. Адамия, Л.П. еншайн, М. Воса1еШ, В.Е. Хаин, I. Ртей1, А.А. Шрейдер и др.).

Глава 3. Характеристика Керченско-Таманской грязевулканическои области

Складчатая тектоника Керченско-Таманской области, наличие мощных глинистых толщ с высоким содержанием рассеянного органического вещества, многочисленные разрывные нарушения надвигового характера, по которой флюиды проходят сквозь осадки, присутствие водоносных горизонтов - все это создает здесь благоприятные условия для формирования и активной деятельности грязевых вулканов. В их распределении выявляются следующие общие черты: а) подавляющее большинство вулканов приурочено к ядрам антиклинальных складок и б) вулканы приурочены к разрывным нарушениям глубокого заложения.

Исследования грязевого вулканизма выявили различия в процессах извержений. В соответствии с классификацией грязевых вулканов по характеру извержений (Науменко, 1976), здесь установлены: 1) вулканы взрывного типа (вулкан Джау-Тепе), в деятельности которых проявляется чередование кратковременных мощных извержений с выбросом большого количества каменного материала и газов с длительными периодами слабой активности или полного ее прекращения; 2) вулканы постоянного действия, систематически в течение длительного времени выбрасывая газы и сопочную грязь с незначительным содержанием грубообломочного материала (Булганакский грязевой вулкан); 3) вулканы промежуточного типа, которым свойственна постоянная достаточно высокая активность, прерываемая иногда мощными извержениями взрывного характера за счет накопления газов в карманах подводящего канала (вулкан Джарджава).

Большая часть вулканов обладает морфологическим сходством, т.е. наличием вулканической постройки с несколькими кратерами, с кольцевым валом, окружающим кратер и прорванным потоками грязевулканической брекчии.

Грязевые вулканы Таманского п-ова отличаются от вулканов Керченского п-ова, отсутствием или слабой выраженностью компенсационных депрессий, возникающих при проседании, обрушении части постройки. Это связано с тем, что вынос материала из глубины компенсируется проседанием самой постройки вулкана с образованием кальдеры. Косвенным свидетельством этому может служить пониженное положение вулканической постройки по сравнению с окружающей местностью на 20-40 м.

Гранулометрический состав брекчии современных и древних извержений в большинстве изученных вулканов Керченско-Таманской области существенно различается. В то время как в составе более древней брекчии присутствуют крупные обломки размером до 30-50 см, в продуктах современных извержений они отсутствуют. Это связано с различием в масштабах и силе извержений.

Среди пород, вынесенных на поверхность грязевыми вулканами на Таманском и Керченском п-овах, а также вскрытых глубокими скважинами на Таманском п-ове, присутствуют глинистые, обломочные силикатные, карбонатные и вулканогенные разности. На основе макроскопического и микроскопического изучения пород из обломков брекчии грязевых вулканов Керченско-Таманской области выделены 22 литологических типа. Большинство из них установлены также в разрезе меловых-кайнозойских отложений, вскрытых скважинами на Таманском п-ове.

Наиболее распространенными и разнообразными являются карбонатные

|роды: сидериты, известняки микритовые и мелко-среднекристаллические, а кже обломочные силикатные породы, преимущественно олигомиктовые ауконит-кварцевые песчаники. Отсутствие обломков глинистых пород на дневной 1верхности брекчии вулканов Тамани и Керчи обусловлено их слабой тифицированностью и низкой устойчивостью к разрушению и выветриванию в верхностных условиях.

В отсутствие прямых датировок образцов из грязевулканической брекчии рченско-Таманской области их возрастная принадлежность остается во многом ясной. Вместе с тем, на основании ряда косвенных данных можно сделать которые предположительные заключения об их возрасте. Среди группы ломочных силикатных пород брекчии наибольшим распространением пользуются тотипы олигомиктовых глауконит-кварцевых песчаников, которые характерны я нижней части разреза майкопской серии и в значительно меньшем объеме исутствуют среди палеоцен-эоценовых и меловых отложений. Это позволяет едполагать, что встреченные глауконит-кварцевые песчаники происходят из йкопской серии. Другим важным для возрастных корреляций литотипом является счаник оолитовый ожелезненный, который в пределах Керченско-Таманской ласти характерен для отложений киммерийского яруса. Более трудной задачей мется интерпретация возрастной принадлежности обломков карбонатных пород, пример, литотипы известняков микритовых и среднекристаллических известны в ¡резах как меловых, так и кайнозойских отложений. Исключением являются зестняки микритовые с фораминиферами, которые присутствуют только среди новых отложений Таманского п-ова и встречены здесь в брекчии вулкана Шуго. О ¡растной принадлежности других карбонатных пород можно сделать более гренные заключения. Например, обломки сидеритовых конкреций происходят из йкопских отложений, где они слагают целые прослои и являются их характерным «знаком. Известняки биогенно-детритовые и раковинные, обломки которых исутствуют в грязевулканической брекчии имеют позднекайнозойский возраст, : как подобные породы широко распространены в Причерноморье, начиная с срака до понта включительно. На это же указывают находки в шлифах раковин раминифер рода 5/^тог7ша, хорошо изученные из отложений тарханского и сракского ярусов (Муратов, 1973; Основы ..., 1960). Известняки с фунтиковой :стурой, встреченные в брекчии грязевого вулкана Джау-Тепе, могут быть гесены к юрским-меловым породам, по аналогии с подобными образованиями ыма, где они широко известны. Из нижнемеловых отложений, вероятно, эисходят обломки риолитов и андезито-дацитов, встреченные в зевулканической брекчии вулкана Шуго на Таманском п-ове. Подобные породы тружены нами в качестве обломков в гравелито-дресвянике среди меловых ожений (скв. Фонталовская-15), а также описаны на Таманском п-ове в составе ювойконглобрекчии(Шнюковидр., 1986).

Как показывает анализ распространения литотипов и встречаемости личных пород грязевулканической брекчии, большинство вулканов Керченско-1анской области выносят на поверхность породы майкопской серии и более юдых отложений. Вулканы, расположенные ближе к осевой зоне Крымского и жазского мегантиклинориев (вулканы Шуго, Джау-Тепе и др.) в составе своей кчии содержат также обломки меловых пород. Такое различие объясняется осительной близостью или удаленностью от осевой зоны мегантиклинориев,

наличием надвигов и др.).

Глава 4. Характеристика района развития грязевого вулканизма в глубоководной котловине Черного моря

Нормальное залегание осадочных образований иногда осложняется разрывными нарушениями, подводящими каналами грязевых вулканов и диапировыми складками. Выявленные разрывы в большинстве своем имеют незначительную амплитуду, некоторые из них выходят на поверхность дна. Многие диапиры не нарушают нормального залегания вышележащих осадков, другие сминают вышележащие слои в пологие складки, образуют разрывы сплошности слоев осложняются разрывами. Своды большинства диапиров в разрезе осадков находятся на глубине 280-350 м, своды некоторых из них расположены в интервале 490-560 м ниже дна моря.

С полем развития диапировых складок пространственно и генетически связаны грязевые вулканы. На сейсмических профилях все вулканы выглядят практически одинаково и хорошо выделяются в рельефе морского дна. Они нарушают сплошность осадочных слоев. Корни этих вулканов расположены в пределах майкопской серии (Иванов, Конюхов, 1989). Грязевые вулканы различаются по строению подводящих каналов. Большинство вулканов имеют столбообразный подводящий канал без каких-либо осложнений его формы, но у некоторых из них (МГУ, Страхов и Южморгеология) подводящие каналы осложнены "раздувами" в интервале глубин 280-350 м. Эти "раздувы" обусловлены или болеее интенсивной фазой деятельности вулканов, или латеральным внедрением продуктов извержения во вмещающую толщу осадков. На этом же уровне находятся своды диапиров и здесь же заканчиваются многие разрывные нарушения. Все это свидетельствует о том, что в это время произошли важные в истории развития глубоководной впадины Черного моря события. Этот уровень маркирует начало резкого снижения тектонической активности в изученном регионе (Mud volcanism..., 1994). По времени он совпадает с крупной (послечаудинской) регрессией в Черноморском регионе (Федоров, 1978).

По форме, размерам и морфологическим чертам грязевые вулканы глубоководной котловины Черного моря подразделяются на три основных типа (Ivanov et al., 1996). К первому типу относятся самые крупные вулканы - МГУ и Южморгеология. Они имеют правильную конусовидную форму постройки диаметром около 2 км в основании и высотой от 60 м до 110 м от уровня морского дна. Крутизна склонов достигает 6° (в среднем 2-3"). На сонограммах видны хорошо выраженные грязевые потоки. Форма кратера у вулканов этого типа отражает многостадийный характер извержений.

Ко второму типу относятся вулканы Малышева, Корнева и Страхова. Вулканические постройки этого типа характеризуются более крутыми склонами (45° вулкан Малышева и 10-11° вулкан Корнева). Они имеют несколько меньшие размеры: диаметр вулкана в основании постройки около 1-1,5 км, высота 40-60 м. Кратеры этих вулканов обычно плохо выражены. Кроме меньших размеров, отличительной чертой этих вулканов является практически полное отсутствие мощных грязевулканических потоков; исключение - вулкан Малышева). Это указывает на их молодость.

К третьему типу относится вулкан Тредмар, который резко отличается от сех остальных вулканов. Диаметр вулкана в основании достигает 2 км, при высоте

0-40 м. Постройка имеет форму усеченного конуса, на вершине которого асположен кратер, осложненный разрывами, потоками грязевой брекчии ескольких генераций. Кратер по периферии окружен кольцевым валом. Часть ушкана обрушена и заполнена гетерогенными осадками. Такое строение вулкана оьясняется тем, что вынос вулканом материала из недр на поверхность эмпенсируется проседанием части вулканической постройки и прилегающих частков дна. На месте проседания образуется депрессия, в которой происходит акопление осадков. Такие деформации, называемые компенсационными гпрессиями, выявлены на вулканах Керченского п-ова.

Большинство колонок, поднятых в поле развития грязевых вулканов, здержат пелагические осадки; исключение составляют несколько колонок, избранных в местах, где грязевулканическая брекчия выходит на дно моря.

Наиболее древние отложения, вскрьпые грунтовыми трубками, относятся к эзднему плейстоцену. Они представляют собой серые, голубоватые илы с эимазками и редкими прослоями (до 30-60 см) гидротроилита; содержание щротроилита увеличивается вниз по разрезу. Радиоуглеродный возраст кровли и эдошвы одного из прослоев гидротроилитового ила (ст. BS-259) определен как

1-540 и 19880 лет. Отложения этого возраста содержат оползневые тела, которые яетически связаны с активностью грязевых вулканов. Радиоуглеродный анализ :адков над и под оползневым горизонтом (ст. BS-254) позволил установить их

»зраст-соответственно 17230 и 29900 лет (Басов, Иванов, 1996). Значение 5 "С^ (-!%о) указывает на значительный привнос материала гумусовой природы в этом ризонте (Calvert, Fontugne, 1987).

На верхнеплейстоценовых илах залегают нижнеголоценовые сапропелевые на с тонкими прослойками кокколитовых илов. Радиоуглеродным методом возраст >дошвы сапропеля определен в 6950 лет (BS-253), 7300 лет (BS-254) и 7190 лет (BS-¡9) (Басов, Иванов, 1996). В верхней части разреза наблюдается переслаивание пропелей с глинистыми и кокколитовыми илами, что указывает на постепенную 1ену обстановки осадконакопления. Содержание С,,, в сапропелях колеблется от

1% до 14%. Значение составляет от -18%о до -24%о, что указывает на

ярастание в сапропелях количества планктоногенного ОВ.

Верхнеголоценовые осадки представлены тонким переслаиванием кколитовых, тинистых и сапропелевых илов. Возраст подошвы верхнего

лоцена был определен радиоуглеродным методом (514С) в одной из колонок (BS-3), как 2290 лет (Басов, Иванов, 1996). Скорости осадконакопления в позднем лоцене составляли 96 мм/тыс. лет (ст. BS-253), а для всего голоцена - 115 мм/тыс. т (ст. BS-253) и 184 мм/тыс. лет (BS-259), что является нормальным для убоководной котловины Черного моря.

Нейтронно-активационный анализ пелагических осадков колонки BS-244 улкан МГУ) показал, что распределение химических элементов в осадках Черного )ря контролируется рассеянным органическим веществом и механизмом рбонатной седиментации. Целый ряд тяжелых элементов, таких как Ti, La, Nd, Th, , Tb, Lu, Sm, Se, Rb, а также Mo и U накапливаются в ассоциации с рассеянным ганическим веществом. Максимальные содержания Br, I, Th и V были

зафиксированы в сапропелевых прослоях. Карбонатная седиментация контролирует содержание и распределение таких элементов, как Ca, Mg, Sr и Ва. Максимальные концентрации этих элементов приходятся на прослои, обогащенные карбонатом. Сравнивая полученные результаты с опубликованными данными по глубоководной части Черного моря (The Black Sea..., 1974: Холодов, Лубченко, 1989;Гавшин, 1991), можно отметить, что распределение и концентрации химических элементов в осадках района грязевых вулканов идентичны таковым в осадках глубоководной котловины в целом. Таким образом, по нашим данным грязевые вулканы не оказывают значительного влияния на геохимию осадков в исследуемом районе. Однако, эти единичные анализы безусловно не могут исключать возможность такого влияния в принципе. Наиболее вероятно влияние грязевого вулканизма на состав отложений в местах выхода газов на дно моря или насыщения ими брекчии и осадков (Hovland, 1988; Jorgensen, 1992; и др.). Примером такого влияния могут служить находки карбонатных конкреций в грязевулканической брекчии. Эти конкреции включают многочисленные обломки глинистых пород. Сердцевина конкреции образована глауконит-кварцевым песчаником и глауконит-кварцевым песчаником с карбонатным цементом. Содержание карбоната кальция в сердцевине конкреции составляет 1,01 %, а в самой конкреции - 56,14%; Радиоуглеродный анализ карбоната конкреции на 13С выявил значение равное -20%о (Belen'kaya, 1997), характерное для формирования карбоната в результате окисления метана: СН4+ S042'—> HS' + НСО3" + Н,0 (Hovland, 1987; Jorgensen, 1991 и многие другие).

На грязевых вулканах глубоководной котловины Черного моря отобрано 58 колонок осадков длиной от 0.5 до 3 м. По характеру строения, составу и возрасту вскрытых осадков выделяются несколько типов разрезов, которые отражают характер деятельности вулканов и их эволюцию.

Вулкан МГУ. Здесь вскрыты разрезы трех типов. Наиболее полные и сложно построенные разрезы были вскрыты на станциях Ст-103, Ст-104, Ст-105, Ст-174, Ст-175, Ст-177, Ст-179, Ст-180 и BS-258. В их основании залегает темно-серая, вязкая грязевулканическая брекчия, которая несогласно перекрывается последовательно сменяющимися пелагическими осадками позднего плейстоцена, раннего и позднего голоцена. Разрезы второго типа (ст. Ст-102, Ст-127, Ст-137-140, Ст-176, Ст-178, Ст-181-183, BS-244, BS-252, BS-253, BS-255-259) имеют сходное строение, но в них отсутствуют верхнеплейстоценовые осадки и грязевулканическая брекчия несогласно перекрывается древнечерноморскими сапропелевыми отложениями. Разрез третьего типа вскрыт на ст. Ст-136. В отличие от вышеописанных разрезов здесь отсутствуют как верхнеплейстоценовые, так и голоценовые (древне- и новочерноморские) пелагические осадки, и грязевулканическая брекчия обнажается на дне моря.

Вулкан Южморгеология. В пределах этого вулкана грязевулканическая брекчия была вскрыта на станциях Ст-170, Ст-172, Ст-173, BS-261 и BS-262. Разрезы осадков имеют одинаковое строение, сходное со строением разрезов второго типа на вулкане МГУ. В основании колонки залегает грязевулканическая брекчия, аналогичная по составу на вулкане МГУ. Брекчия несогласно перекрывается слоем сапропелей древнечерноморского возраста, выше которого согласно залегают новочерноморские тонкопереслаивающиеся нанопланктонные илы.

Вулкан Тредмар. В полученных здесь трех колонках (ст. BS-264-266)

зрез сложен грязевулканической брекчией, сильно насыщенной газами, с лючениями газогидратов. Внутри слоя брекчий на всех станциях наблюдается по ному маломощному прослою пелагических осадков, которые располагаются на зных уровнях и имеют возраст от позднеплейстоценового на ст. BS-266 до зднеголоценового в колонке ст. BS-264.

Вулкан Корнева. Вскрытый здесь разрез осадков (ст. BS-294, BS-251) [еет двучленное строение. Низы сложены грязевулканической брекчией, рекрываемой несогласно тонкослоистыми нанопланктонными илами вочерноморского возраста.

Вулкан Малышева. Грязевулканическая брекчия здесь по неровной анице перекрывается слоем глинистых илов позднего плейстоцена (ст. BS-260). )следний перекрыт слоем (20 см) тонкослоистых нанопланктонных илов, которые ррелируются с новочерноморскими слоями.

Грязевулканическая брекчия подразделяется на два типа: 1) брекчия, стоящая из остроугольных и округлых обломков различных пород, погруженных в евритово-пшнистый заполнитель и 2) брекчия, представляющая собой смесь счаного, алевритового и тинистого материала. Брекчии обоих типов часто сыщены газами и/или содержат газогидраты.

Брекчии обоих типов часто встречаются в пределах одного и того же гскана. Различия в их составе свидетельствуют о некоторых особенностях в |рмировании брекчии второго типа. Отсутствие в ней крупных обломков связано с лиянием тонкого материала из мелких грифонов, как это наблюдается в настоящее емя на некоторых вулканах Керченского и Таманского п-овов или же с реотложением и дифференциацией материала при движении грязевого потока, опления и линзы песчаного и тинистого материала в гомогенной брекчии, а также личие сортировки и иногда наблюдаемой слабой ориентировки частиц эдетельствуют в пользу этого предположения.

В составе глинистой фракции заполнителя обоих типов брекчии минируют гидрослюды (57-68%). Преобладание их над смешанослойными разованиями косвенно указывает, что источником материала заполнителя брекчии тяются глины майкопской серии, для которой характерно такое же соотношение зрослюд и смешанослойных образований. Присутствие в заполнителе екчии материала майкопской серии подтверждается результатами :кропалеонтологического анализа, выявившего ассоциацию фораминифер lobigerina ciperoensis, Chiloguembelina cubensis) позднеолигоценового возраста.

В составе грязевулканической брекчии присутствуют глинистые, ломочные силикатные и карбонатные породы, среди которых можно выделить 15 тологических типов. Самыми распространенными являются тинистые породы, шее широко распространены песчаники кварцевые и глауконит-кварцевые, тальные литотипы обломков пород встречаются в подчиненном количестве.

Все основные литотипы тинистых пород отнесены нами к майкопской эии. На их принадлежность майкопской серии указывают хорошая ориентировка в шах частиц и присутствие прослоев, линз и рассеянных форм органического цества и пирита. Выделенный из обломков тин спорово-пыльцевой комплекс >ден с таковым среднего и верхнего Майкопа Ставрополья (Конюхов и др., 1990). свенным подтверждением майкопского возраста обломков тин может служить вышенное содержание в них Сорг, которое достигает 1,20-9,17% при среднем

значении 3,76%, что также характерно для пород майкопской серии (1уапоу е1 а1., 1996). В составе глинистых минералов гидрослюды (60-70%) преобладают над смешаннослойными образованиями (7-15%). Каолинит и хлорит в составе глинистой фракции обломков, как и в заполнителе, в сумме не превышает 20-30%. Преобладание гидрослюд над смешанослойными образованиями также косвенно указывает на майкопский возраст глинистых пород из обломков.

Выносимые вулканами обломочные силикатные породы представлены различными песчаниками кварцевого и глауконит-кварцевого состава. Среди кварцевых песчаников выделено три литотипа. Литотип песчаников мезомиктовых кварцевых с карбонатным цементом (ПК2) датирован на основании присутствия в них пыльцы Ое/1апс1геа рИозрИогШса с некоторой долей условности как олигоценовый. Олигоценовый возраст был определен и для литотипа кварцевых песчаников (ПК1). Песчаники ппауконит-кварцевые также относятся к майкопским отложениям. Это подтверждается находкой пыльцы Ое/1апс1геа ркозрИогШса и ОШМосИтит 5/7/7. в образце литотипа песчаника мезомиктового глауконит-кварцевого (Ш КЗ). Среди основных характеристик песчаников необходимо отметить их обогащение глинистым веществом и тонкопсаммитовую размерность, что может указывать на слабую переработку песчаного материала.

Карбонатные породы являются наиболее трудно датируемой группой пород. В них не было обнаружено каких-либо стратиграфически значимых органических остатков, однако на основе литологического и микроскопического анализов и сравнения с другими литотипами можно высказать предположение об их возрасте. Детальный анализ карбонатных пород свидетельствует о том, что они лредставляют собой переходный ряд литотипов, сформировавшихся в результате, вероятно, вторичных процессов карбонатизации, наложенных на глинистые породы одного и того же литотипа. По степени замещения глин карбонатом кальция и, соответственно, степени сохранности реликтовых текстур можно вероятно выстроить последовательный ряд литотипов: глины слоистые, хорошо ориентированные, с примесью органического вещества и пирита (ГС2) —> глины слоистые, хорошо ориентированные, с примесью органического вещества и пирита, известковистые (ГС5) —> мергели тонкослоистые, с прослоями и линзами органического вещества и пирита, с сохранившейся текстурой реликтовой глинистой породы (МЗ) —> известняки среднекристаллические (литотип ИК2) с отчетливыми следами реликтовой глинистой породы (литотип ГС2). Все литотипы этого ряда отнесены нами к отложениям майкопской серии. Сидеритовые конкреции ( литотип С) также происходят из майкопской серии.

Кроме этих литотипов, встречены также известняки (литотип ИМ1) с фауной остракод предположительно плиоценового возраста (Конюхов и др., 1990).

Глава 5. Сравнительный анализ подводного и наземного вулканизма Черноморского региона и его позднечетвертичная эволюция

Сравнительный анализ морфологии и строения подводных и наземных грязевых вулканов показывает, что они обладают целым рядом сходных признаков. К числу общих черт относятся размеры и форма вулканической постройки, ее строение, а также пространственные взаимоотношения и тектоническая позиция

[зевых вулканов.

Продукты извержения грязевых вулканов в Черноморском регионе вставлены двумя типами брекчий: брекчией с крупными обломками пород и :кчией, состоящей из песчано-алеврито-ппинистого материала. Эти типы брекчий »йственны подавляющему большинству наземных и подводных грязевых [канов всех трех изученных районов и каждый из них отражает отдельные циклы □евулканической активности.

В составе обломков из грязевулканической брекчии Керченско-Таманской тети и глубоководной котловины Черного моря присутствуют различные [нистые, карбонатные и обломочные силикатные породы. В брекчии вулканов ланского полуострова в резко подчиненном количестве обнаружены также 5>узивные породы кислого и среднего состава. Наибольшим распространением :ди обломков пород грязевулканической брекчии пользуются глины, а также личные песчаники. Несколько менее широко представлены известняки, мергели вдериты.

В распределении этих типов пород по изученным районам наблюдаются соторые различия (таблица). Так, в составе обломков пород грязевых вулканов эченского п-ова преобладают карбонатные разности, тогда как на Таманском п! карбонатные и обломочные силикатные породы представлены в равной мере, сое различие в составе обломков связано с различиями в строении их осадочного реза, прорываемого вулканами.

Цитологические типы глин установлены в составе обломков пород брекчии вулканах глубоководной котловины Черного моря. Сравнение этих литотипов с готипами, определенными в кернах скважин на Таманском п-ове, показывает, что готипы ГС2, ГС5 и ГН2 обладают значительным сходством с глинами майкопской >ии. Общими для них являются линзы-прослои с рассеянным органическим цеством и пиритом и общее высокое содержание рассеянного органического цества. Рентгенофазовый анализ глинистых минералов заполнителя брекчии явил сходный их состав с майкопскими глинами. Состав глинистых минералов в юмках глин из грязевулканической брекчии также указывает на их близость к [нам майкопской серии - в составе глинистых минералов преобладают фОСЛЮДЫ.

Глины, встреченные среди обломков из брекчии подводных вулканов эного моря, характеризуются повышенной гомогенностью по сравнению с [нами майкопской серии Таманского п-ова, в составе которых отмечается более сокое содержание песчано-алевритовой примеси. Последняя нередко образует :сь отдельные тонкие прослои.

Цитологические типы обломочных силикатных пород, представленных ;чаниками кварцевыми и глауконит-кварцевыми, встречены в составе обломков [зевулканической брекчии во всех изученных районах

По сравнению с однотипными породами, вынесенными грязевыми [канами Керченского и Таманского п-овов, кварцевые и глауконит-кварцевые :чаники из грязевых вулканов в глубоководной котловине Черного моря [ичаются большим содержанием глинистого вещества, выраженным в наличии псих глинистых прослоев и глинистого контактового, реже пленочного цемента, э указывает на их незрелость, т. е. вероятно на их формирование в условиях менее ■ивного гидродинамического режима.

Таблица. Распространение и возраст литологических типов изученных пород, вскрытых скважинами и вынесенных грязевыми вулканами на Таманском и Керченском полуостровах и в глубоководной котловине Черного Моря.

Скважины Таманский п-ов Вулканы Таманский п-ов Вулканы Карчансхий п-ов Вулканы Черное моое

Литотмп Наличие литатипа Возраст Наличие лиготипа Возраст Наличие лиготипа Возраст Наличие лиготипа Возраст

ГС1 X Караган

ГС2 X Майкоп X Майкоп

ГСЗ X Палеоцен

ГС4 X Палеоцен

ГС5 X Майкоп

ГН1 X Сармат X

ГН2 X Майкоп

ПК1 X

ПК2 X X X Майкоп

ПКЗ X X

ПК4 X Тархан-чокрак

ПК5 X Майкоп

ПГК1 X Эоцен-палеоцен, Майкоп X X X

ПГК2 X Эоцен-палеоцен X Эоцен-палеоцен ?

ПГКЗ X

ПГК4 X Майкоп

по X Киммерий X Киммерий

та X П. мел

ИМ1 X Караган X X X

ИМ2 X П. мел -эоцен X П. мел -эоцен ?

ИМЗ X П. мел

ИК1 X Сармат X X X

ИК2 X X Майкоп ?

И КЗ X

НПФ X П.мел

иол X П.мел

иоо X

И61 X Тархан-чокрак

ИБ2 X

ИР X X

ис X

ИФ X Мел

М1 X Мел -эоцен палеоцен X Мел -эоцен-палеоцен ?

М2 X Р. мел

МЗ X X

С X X X Майкоп

р X Мел

АД X Мел

Условные обозначения к таблице:

1 - глины серые и темно-серые, пелитоморфные, тонкослоистые с прослоями )гащенными пиритом

2 - глины темно-серые, коричневые и бурые, тонкослоистые, алевритистые и :вритовые обогащенные органическим веществом и пиритом.

3 - глины темно-серые, слоистые, брекчированные

4 - глины светло-серые и серые пелитоморфные, редко алевритистые, [кослоистые, известковистые (СаСО] до 15%),

1 - глины светло-серые, серые, пелитоморфные, неслоистые

2 - глины серые и темно-серые, пелитоморфные, неслоистые, известковистые. :1 - песчаники мономинеральные кварцевые

2 - песчаники мезомиктовые кварцевые с карбонатным цементом

3 - песчаники мезомиктовые кварцевые с глинистым и карбонатным цементом

4 - песчаники мезомиктовые кварцевые с карбонатным цементом и )геннным детритом

!5 - песчаники олигомиктовые кварцевые

К1 - песчаники олигомиктовые глауконит-кварцевые

К2 - песчаники мезомиктовые глауконит-кварцевые с карбонатным цементом КЗ - песчаники мезомиктовые граувакковые ожелезненные глауконит-[рцевые с глинисто-карбонатным цементом

К4 - песчаники мезомиктовые глауконит-кварцевые с карбонатным цементом > -песчаники оолитовые ожелезненные с карбонатным цементом

- гравелито-дресвяники

11 - известняки микритовые, тонкослоистые

12 -известняки микритовые с фораминиферами

13 - известняки фораминиферовые

1 - известняки мелко-микрокристаллические, тонко-волнистослоистые

2 -известняки средне-мелкокристаллические, гранобластовые

3 - известняки мелко-микрокристаллические, гранобластовые

[Ф - известняки фораминиферовые с песчаной терригенной примесью •Л - известняки обломочные литокласгаческие

Ю - известняки обломочные кристалло-литокластические с ооидами

1 - известняки биополидетритовые

2 -известняки биодетритовые гастроподовые

- известняки раковинные

' - известняки сгустковые микрокристаллические »- известняки с фунтиковой текстурой

- мергели с фораминиферами

- мергели слоистые, с прослоями известковистых глин

- мергели неслоистые и слоистые с прослоями, обогащенными глинистым деством

сидериты тонкозернистые Риолиты

| - Андезито-дациты

Карбонатные породы в обломках грязевулканической брекчии также встречены во всех изученных районах. Наибольшим распространением из них пользуются известняки микритовые и среднекристаллические, и сидериты. В пределах Таманского и Керченского п-овов в обломках из грязевулканической брекчии обнаружены различные биогенно-детритовые, раковинные и обломочные известняки. Сравнение этих типов пород показывает, что среди обломков из брекчии грязевых вулканов глубоководной котловины Черного моря отсутствуют обломочные и биогенно-детритовые известняки.

Таким образом, сравнение продуктов извержения изученных грязевых вулканов в глубоководной котловине Черного моря и Керченско-Таманской области, а также анализ литологических типов пород в обломках из брекчии этих вулканов свидетельствуют об их несомненном сходстве. Это проявляется прежде всего в сходном строении самой грязевулканической брекчии и характере ее извержения на суше и морском дне, что находит отражение в формировании в тех и других условиях близких по размерам, форме и строению грязевулканических построек. Проявляется это и в распределении различных групп пород и их основных литологических типов в обломках брекчии. На близкое генетическое сходство продуктов грязевулканической деятельности указывает и анализ возрастной принадлежности большинства литотипов пород. Имеющиеся возрастные датировки пород некоторых литотипов на основании содержащихся в них органических остатков, а также косвенные указания на их возраст свидетельствуют о том, что большинство пород из грязевулканической брекчии всех изученных районов происходят из майкопской серии и перекрывающих ее неогеновых отложений. Подмеченные отличия в свойствах изученных пород проявляются в большей обогащенности песчаников глинистым веществом и большей гомогенизации шин из обломков пелитолитов, выносимых подводными грязевыми вулканами, по сравнению с аналогичными породами в вулканах Керчи и Тамани. Это отражает специфику условий формирования самих майкопских отложений в удаленных друг от друга районах.

С достаточной долей уверенности можно также предполагать, что некоторые породы из грязевулканической брекчии имеют более древний, возможно даже меловой возраст. Такие породы отмечены только на вулканах Керченско-Таманской грязевулканической области и не обнаружены в брекчии грязевых вулканов глубоководной котловины Черного моря.

Анализ материалов по геологии изученного региона, строению разрезов осадочных образований, составу и распространению литологических типов пород в обломках из грязевулканической брекчии наземных и подводных вулканов и в меловых-кайнозойских отложениях, вскрытых скважинами на Таманском п-ове, позволяет предполагать, что механизм диапирообразвания и возникновения грязевого вулканизма, как завершающей стадии этого процесса, в изученном регионе не может быть описан какой-либо одной из существующих моделей: образование простой антиклинальной складки в результате горизонтального сжатия (Губкин, Федоров, 1938); как результат надвигообразования (Копп, 1984); как результат растяжения и образования сбросов (Коу1 й а!., 1991). Скорее всего, в разных районах Черноморского региона в формировании диапиров и грязевого вулканизма в той или иной мере принимали участие различные по своей природе процессы в разном сочетании. Это могли быть надвигообразование, дифференцированные вертикальные и горизонтальные движения и т.д.

Грязевулканическая деятельность в изученном регионе началась уже в среднемиоценовое (караган-конкское) время вслед за тархан-чокракской фазой интенсивного образования антиклинальных диапировых складок в районах максимального накопления майкопских отложений, достигнув пика в сарматском веке. Это время совпадает с концом надвигообразования в Керченско-Таманском регионе (Казаков, 1982). Этот наиболее древний этап грязевого вулканизма отмечен формированием в Керченско-Таманской области мощных (до 700 м) толщ грязевулканической брекчии с тонкими прослоями морских мелководных осадков, отвечавших кратковременным периодам покоя грязевых вулканов. Грязевулканическая деятельность в пределах Керченско-Таманской области продолжалась и позднее, однако после сарматского века извержения грязевых вулканов во всей этой области постоянно происходили в наземных условиях. По этой причине нельзя получить возрастные датировки, что в свою очередь не позволяет делать какие-либо выводы об эволюции и характере грязевого вулканизма в постсарматское время.

В глубоководной котловине Черного моря документальные свидетельства об эволюции грязевого вулканизма имеются только для позднечетвертичного времени. Геофизические данные позволяют допускать, что грязевулканическая деятельность здесь имела место и в более ранние эпохи. В настоящее время с определенной долей уверенности можно предполагать активную фазу грязевого вулканизма приблизительно 500 тыс. лет назад. На сейсмических записях в изученном районе к этому уровню приурочены своды диапиров, прорывающих осадочную толщу и раздувы подводящего канала у грязевых вулканов МГУ, Южморгеология и Страхова. Приблизительно на этом же уровне заканчиваются многие разрывные нарушения. По времени это совпадает с послечаудинской регрессией в Черноморском регионе, в результате которой уровень моря понизился приблизительно на 100 м (Федоров, 1978).

В позднем плейстоцене и голоцене в глубоководной котловине Черного моря проявились три фазы грязевулканической активности, время завершения которых приблизительно синхронно на разных вулканах: поздний плейстоцен (вулканы МГУ и Малышева; время завершения около 17 тыс. лет назад), ранний голоцен (вулканы МГУ, Южморгеология и Корнева; время завершения около 7 тыс. лет назад) и современная (вулканы МГУ и Тредмар).

Основные выводы

Исследование грязевого вулканизма в глубоководной котловине Черного моря и Керченско-Таманской области и сравнительный анализ продуктов извержений подводных и наземных грязевых вулканов позволяет сделать следующие выводы:

1. Несмотря на различие условий, в которых происходили извержения подводных и наземных грязевых вулканов, их постройки имеют близкие размеры и форму, что отражает общность условий формирования и эволюции грязевого вулканизма.

2. Среди обломков пород из грязевулканической брекчии глубоководной котловины, Керченского и Таманского п-овов присутствуют глинистые, обломочные силикатные, карбонатные породы и вулканогенные разности. Наиболее распространенными являются глинистые и карбонатные породы, а также олигомиктовые глауконит-кварцевые и другие песчаники. В резко подчиненном количестве присутствуют обломки кислых и основных эффузивов, обнаруженные нами только на вулкане Шуго (Таманской п-ов). По литолого-петрографическому составу и текстурным признакам породы из грязевулканической брекчии подразделяются на 30 литотипов. Большинство из них встречено в каждом из изученных районов. Сравнительный анализ литотипов, установленных в обломках пород из грязевулканической брекчии всех изученных грязевых вулканов и во вмещающей осадочной толще, а также имеющиеся возрастные датировки свидетельствуют о том, что подавляющее большинство обломочного материала брекчии происходит из майкопской серии олигоцен-раннемиоценового возраста или более молодых отложений.

3. Грязевые вулканы, расположенные ближе к осям Крымского и Кавказского мегантиклинориев в составе своей брекчии выносят также обломки пород, литотипы которых не свойственны майкопским и более молодым отложениям и аналоги которых присутствуют среди меловых отложений. Их присутствие здесь можно объяснить относительно высоким структурным положением меловых образований и наличием надвигов.

4. Присутствие на вулканах всех изученных районов вулканической брекчии двух типов - брекчии, состоящей из обломков пород и заполнителя, и брекчии, сложенной песчано-алеврито-глинистым материалом, свидетельствует о том, что для извержений подводных и наземных вулканов характерно чередование эпизодов высокой активности и относительного покоя. Активный грязевой вулканизм в Керченско-Таманской области начался в караган-конкское время. Пика активности грязевулканическая деятельность достигла в сармате. Сарматский максимум по времени совпадает и генетически связан с началом тектонической перестройки во всем Черноморском регионе и заключительным этапом формирования надвигов и диапировых складок во время аттической фазы складчатости.

5. Наиболее древняя, из выделяемых, фаза грязевулканической деятельности в глубоководной котловине Черного моря имела место в среднем плейстоцене на рубеже холштерия и элштерия (около 500 тыс. лет назад) и по времени совпадала с послечаудинской регрессией. В позднечетвертичной истории грязевого вулканизма в глубоководной котловине Черного моря можно выделить три фазы, относящиеся к позднему плейстоцену (вулканы МГУ и Малышева; время завершения около 17 тыс. лет назад), раннему голоцену (вулканы МГУ, Южморгеология и Корнева; время завершения около 7 тыс. лет назад) и современному этапу (вулканы МГУ и Тредмар).

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Басов Е.И.. Иванов М, К. Позднечетвертичный грязевой вулканизм в (номморе. Литология и полез, ископаемые, 1996, №2, С. 215-222.

Basov E.I. The lithological composition and origin of the Black Sea mud volcano :cia.Abstracts of the 14th ISC. 1994, pp. A-4-A-5.

Basov E.I. Lithological composition and origin of the Black Sea mud volcano :cia. In: Recent Marine Geological Research in the Mediterranean and Black Seas mgh the UNESCO/TREDMAR Programme and its "Floating University" Project, ¡tracts, Free University, Amsterdam, 31 January - 4 February 1994. - MARINF/94, ESCO, June 1994, p.23.

Basov E.I. New data on the mud volcanism in the Black Sea. - Abstracts, 3rd post-se meeting of UNESCO/TREDMAR "Floating University" Programme, Cardiff, 30 jary - 3 February 1995, MARINF/99 UNESCO, 1995, p. 14.

Basov E. I. The Black Sea mud volcanism. Its lithology, geochemistry and origin. port duXXXIVe Congres de la CIESM, La Valette, Malte, 1995, Vol.34, p.96.

Basov E.I. Late Quaternary mud volcanism in the central part of the Black Sea. tracts, 30th International Geological Congress, 1996, Beijing, China, p. 249.

Basov E. I.. Gaedike C., van Weering T.C.E., Baranov B.V., Lelikov E.P., Jiirov A.I., Belykh I.N. Seismic facies and specific character of the bottom simulating :ctor on the western margin of Paramushir Island, Sea of Okhotsk. Geo-Marine Letters 96, v. 16, pp. 297-304.

Basov E.I.. Meisner L.B. Mud Volcanoes of the Taman Peninsula (Western casus). Morphology, Structure and Lithological Composition. Abstracts of the 4th :-cruise meeting of UNESCO/TREDMAR "Floating University" Programme, ;cow-Zvenigorod, 1996,MARINF/100 UNESCO, pp. 24-25.

Gaedike Ch., Baranov B.V., Obzhirov A.I., Lelikov E.P., Belykh I.N., Basov E.I. mic stratigraphy, BSR distribution, and venting of methane-rich fluids west off imushir and Onekotan Islands, northern Kurils. Marine Geology, v 116,1997, pp 259-

Pike J., Forster Ch., Ivanov M., Basov E. General description of the gravity cores. Limonov A.F., Woodside, J., and Ivanov, M. K., (Eds.). Mud Volcanism in the literranean and Black Seas and Shallow Structure of the Eratosphenes Seamount. al Results of the Geological and Geophysical Investigations during the Third ESCO-ESF "Training-through-Research" Cruise ofRV Gelendzik (June-July 1993). -1SCO Report in Marine Science, 1994,№64,173p.