Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Структура земной коры Черного моря по комплексу геофизических данных

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Структура земной коры Черного моря по комплексу геофизических данных"

На правах рукописи

Лыгин Иван Владимирович

СТРУКТУРА ЗЕМНОЙ КОРЫ ЧЕРНОГО МОРЯ ПО КОМПЛЕКСУ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Специальность 25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

)

Москва-2005

Работа выполнена на кафедре геофизических методов исследования земной коры геологического факулыета Московского Государственного Университета им. М В. Ломоносова

Научный руководитель

доктор физико-математических наук, профессор Мелихов В.Р

Официальные оппоненты

доктор геолого-минералогических наук,

Углов Б.Д доктор физико-математических наук, Буданов В.Г.

Ведущая организация

Институт океана погии им П П Ширшова РАН (г Москва)

Защита диссертации состоится 19 октября 2005 года в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 501.001 64 при Московском государственном университете им М В. Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, ГЗ МГУ, зона «А», геологический факультет, аудитория 308.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ (ГЗ МГУ, зона «А», 6-й этаж).

Автореферат разослан « » сентября 2005 г

Ученый секретарь диссертационного совета

\5Ж

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа, несмотря на свой ограниченный объем, носит обобщающий характер по широкому спектру геолого-геофизической информации, накопленной по Азово-Черноморскому региону. Содержанием работы является комплексная интерпретация этих материалов, центральным звеном которых явились потенциальные поля. Исследования направлены на выяснение современной тектонической структуры и геодинамики региона в пределах акватории и её берегового обрамления В качестве дополнительного результата в работе сформировался ряд гипотез палео-тектонического развития региона в альпийское время.

Актуальность проблемы. Черное море, как часть альпийского пояса, в течение почти двух веков является объектом научных исследований. Однако до ста пор в выдвинутых гипотезах идет размежевание выводов и дискутируются резко противоположные мнения, касающиеся различных аспектов тектоники, геологической эволюции и даже строения осадочного чехла региона. Актуальность изучения геологического строения Черноморского региона определяется не только связью с фундаментальной проблемой формирования и динамики Альпийского тектонического пояса, но имеет прямую связь с актуальными практическими задачами нефтегазопоисковых работ.

Цель работы - Построение современной комплексной геолого-геофизической модели земной коры и верхней мантии Азово-Черноморского региона, отражающей не только структурные взаимоотношения в литосфере, но и особенности ее геодинамики.

Для достижения этой цели решались следующие прикладные методические задачи:

1. сбор, электронное представление и обобщение геологической и геофизической информации в рамках единого электронного банка данных. Отработка методики совместного использования набортных, сухопутных, спутниковых данных съемок для построения электронных вариантов карт геофизических полей (гравитационное, магнитное, рельеф);

2. исследование возможностей методов спутниковой альтиметрии в восстановлении рельефа дна и гравитационного поля для геологического изучения внутренних акваторий на примере Черного моря;

3. составление (по комплексным данным всех видов съемок) электронных вариантов карт гравитационного поля, магнитного поля, рельефа дна и берегового обрамления;

4. анализ исходных и трансформированных потенциальных полей, решение обратных задач, моделирование комплексных разрезов па_алшцшсш.ы.М: скоростным, магнитоактивным характеристикам. РОС" н*Цивнлльнл* .

В число решаемых геологических задач входили:

5. изучение строения поднятия Шатского и характера его сочленения с береговыми структурами Западного Кавказа в пределах Туапсинского прогиба;

6. районирование консолидированной коры Черного моря по ее вещественному составу, установление и уточнение границ блоков коры в пределах акватории;

7. установление элементов современной и палео-динамики в земной коре Азо-во-Черноморского региона, выраженных в геофизических полях;

8. построение комплексных геолого-геофизических разрезов литосферы вдоль профилей ГСЗ в Западной, Центральной и Восточной частях Черного моря для количественного обоснования тектонической схемы региона.

Защищаемые положения

1. Новые редакции геофизических полей Азово-Черноморского региона, представленных в электронном Ьиде, масштаб 1: 1000000: а) рельеф дна Черного моря и его сухопутного обрамления, б) гравитационные эффекты водного слоя, рельефа берегового обрамления, осадочной толщи, в) аномальное гравитационное поле в различных редукциях, г) аномальное магнитное поле ДТ.

2. Сейсмо-гравитационные модели литосферы вдоль профилей ГСЗ в Западной, Центральной и Восточной частях Черного моря.

3. Схема разломно-блоковой тектоники и вещественного состава кристаллического основания акватории Черного моря;

4. Результаты геологической интерпретации аномальных геофизических полей (гравитационных, магнитных, тепловых, сейсмических и сейсмологических). Среди них:

- доказано существование глубинного восходящего мантийного диапира в Восточной глубоководной котловине Черного моря;

- выявлено существование поддвига субокеанической коры со стороны Восточно-Черноморской впадины под континентальный блок Скифской плиты в районах Керченского, Таманского полуостровов и Западного Кавказа;

- определены границы погруженных структур обрамления Восточно-Черноморской котловины (поднятие Шатского, вал Архангельского, блок Андрусова, Понтийские блоки), имеющих субконтинентальный тип коры;

- показано, что гранито-гнейсовое основание поднятия Шатского и складчатого сооружения Западного Кавказа по генезису близки и относились к единому тектоническому блоку Скифской плиты;

- выявлено различие скоростей поддвига земной коры вдоль Туапсинского прогиба;

- доказано существование в континентальной коре северного и западного обрамления Черного моря системы внутрикоровых излияний основного и ультраосновного состава, что подтверждает и дополняет ранее сделанные выводы украинских геофизиков (В.Б. Бурьянов, В.И. Старостенко).

Научная новизна

1. Получены новые результаты о погрешностях использования альтиметриче-ских баз данных (Topex-gravity, Topex-relief, Sandwell-1, Predict-relief) для всех уровней геолого-геофизических изысканий (мелко-, средне-, крупномасштабные) и указаны границы применимости спутниковых гравиметрических аномалий и данных о рельефе дна в сложных морфологических условиях акватории Черного моря, обрамленной горными сооружениями.

2. Создана электронная основа геофизических полей для построения новых карт по Азово-Черноморскому региону:

а) рельеф дна и берегового обрамления, масштаб 1: 1000000;

б) аномальное магнитное поле AT на акваторию и береговое обрамление, масштаб 1:1 000 000;

в) серии гравиметрических карт, масштабы 1:1000000, 1:200000.

3. Предложена новая модель тектонического строения и геодинамического состояния коры Азово-Черноморского региона, представленная в геолого-геофизических разрезах и площадных схемах, согласованных по комплексу геофизических данных.

Практическая ценность. Рассчитанные оценки качества альтиметрических данных для разномасштабных построений могут быть применены при геолого-геофизических исследованиях на других акваториях внутренних и окраинных морей.

Полученные электронные варианты карт геофизических полей представляют самостоятельную ценность для будущих исследований в регионе.

Методика обработки и интерпретации потенциальных полей в условиях сложного рельефа континентальных склонов представляет значительный интерес в детальных работах на поиски углеводородов в Российском секторе Черного моря.

Фактический материал. В анализ были включены открытые материалы, опубликованные по Азово-Черноморскому региону. Кроме того, благодаря теснейшему научному сотрудничеству ГНЦ «Южморгеология» и кафедры геофизики геологического факультета МГУ автор диссертационной работы имел возможность использовать ранее необработанные и неопубликованные материалы съемок потенциальных полей, включив их в анализ обобщенных карт. В ряде случаев имеющиеся материалы дополнялись съемками других организаций (МГУ, ВНИИГеофизика и др.). Альти-метрические данные о гравитационном поле и рельефе дна были взяты из открытых источников Интернета. Особую ценность представляют данные профильных съемок ГСЗ в современной интерпретации, выполненной на кафедре сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ (Пийп В.Б., Ермаков А.П.).

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях ("Морская Геофизика", Геленджик, 1999, 2001; IUGG2003, Саппоро, Япония, 2003; Семинар им. Д.Г. Успенского, Москва, 2004, Пермь, 2005; "Геомодель", Геленджик, 2004), российских геолого-

геофизических конференциях (4-е, 5-е, 7-е Геофизические Чтения имени В.В Федын-ского, Москва, 2002, 2003, 2005; XXXVII Тектоническое совещание, Новосибирск, 2004), молодежных научных конференциях ("Ломоносов", Москва, 2003, 2005; "Геофизика", Санкт-Петербург, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 6 статей и 14 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, содержит 185 страниц основного текста, 4 таблиц, 65 рисунков. Список литературы составляет 162 наименований.

Благодарности. Автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность своему научному руководителю и Учителю доктору физико-математических наук, профессору В.Р. Мелихову за постоянное внимание и помощь в постановке задачи и выполнении работы.

Автор искренне признателен доктору физико-математических наук A.A. Булычеву, докторам геолого-минералогических наук В.К. Хмелевскому, А.Г. Гайнанову, научному сотруднику Д.А. Гилод, кандидату физико-математических наук К В. Кривошее, М.П. Куликовой, H.H. Сапрыкиной, аспирантам А.Н. Зайцеву, С.И. Селемене-ву, A.B. Антипову, создающих особую атмосферу доброжелательности, внимания и взаимовыручки в лаборатории гравиметрии кафедры геофизики МГУ.

Автор выражает особую благодарность своим родителям, без поддержки которых выход этой работы был бы невозможен.

Настоящую работу автор посвящает памяти своей бабушки Лыгиной Клавдии Арсентьевны.

ГЛАВА 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТЕКТОНИЧЕСКОМ СТРОЕНИИ И ДИНАМИКЕ АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКОГО РЕГИОНА В АЛЬПИЙСКОЕ ВРЕМЯ

Изучение геологического строения акватории Черного моря, тектонических взаимосвязей геоструктур Азово-Черноморского региона, роли Черноморского бассейна в развитии Альпийско-Гималайского складчатого подвижного пояса ведется беспрерывно два столетия. В силу естественных причин прямые геологические исследования на Черном море отличаются своей скупостью - на акватории проведено глубоководное бурение с судна "Гломар Челленджер" (1975 г.) и выполнено систематическое геологическое донное опробование - что заставляет ученых в своих исследованиях опираться на богатый фактический материал по геологии берегового обрамления и использовать данные морской геофизики. Неоднозначность трактовок тех или иных явлений, наблюдаемых как в геологических структурах на суше, так и возникающих при интерпретации геофизических аномалий на акватории, приводит к различию взглядов не только в деталях, но и в основах о строении региона. Среди

гипотез образования Черного моря, высказанных ранее, можно выделить следующие

4

потез образования Черного моря, высказанных ранее, можно выделить следующие (к сожалению, из-за ограниченности объема работы автор не может перечислить всех исследователей, внесших тот или иной вклад в изучение региона):

■ Н.И. Андрусов (1893), Б.Ф. Добрынин (1922) полагали, что Черное море внутриконтинентальная грабенообразная структура неоген-четвертичного возраста.

• В.А. Обручев (1926), В.П. Наливкин (1928), Б.Л. Личков (1933), АД Архангельский (1932), Н.М. Страхов (1933), М.В. Муратов (1949) рассматривали Черное море как современную динамически активную геосинклинальную область, последовательно погружающуюся.

■ Позже М.В. Муратов (1955) пересмотрел свои взгляды, интерпретируя базальтовое основание под дном Черного моря в качестве реликта океанической коры. Е.Е. Милановский (1963, 1965), A.A. Сорский (1965), В.П. Гончаров (1972) и др. развили идеи М.В. Муратова о реликте океанической коры, взяв во внимание мощность осадочного чехла, и пришли к выводу о палеозойском и даже докембрийском возрасте формирования бассейна.

■ A.A. Гедельянц и др. (1958), Ю.П. Непрочное (1966) первыми показали отсутствие гранитного слоя в центральной части Черного моря, поддерживая взгляды об океаническом типе коры.

■ J. Dewey (1973), А.Н. Вардепетьян (1981) подобно М.В. Муратову (1955) рассматривали безгранитную кору как остаток океанической коры океана Тетис ран-немелового возраста.

■ О.П. Апольский (1974) рассматривал Черное и Каспийское моря как результат эшелонированных левосторонних сбросо-сдвигов распространяющихся от юго-восточных Карпат в Каспийский регион.

Наиболее признанным является механизм горизонтального растяжения коры, который находит прямое подтверждение в структурах и мощности осадочного комплекса. По этим данным Черноморская котловина является наложенной на обрамляющие её структуры, которые она активно поглощала в течение всего кайнозоя. О причинах растяжения мнения варьируют:

■ П.Н. Кропоткин (1967), И.П. Гамкрелидзе (1976), Ш.А. Адамия (1974) первыми предположили наличие рифтовой структуры, расположенной на продолжении Аджаро-Триалетской депресессии и приведшей к разрыву континентальной коры с последующим её раздвигом. Позднее H.A. Белявский и А.Е, Михайлов (1980) отнесли начало рифтогенеза к юре.

■ Идея площадного рифтогенеза, так называемого, «ареального спрединга», выразившаяся в «базификации» коры котловины Черного моря была предложена С.И. Субботиным (1975), а проявленная в «эклогитизации» - Е.В. Артюшковым (1980), Л.И. Лебедевым (1980).

■ Ш.А. Адамия (1974), М. Bocaletti (1974) развили гипотезу происхождения Черного моря как остатка задугового бассейна, расширявшегося с позднего мела до

палеогена. Идея была развита J. Letouzey (1977), который использовал концепцию тектоники литосферных плит для объяснения формирования Черного моря. По его мнению, Черное море возникло как задуговый бассейн в тылу Понтийских гор при субдукции ложа мезозойского океана Тетис в северном направлении с позднего мела по ооцен-рлигоцен. Эта идея неоднократно развивалась в более поздних работах (Зо-неншайн Л.П., ,1986; Finetti I., et al., 1988; Gorur N., et al., 1988; Никишин A.M. и др., 1997, Паталаха Е.И., 2003).

■ В работах В.Б. Бурьянова (1998) находит объяснение "наличие интенсивных гравитационных аномалий по периметру Черноморской плиты", которые автор связывает с базит-гипербазитовыми интрузиями главной фазы рифтогенеза Черноморского бассейна в начале позднего мела, являющимися дифференциатом задугового апвеллинга, и развивается идея рассеянного рифтинга - спрединга Черноморской плиты, инициируемого снизу мантийным апвеллингом.

В последнее десятилетие в исследованиях Средиземноморского пояса наметилось явное оживление в связи с успешным развитием идей внутриконтинентальной субдукции. Для складчатых регионов, обрамляющих котловину Черного моря, определяющее значение оказали результаты геологических и геофизических исследований, выполненных в пределах Анатолийской плиты (Platzman E.S., et al., 1994; Reilinger R.E., et al.,1997; Tatar 0., et al., 1995). Эти исследования дополнила серия работ российских ученых и ученых ближнего зарубежья (Дифур М.С., 1998; Короновский Н.В., 2000, Никишин A.M., 1997; Ломизе М.Г., 1999'), которые раскрыли специфические черты строения значительной части Альпийской зоны Палеотетиса до Памира включительно. Условия и этапность аккреционных тектонических процессов в начальной и завершающей фазах коллизии, использование офиолитовых комплексов, как индикатора геодинамических процессов на границах литосферных плит, позволили сконструировать модели складчатых поясов (Копп М.Л., 1997), то есть осуществить палеодинамические реконструкции, и дали современное объяснение образованию не только Анатолийской плиты, но и Иранской и последующих плит южной зоны Альпийского пояса и установить их взаимоотношения с линейными структурами северной зоны (Большой Кавказ, Копетдаг и т. д.).

В настоящее время в связи с развитием концепции плюм-теконического механизма формирования впадин внутренних морей развивается мнение (Коболев В П, 2002; Вигинский В. А., 2004; Мелихов В.Р., 2004) о наличие "диапира" под Черноморской впадиной, контролирующего механизм новейшего структурообразования в Азо-во-Черноморском регионе. Если ранее Черноморской впадине придавался статус исключительности, либо она скромно назывались задуговым бассейном, а при этом складчатые сооружения Анатолии оставались «белым пятном», то с новых тектонических позиций ей генезис, принадлежащий единому геодинамическому процессу в регионе, может быть определен более корректно. Первоочередной задачей является расшифровка современной глубинной структуры акватории, а так же её элементов,

сформировавшихся на стадии предшествующей обрушению и образованию кайнозойского осадочного чехла.

Определяющим фактором дальнейших исследований геологической эволюции Азово-Черноморского региона, безусловно, должно быть привлечение широкого круга геолого-геофизического материала, как поступающего в настоящее время, так и ранее необработанного или незаслуженно забытого по причинам невозможности согласования со стандартными схемами. Среди этих тем находятся работы В.Б. Бурьянова, Е.В. Вержбицкого, В.А. Вигинского, Е.П. Дубинина, Е.Е. Золотова, П.Н. Куприна, В.Р. Мелихова, Е.Г. Мирлина, В.Б. Пийп, A.A. Терехова, Б.Д. Углова и др.

ГЛАВА 2. ОБОБЩЕНИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

ПО АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКОМУ РЕГИОНУ И СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

2.1. Спутниковая альтиметрия

В последнее десятилетие региональные гравиметрические исследования на акваториях Мирового океана получили мощный источник новой информации в виде спутниковых альтиметрических наблюдений, которые в результате пересчетов позволяют получить высоты геоида, значения аномалий потенциала тяготения, силы тяжести в свободном воздухе и, наконец, рельеф дна акваторий. Почти все опубликованные оценки альтиметрических данных указывают о применимости альтиметрии только для региональных работ на открытых, слабо аномальных акваториях Мирового океана. В параграфе проводится обзор успешных альтиметрических миссий, указываются основные типы погрешностей спутниковых данных и излагаются результаты сравнения альтиметрических баз данных (Topex-gravity, Topex-relief, Sandwell-1, Predict-relief) с материалами разномасштабных набортных гравиметрических съемок и набортных эхо-лотных промеров рельефа дна, выполненных в акватории Черного моря.

Как следует из оценок, в центре Черноморской котловины систематическое расхождение глубин по данным альтиметрии и эхолотным промерам составляет около 20 м, при приближении к берегу погрешность возрастает и у подножия континентального склона равна ±50-60 м. На самых крутых участках склона систематическая погрешность достигает максимальных величин 400 м. Далее к берегу, систематическая погрешность убывает и на глубине 100 м погрешность равна »200 м. Эта зависимость устойчиво прослеживается по всему Кавказско-Черноморскому континентальному склону. На фоне изменяющейся систематической погрешности случайная компонента так же достигает максимума на континентальном склоне, варьируя в диапазоне ±100-200 м. В глубоководных впадинах эта вариация составляет ±20-50 м. Локальные аномалии рельефа выделяются в изолиниях (Topex-relief), если их размеры (хотя бы по одной из осей) превосходят 50 км.

Анализ материалов по гравитационному полю позволил установить, что новей-

шие версии спутниковых альтиметрических баз данных (Торех^гау^) удовлетворяют требованиям региональных гравиметрических съемок масштаба 1: 1000000 на открытых частях акватории Черного моря (вне континентального склона). При этом спутниковые данные необходимо приводить к уровню морских съемок, то есть к государственной гравиметрической съемке. После учета систематического расхождения современные альтиметрические базы восстанавливают аномальное гравитационное поле Черного моря относительно надводных среднемасштабных съемок 70-х годов с точностью не лучше ±3 мГал. В береговой зоне и на континентальном склоне спутниковые наблюдения неприменимы. Расхождение по локальной компоненте гравитационного поля, оцененное на материалах съемок масштаба 1: 50000 составляет ±20 мГал и снижается по мере увеличения периода выделяемых локальных гравитационных аномалий.

Приведенные оценки говорят о полной неприменимости альтиметрических баз данных в представлении склоновых участков Черноморского региона. В глубоководных котловинах Черного моря альтиметрические данные дают ошибку глубин порядка одного процента, что для внутреннего моря, окруженного горными системами рельефа, весьма прилично. Эти оценки вполне представительны и могут быть использованы на других менее изученных окраинных морях России.

2.1. Топография

Электронная карта рельефа Азово-Черноморского региона создавалась с учетом научных интересов и при повышенном внимании к внутренней структуре шельфовой зоны акватории и к её континентальному склону.

В северо-западной части акватории и вдоль берегового (сухопутного) обрамления основной информацией были изданные карты рельефа, использовались изолинии, сканированные и оцифрованные с бумажного носителя. Частично, в местах изменения дифференциальных свойств рельефа, использовались глубины, снятые с навигационных карт масштаба 1:500000. Для центральной и северо-восточной частей основным материалом послужили эхолотные промеры профильных и площадных съемок, выполненные на судах ПО "Южморгеология". Фактический материал банка данных (более 100 тыс. пунктов) позволил создавать местами детальные матрицы }

глубин (по сети ДХ=ДУ=2 км), а в целом обеспечил устойчивое построение электронной карты рельефа по акватории масштаба 1:1000000.

Электронное представление берегового обрамления соответствует Международной батиметрической карте Средиземного и Черного морей масштаба 1: 2000000, 1981 и ограничено по широте 40° - 47,5°, долготе 26,5° - 42,78°.

2.2. Сейсмические исследования

В исследуемом регионе под руководством В.П. Гончарова, Ю.П. Непрочнова выполнены сейсмические исследования ГСЗ и КМПВ (Институт Океанологии им. П.П. Ширшова). Группой геофизиков под руководством В.Б. Пийп (МГУ) эти материалы переобработаны по современной методике, которая позволяет получать де-

тальные непрерывные двумерные сейсмические разрезы в изолиниях скорости сейсмических волн. В частности, было показано (Piip V.B. et al, 1999; Ермаков А.П., 2002; Джаниашвили A.M. и др., 2004) наличие зон поддвига коры Черного моря под северные структуры обрамления глубоководных котловин (район Дунайского конуса выноса, восточный берег Крымского полуострова). Часть профилей ГСЗ была использована для совместного сейсмо-гравитационного моделирования с целью уточнения глубинного строения литосферы.

В Работах Бурьянова В.Б. и Павленковой Н.И. (1974), а также Пийп В.Б. и Мелихова В.Р. (1995, 2001) в сейсмических разрезах ГСЗ через Сивашскую впадину, Азовское море отмечены зоны вертикальной инверсии скоростей, которые некоторые исследователи (В.И. Старостенко, В.Р. Мелихов, В.Б. Бурьянов) связывают с базальтовыми пластовыми интрузиями. Природа их происхождения обсуждается в главе 3.

Анализ, выполненный Е.Е. Золотовым, новейших съемок МОВЗ (центр ГЕОН) на территории Краснодарского края выявил особенности строения глубинной структуры земной коры северо-западного Кавказа, что помогло обосновать модель строения литосферы переходной зоны Черное море - Западный Кавказ (глава 3).

На акваторию Черного моря имеется две серии сейсмических построений осадочного чехла по данным МОГТ. Основным сейсмическим материалом является банк данных геленджикской группы геофизиков, возглавляемой Д.А. Туголесовым. Вторая выборка сейсмических материалов МОГТ по Черному морю создана итальянским геофизиком Финетти И. Проведенный совместный анализ динамики осадконакопле-ния по данным сейсмических комплексов, выделенных Финетти И. для Западной котловины и Туголесовым Д.А. для Восточной котловины дал основу для восстановления истории развития Черноморских котловин в кайнозое (глава 3).

2.4. Гравитационное поле

На основе данных морских российских (МГУ, Южморгеология) и зарубежных (Bowin С., 1986) съемок, использования альтиметрических баз данных (Topex-gravity) построен электронный вариант карты аномального гравитационного поля Черного и Азовского морей масштаба 1: 1000000. Общая длина обработанных профилей составила более 55 тыс. пог. км. Среднеквадратическая погрешность для всего объема данных не превысила ±3 мГал, а для детальных съемок вдоль Крымского и Кавказского побережья ±1 мГала. Привлечение материалов сухопутных съемок (Западный Кавказ, Таманский п-ов) позволило восстановить гравитационное поле по единой регулярной сети 2x2 км в зоне сочленения Черного и Азовского морей, Таманского полуострова и Западного Кавказа.

По программным комплексам, разработанным в лаборатории гравиметрии геологического факультета МГУ, рассчитаны топографические поправки за влияния водной толщи и береговых структур, гравитационный эффект осадочной толщи (в редакции Д.А. Туголесова). Полученные карты гравитационных эффектов удовлетво-

ряют масштабу 1: 1000000, а в ряде случаев могут быть использованы для вычислений аномалий Буге в морских работах вплоть до масштаба 1: 200000.

Для обоснованного расчета гравитационного эффекта осадочной толщи проведен обзор известных данных о характере изменения плотности с глубиной. В обзор включены данные определения плотностей по образцам в Краснодарском крае и Крыму (Озерская Н.Л., 1955; Савина Е.У., 1978), известные зависимости скорость-плотность (Nakanishi А., 1998; Деменицкая P.M., 1957; Корякин Е.Д., 1955), обобщенные данные по параметрическим скважинам на Апшеронском п-ове и в районе г. Потти, а также собственные результаты оценки плотности осадков континентального склона у Кавказского побережья.

Для анализа предлагается вариант карты остаточных аномалий поля силы тяжести в редукции Буге с учтенным гравитационным эффектом осадочной толщи. В аномалиях содержатся эффекты консолидированного основания акватории, отражающие вещественный состав блоков консолидированной коры для акватории Черного и Азовского морей. В пределах зоны сочленения акватория - Западный Кавказ по детальному гравитационному полю выделены локальные аномалии поля силы тяжести, характеризующие разломно-блоковое сопряжение морских и береговых структур земной коры.

2.S. Магнитное поле

По результатам обобщения данных морских магнитных съемок (МГУ, Южмор-геология, АН Болгарии) и изданных листов по сухопутному обрамлению Черного и Азовского морей построен электронный вариант карты магнитного поля AT Азово-Черноморского региона масштаба 1: 1000000, сечение изолиний 50 нТл. Общий объем банка данных морских магнитометрических наблюдений превысил 340 тыс. пунктов наблюдения, которые равномерно закрыли не только Черное и Азовское моря, но и позволили проследить структурные взаимоотношения локальных особенностей аномального поля акватории и суши вдоль всего берегового обрамления за исключением Турецкого побережья. Ширина полосы берегового обрамления, вдоль которой построена карта, изменяется от 50 до 100 км.

Интерпретацией аномалий магнитного поля на Черном море в разное время занимались Е.Г. Мирлин, Г.В. Осипов, A.A. Терехов, Б.Д. Углов, A.A. Шрейдер, L. Ве-sutiu, и другие. В настоящей работе задача интерпретации магнитных аномалий ставится как задача разделения сложного явления намагниченности на составляющие, выделения информации, обусловленной не только возрастом контролирующих тектонических элементов, но и геодинамическими условиями образования, глубиной залегания и влиянием петрографического состава магнитоактивных тел. В силу не менее 70 обращений знака полярности поля с позднего олигоцена-раннего миоцена до начала плейстоцена в период формирования сложной тектонической структуры акватории Черного моря (с развитой субокеанической корой, перемежаемой субконтинентальными и континентальными участками) геохронологическая привязка районов поло-

жительной и отрицательной намагниченности, подобно тому, как это делается в районах срединно-океанических хребтов, автору представляется сильно затрудненной.

2.6. Изостатические аномалии

Для территории Азово-Черноморского региона первые расчеты изостатических аномалий выполнил М.Е. Артемьев (1975). Основываясь на более детальных построениях, М.К. Кабан (2003) построил изостатическую модель Альпийско-Средиземно-морского складчатого пояса (в пределах бывшего СССР). Согласно их исследованиям над Восточной котловиной Черного моря располагается слабо положительная изостатическая аномалия, которая при региональных рассмотрениях часто не выделяется и район считается изостатически скомпенсированным, однако является прямым признаком новейших поднятий коры. В пределах Западного Кавказа изостатические аномалии имеют локальный характер и связаны с наличием квазипластических деформаций вследствие разогрева литосферы (Кабан М.К., 2003).

2.7. Сейсмогенные напряжения и деформации

Важнейшей информацией о динамике коры является сейсмическая активность региона. Во многих работах освещались вопросы о причинах землетрясений и местоположений их эпицентров относительно геологических объектов (Ф.С. Ахмедбейли, Е.В. Вержбицкий, В.А. Вигинский, Г.П. Горшков, М.А. Кашкай, Н.В. Кондорская,

A.A. Никонов, Е.А. Розова, В.И. Уломов), распределении векторов напряжений в очагах (A.A. Никонов, Е.И. Широкова, Ю.В. Ризниченко, A.R. Ritsema). Современные исследования связаны со спутниковыми наблюдениями за реперами (М.Т. Прилепин,

B.И. Шевченко, S. McClusky, E.S. Platzman, R.E. Reilinger).

Главными особенностями региона являются: северный дрейф Аравийской плиты, под действием которой Анатолийская плита выжимается не в глубоководную котловину, а вдоль Северо-Анатолийского разлома на юго-запад, и при этом практически полное отсутствие сейсмичности в глубоководной впадине Черного моря Вдоль северо-восточного обрамления Черного моря от Горного Крыма до Западного Кавказа наблюдаются непрерывные тектонические процессы с одной модой распределения эпицентров мелких и средних землетрясений (8 - 50 км), по крайней мере, на Кавказе группирующиеся в поперечные (северо-восточное направления, азимут 50°) и продольные (кавказские) сейсмоактивные зоны.

2.8. Тепловое поле

Изучением теплового потока на Черном море занимались Г.И. Буачидзе, Е.В. Вержбицкий, А.Я, Гольмшток, А.Д. Дучков, В.М. Кобзарь, А.Б. Кондюрин, Р.И. Кутас, Е.А. Любимова, JI.A. Савостин, Г.А. Томара, М.Д. Хуторской, A. Ericson, G. Simmons и другие исследователи. Большинством авторов отмечаются низкие значения теплового потока (20-40 мВт/м2) в глубоководных котловинах, при этом все делают ссылку на значительную мощность осадочного чехла и необходимость введения поправок за осадконакопление, радиоактивность, контрастность теплофизических свойств осадков и пород основания. В силу неустойчивого решения подобного рода

задач для ограничения класса эквивалентных решений геотермическое моделирование проводится в рамках выбранной одной из геологических гипотез образования Черного моря.

Расчеты, выполненные А.Я. Гольмштоком и В.Г. Золотаревым, основанные на опыте интерпретации теплового поля, аналогиях с другими регионами, без оказания предпочтения той или иной геологической модели, показали в центральных частях глубоководных впадин наличие глубинного теплового потока изменяющегося в пределах +60-80 мВт/м2, т.е. на уровне (и даже немного выше) значений Северного Крыма и западной части Предкавказского прогиба. В ряде точек, относящихся к линии максимального прогибания Восточно-Черноморской котловины, отмечен аномально высокий поток свыше 100 мВт/м2, который свидетельствует об относительной про-гретости литосферы только под глубоководной Восточной котловиной.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ И ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Электронное представление геофизических полей позволило провести их всестороннее обобщение с комплексным анализом структурного взаимоотношения выделяемых аномальных зон. В основу этой части исследований были положены методы корректных и некорректных трансформаций и выделения линеаментов по частотному признаку. Количественные расчеты заключались, в основном, в моделировании выделенных аномальных зон как на отдельных объектах, так и по системе профилей.

Геолого-геофизические факты, свидетельствующие о существования мантийного диапира под Восточной котловиной Черного моря: 1. Аномалии поля силы тяжести в редукции Буге (сг=2.30 г/см3) для Восточной части Черного моря достигают +160 мГал. Такие значения характерны для участков земной коры субокеанического типа. При фиксированной глубине границы Мохо (25 км) для глубоководной части Восточно-Черноморской впадины теоретически подходят два крайних плотностных разреза (табл. 1, модели 1 и 2). Первая модель фиксирует существование восходящего потока, понижающего плотность верхней мантии на -0.06 г/см3 относительно более плотной невозмущенной мантии. Вторая -высказывается за существование слоя (мощностью «6 км) с плотностью аналогичной плотности гранито-гнейсового комплекса (2,7^ г/см3), неподтвержденного данными ГСЗ. Действительный плотностной разрез находится между двумя этими моделями (1 и 2). Согласно этому выводу под Восточно-Черноморской котловиной существует малоглубинный мантийный дапир (рис. 1), восходящий поток которого базифицирует осадочные отложения нижних горизонтов, преобразуя их в породы с плотностью порядка 2,80-2,90 г/см3 и вертикальной мощностью 8-10 км. Если допустить минимальное разуплотнение диапира 0,2 г/см3 (по аналогии с другими регионами), то предельная глубина подошвы диапира будет менее 100 км. О достаточно низкой энергетике диапира говорит и относительно небольшая площадь безгранитного пятна в коре.

Таблица 1. Плотностные колонки возможного соотношения грани- Одновременно ПЛОТНОСТ-

ным моделированием колонок земной коры было зафиксировано, что на вале Шатского гранито-гнейсовый комплекс (табл. 1, модель 3 и 4) имеет значительную мощность (12-19 км) и предельную для него глубину залегания границы Мохо (>33 км) при плотности верхней мантии 3,30'г/см3.

Консолидированный блок земной коры ниже называется поднятие Шатского, а его верхняя кромка, закартированная по данным МОГТ, в соответствии с терминологией Д.А. Туголе-сова - вал Шатского.

2. Небольшая по амплитуде изостатическая положительная аномалия указывает на преобладание сил воздымания диапира над одновременным погружением осадочной толщи.

3. Ввиду низкой пластичности диапира относительно перерабатываемых осадков, а так же большой глубины и высокого гидростатического давления, прорыв мантийного вещества вверх по разрезу весьма ограничен, и наблюденный тепловой поток пониженный (40 мВт/м2). Аномально высокий тепловой поток редуцированный за осадочный чехол (свыше 100 мВт/м2) свидетельствует о глубоком прогреве вещества литосферы.

4. Почти нулевые значения аномального магнитного поля в центральной, наиболее погруженной, части Черноморского бассейна объясняются глубоким прогревом вещества выше точки Кюри, препятствующим формированию значительного по намагниченности магнитоактивного слоя. Разгрузка флюидов происходит на всем протяжении нисходящих ветвей диапира, проскальзывающих вдоль подошвы твердой коры на границе Мохо. В условиях контакта с относительно холодной кристаллической корой, обладающей развитой системой трещин, становятся возможными вулканические внедрения, излияния и гидротермальный метаморфизм, приводящие к образованию в коре намагниченных пород. Это подтверждается морфологией положительных магнитных аномалий, отмечаемых над валами Шатского, Архангельского.

то-гнеисового и гранулит-базитового комплексов кристаллической коры Восточной котловины Черного моря и на поднятии Шатского

'асчетные глубины полошвы слоев, км Модели плотностных колонок коры Восточной части Черного моря Расчетные глубины подошвы слоев, км

Котловина моря Под| нятие Шатского

1 2 4

2 вода. 1,03 вода. 1,03 вода. 1,03 вода. 1,03 2

6,4 осадки 1,55 г/см' оса. осадки 2,42 2,55г/см' ЩИ rpai ОКИ осадки г/см3 2,42 г/см3 IIIIIIIIIIIIIIIIIII ито-гнейсовый комплекс 2,75 г/см3 ill 6,4

8,5 8,5

12 12

1,95 г/см' ранулит-комп llllllllllll 2,75 г/см' llllllllllll 17,7

17,7

18.4 5азитовый леке 2,95 г/см' 18,4

25 2,95 г/см3 улит- базитовый комплекс г/см5 25

30,1 30,1

верхняя мантия

33,1 33,1

1,19 г/см3 3,25 г/см3 =Е

37 37

42,5 : вс рхняя мантия 3,30 г/см' 42,5

:в ер х и я я ма и т и я ==

5. Современная переинтерпретация данных ГСЗ (Пийп В.Б.) выявила в коре этого участка котловины подъем скоростей 7,0-7,8 км/с до глубин 15-17 км, но нормальные для границы Мохо скорости 8,0 км/с отмечены только на глубине 23 км, что соответствует глубинам под валом Андрусова (23 км). Мантийный диапир проявляется существованием под осадками аномальной области измененных более высокоскоростных пород. Сводовая часть диапира в пределах котловины проявляется 2-х км подъемом границы Мохо со скоростями 8,0 км/с.

Рис. 1 Геолого-геофизическая модель земной коры и верхней мантии Восточной котловины Черного моря по комплексу геофизических данных Плотности гравитирующих комплексов- ! - осадочный (2,30-2,55 г/см3), 2 - гранито-гнейсовый (2,68-2,83 г/см'); 3 - гранулит-базитовый (2,87-2,96 г/см3), 4 - зона переработки нижних осадков (2,80-3,20 |/см3), 5 зона разуплотнения чангайный чиапир (-0,03 г/ем3) - в верхней мантии (3,30-3,35 г/см3). 6 - проницаемые зоны в пределах вала Архангельского и поднятия Шатского. Положение профиля указано на рис. 2.

6. В соответствии с геологическими данными глубина моря в пределах глубоководной части остается с позднего миоцена практически постоянной (~2 км) не смотря на увеличение скорости осадконакопления.

7. Анализ детальных гравиметрических и эхолотных съемок на поднятии Шатского и в Туапсинском прогибе и их совместная интерпретация с данными по Западному Кавказу уверенно высказались за единую природу генезиса гранито-гнейсовой коры Западного Кавказа и поднятия Шатского. На это указывает единство разломных линеаментов (кавказского - северо-западного и трансквавказского - северо-восточного простираний), выявленных по характеру зональности рельефа и локальных гравитационных аномалий. Отрыв и обрушение коры блока Шатского (на стадии образования Черноморской впадины) произошли по ослабленным сегментам разломно-блоковой тектоники Кавказа, но объединенным по фрагментам в новое дис-кордантное простирание, соответствующее крупным подвижкам коры вдоль линии Тейссера-Торнквиста. Северо-восточные разломы являются проводниками поступательных субдукционных движений. Кинетическая энергия движений перераспределяется на листрических разломах в разломных зонах кавказского простирания, что при-

водит к формированию узких и крутых диапироподобных складок в осадочном чехле Туапсинского прогиба. Геометрия границ Туапсинского прогиба, смещения положения оси впадины по глубинным и поверхностным проявлениям указывают на различие скоростей поддвига земной коры вдоль Туапсинского прогиба. Амплитуда смещений сегментов коры друг относительно друга составляет -10 км.

8. По данным МОГТ поднятие Шатского имеет наклон около 5° в сторону континента, неоген-четвертичные отложения, перекрывающие его северо-восточное крыло, смяты в систему асимметричных взбросо-надвиговых складок (Терехов A.A., 1988). Восходящий мантийный поток в центре Восточно-Черноморской впадины поднимает юго-западный борт поднятия Шасткого, а нисходящий более холодный и плотный поток пододвигает его под Западный Кавказ.

9. Сейсмоактивные зоны кавказского и антикавказского направлений согласованы с выделенными разломными линеаментами на поднятии Шатского и Кавказе. Повышенная сейсмичность в переходной зоне континент - море (до 20 сейсмических событий в сутки) указывает на современную активность региона.

10. Нехарактерные для горных сооружений резко положительные значения аномального гравитационного поля в редукции Буге (+150 мГал) в Горном Крыму и Западном Кавказе, наблюдаемые положительные изостатические аномалии, указывают на отсутствие корней гор под орогенами.

11. Установленная по плотностному моделированию и данным МОВЗ близкая мощность гранито-гнейсовых комплексов на поднятии Шатского и на Западном Кавказе (глубина границы Мохо составляет -43 км), а также существование увеличенной мощности переходного комплекса средней коры (гранулит-базитовый - гранито-гнейсовый), протягивающейся под Индоло-Кубанский прогиб, указывают па область переработки низов коры действием нисходящей ветви диапира.

12. Данные GPS наблюдений свидетельствуют о наличии слабого растяжения (1-2 мм/год) Черного моря вдоль южного побережья, не смотря на высокие скорости (до 20 мм/год) северного перемещения Аравийской плиты, под воздействием которой Анатолийская плита смещается вдоль Северо-Анатолийского разлома. При этом узкая полоса Понтийских гор между указанным разломом и береговой линией в движениях практически не участвует. Восходящий поток мантийного вещества под Восточной котловиной обладает достаточными энергетическими возможностями для сдерживания северного дрейфа Аравийского клина. Действуя совместно, они выжимают Анатолийскую плиту по левостороннему Северо-Анатолийскому разлому на юго-запад.

Разломно-блоковая характеристика и вещественный состав консолидированной коры Черного моря

Приведенные выше факты существования мантийного диапира в Восточно-Черноморской котловине, дали основу для построения разломно-блоковой схемы строения консолидированной коры Черного моря (рис. 2)

Площадное районирование петро-плотностных неоднородностей нижних горизонтов консолидированной коры проведено по карте остаточных аномалий поля силы тяжести в редукции Буге с учтенным гравитационным эффектом осадочной толщи. Блоки коры, содержащие гранито-гнейсовый комплекс, устойчиво картируются по отрицательным аномалиям (поднятия Андрусова, Шатского, блок вала Архангельского, узколокализованные блоки вдоль Анатолийского побережья). Верхние кромки некоторых этих блоков планово совпадают с известными из сейсморазведки (по Туголесову Д.А.) выступами акустического фундамента (валы Шатского, Андрусова, Архангельского).

«Я 04 фмуш

Рис. 2 Схема разломно-блоковой тектоники и вещественного состава основания акватории Черного моря Глубинный поток (Вт/м2) (Гольмшток А.Я, 1980). 1 - изопахита 80 Вт/(м2); 2 - пункты измерений в Восточно-Черноморской котловине (первое число - наблюденный поток, второе число - глубинный поток); 3 - эпицентры землетрясений по макросейсмическим данным (Цхакая АД.); 4 - горизонтальные движения по GPS (Reilinger R.E, 1987; Шевченко В.И., 1999); 5 - активные разломы (Короновский Н.В., 2000; Косгенко Н.П., 200!; Мелихов В Р, 2002); 6 - поле сейсмических напряжений и движений (Широкова Е И., 1962, Ritsema A.R, 1969; Копп М.Л., 1999); 7 - погруженные блоки коры герцинской и более ранних фаз консолидации (а - ВЕП, б - Скифской, в - Мизийской плит); 8 - погруженные блоки континентальной коры в пределах Черноморской котловины (1 - поднятие Шатского, 2 - вал Андрусова, За - вал Архангельского, 36 - продолжение вала Архангельского с сокращенной мощностью гранитного слоя, 4-8 - Анатолийский блоки); 9 - сводовые части мантийного диапира по геофизическим данным (34 - Западно-, ЦЧ - Центрально-, ВЧ - Восточно-Черноморские), 10 -области внутрикоровых пластовых излияний основной магмы (ЮД - Южно-Добруджинское, АК - Азово-Крымское, АН - Анапа-Новороссийское, ЮК - Южно-Крымское); 11 - генерализованный элемент региональной разломной зоны Тейссера-Торнквиста; 12 - область всестороннего сжатия; 13 - результирующие плоскости смещения на поднятии Шатского (детальные геофизические работы, ГОжморгеология), 14 - Туалсинская впадина; 15 - граница области флюидной разгрузки Восточно-Черноморского диапира; 16 - положение интерпретационных профилей.

Положительные аномалии требуют более тщательного анализа, так как характеризуют как области безгранитной коры, так и области распространения пластовых интрузий в гранито-гнейсовом комплексе.

В центральной части Черноморской акватории оконтурены зоны развития субокеанической коры с преимущественным содержанием гранулит-базитовых пород (Западная, Центральная, Восточная). Восточной зоне, как было показано выше, соответствует сводовая часть мантийного диапира. В Западной котловине Черного моря аналогичный режим наблюдается только в узкой юго-западной части впадины. Этой части акватории соответствует относительно высокие значения аномалий поля силы тяжести в редукции Буге (+120 мГал) и так же наблюдается низкое магнитное поле. Переработка низов коры и вынос материала из рифтогенной трещины аналогичны выше описанному. В восточной части Западно-Черноморской котловины, находящейся в области разломной зоны Тейссера-Торнквиста, сводовая часть мантийного диапира минимальна, транспорт переработанного материала в краевые зоны затруднен и, вследствие этого, здесь сложились другие условия для миграции подвижных флюидов в верхние горизонты коры. При относительно пониженном поле аномалий Буге здесь присутствует положительные магнитные аномалии амплитудой +100-+200 нТл.

В северной и северо-западной частях Азово-Черноморской акватории в консолидированной коре Скифской и Мизийской плит контурами положительных аномалий фиксируются внутрикоровые пластовые излияния основной магмы (Южно-Добруджинское, Анапа-Новорссийское, Азово-Крымское, Южно-Крымское).

Для подтверждения петро-плотностных свойств выделенных блоков и уточнения глубинного строения литосферы проведено сейсмо-гравитационное моделирование литосферы вдоль профилей ГСЗ.

На профиле ГСЗ №25 (рис. 3) в западной части Черного моря подтверждена зона развития субокеанической коры. Здесь на глубине 18 км выделены породы со скоростями 7,0-7,5 км/с и плотностями 3,0 г/см3 . Скорости 8,0 км/с (граница Мохо) отмечены на глубине 22 км. В сводовой части этого мантийного внедрения в интервале глубин 18-22 км происходит базификация нижних горизонтов осадочной толщи. На северном склоне мантийного диапира в пределах континентального блока коры (как и на вале Шатского) фиксируются положительные магнитные аномалии, что указывает на область флюидной разгрузки поднимающегося мантийного вещества. Природа Западно-Черноморского диапира вторична и обусловлена откатом СевероАнатолийской плиты на юго-запад. Вследствие этого влияние диапира на окраину Скифской плиты ограничено и проявляется попыткой поддвига субокеанической коры под континентальную и мозаичном коллизионно-блоковом строении переходной зоны. Разрез осложняется наличием зон инверсии сейсмических скоростей (в интервале глубин 15 - 20 км) с вынужденным увеличением плотности (+0,05 г/см3 относительно вмещающих пород) в характеризующих их телах (мощность 2 км). Последние относятся к, так называемым, телам "Ивреа", которые выделял С.И. Субботин, и яв-

ляются частью комплекса внутрикоровых пластовых излияний основной магмы. В области Южно-Добруджинского гравитационного максимума в консолидированной коре происходит резкое сокращение мощности осадочного чехла (5 км), увеличение мощности гранито-гнейсового комплекса (до 25 км) и погружение границы Мохо до 36 км. В такой обстановке гравитирующими телами оказываются значительные блоки (мощность > 5 км) на глубинах от 13 до 25 км, в которых наблюдается вертикальная инверсия скоростей и характерна повышенная плотность (+0,05 г/см3). Они также относятся к комплексу внутрикоровых пластовых излияний основной магмы. Основание Каркинитского грабена подстилается телами "Ивреа" (на глубинах 8 и 12 км).

Рис. 3 Сейсмо-гравитационная модель земной коры и верхней мантии вдоль профиля ГСЗ № 25

в Западное котловине Черного моря.

Цифрами на рисунке обозначены плотности гравитирующих комплексов' осадочный (2,30-2,55 г/см3), гранито-гнейсовый (2,72-2,83 г/см5), гранулнт-базитовый (2,87-2,96 г/см'), зоны переработки нижних осадков и внутрикоровых внедрений (2,80-3,20 г/см9), верхняя мантия (3,30-3,35г/см3) Изолиниями показано распределение скоростей (по А П Ермакову) Т - Подошва осадочного чехла (по Д А Туголесову) Положение профиля указано на рис. 2.

Область сочленения Черноморской котловины и Крымского п-ова изучена вдоль профиля ГСЗ №17. Гранито-гнейсовый комплекс в пределах поднятия Андрусова раздроблен, и по системе листрических разломов отдельные блоки, сокращаясь по мощности, погружаются в сторону глубоководной котловины. Вдоль разломов фиксируется серия высокоскоростных и высокоплотных внедрений, которые, по-видимому, являлись источниками и проводниками магнитного вещества, создающего над поднятием Андрусова обширный региональный магнитный максимум (до +250 нТл).

В Восточно-Черноморской котловине моделирование выполнено вдоль двух профилей. Первый соответствует объединенному профилю ГСЗ №28-29 Синопский залив -Керченский п-ов - г. Бердянск и пересекает зону развития Восточно-Черноморской субокеанической коры в её северо-западном замыкании. Второй про-

филь пересекает Восточную котловину и Кавказское побережье в районе пос. Джубга (без поддержки данными ГСЗ). Основные выводы сводятся к следующему.

Плотностная модель на обоих профилях имеет черты классической коллизионой зоны, с пододвигающейся субконтинентальной корой под континентальный блок Западного Кавказа и Скифскую плиту.

Передовым фронтом горизонтальных напряжений, создаваемых надвигающейся корой Восточной котловины Черного моря, являются юго-западная граница вала Шатского и юго-восточная поднятия Андрусова.

Кровля сводовой части Восточно-Черноморского мантийного диапира фиксируется наличием маломощных (~2 км) высокоскоростных и плотных (3,2 г/см3) тел в основании гранулит-базитового слоя на глубинах 23 - 27 км. Подошва сводовой части прослеживается по изолинии скорости 8,0 км/с, под центральной зоной которой верхняя мантия разуплотнена на 0,02 г/см3 относительно верхней мантии под Восточными Понтидами и Скифской плитой.

Прогибы Сорокина и Туапсинский являются коллизионными желобами в осадочном чехле. Резкие горизонтальные градиенты поля силы тяжести в зоне сочленения поднятия Шатского и Западного Кавказа обусловили построение модели Туап-синского прогиба с осадочным чехлом, затягивающимся под гранитоидный блок Западного Кавказа до глубин порядка 16 км. Эта оценка сделана при плотности осадочного чехла 2,40 - 2,55 г/см3. Если действительная плотность будет выше, то нижняя граница прогиба под береговой частью Западного Кавказа может быть еще глубже.

В гранито-гнейсовом основании Индоло-Кубанского прогиба отмечается наличие блоков с относительным уплотнением (+0,07 г/см3), которые объясняют положительную магнитную аномалию амплитудой +400 нТл.

Под Азовским морем в гранито-гнейсовом и гранулит-базитовом комплексах присутствует чередование низкоскоростных и высокоскоростных блоков с падением на север. Они отвечают сутурной зоне сочленения Украинского щита и блоков земной коры Скифской плиты, выдвинутых в северном направлении в результате герцинской и последующих фаз складчатости.

Геолого-геофизические факты, свидетельствующие о срыве и перемещении Крымского сегмента коры на запад с разворотом его против часовой стрелки

В случае признания озаглавленного утверждения оказываются связанными в единую систему доказательств следующие факты:

1. Во всей полосе северного Черноморья в консолидированном основании повсеместно распространены внутрикоровые пластовые излияния, образовавшиеся в результате аккреционного сжатия, срыва участков коры и горизонтального перемещения.

2. На Крымском полуострове и в Азовском море присутствуют пластичные комплексы песчано-глинистых флишевых толщ верхнепалеозойской геосинклинали,

протягивавшейся от Северной Добруджи, через западную часть Черного моря, Степной Крым, Азовское море и далее до Каспия, Памира и Куэньлуня (по Муратову М.В., 1955; Хаину В.Е., 1970), по которым возможен срыв и перемещение покрывающего объема пород без его значительной деформации.

3. Работами сейсмологов ОИФЗ РАН (Винник Л.П., 1998) в Крыму в мантии выявлена анизотропия скоростей. Длинная ось анизотропии согласуется с общим усредненным направлением Альпийской складчатости Европа-Крым-Кавказ. Но это направление под углом 25-28° несогласно с простиранием Крымских гор. Отсюда можно сделать вывод о вероятном развороте палеокрымского сегмента коры как некоего приповерхностного слоя с вертикальной мощностью порядка 15-17 км.

4. На относительное западное движение палеокрымского блока указывают морфология северного берега Азовского моря (от Геническа до Таганрога).

5. Ось разворота находится в пределах Анапа-Новороссийского внедрения.

6. Связка поперечных структур "поднятие Андрусова-Крымский ороген" выдвинулась на запад и развернулась против часовой стрелки. Траекториями движений являются выявленные Азово-Крымское и Южно-Крымское пластовые излияния основной магмы.

7. Керченско-Таманская область поперечного погружения представляет участок разрыва и смену простираний между складчатыми сооружениями Крыма и Западного Кавказа, ранее представлявших единую краевую зону линейных надвигов, сформировавшихся на герцинском платформенном основании.

8. В результате перемещения была перекрыта разломная зона Тессейра-Торнк-виста, выделение которой в пределах акватории различными авторами неоднозначно.

9. Осевая зона Восточно-Черноморского диапира и его континентальное продолжение (Ялтинский разлом) являются северным элементом зоны Тессейра-Торнквиста. Они разделяет поднятие Андрусова и Горный Крым на западный и восточный сегменты. Центральным элементом разломной зоны Тессейра-Торнквиста в пределах акватории является ось Центрально-Черноморского мантийного диапира.

10. Западный сегмент связки "поднятие Андрусова-Крымский ороген" в настоящее время находится в обстановке растяжения и слабого перемещения на юго-запад, что подтверждается исследованиями напряженно-деформированного состояния пород Горного Крыма (Паталаха Е.И., 2004) и объясняет отсутствие поддвига в западной части поднятия Андрусова вдоль профиля ГСЗ №17. Для всего восточного сегмента характерна обстановка сжатия и наличие современного поддвига со стороны Восточно-Черноморского диапира вдоль Керченского полуострова.

11. На пересечении двух ортогональных разломов (Ялтинский разлом и разлом на границе Горный Крым-поднятие Андрусова) происходят наиболее интенсивные ялтинские землетрясения неотекгонического периода.

Заключая рассмотрение Крымского сектора Черноморской котловины, можно еще раз сделать вывод, что признание факта западного смещения и разворота Крым-

ского сегмента коры в начале альпийского времени, снимает почти все противоречивые проблемы генезиса структур региона (остается проблема палеоэнергетики этого явления). Все имеющиеся крупные геофизические факты строения региона и неотектоники свидетельствуют о его развитии в форваторе динамики Черноморского мантийного диапира.

Гипотеза развития Азово-Черноморского региона в Альпийское время

Совокупность новых и частично ранее известных, но не объясняемых фактов инициировали разработку новой гипотезы образования Крымско-Азовского сегмента как элемента альпийского Средиземноморского тектонического пояса. Динамика тектонических событий с учетом известных геологических сведений представлена в последовательности схем (рис. 4).

1. Формирование области молодой Скифско-Мезийской плиты на южной окраине Восточно-Европейской платформы (ВЕП) в результате герцинского орогенеза (рис. 4а). В период постгерцинской тектонической активности вдоль южной окраины ВЕП продолжались субдукционные явления, существовали островные дуги, микробассейны прогибания с накоплением флишевых отложений. Фундамент герцинской консолидации так же был неоднороден и включал в себя блоки более древней и более плотной коры.

2. Первая фаза (рис. 46) альпийских тектонических движений с преимущественным направлением на восток (образование линейных структур палео- Кавказа и Крыма и структур линейно-глыбового характера - палео-Понтиды).

3. Вторая фаза (рис. 4в) характеризуется сменой генеральных направлений движений на западные, и вызвала крупные относительные смещения масс коры и повороты блоков фундамента. В частности, произошел отрыв пластины фундамента, нагруженной северо-западной частью Кавказского складчатого линеамента, её перемещение к западу на 300 км с разворотом против часовой стрелки на 58°, Общая вертикальная мощность перемещенной пластины палео-Крыма составила около 3-х км. Подток к поверхности мантийного вещества вызвал растяжение, обрушение и последующее погружение континентальной коры вдоль Крыма (блок Андрусова) и вдоль Кавказа (блок Шатского). На этом этапе происходит заложение Азовского и Черноморского седиментационных бассейнов (рис. 4г).

4. Далее на протяжении с эоцена по средний миоцен, как следует га материалов MOB, Азовское, Черное моря и Индоло-Кубанский прогиб сохраняли приблизительно однотипный режим осадконакопления в обстановке слабого горизонтального растяжения и увеличения скорости осадконакопления в Черноморском бассейне. Происходит рост энергетического воздействия поднимающегося мантийного диапира, который перерабатывал, поглощал нижние горизонты коры, обуславливая опускание дна, но энергии нисходящих мантийных потоков при этом было недостаточно для заметных горизонтальных движений вышележащей коры.

Рис. 4 Палеотектонические схемы образования Азовского моря • А - границы Скифско-Мезийской плиты в конце герцинского времени, Б - первая фаза альпийских тектонических движений на восток (образование зон коллизионной складчатости); В - инверсия направления движения Альпийского пояса на запад (начало раскрытия Азовского и Черного морей); Г - фундамент региона в эоцене Цифровые обозначения: 1 - Скифская палеоплита, 2 -фундамент балтийскою времени консолидации' 2а - палео-Добруджа, 26 - палео-Мезийская плита; 3 - геосинклинальная зона

Тетиса, 4,5 - области фронтальной линейной складчатости: 4 - палсо-Карпаты, 5 - палео-Кааказ, 5' - палео-Крым; 6 - область зафрон-тальной (глыбовой) коллизионной складчатости; 7,8 - прогибы 7 - палео-Карпатский, 8 - палео-Кавказский, 8' - палео-Крымский. Тектонические элементы, сохранившиеся до настоящего времени: ВЕП - Восточно-Европейская платформа, ПС - террейн Горного Крыма, К - надвиговая складчатая система Западного Кавказа; погруженные блоки континентальной коры: Анд - Андрусова, Ах - Архангельского, Ша - Шатского; внутрикоровые пластовые излияния основной магмы- АК - Азово-Крымское, АН -Анапа-Новороссийское, ЮД - Южнодобруджинское; участки безгранитной коры: ВЧв - Восточно-Черноморская впадина, ЗЧв - Западно-Черноморская впадина

5. В период кратковременного сжатия в позднем миоцене Черное море превращается в систему опресненных озер под влиянием активизации Красноморского рифта и выдвижения Аравийской плиты на север. Орогенные подвижки рельефа проявились даже на суше, что нашло отражение в оценках возраста складчатости по геоморфологическим данным, иллюстрирующих сарматский возраст доорогенной поверхности Горного Крыма (Лысенко Н.И. и Гришанковым Г.Е., 1972).

6. Период фронтального силового противостояния Черноморского диапира и Аравийского индентора заканчивается определенным паритетом сил - заложением вдоль Анатолийского побережья Черного моря протяженного Северо-Анатолийского разлома, по которому начался западный разворот всего Анатолийского блока. На этом же этапе происходит обособление глубоководных котловин Черного моря.

7. Начиная с плиоцена и весь новейший период, скорость накопления осадков в Западной котловине превосходит в 1,5 раза аналогичные показатели Восточной котловины. Причина подобного различия объясняется отсутствием сжимающего воздействия Анатолийского блока в Западной котловине (к западу от 34° в.д.). Восточная котловина по-прежнему Находится в условиях сжатия, когда жесткий блок литосферы Восточно-Европейской платформы с севера и континентальный блок Анатолии (под воздействием Аравийского клина) с юга не позволяют развиться Восточно-Черноморскому диапиру. Его силовое тектоническое значение ограничивается верти-

кальной переработкой нижнего осадочного комплекса и горизонтальным выносом переработанного материала вместе с мантийным нисходящим потоком под поднятие Шатского, Кавказ, Скифскую плиту на севере.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По выполненным исследованиям получены следующие результаты:

1. Создан вариант карт потенциальных полей Азово-Черноморского региона, в который вошли топографическая основа, аномальное магнитное поле, серии гравиметрических карт.

2. Показаны возможности восстановления рельефа дна и гравитационного поля методами спутниковой альтиметрии на акватории Черного моря.

3. Проведены обобщение, анализ и комплексная интерпретация геофизических данных (в том числе сейсмо-гравитационное моделирование). В результате построена схема современной тектонической обстановки коры Азово-Черноморского региона и предложена гипотеза образования Азово-Крымского сектора.

4. Полученные результаты могут быть положены в основу среднемасштабных изысканий при поиске углеводородов в российском секторе акватории Черного и Азовского морей.

Список основных публикаций по теме диссертации (в скобках указаны соавторы)

1. О применимости спутниковых альтиметрических наблюдений в восстановлении рельефа и гравитационного поля на акватории Черного моря // Теория и практика морских геол.-геоф. исследований. Тез. док. Юбилейной конф. "Российской морской геофизике 50 лет". Геленджик, 2001. С. 226-229 (Мелихов В.Р., Лыгин В.А, Булычев A.A.).

2. Предварительные геологические результаты анализа детальных геофизических съемок Анапа-Туапсинской зоны // Теория и практика морских геол.-геоф. исследований. Тез. док. Юбилейной конф. "Российской морской геофизике 50 лет". Геленджик, 2001. С. 229-232 (Мелихов В.Р., Лыгин В.А., Селеменев С.И.).

3. Об использовании спутниковых альтиметрических наблюдений на акваториях с резко пересеченным рельефом дна // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных магнитных и электрических полей. Тез. док. 29 Меж-дународн. Научного Семинара им. Успенского Д.Г. Екатеринбург, 2002. С. 45-47 (Мелихов В.Р., Лыгин В.А., Булычев A.A.).

4. Структура земной коры на границе плит вдоль континентального склона Анапа-Туапсинской зоны // Четвертые геофизич. чтения им. В.В. Федынского. Тез. док. Москва, 2002. С. 22 (Мелихов В.Р., Лыгин В.А.).

5. Структура земной коры на границе плит вдоль континентального склона Анапа-Туапсинской зоны // В сб. Геофизика XXI столетия: 2002 год. М.: Научный Мир, 2003. С. 102-118 (Мелихов В.Р., Лыгин В.А.).

6. О применимости спутниковых данных в гравиметрических исследованиях на акваториях / Пятые геофизич. чтения им. В.В. Федынского. Тез. док. Москва, 2003. С. 89 (Мелихов В.Р., Лыгин В.А., Булычев A.A.).

7. Бескорневая структура орогена Западного Кавказа по геофизическим данным // Пятые геофизич. чтения им. В.В. Федынского. Тез. док. Москва, 2003. С. 89 (Мелихов В.Р.).

8. О применимости спутниковых данных в гравиметрических исследованиях на акваториях // В сб. Геофизика XXI столетия: 2003 - 2004 годы. Тверь: ООО "Издательство ГЕРС", 2005. С. 356-369 (Мелихов В.Р., Булычев A.A., Лыгин В.А.).

9. Сравнение спутниковых альтиметрических съемок с детальными надводными работами на Черном море // Ломоносов-2003. Часть 1. Тез. док. X Международной научной конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. М.: Московский Университет, 2003,- С. 117.

10. Application of altimetry data for gravity research in the Black // XXIII General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics IUGG2003. Sapporo, Japan. June 30 - July 11, 2003 Abstract week В. P. В166 (Melikhov V.R., Bulychev A.A., Lygin V.A.).

11. Динамика коры и верхней мантии Черноморско-Кавказского региона // Эволюция тектонических процессов в истории Земли. Тез. док. XXXVII Тектонического совещания. Новосибирск: СО РАН Филиал «Гео», 2004. С. 16-18 (Мелихов В.Р., Лыгин В.А.).

12. Применение спутниковых данных для изучения гравитационного поля в океанах и внутренних морях // Ломоносовская школа МГУ по геофизическим методам исследования земных недр: прошлое, настоящее, будущее. В Сборнике научных трудов под редакцией В.К. Хмелевского. Москва: МГУ, 2004. С. 125-129 (Мелихов В.Р., Булычев A.A., Лыгин В.А.).

13. Геодинамическое состояние литосферы Восточного Черноморья в кайнозойское время // Разведка и охрана недр. 2004. № 4. С. 53-62 (Мелихов В.Р.).

14. Сравнительный анализ данных набортной гравиметрии и спутниковой альтиметрии / Разведка и охрана недр. 2004. № 4. С. 72-76 (Мелихов В.Р., Булычев A.A., Лыгин В.А.).

15. Новая редакция гравитационной и магнитной карт Черного моря по обобщению результатов многолетних съемок ГНЦ «Южморгеология» и других организаций / Геомодель-2004. Часть 3. Тез. док. VI международной научно-практической конференции. Геленджик, 2004. С. 77 (Мелихов В.Р., Булычев A.A., Лыгин В.А.).

16. Новые гравиметрические данные свидетельствуют о горизонтальных движениях коры на стыке Крыма-Кавказа, Азовского и Черного морей // Гсомодель-2004. Часть 3. Тез. док. VI международной научно-практической конференции. Геленджик, 2004. С. 78 (Мелихов В.Р., Ефремов A.B., Гилод Д.А., Лыгин В.А.).

17. Потенциальные поля и динамика раскрытия Азовского бассейна / Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных магнитных и электрических полей. Тез. док. 32 Международного Научного Семинара им. Д.Г. Успенского. Пермь, 2005. С. 171-174 (Мелихов В.Р.).

18. Мантийный диапиризм в Черном море (по данным потенциальных полей) // Седьмые геофизич. чтения им. В.В. Федынского.Тез. док. Москва, 2005.С. 62-63. (Мелихов В.Р.).

19. Отражение структуры и петрофизического состава фундамента Черного моря в геофизических аномалиях // Ломоносов-2005. Том 1. Тез. док. ХП Международной научной конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. М.: Московский Университет. С. 46.

20. Альбом электронных карт геофизических аномалий Азово-Черноморского региона и их геологическое истолкование // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 4 Геология (в печати) (Мелихов В.Р., Лыгин В.А. и др.).

21. Совместное сейсмическое и гравитационное моделирование вдоль профилей ГСЗ, пересекающих Черное море и Крымский полуостров II Геофизика-2005. Тез. док. Международной конференции молодых ученых и специалистов. Санкт-Петербург, 2005. С. 94-95 (Ермаков А.П., Ефремов A.B.).

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж/00экз. Заказ № 40

»15275

РНБ Русский фонд

2006-4 15789

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Лыгин, Иван Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТЕКТОНИЧЕСКОМ СТРОЕНИИ И ДИНАМИКЕ АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКОГО РЕГИОНА В АЛЬПИЙСКОЕ ВРЕМЯ

1.1 Краткий геологический обзор морфоструктур континентального обрамления Черного моря

1.2 Основные гипотезы геологической истории и тектонического развития

2. ОБОБЩЕНИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ПО АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКОМУ РЕГИОНУ И СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

2.1 Спутниковая альтиметрия

2.2 Топография

2.2.1 Топографическая основа для региональных построений

2.2.2 Локальные формы рельефа

2.3 Сейсмические исследования

2.3.1 Региональные сейсмические исследования ГСЗ и КМПВ

2.3.2 Сейсмические исследования MOB

2.4 Гравитационное поле

2.4.1 Исходные гравиметрические данные

2.4.2 Плотностные свойства пород земной коры Восточного Черноморья

2.4.3 Гравитационные эффекты водного слоя, береговых структур, осадочного чехла

2.4.4 Локальные аномалии поля силы тяжести

2.5 Магнитное поле

2.6 Изостатические аномалии

2.7 Сейсмогенные напряжения и деформации

2.8 Тепловое поле

2.9 Выводы (по обзору)

3. АНАЛИЗ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ И ГЕОЛОГО

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1 Вещественный состав и глубинное строение консолидированной коры Черного моря

3.1.1 Плотностное моделирование вала Шатского и глубоководной Восточно-Черноморской котловины

3.1.2 Профиль плотностного моделирования на траверзе пос.

Джубга

3.1.3 Разломная тектоника поднятия Шатского и Туапсинского прогиба

3.1.4 Районирование поля аномалий силы тяжести

3.1.5 Сейсмо-гравитационное моделирование литосферы вдоль профилей ГСЗ в Западной, Центральной и Восточной частях Черного моря 138 Профиль ГСЗ №25 139 Профиль ГСЗ № 17 141 Профиль ГСЗ № 28

3.2 Дополнительный фактический материал, свидетельствующий о существовании мантийного диапиризма в Черном море

3.2.1 Зональность магнитного поля на поднятии Шатского и вале Архангельского

3.2.2 Особенности морфологии дна и осадков

3.2.3 Аномалии теплового потока в Черном море

3.2.4 Изостатическая нескомпенсированность Восточного Черноморья

3.2.5 Современная тектоническая активность региона по данным сейсмологии и GPS наблюдениям за реперами

3.2.6 Выводы. Схема разломно-блоковой тектоники Черного моря

3.3 Интерпретация геофизических аномалий северо-восточного (Азово-Крымского) сектора

3.4 Тектонические и геодинамические гипотезы развития Азово-Черноморского региона в альпийское время

3.4.1 Палеотектонические реконструкции образования Азовского моря на ранних стадиях альпийской складчатости

3.4.2 Этапы развития осадочного чехла Черного моря в кайнозое 164 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 168 СПИСОК Л ИТЕТРАТУРЫ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Структура земной коры Черного моря по комплексу геофизических данных"

Азово-Черноморский регион невозможно обособить и рассматривать в отдельной изолированной структуре. Являясь частью альпийского тектонического пояса, Черное море по генезису и его современному состоянию неразрывно связано со всем обрамлением. Это проявлено в геологии, геофизических полях и при своем изучении район требует широких обобщений геолого-геофизической информации. Содержанием работы является комплексная интерпретация этих материалов, центральным звеном которых явились потенциальные поля. Исследования направлены на выяснение современной тектонической структуры и геодинамики региона в пределах акватории и её берегового обрамления. В качестве дополнительного результата в работе сформировался ряд гипотез палеотектонического развития региона в альпийское время.

Черное море, как часть альпийского пояса, в течение почти двух веков является объектом научных исследований. Однако до сих пор в выдвинутых гипотезах идет размежевание выводов и дискутируются резко противоположные мнения, касающиеся различных аспектов тектоники, геологической эволюции и даже строения осадочного чехла региона. Актуальность изучения геологического строения Черноморского региона определяется не только связью с фундаментальной проблемой формирования и динамики Альпийского тектонического пояса, но имеет прямую связь с актуальными практическими задачами нефтегазопоисковых работ.

Целью работы является построение современной комплексной геолого-геофизической модели земной коры и верхней мантии Азово-Черноморского региона, отражающей не только структурные взаимоотношения в литосфере, но и особенности ее геодинамики. Для достижения этой цели решались следующие прикладные методические задачи:

1. сбор, электронное представление и обобщение геологической и геофизической информации в рамках единого электронного банка данных. Отработка методики совместного использования данных набортных, сухопутных, спутниковых съемок для построения электронных вариантов карт геофизических полей (гравитационное, магнитное, рельеф);

2. исследование возможностей методов спутниковой альтиметрии в восстановлении рельефа дна и гравитационного поля для геологического изучения внутренних акваторий на примере Черного моря;

3. составление (по комплексным данным всех видов съемок) электронных вариантов карт гравитационного поля, магнитного поля, рельефа дна и берегового обрамления;

4. анализ исходных и трансформированных потенциальных полей, решение обратных задач, моделирование комплексных разрезов по плотностным, скоростным, магнитоактивным характеристикам.

В число решаемых геологических задач входили:

5. изучение строения поднятия Шатского и характера его сочленения с береговыми структурами Западного Кавказа в пределах Туапсинского прогиба;

6. районирование консолидированной коры Черного моря по ее вещественному составу, установление и уточнение границ блоков коры в пределах акватории;

7. установление элементов современной и палео-динамики в земной коре Азово-Черноморского региона, выраженных в геофизических полях;

8. построение комплексных геолого-геофизических разрезов литосферы вдоль профилей ГСЗ в Западной, Центральной и Восточной частях Черного моря для количественного обоснования тектонической схемы региона.

Защищаемые положения

1. Новые редакции геофизических полей Азово-Черноморского региона, представленных в электронном виде, масштаб 1: 1000000: а) рельеф дна Черного моря и его сухопутного обрамления, б) гравитационные эффекты водного слоя, рельефа берегового обрамления, осадочной толщи, в) аномальное гравитационное поле в различных редукциях, г) аномальное магнитное поле AT.

2. Сейсмо-гравитационные модели литосферы вдоль профилей ГСЗ в Западной, Центральной и Восточной частях Черного моря.

3. Схема разломно-блоковой тектоники и вещественного состава консолидированного основания акватории Черного моря;

4. Результаты геологической интерпретации аномальных геофизических полей (гравитационных, магнитных, тепловых, сейсмических и сейсмологических). Среди них: доказано существование глубинного восходящего мантийного диапира в Восточной глубоководной котловине Черного моря; выявлено существование поддвига субокеанической коры со стороны Восточно-Черноморской впадины под континентальный блок Скифской плиты в районах Керченского, Таманского полуостровов и Западного Кавказа; определены границы погруженных структур обрамления Восточно-Черноморской котловины (поднятие Шатского, вал Архангельского, блок Андрусо-ва, Понтийские блоки), имеющих субконтинентальный тип коры; показано, что гранито-гнейсовое основание поднятия Шатского и складчатого сооружения Западного Кавказа по генезису близки и относились к единому тектоническому блоку Скифской плиты; выявлено различие скоростей поддвига земной коры вдоль Туапсинского прогиба; доказано существование в континентальной коре северного и западного обрамления Черного моря системы внутрикоровых излияний основного и ультраосновного состава, что подтверждает и дополняет ранее сделанные выводы украинских геофизиков (В.Б. Бурьянов, В.И. Старостенко).

Научная новизна

1. Получены новые результаты о погрешностях использования альтиметри-ческих баз данных (Topex-gravity, Topex-relief, Sandwell-1, Predict-relief) для всех уровней геолого-геофизических изысканий (мелко-, средне-, крупномасштабные) и указаны границы применимости спутниковых гравиметрических аномалий и данных о рельефе дна в сложных морфологических условиях акватории Черного моря, обрамленной горными сооружениями.

2. Создана электронная основа геофизических полей для построения новых карт по Азово-Черноморскому региону: а) рельеф дна и берегового обрамления, масштаб 1: 1000000; б) аномальное магнитное поле AT на акваторию и береговое обрамление, масштаб 1:1 000 000; в) серии гравиметрических карт, масштабы 1: 1000000, 1: 200000.

3. Предложена новая модель тектонического строения и геодинамического состояния коры Азово-Черноморского региона, представленная в геолого-геофизических разрезах и площадных схемах, согласованных по комплексу геофизических данных.

Практическая ценность. Рассчитанные оценки качества альтиметрических данных для разномасштабных построений могут быть применены при геолого-геофизических исследованиях на других акваториях внутренних и окраинных морей.

Полученные электронные варианты карт геофизических полей представляют самостоятельную ценность для будущих исследований в регионе.

Методика обработки и интерпретации потенциальных полей в условиях сложного рельефа континентальных склонов представляет значительный интерес в детальных работах на поиски углеводородов в Российском секторе Черного моря.

Фактический материал. В анализ были включены открытые материалы, опубликованные по Азово-Черноморскому региону. Кроме того, благодаря теснейшему научному сотрудничеству ГНЦ «Южморгеология» и кафедры геофизики геологического факультета МГУ автор диссертационной работы имел возможность использовать ранее необработанные и неопубликованные материалы съемок потенциальных полей, включив их в анализ обобщенных карт. В ряде случаев имеющиеся материалы дополнялись съемками других организаций (МГУ, ВНИИГеофизика и). Альтиметрические данные о гравитационном поле и рельефе дна были взяты из открытых источников Интернета. Особую ценность представляют данные профильных съемок ГСЗ в современной интерпретации, выполненной на кафедре сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ (Пийп В.Б., Ермаков А.П.).

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях ("Морская Геофизика", Геленджик, 1999, 2001; IUGG2003, Саппоро, Япония, 2003; Семинар им. Д.Г. Успенского, Москва, 2004, Пермь, 2005; "Геомодель", Геленджик, 2004), российских геолого-геофизических конференциях (4-е, 5-е, 7-е Геофизические Чтения имени В.В. Федынского, Москва, 2002, 2003, 2005; XXXVII Тектоническое совещание, Новосибирск, 2004), молодежных научных конференциях ("Ломоносов", Москва, 2003, 2005; "Геофизика", Санкт-Петербург, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 6 статей и 14 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, содержит 185 страниц основного текста, 4 таблицы, 65 рисунков. Список литературы составляет 162 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Лыгин, Иван Владимирович

3.2.6 Выводы. Схема разомно-блоковой тектоники Черного моря

Подводя итог сделанному обзору и анализу старых и новых региональных геофизических материалов, на основе принятых геологических позиций о современных моделях геодинамического развития литосферы коллизионных зон, для изучаемого региона принимается следующая тектоническая обстановка, характеризующая современный геодинамический облик (рис. 3.2.1). В глубоководной котловине Черного моря существует восходящий мантийный диапир, сводовые части которого проявлены в геофизических полях тремя аномальными зонами: Западная, Центральная и Восточная. Для этих зон характерен субокеанический тип коры и в них происходит переработка осадочного чехла, обеспечивая режим постоянной глубины моря в антропогене, несмотря на нарастающие скорости осадконакопления.

Восходящий мантийный диапир наравне с Анатолийской континентальной плитой определяет современный тектонический режим региона. Силовой контакт указанных структур происходит на плоскости Северо-Анатолийского разлома, обеспечивая вращательное движение Анатолийской плиты с момента раскрытия Красноморского рифта и условия субдукционного процесса вдоль узкой полосы Северных Понтид при относительно неподвижном положении последних. В Восточном Черноморье (рис. 3.2.2) мантийный восходящий поток сохраняет в настоящее время режим слабого растяжения коры, под воздействием которого создается режим поддвига под Крым, Западный Кавказ и, частично, Северные Понтиды со стороны вала Андрусова, поднятия Шатского и вала Архангельского соответственно. Скорость поддвига земной коры под Западный Кавказ различна и проявлена в блоковом строении Туапсинского прогиба. Разгрузка подвижного флюидного вещества происходит по всей периферии Восточно-Черноморского диапира, при этом плотность флюидной фракции уменьшается от его оси.

На поднятии Шатского земная кора определенно имеет субконтинентальный тип строения общей мощностью 30-37 км с несколько сокращенной мощностью гранито-гнейсового комплекса (12-19 км). Гранито-гнейсовое основание поднятия Шатского и складчатого сооружения Западного Кавказа по генезису близки и относятся к единому тектоническому блоку Скифской плиты; В континентальной коре северного и западного обрамления Черного моря присутствует система внутрикоровых излияний основного и ультраосновного состава. Часть тел располагается на периферии погруженных континентальных блоков и сводовых частей мантийного диапира и характеризует области разгрузки переработанного вещества диапира вдоль его нисходящих ветвей, что согласуется с выводами В.Б. Бурьянова (1998) и В.И. Старостенко (2004). Вторая серия маломощных горизонтальных тел, зафиксированная на профилях ГСЗ в верхней части гранито-гнейсового комплекса и нижней части осадочного чехла, характеризует участки срыва коры и горизонтального перемещения и, по всей видимости, отражает некую закономерность в развитии альпийской складчатости в соответствии с выводами С.И. Субботина (1979). ■ В ЗЧК проявление мантийного диапиризма вторично и обусловлено "откатом " Анатолийской плиты на юго-запад, вследствие чего в обстановке горизонтального растяжения Западно-Черноморский диапир имеет более слабую силовую энергетику поддвига на север под южные погруженные блоки Скифской плиты вдоль северо-западного шельфа Черного моря. Центрально-Черноморский диапир оказывается "зажатым" между континентальными блоками Крыма, Понта, Архангельского и практически не развивается.

3.3 Интерпретация геофизических аномалий северо-восточного (Азово-Крымского) сектора

Выявление особенностей строения земной коры в северной части изучаемого региона, в частности, выделение серии высокоскоростных и высокоплотных тел в основании осадочного чехла и гранито-гнейсовом слое, заставило обратиться к поиску решения вопроса их происхождения. Для этого были обобщены данные некоторых геофизических методов, которые позволили признать факт, свидетельствующий о срыве и перемещении Крымского сегмента коры на запад с разворотом его против часовой стрелки, и инициировать разработку новой гипотезы образования Крымско-Азовского сегмента как элемента альпийского Средиземноморского тектонического пояса.

1. Работами сейсмологов ОИФЗ РАН (Винник Л.П., 1998) в Крыму в мантии выявлена анизотропия скоростей. Длинная ось анизотропии согласуется с общим ус-редненным направлением Альпийской складчатости Европа-Крым-Кавказ. Но это направление под углом 25-28° несогласно с простиранием Крымских гор. Отсюда можно сделать вывод о вероятном развороте палеокрымского сегмента коры как некоего приповерхностного слоя с вертикальной мощностью порядка 15-17 км.

2. Поднятие Андрусова располагается к югу от Крымского полуострова в северо-западной торцевой части Восточно-Черноморской котловины и, следовательно, находится в зоне воздействия мантийного диапира. Кора района испытывает тектонический режим подобный режиму, рассмотренному на поднятии Шатского -Западном Кавказе. Действительно, нисходящий мантийный поток, субдуцирующий под поднятие Андрусова, формирует на его внешнем крыле отрицательную структуру прогиба Сорокина и далее субдуцирует на север под складчатые сооружения Крыма.

В указанном сечении зональность консолидированной коры по вещественному составу нагляднее всего проявлена в коровых аномалиях силы тяжести (рис. 3.1.4). Поднятие Андрусова имеет отрицательную коровую аномалию и подобно поднятию Шатского относится к структурам континентального типа с развитым гранито-гнейсовым комплексом. Над акваторией, отвечающей осадочному бассейну впадины Сорокина, и над складчатыми сооружениями Горного Крыма выявилась единая положительная коровая аномалия поля силы тяжести Южно-Крымская. Она прямо указывает на два важнейших факта: во-первых, на резкое сокращение или отсутствие под осадками впадины гранито-гнейсовых пород и, во-вторых, на отсутствие под Горным Крымом корней гор. Здесь, так же как и на Западном Кавказе, изо-статическое равновесие поддерживается субдуцирующим плотным мантийным потоком. Далее на север в Степном Крыму вновь появляется обширная отрицательная коровая аномалия силы тяжести (Азово-Крымская), характеризуя интегрально разуплотненный разрез с континентальным типом коры. Связка поперечных структур "поднятие Андрусова-Крымский ороген" выдвинулась на запад и развернулась против часовой стрелки. Траекториями движений являются выявленные Азово-Крымское и Южно-Крымское пластовые излияния основной магмы.

3. В регионе имеется несколько сейсмических профилей ГСЗ (Бурьянов В.Б., Павленкова Н.И., 1974; Вигинский В.А., 1999; Гончаров В.П. и др., 1972; Мелихов В.Р. и др., 1999), но наиболее известными являются три меридиональных разреза, составленные из морских и сухопутных съемок.

Самый восточный разрез - это профиль № 28-29 (рис. 2.3.1, 3.1.7). Согласно данным под Керченским полуостровом структурные и количественные параметры сейсмического разреза соответствуют модели поддвига земной коры (см. параграф 3.1.4). Важнейшей особенностью, выявленной в скоростном разрезе коры под Азовским осадочным бассейном, является наличие в толще консолидированной коры на глубинах 17-27 км переменной по мощности области со скоростями сейсмических волн 7,8-8,0 км/с, ниже которой опять присутствуют скорости 6,5 км/с, вновь возрастающие к границе Мохо.

Два других профиля ГСЗ (Бурьянов В.Б., Павленкова Н.И., 1974; Вигинский В.А., 1999) проходят через описанные выше морские и континентальные структуры в восточном секторе Горного Крыма. Хотя разрезы построены достаточно давно и по старым методикам интерпретации, содержат некоторые различия в скоростях сейсмических комплексов и в глубинах их залегания, тем не менее, в принципиальном отношении они мало отличаются от описанного выше разреза через Азовское море.

В сейсмическом разрезе В.Б. Бурьянова, Н.И. Павленковой (1974), сечение которого проходит через Сивашскую впадину, так же отмечена вертикальная инверсия скоростей. Область повышенных скоростей мощностью 8-15 км выделяется авторами в более высоком гипсометрическом уровне, то есть в верхней части консолидированной коры, но при этом его латеральное распространение предполагается не только под Сивашской впадиной, но и во всей полосе Горного Крыма до разлома, разграничивающего Крым и Черное море.

Повторное, независимое выявление инверсии скоростей в коре Крымского полуострова и в Азово-Сивашской котловине не позволяет игнорировать данный факт. В связи с этим уместно вспомнить высказывания С.И. Субботина, который, рассматривая инверсионный объект в разрезе В.Б.Бурьянова, Н.И. Павленковой, отмечал (1979), что он подобен "телу Ивреа", обнаруженному в Альпах (Ботт М., 1974). Далее С.И. Субботин делает вывод : "Возможно, наличие таких тел не относится к аномальным явлениям, а наоборот, отражает некую закономерность в развитии альпийской складчатости".

4. Появление подобного "удвоенного" разреза коры возможно в период аккреционного сжатия, срыва участка коры и его горизонтального перемещения. Необходимым условием должно быть присутствие в первоначальном разрезе некоторого пластичного комплекса пород, по которому возможен срыв и перемещение покрывающего объема пород без его значительной деформации. На Крымском полуострове и в Азовском море такими пластичными комплексами были песчано-глинистые флишевые толщи верхнепалеозойской геосинклинали, протягивавшейся от Северной Добруджи, через западную часть Черного моря, Степной Крым, Азовское море и далее до Каспия, Памира и Куэньлуня (по М.В. Муратову, 1955; В.Е. Хаину,1970).

5. На относительное западное движение палеокрымского блока указывают морфология северного берега Азовского моря (от Геническа до Таганрога).

Если все эти аргументы в пользу срыва и перемещения Крыма на запад с разворотом его против часовой стрелки признать достаточными, то причина смены простираний и разрыва между складчатыми сооружениями Крыма и Западного Кавказа, несовместимости простираний структур и аномалий потенциальных полей, наблюдаемых к югу от Крыма объясняются следующей схемой перемещений.

1. Осью разворота является Анапа-Новороссийский гравитационный максимум (рис. 3.1.4) - внедрение основных пород — в пределах западного замыкания горного сооружения Кавказа.

2. Связка поперечных структур "поднятие Андрусова-Крымский ороген" выдвинулась на запад и развернулась против часовой стрелки. Траекториями движений являются выявленные Азово-Крымское и Южно-Крымское пластовые излияния ос-новной магмы.

3. Керченско-Таманская область поперечного погружения представляет участок разрыва и смену простираний между складчатыми сооружениями Крыма и Западного Кавказа, ранее представлявших единую краевую зону линейных надвигов, сформировавшихся на герцинском платформенном основании.

4. В результате перемещения была перекрыта разломная зона Тессейра-Торнк-виста, выделение которой, как уже отмечалось, в пределах акватории различными авторами неоднозначно. С точки зрения принимаемых позиций оказывается, что: а) Осевая зона Восточно-Черноморского диапира и его континентальное продолжение (Центрально-Крымская зона поперечных нарушений) являются северо-восточным ограничением элементом зоны Тессейра-Торнквиста и разделяет поднятие Андрусова и Горный Крым на западный и восточный сегменты. б) Центральным элементом разломной зоны Тессейра-Торнквиста в пределах акватории является ось Центрально-Черноморского мантийного диапира. в) Юго-западной границей линеамента Тейссера-Торнквист является линия, соединяющая продолжение разлома Печеняга-Камена на северо-западном побережье с Северо-Анатолийским разломом на Синопском п-ове.

5. Западный сегмент связки "поднятие Андрусова-Крымский ороген" в настоящее время находится в обстановке растяжения и слабого перемещения на юго-запад, что подтверждается исследованиями напряженно-деформированного состояния пород Горного Крыма (Паталаха Е.И., 2003) и объясняет отсутствие поддвига в западной части поднятия Андрусова вдоль профиля ГСЗ №17. Для всего восточного сегмента характерна обстановка сжатия и наличие современного поддвига со стороны Восточно-Черноморского диапира вдоль Керченского полуострова.

6. Центрально-Крымский поперечный разлом отражен в аномалиях потенциальных полей. В магнитном поле поднятия Андрусова разлому отвечает положительная аномалия (рис. 2.5.2). Её максимум смещен к северной границе поднятия, что указывает на повышенную проницаемость ялтинского (Центрально-Крымского) разломного узла. Подтверждение о глубинном сквозькоровом заложении поперечного разлома имеется в коровых аномалиях силы тяжести (рис. 3.1.4) и, особенно, в их среднечастотном срезе, где проявлено небольшое сдвиговое смещение восточной части поднятия.

7. На пересечении двух ортогональных разломов (Центральнокрымскый разлом и разлом на границе Горный Крым-поднятие Андрусова) происходят наиболее интенсивные ялтинские землетрясения неотектонического периода.

Заключая рассмотрение Крымского сектора Черноморской котловины, можно еще раз сделать вывод, что признание факта западного смещения и разворота Крымского сегмента коры в начале альпийского времени, снимает почти все противоречивые проблемы генезиса структур региона (остается проблема палеоэнергети-ки этого явления). Все имеющиеся крупные геофизические факты строения региона и неотектоники свидетельствуют о его развитии в форваторе динамики Черноморского мантийного диапира.

3.4 Тектонические и геодинамические гипотезы развития Азово-Черноморского региона в Альпийское время

Проведенный анализ гравитационного поля, его комплексная интерпретация с другими геофизическими и геологическими данными позволили выделить как региональные, так и детальные линеаменты поля, и высказать ряд соображений об их тектонической природе в контексте гипотезы образования Крымско-Азовского сегмента как элемента альпийского Средиземноморского тектонического пояса.

3.4.1 Палеотектонические реконструкции тектонического развития консолидированных блоков земной коры в Альпийскую фазу складчатости

Азовское море образовалось в начале альпийского периода одновременно с Черным морем на стадии интенсивных горизонтальных движений, вызвавших образование рифтовых разломов в Черном море, срыва части коры и горизонтального перемещения (—300 км) Крымско-Азовского сегмента палеокоры на запад с разворотом его против часовой стрелки по верхнепалеозойским пластичным песчано-глинистым флишевым комплексам. В результате этого перемещения орогенный массив Горного Крыма оказался оторванным от Западного Кавказа. Подобные горизонтальные движения сопровождались образованием пластовых интрузий ультро-основных пород практически на всей территории, вовлеченной в перемещение. Подтверждением этому являются современные данные ГСЗ, указывающие на инверсию скоростей в вертикальном разрезе Горного Крыма и Азовского моря. С эоцена до мэотиса Азовское и Черное моря были единым седиментационным бассейном, где накапливались многокилометровые толщи майкопских осадков. С раскрытием Красноморского рифта во всем Черноморском регионе устанавливается режим сжатия, в результате которого образовалась субширотная компрессионная складчатость в Таманско-Керченской зоне. На современном этапе зона продолжает испытывать режим сжатия, но уже под воздействием нисходящих потоков Восточно-Черноморского мантийного диапира. Индоло-Кубанский прогиб, вовлеченный в погружение откатом субдуцирующего крыла диапира, и Керченско-Таманская зона являются единой областью разгрузки, миграции и накопления восходящих мантийных флюидов в складчатой толще майкопских осадков.

Динамика тектонических событий с учетом известных геологических сведений представлена в последовательности схем (рис. 3.4.1).

В результате герцинского орогенеза на южной окраине ВосточноЕвропейской платформы (ВЕП) сформировалась область молодой Скифско

ТЕТИС

Рис. 3.4.1 Палеотектонические схемы образования Азовского моря и Крымского полуострова:

Л - границы С к ифс ко - М и ийско й плиты в конце герцинского времени; Б — первая фаза альпийских тектонических движений на восток (образование зон коллизионной складчатости); В - инверсия направления движения Альпийского пояса на запад (начало раскрытия Азовского я Черного морей); Г - фундамент региона в эоцене. Цифровые обозначения: 1 - Скифская палеоплита; 2 - фундамент балтийского времени консолидации: 2а - палео-Добруджа, 26 - палео-Мизи некая плита; 3 - геосинклинальпая зона Тетиса; 4,5 - области фронтальной линейной складчатости: 4 - палео-Карпаты, 5 - палео-Кавказ, 5' - палео-Крым; 6 - область зафронтальной (глыбовой) коллизионной складчатости; 7,8 - прогибы: 7 - палео-Карпатский, 8 - палео-Кавказский, 8' - палео-Крымский. Тектонические элементы, сохранившиеся до настоящего времени: ВЕП - Восточно-Европейская платформа, ГК - террейн Горного Крыма, К - налвиговая складчатая система Западного Кавказа; побуженные блоки континентальной коры: Анд - Андрусова, Ах -Архангельского, Ша - Шатского; внутрикоровые пластовые излияния основной магмы: АК - Азово-Крымское, АН - Анапа-Новороссийское, ЮД-Южнодобруджииское; участки безгранитной коры: ВЧв - Восточно-Черноморская впадина, ЗЧв - Западно-Черноморская впадина.

Мизийской платформы (рис. 3.4.1а). Существенно, что её южная окраина вдоль па-лео-океана Тетис находилась под воздействием постгерцинской тектонической активности. Здесь продолжались субдукционные явления, существовали островные дуги, микробассейны прогибания с накоплением флишевых отложений. Фундамент герцинской консолидации так же был неоднороден и включал в себя блоки более древней и более плотной коры. Таким аномальным блоком была обширная палео-Мизийская плита балтийского возраста, граница которой со Скифской плитой проходила по долготе нынешнего Крыма. Это, видимо, было определяющим в формировании простирания южной границы герцинской континентальной коры в рассматриваемом регионе, что в последующем альпийском цикле тектогенеза приобрело первостепенное значение.

Альпийские движения во всем рассматриваем планетарном поясе начались с двух мощных резких последовательных субширотных импульсов противоположного знака. Первый импульс вызвал разрыв оболочек коры, срыв масс с общим направлением на восток. Из-за разности скоростей движения более подвижные геосинклинальные отложения океана Тетис претерпевали коллизионное смятие вдоль границы с северными платформенными структурами Евразии. Именно здесь проявились локальные простирания северной границы пояса. На рис. 3.4.16 показано разложение сжимающих сил на палео-Кавказской границе герцинской платформы. В фронтальной части надвинутые на платформу массы пород образовали линейные структуры палео- Крыма и Кавказа. В тыловой части движущегося потока пород (в пределах современного Черного моря) разложение сил и появление юго-восточной составляющей привело к нерегулярному коллизионному смятию пород с образованием структур линейно-глыбового характера (палео-Понтиды). Важно отметить, что эта юго-восточная составляющая сил вызвала так же растяжение на разломах северо-восточного и восточного простирания, обеспечив им условия активизации.

Вслед за первым, восточным, импульсом в альпийских движениях произошла инверсия направления движений. На рис. 3.4.1 в показана схема динамики коры под воздействием второго силового импульса с генеральным направлением на запад. По своей энергетике импульс был менее значительным. Движения масс происходило, в основном, по уже созданным разломам субширотной ориентировки, но неодонрод-ность строения аккреционного пояса привела к появлению новых разломов и крупным относительным смещениям масс коры и поворотам блоков фундамента. В рассматриваемом регионе произошел отрыв пластины фундамента, нагруженной северо-западной частью Кавказского складчатого линеамента. Её перемещение к западу на 300 км сопровождалось разворотом против часовой стрелки на 58°. Общая вертикальная мощность перемещенной пластины палео-Крыма составила около 3-х км. Отрыву и перемещению пластины способствовали ряд условий: 1) наличие в коре системы вертикальных разломов и разломных субгоризонтальных плоскостей, сформировавшихся ранее; 2) наличие ослабленных зон и условий скольжения по флишевым отложениям Таврической серии (Т3 — J2); 3) мощный горизонтальный силовой импульс с востока и юго-востока; 4) экранирующий эффект ВЕП, выпуклая южная граница которой обусловила разворот перемещаемых масс. Столь значительный тектонический сдвиг сопровождался крупным Азово-Крымским пластовым излиянием глубинной магмы, которое отмечается в основании сдвигаемой пластины и подтверждается материалами двух профилей ГСЗ и аномалиями потенциальных полей. Положение вертикальной оси разворота и траектория движения оси на запад отразились крупной Анапа-Новороссийской аномалией, безусловно, имеющей природу сквозькорового внедрения ультраосновных пород.

Одновременно с раскрытием акватории Азовского моря и образованием Крымского сегмента коры происходило заложение Черноморской котловины. На рис. 3.4.1 г показано положение оси раскрывающейся безгранитной Восточно-Черноморской котловины. Подток к поверхности мантийного вещества вызвал растяжение, обрушение и последующее погружение складчатой континентальной коры вдоль Крыма (блок Андрусова) и вдоль Кавказа (блок Шатского). С юго-западной стороны ВЧК погрузился узкий блок континентальной коры, получивший название вала Архангельского. Далее на протяжении почти 50 млн. лет, как следует из материалов MOB Азовское, Черное моря и Индоло-Кубанский прогиб сохраняли приблизительно однотипный режим осадконакопления.

3.4.2 Этапы развития осадочного чехла Черного моря в кайнозое

Как уже отмечалось в параграфе 2.3.2, сопоставление скоростей осадконакопления в ВЧК и ЗЧК, вычисленных отдельно по сейсмическим базам Д.А. Туголесова (Тектоника., 1985) и Казьмина-Финетти (Казьмин В.Г. и др., 2000), показало высокую сходимость двух серий сейсмических карт.

Из этих оценок следует, что на всем протяжении кайнозоя Западная и Восточная впадины развивались в близких тектонических режимах. Скорости осадко-накопления, синхронно нарастая во времени, оставались близкими по значениям. В мощностях сейсмо-стратиграфических комплексов и вычисленных средних скоростях осадконакопления устойчиво выявились три этапа развития Черноморских котловин.

Первый этап самый протяженный, охватывает время с эоцена (от границы Н/К акустического фундамента) по средний миоцен, включая сармат (до отражающей границы I/A4). Скорости осадконакопления в Западной и Восточной котловинах постепенно нарастали, но численно различались не существенно: в палеоцен-эоцене составляли около 10 см за тыс. лет, в Майкопе - несколько превышали 20 см за тыс. лет (табл. 2.3.1). Это указывает на единство тектонического режима в Западной и Восточной котловинах. На протяжении свыше 50 млн. лет обе котловины развивалась как единое целое в границах первоначальных разломов при слабом горизонтальном растяжении, но вертикальное погружение дна котловин, т.е. скорости осадконакопления не снижались, а все время нарастали. Эта специфика может быть объяснена внутренним положением структуры по отношению к громадной массе альпийского коллизионного пояса, отсутствием степеней свободы для горизонтальных подвижек. Во времени отмечался рост энергетического воздействия поднимающегося мантийного диапира, который перерабатывал, поглощал нижние горизонты коры, создавая опускание дна, но энергии нисходящих мантийных потоков при этом было недостаточно для заметных горизонтальных движений вышележащей коры.

Около 10 млн. лет назад наступил второй этап кайнозойской истории региона. На фоне вышеописанного непрекращающегося глубинного воздействия мантийного диапира кора котловины, тем не менее, испытала кратковременный инверсионный этап развития. Данные табл. табл. 2.3.1 подтвердили важнейший факт кайнозойской истории Черного моря - существование в позднем миоцене тектонического рубежа, характеризующегося двойной сменой тектонических режимов. Длительный режим растяжения коры сменился периодом кратковременного сжатия, а затем новым растяжением, которое продолжается и поныне. В сейсмических данных эти инверсии проявлены в положении сейсмической границы (I/A4) и в сокращении мощностей в подстилающем (средний-поздний миоцен) и перекрывающем (поздний миоцен-плиоцен) комплексах. По геологическим данным из скважин (Земная. , 1975), а также множественным профильным съемкам НСП, выполненным (Геология . 1979) в Западной котловине, конец сарматского века и последующий за ним мэотический век характеризуются сильным сокращением площади морского бассейна, обмелением и даже осушением части морского бассейна, превращением Черного моря в систему опресненных озер. (Эрогенные подвижки рельефа проявились и на суше, что нашло отражение в оценках возраста складчатости по геоморфологическим данным. Так палеогеоморфологические реконструкции, выполненные Н.И. Лысенко и Г.Е. Гришанковым (1972) иллюстрируют сарматский возраст доороген-ной поверхности Горного Крыма. В настоящее время у геологов нет однозначного понимания объема этого трансгрессионного этапа ни по времени, ни по мощности отложений. О длительности рассматриваемого трансгрессионного периода (периода сжатия) можно судить только приблизительно. Если начало довольно согласовано признается подошвой мэотиса и возраст события определяется И.С. Чумаковым (1993) в 9,8 млн. лет, то конец периода оценивается весьма расплывчато от кровли мэотиса до кровли нижнепонтийского яруса (Шрейдер А.А. и др., 2002) в диапазоне 5,3 - 6,5 млн. лет. Тем не менее, эти оценки возраста коррелируют с возрастом совокупности глобальных событий происходивших в Средиземноморском поясе:

1) начальным этапом раскрытия Красноморского рифта и продвижением Аравийского континентального блока на север;

2) инверсионной сменой режима растяжения на режим сжатия в Черном море, что привело к обмелению и частичному осушению Черного моря, проявлению складчатости в структурах его обрамления в результате сжатия;

3) развитием множественных разломов и надвигов, новейших подвижек рельефа орогенов в Карпатском секторе, в Крыму, на Кавказе, в Малой Азии;

4) и, наконец, началом иссушения Средиземного моря и накопления там мощной толщи эвапоритов. Эта совокупность событий взаимосвязана и принадлежат одному временному этапу активизации тектонических движений.

Для Черного моря этот период фронтального силового противостояния Черноморского диапира и Аравийского индентора закончился определенным паритетом сил - заложением вдоль Анатолийского побережья Черного моря протяженного Северо-Анатолийского разлома, по которому начался западный разворот всего Анатолийского блока. Тем самым произошло разложение фронтального вектора напряжений на современную картину векторов, действующих в регионе.

Вышерассмотренный кратковременный тектонический период сжатия на Черном море перестроил всю последующую динамику накопления осадков акватории (табл. 2.3.1) и определил современный этап её развития. Скорости осадконакопления резко возросли, и глубоководные котловины в этом отношении обособились. Начиная с плиоцена и весь новейший период, скорость накопления осадков в Западной котловине (»72 см за тыс. лет) превосходила в 1,5 раза аналогичные показатели Восточной котловины («56 см за тыс. лет). Причина подобного различия видится в отсутствии сжимающего воздействия Анатолийского блока в Западной котловине (к западу от 34° в.д.), и в присутствии его лишь в Восточной части Черноморской впадины. Более того, разворачивающийся Анатолийский блок дополнительно создает эффект растяжения в западном секторе Черного моря.

Восточная котловина по-прежнему находится в условиях сжатия, когда жесткий блок литосферы ВЕП с севера и континентальный блок Анатолии (под воздействием Аравийского клина) с юга не позволяют развиться Восточно-Черноморскому диапиру. Его силовое тектоническое значение (энергетическое воздействие) ограничивается вертикальной переработкой нижнего осадочного комплекса и горизонтальным выносом переработанного материала вместе с мантийным нисходящим потоком под поднятие Шатского, Кавказ и Скифскую плиту на севере. Для Западной котловины характерен режим слабого растяжения за счет разворота Анатолийской плиты против часовой стрелки и ее движения на юго-запад.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Базируясь на многолетних работах лаборатории гравиметрии геологического факультета МГУ, создан единый банк данных о потенциальных полях (гравитационное, магнитное), которые по использованным материалам являются наиболее полными и в таком объеме ранее не обрабатывались. Представленная в настоящей работе серия геофизических полей отвечает масштабу карт 1: 1000000 и может быть использована в качестве основы для дальнейших исследований.

Проведенный анализ современных спутниковых альтиметрических баз данных для акватории Черного моря показал их достаточные возможности в восстановлении рельефа дна и гравитационного поля для среднемасштабных изысканий в центральных слабоаномальных частях, не осложненных резкими градиентами рельефа дна. При этом спутниковые данные необходимо приводить к уровню морских съемок, то есть к государственной гравиметрической съемке. В пределах континентального склона использование апьтиметрические данных для всех масштабов работ крайне нежелательно. Детальные нефтегазо-поисковые гравиметрические исследования масштаба 1: 200 000 и крупнее могут выполняться только традиционными средствами набортной и донной гравиметрии.

Комплексный анализ широкого круга геофизического материала позволил провести районирование и определение вещественного состава фундамента Черного моря. По результатам плотностного моделирования на основе расчета плотностных колонок, построения двумерных плотностных моделей вдоль заданных линий и по профилям ГСЗ, а также анализа структуры гравитационного и магнитного полей в пределах акватории Черного моря определены:

1. Глубинные границы погруженных блоков субконтинентальной коры -поднятие Шатского, поднятие Андрусова, вал Архангельского, Понтийские блоки;

2. Уточнены границы зон отсутствия гранито-гнейсового слоя в Восточной и Западной Черноморской котловинах;

3. Вдоль северного обрамления глубоководной части Черного моря выявлена система внутрикоровых излияний основного и ультраосновного состава. Часть тел располагается на периферии погруженных континентальных блоков и сводовых частей мантийного диапира и характеризует области разгрузки переработанного вещества диапира вдоль его нисходящих ветвей, что согласуется с выводами В.Б. Бурьянова (1998) и В.И. Старостенко (2004). Вторая серия маломощных горизонтальных тел, зафиксированная на профилях ГСЗ в верхней части гранитогнейсового комплекса и нижней части осадочного чехла, характеризует участки срыва коры и горизонтального перемещения.

Привлечение дополнительных геофизических сведений о современных полях напряжений, зонах сейсмической активности, горизонтальных движениях по данным GPS наблюдений, тепловом поле, распределении изостатических аномалий, анализа детальных съемок потенциальных полей в пределах поднятия Шатского, поднятия Андрусова позволили выявить элементы современной и палео- динамики, выраженной в геофизических полях и построить схему современной тектоники коры Восточного Черноморья. Сделаны следующие выводы:

1. В структуре поднятия Шатского выявлена серия разломов, которые, трассируясь в Туапсинской впадине, находят закономерное продолжение в береговых структурах Кавказа и образуют единую систему разломов листрического кавказского и субвертикального "антикавказского" направлений.

2. Установлено последовательное смещение выявленных блоков с востока на запад.

3. В глубоководной котловине Черного моря доказано существование восходящего глубинного мантийного диапира;

4. Поднятие Шатского под действием восходящего мантийного потока в центре Восточно-Черноморской котловины и нисходящего более холодного и плотного потока под Западный Кавказ имеет наклон в сторону континента с увеличением максимального погружения на западе и затягивании верхних осадочных комплексов с образованием Туапсинской впадины. Наиболее возвышенная его часть протягивается вдоль границы с глубоководной котловиной, и в связи с этим поднятие Шатского часто называют валом Шатского;

5. Подобный тектонический режим характерен для зоны сочленения восточной части Крымского полуострова и Черного моря, где существуют поддвиг поднятия Андрусова, его верхних осадков под Горный Крым с образованием прогиба Сорокина.

По результатам обобщения известных геологических фактов о типах и распределении вулканизма, соотношении офиолитовых зон, характере и типах разрывных нарушений, характере и скоростях осадконакопления, наличии тел "ивреа" в разных частях региона, опираясь на указанные выше выводы, предсказывается геодинамическая модель развития Черноморско-Азовского региона в Кайнозойское время с выделением следующих значимых этапов:

1. Формирование области молодой Скифско-Мезийской плиты на южной окраине Восточно-Европейской платформы (ВЕП) в результате герцинского орогенеза;

2. Первая фаза альпийских тектонических движений с преимущественным направлением на восток (образование линейных структур палео- Кавказа и Крыма и структур линейно-глыбового характера - палео-Понтиды).

3. Вторая фаза характеризуется сменой генеральных направлений движений на западные, вызвавшая крупные относительные смещения масс коры и повороты блоков фундамента. В частности, произошел отрыв пластины фундамента, нагруженной северо-западной частью Кавказского складчатого линеамента, её перемещение к западу на 300 км с разворотом против часовой стрелки на 58°. Общая вертикальная мощность перемещенной пластины палео-Крыма составила около 3-х км. На этом же этапе происходит заложение Азовского и Черноморского бассейнов.

4. Следующий длительный этап с эоцена по средний миоцен характеризуется обстановкой слабого горизонтального растяжения и увеличением скорости осадконакопления в Черноморском бассейне. Происходит рост энергетического воздействия поднимающегося мантийного диапира.

5. В период кратковременного сжатия в позднем миоцене Черное море превращается в систему опресненных озер под влиянием активизации Красноморского рифта и выдвижения Аравийской плиты на север.

6. Период фронтального силового противостояния Черноморского диапира и Аравийского индентора закончивается определенным паритетом сил - заложением вдоль Анатолийского побережья Черного моря протяженного Северо-Анатолийского разлома, по которому начался западный разворот всего Анатолийского блока. На этом же этапе происходит обособление глубоководных котловин Черного моря.

7. Начиная с плиоцена и весь новейший период, скорость накопления осадков в Западной котловине превосходит в 1,5 раза аналогичные показатели Восточной котловины. Причина подобного различия объясняется отсутствием сжимающего воздействия Анатолийского блока в Западной котловине (к западу от 34° в.д.), и которое проявлено лишь в Восточной части Черноморской впадины. Более того, разворачивающийся Анатолийский блок дополнительно создает эффект растяжения в западном секторе Черного моря.

Автор выражает глубочайшую признательность всему коллективу сотрудников ГНЦ "Южморгеология", кафедре геофизики и геологическому факультету МГУ, которые много лет учили автора и помогли выполнить эту работу.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Лыгин, Иван Владимирович, Москва

1. Адамия Ш.А., Гамкрелидзе И.П., Закариадзе Г.С., Лордкипанидзе М.Б. Аджаро-Триалетский прогиб и проблема образования глубоководной впадины Черного моря // Геотектоника. 1974. № 1.С.78-94.

2. Альбом структурных карт и карт мощностей кайнозойских отложений Черноморской впадины. Масштаб 1: 1 500 ООО / Под ред. Д.А. Туголесова. Составит.: А.С. Горшков, Л.Б. Мейснер и др. М., 1989.

3. Андрусов Н.Л. О состоянии Черноморского бассейна в плиоценовую эпоху //Геол. Палеонт. Санкт-Петербург. Мел. 1893. С. 165-178.

4. Апольский О.П. О происхождении Черноморского и Южно-Каспийского бассейнов // Геотектоника. 1974. №5. С. 94-97.

5. Артемьев М.Е. Изостатические аномалии силы тяжести и некоторые вопросы их геологического истолкования. М.: Наука, 1966.

6. Артемьев М.Е. Изостатические аномалии силы тяжести Черноморской впадины // Изв. АН СССР, физика Земли. 1971. №1.

7. Артюшков Е.В., Шлезингер А.Е., Яншин А.Л. Механизм образования глубоководных бассейнов Средиземноморского пояса // Тектоника Средиземноморского пояса. М.: Наука. 1980. С. 10-21.

8. Архангельский А.Д., Страхов Н.М. Геологическое строение и история развития Черного моря. М.-Л. Изд-во АН СССР. 1938.

9. Ахмедбейли Ф.С., В.В. Коробанов, В.А. Бенедысек Пространственно-временное распределение сейсмических событий на территории Азербайджана // Геофизика XXI столетия: 2001 год, М., Научный мир, 2001. С.167-171.

10. Белоусов В.В., Кириллова И.В., Сорский А.А. Краткий обзор сейсмичности Кавказа в сопоставлении с его тектоническим строением. Изв. АН СССР, серия геофиз., 1952г., №5.

11. Белявский Н.А., Михайлов А.Е. Строение и происхождение впадины Черного моря (1980) // Тектоника Средиземноморского пояса. М.: Наука. 1980. С. 10-21.

12. Булычев А. А. Совместное использование альтиметрических, набортных гравиметрических и магнитных данных при изучении тектоносферы южного океана // Докторская диссертация физ.-мат. наук. М.: МГУ. 2000.

13. Бурьянов В.Б., Павленкова Н.И. О строении земной коры Горного Крыма // Сов. Геология. 1974. №7. С. 112-119.

14. Вержбицкий Е.В., Кузин И.П., Лобковский Л.И. Возраст и мощность литосферы Черного моря // Геотектоника. 2003. № 6. С.80-89.

15. Вигинский В.А. Орогенез в Азово-Черноморском регионе // Геология и методика. 1999. С. 2-10.

16. Вигинский В.А. Сейсмотектонический анализ территории Краснодарского края и прилегающей части Ставропольского края // Разведка и охрана недр, 1997. №7.

17. ВинникЛ.П. Структура и динамика мантии древних платформ в свете сейсмических данных // Вестн. ОГГГГН РАН: Электр, науч.-инф. журн. М.: ОИФЗ РАН, 1998. № 4(6). С. 60-69.

18. Вольвовский Б.С., Соллогуб В.Б., Финетти И. Строение и эволюция земной коры Черного моря. М.: Наука, 1992.

19. Гайнанов А.Г., Пантелеев В.Л. Морская гравиразведка. М.: Недра. 1991.

20. Гамкрелидзе И.П. Механизм формирования тектонических структур (на примере Аджаро-Триалетской зоны) и некоторые общие проблемы тектгенеза // Труды Геол. ин-та АН Груз. ССР. Нов. серия, вып. 52. Мецниереба. Тбилиси. 1976.

21. Гедельянц А.А., Гальперин Н.Н., Косминская И.П., Крафшина P.M. Структура земной коры в Цетральном Каспии по данным глубинного сейсмического зондирования // Доклады АН СССР. 1958. Том 123(2) С. 520522.

22. Геологическая история Черного моря по результатам глубоководного бурения. Отв. ред. Непрочное Ю.П. М.: Наука. 1980.

23. Геологическая эволюция западной части Черноморской котловины в неоген-четвертичное время // Отв. ред. Тодор И.К. София: БАН, 1990.

24. Геология и гидрология западной части Черного моря / Отв. Ред Маловицкий Я.П., София, 1979.

25. Геология нефтяных и газовых месторождений Северного Кавказа // под ред. Бурштара М.С. и Максимова С.П. М.: Недра. 1966.

26. Гольмшток А.Я., Золотарев В.Г. Глубинный тепловой поток Черноморской впадины // Докл. Ан СССР, т.254,1980г. С.956-959.

27. Гончаров В.П., Непрочное Ю.П., Непрочнова А.Ф. Рельеф дна и глубинное строение Черноморской впадины. М.: Наука, 1972. 164 с.

28. Горшков Г.П., Левицкая А.Я., Некоторые данные по сейсмотектонике Крыма Бюлл. МОИП, отд. геол., 1947, 32, №3.

29. Деменицкая P.M. О возможной зависимости между толщиной земной коры и возрастомскладчатости. Сов. геол. 1958. № 6.

30. Джаниашвили A.M., Ермаков А.П., Пийп В.Б. Строение литосферы Западно-Черноморской впадины по результатам интерпретации данных ГСЗ // Вестн. Моск. ун-та. Сер 4. Геология. 2005 №1. С. 32-37.

31. Добрынин Б.Ф. Геоморфология Крыма // Землеведение. 1922. № 1-2. С. 7892.

32. Дубинин Е.П., Ушаков С.А. Океанический рифтогенез. М.: Геос. 2001.

33. Ермаков А.П., Пийп В.Б. Глубинное строение Черноморской впадины и юга Крымского полуострова по данным ГСЗ // Четвертые геофизические чтения им. В.В. Федынского (тез. докл.). Центр ГЕОН. Москва, 2002. С.71.

34. Железняк Л.К. Конешев В.Н., Клевцов В.В. О длиннопериодных погрешностях данных спутниковой альтиметрии // Физика Земли. М. 2000. №3. С. 71-74.

35. Железняк Л.К., Конешев В.Н. Оценка погрешностей данных спутниковой альтиметрии по сравнению с гравиметрическими материалами // Физика Земли. М. 1995. №1. С. 76-81.

36. Земная кора и история развития Черноморской впадины (Результаты исследований по международным геофизическим проектам). Отв. ред.: Буланже Ю.Д., Муратов М.В., Субботин С.И., Балавадзе Б.К. М.: Наука, 1975.358с.

37. Золотое Е.Е., Кадурин И.Н., Кадурина Л.С., и др. Новые данные о глубинном строении земной коры и сейсмичности Западного Кавказа // Геофизика XXI столетия: 2001 год, М., Научный мир, 2001, с. 85-89.

38. Кабан М.К. Плотностные неоднородности верхней мантии, изостазия литосферы и геодинамика. Дисс. на соиск. уч. степ, д.ф-м.н. Москва, 2003.

39. Казьмин В.Г., Шрейдер А.А., Финетти И. и др. Ранние стадии развития Черного моря по сейсмическим данным // Геотектоника. 2000. №1. С. 46-60.

40. Кашкай М.А., Тамразян Г.П. Поперечные (антикавказские) дислокации Крымско-Кавказского региона. М.: Недра, 1967.

41. Кириллова КВ., Люстих Е.Н., Растворова В.А., Сорский А.А., Хаин В.Е. Анализ геотектонического развития и сейсмичности Кавказа. М.: МГУ, 1960.

42. Коболев В.П. Геодинамическая эволюция Черноморской мегавпадины и структур ее обрамления (по геофизическим данным) // Автореферат на соиск. уч. степ, д.г.-м.н. Украина. Киев. Институт им. С.И. Субботина. 2002;

43. Комплексное геофизическое изучение тектоносферы континентов / В.Б. Бурьянов, В.В. Гордиенко, С.Н. Кулик и др. Киев: Наукова Думка, 1983., 174с.

44. Копп М.Л. Структуры латерального выжимания в альпийско-гималайском коллизионном поясе. М.: Научный мир. 1997.

45. Короновский Н.В., Ломизе М.Г., Галкин В.А., Зайцев В.А. Соотношение офиолитовых сутур и активных разломов к западу от Аравийского клина //Вестн. Моск.ун-та. Сер. геология. 2000. №1. С. 13-25.

46. Лебедев Л.И., Маловицкий Я.П., Муратов М.В. и др. Сравнительно-тектонический анализ осадочных чехлов глубоководных бассейнов

47. Средиземномрского пояса // Тектоника Средиземномрского пояса. М.: Наука. 1980. С. 22-39.

48. Личков Б.Л. К вопросу о происхождении Черного моря // Зап. Одесского об.-ва естествоиспытателей. 1928. №54. С. 21-28.

49. Ломизе М.Г. Горизонтальные изгибы офиолитовых сутур и коллизионная кинематика Анатолии //Докл. РАН. 2000. Т. 371. №2. С. 211-214.

50. Лысенко Н.И., Гришанков Г.Е. Некоторые замечания к неоген-четвертичной истории развития рельефа Горного Крыма // Комплексные исследования Черноморской впадины. М.: Наука. 1972.

51. Медведев П.П. Исследование гравитационного поля и фигуры Земли новыми методами космической геодезии // Итоги науки и техники. Серия геодезия и аэрогеосъемка. М. 1980. Т. 17. С. 1-98.

52. Медведев. П.П. Изучение топографической поверхности Мирового океана // Итоги науки и техники. Серия геодезия и аэрогеосъемка. М. 1988. Т.26. С. 76129.

53. Мелихов В.Р., Лыгин КВ. Геодинамическое состояние литосферы Восточного Черноморья в кайнозойское время // Разведка и охрана недр. 2004. № 4. С. 53-62.

54. Мелихов В.Р., Лыгин И.В., Булычев А.А., Лыгин В.А. Новая редакция гравитационной и магнитной карт Черного моря по обобщению результатов многолетних съемок ГНЦ «Южморгеология» и других организаций //

55. Геомодель-2004. Часть 3. Тез. док. VI международной научно-практической конференции. Геленджик, 2004. С. 77.

56. Мелихов В.Р., Лыгин И.В., Лыгин В.А. и др. Альбом электронных карт геофизических аномалий Азово-Черноморского региона и их геологическое истолкование // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4 Геология (в печати).

57. Мелихов В.Р., Пийп В.Б., Кривошея КВ. Геолого-геофизические материалы говорят о перспективе открытия нового нефтегазоносного района к югу от Крыма // Материалы 5-ой Междунар. Конф. "Нефть-газ Украины-98", Полтава, 15-17 сент. 1998. Т. 1. С. 298-299.

58. Милановский Е.Е. Геология России и ближнего зарубежья (Северной Евразии): Учебник. М.: МГУ. 1996.

59. Милановский Е.Е. Проблемы происхождения Черноморской впадины и ее место в структуре Альпийского пояса // Вестник МГУ. Сер. геол. 1967. №1. С. 8-15.

60. Мирлин Е.Г., Мелихов В.Р., Михайлов О.В., Непрочное Ю.П. О природе магнитных аномалий в Черноморской впадине // Изв. АН ССР. Серия геологическая. Москва. 1972.

61. Муратов М.В. Тектоника и история развития альпийской геосинклинальной области юга Европейской части СССР м сопредельных стран // Тектоника СССР, т.2 М.-Л. Изд-во АН СССР. 1949.

62. Муратов М.В. История тектонического развития глубокой впадины Черного моря и ее возможное происхождение // Бюлл. МОИП, отд. геол., 1955а, 30, №5.

63. Муратов М.В. Тектоническая структура и история равнинных областей, отделяющих Русскую платформу от горных сооружений Крыма и Кавказа // Сов. геология, 19556. № 48.

64. Муратов М.В. Четвертичная история Черноморского бааейна в сравнении с историей Средиземного моря // Бюлл. МОИП. Отд. геол., 1960, 35, №5.

65. Непрочное Ю.П., Непрочнова АФ., Лунарский Г.Н., Мизно М.Ф., Мупсидзе Г.Я., Чичинадзе В.К. Строение земной коры в восточной части Черного моря поданным глубинного сейсмического зондирования // Океанология. 1966. №1.

66. Никишин A.M., Болотов С.Н., Барабошкин Е.Ю., Фурнэ М.Ф. и др. Мезозойско-кайнозойская история и геодинамика крымско-кавказского черноморского региона// Вестн. Моск. ун-та. 1997. сер.4. геол. №3. С.6-16.

67. Никишин A.M., Коротаев М.В., Болотов С.Н., Ершов А.В. Тектоническая история Черноморского бассейна // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 2001. N 3. С. 318.

68. Никонов А.А. О долговременной сейсмической опасности Юга европейской России // Геофизика XXI столетия: 2001 год, М.: Научный мир, 2001, с. 141145.

69. Обручев В.А. Новые тенденци в тектонике // Изв. Геол. Комиссии. 1926. № 45. С. 117-140.

70. Озерская Н.Л. Физические свойства пород кристаллического фундамента // Прикл. геофиз., 1955. Вып.13.

71. Осадконакопление на континентальной окраине Черного моря // Отв. ред. Каплин П.Л. М.: Наука, 1978.

72. Паталаха Е.И.,Гончар В.В., Сенченков И.К., Червинко О.П. Инденторный механизм в геодинамике Крымско-Черноморского региона. Прогноз УВ и сейсмоопасности. Киев. ЕМКО. 2003. 226 с.

73. Пийп В.Б. Локальная реконструкция сейсмического разреза по данным преломленных волн на основе однородных функций. Физика Земли. № 10, 1991. С. 24-32.

74. Пояснительная записка к альбому структурных карт и карт мощностей кайнозойских отложений Черноморской впадины. Масштаб 1: 1 500 000 // Под ред. Д.А. Туголесова. Составит.: А.С. Горшков, Л.Б. Мейснер и др. -Геленджик, ГП НИПИокеангеофизика, 1993.

75. Прилепин М.Т., Баласанян С., Баранова С.М., Гусева Т.В. и др. Изучение кинематики Кавказского региона с использованием GPS технологий // Физика Земли. 1997. №6. С. 69-96.

76. Расцветаев Л.М., Греков И.И., Компанец М.А. и др. Эволюция тектонических процессов в истории Земли. Тез. док. XXXVII Тектонического совещания. Новосибирск: СО РАН Филиал «Гео».2004. Том 1. С. 100-103.

77. Розова Е.А. Глубинное строение земной коры Кавказа. Тр. Сейсмич. Ин-та АН СССР. №94, 1939.

78. Сорский А.А. Основные черты строения и развития Кавказа в связи с его глубинной структурой // Глубинное строение Кавказа. М.: Наука. 1966.

79. Справочник: "Петрофизическая характеристика осадочного покрова нефтегазоносных провинций СССР". Под редакцией Авчяна Г.М. и Озерской М.Л. М.: Недра, 1985.

80. Строение и эволюция земной коры и верхней мантии Черного моря (Результаты исследований по международным геофизическим проектам). Отв. ред.: Белоусов В.В., Вольвовский Б.С. М.: Наука, 1989., 208с.

81. Субботин С.И. Вопросы гравиметрии, исследования земной коры и мантии, теория тектогенеза: Избранные труды. Киев: Наук. Думка, 1979. 376 с.

82. Татевосян Р.Э, Плетнев К.Г., Бяков А.Ю., Шестопалов В.Л. Нижнекубанское землетрясение 9 ноября 2002 г.: результаты макросейсмического обследования // Физика Земли, 2003, № 11, с. 42-53.

83. Тектоника и история развития северо-западного шельфа Черного моря. М.: Наука, 1981.

84. Тектоника мезокайнозойских отложений Черноморской впадины. М.: Недра, 1985.

85. Терехов А. А. О природе молодой складчатости в прикрымской и прикавказской частях Черного моря // Доклады АН СССР. 1988. том 32 №4. С. 942-944.

86. Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов (год 2000) // М.: Научный мир, 2001.

87. Чумаков И.С. Радиометрическая шкала для позднего кайнозоя Паратетиса // Природа. 1993. Т. 12. С. 68-75.

88. Шевченко В.И., Гусева Т.В., Лукк А.А., Мишин А.В., Прилепин М. Т., Рейлинджер Р.Э., Хамбургер М.У., Шемпелев А.Г., Юнга С.Л. Современная геодинамика Кавказа (по результатам GPS измерений и сейсмологическим данным) // Физика Земли. 1999. №9. С. 3-18.

89. Широкова Е.И. О напряжениях, действующих в очагах землетрясений Кавказа и примыкающих районов // Изв. АН СССР, сер. геофизич., №10, 1962г. С. 1297-1306.

90. Шрейдер А.А., Казьмин В.Г., Финетти И. и др. Особенности морфологии поверхностей раздела разновозрастных осадков в Черном море // Океанология. 2002. Т.42. №2. С. 286-294.

91. Baudry N. and Calmant S. 3-D Modeling of seamount topography from satellite altimetry // Geophys. Res. Lett. 1991. V. 18. P. 1143-1146.

92. Bettadpur S. V, Earns, R.J. Geographical representation of radial orbit perturbations due to ocean tides: Implications for satellite altimetry // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 24,883-24,898.

93. Bocaletti M., Guazone G. Remnant arc and marginal basin in the Cainozoic development of the Mediterranean // Nature. 1974. V. 252. P. 18-21

94. Bolt, M.H.P. The Interior of the Earth. Edward Arnold, London. 1971. (имеется перевод издания 1971 г.: Ботт М. Внутреннее строение Земли. М.: Мир. 1974).

95. Boulin J. Structures in Southwest Asia and evolution of the eastern Tethys // Tectonophysics. 1991. V.196. P. 211-268.

96. Bowin C., ScherrE. and Smith W.K. Depth Estimates from Ratios of Gravity, Geoid and Gravity Gradient Anomalies // Geophysics. 1986. V. 51. P. 123-136.

97. Bulletin Dlnformation /Bureau Gravimetrique international / Association International de Geodesie. France. № 76. Juin 1995.

98. Buryanov, KB., Makarenko, I.B., Orovetsky, Yu.P., Starostenko, V.I. The geological origin of the Sinop tectonic junction in the South Black Sea region. Geophysical Journal 1998. N 17, pp. 583- 602.

99. Calmant S. Seamount topography of least-squares inversion of altemtric geoid heights and shipborne profiles of bathymetry and/or gravity anomalies // J. Geophys. Int. 1994. V. 119. P. 428-452.

100. Cazenave A., Schaeffer P., Berge M., andBrossier C. High-resolution mean sea surface computed with altimeter data of ERS-1 (Geodetic Mission) and TOPEX-POSEIDON // J. Geophys. Int. 1996. V. 125. P. 696-704.

101. Dewey J.F., Pitman W.C., Ryan W.B.F., BoninJ. Plate tectonics and the evolution of the Alpine system // Geol. Soc. Bull. 1973. V. 84. P. 3137-3180

102. Dixon Т.Н., Naraghi M., McNutt, M.K., and Smith S.M. Bathymetric prediction from Seasat altimeter data//J. Geophys. Res. 1983. V. 88. P. 1563-1571.

103. Finetti I., Bricchi G., Del Ben A., Pipan M., Xuan Z. Geophisical study of the Black Sea //Bull. Geofisica Teor. Ed. Appl.1988. Vol. 30. № 117-118, p. 197-324.

104. Haxby W. F., Karner G. D., LaBrecque J. L. and Weissel J. K. Digital images of combined oceanic and continental data sets and their use in tectonic studies // EOS Trans. Amer. Geophys. Un. 1983. V. 64. P. 995-1004.

105. Hayne G.S., Hancock D.W., Purdy C.L., and Callahan P.S. The corrections for significant wave height and altitude effects in the TOPEX radar altimeter // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 24,941-24,955.

106. Hwang C. and Parsons B. An optimal procedure for deriving marine gravity from multi-satellite altimetry//J. Geophys. Int. 1996. V. 125. P. 705-719.

107. Hwang С., Kao E.C. and Parsons B. Global derivation of marine gravity anomalies from Seasat, Geosat, ERS-1 and TOPEX/POSEIDON altimeter data // J. Geophys. Int. 1998. V. 134. P. 449-459.

108. Imel D.A. Evaluation of the TOPEX/POSEIDON dual-frequency ionospheric correction //J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 24,895-24,906.

109. Jung W. Y., and Vogt P.R. Predicting bathymetry from Geosat-ERM and shipborne profiles in the South Atlantic Ocean // Tectonophysics. 1992. V. 210. P. 235-253.

110. Kondorskaya N. V., Gorbunova I. V., Kireev I.A., Lagova N.A., Storchak D.A. and Khrometskaya Ye. A. Analysis of the Unified Earthquake Catalogue of Northern Eurasia // Journal of Earthquake Prediction Research, 1997, Vol. 6, No. 1, pp. 5172.

111. Kutas, R.I., Kobolev, V.P., Tsvyashchenko, V.A. Heat flow and geothermal model of the Black Sea depressions // Tectonophysics. 1998. N. 291. P. 91-100.

112. Laxon S. and McAdoo D. Arctic ocean gravity field derived from ERS-1 satellite altimetry // Science. 1994. V. 265. P. 621-624.

113. Lemoine F.G. et al. The development of the joint NASA CSFC and the national Imagery and Mapping Agency (NIMA) geopotential model EGM96 // Goddard Space Flight Center. NASA. NASA/TP-1998-206861. 1998.

114. Lyguine I. V., Melikhov V.R., Bulychev A.A., Lygin V.A. Application of altimetry data for gravity research in the Black sea // IUGG 2003 Abstract week B, Sapporo, Japan. June 30 July 11, 2003. P. В166.

115. McClusky S. et al. GPS constraints on plate motions and deformations in the Eastern Mediterranean: Implications for plate dynamics // J. Geoph. Res. 1999. (in review).

116. McKenzie D.P. and Bowin C. The relationship between bathymetry and gravity in the Atlantic Ocean //J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 1903-1915.

117. Meredith D., Egan S. The geological and geodynamic evolution of the Eastern Black sea basin: insights from 2-d and 3-d tectonic modeling// Tectonophysics 2002. V. 350. P. 157-179.

118. Nakanishi A., Shiobara H., Hino R., Kadaira S., Kanazawa Т., Shimamura H. Detailed subduction structure across the eastern Nankai trough obtained from ocean bottom seismographic profiles // Journ. Geophys. Res. 1998. v.103. N11, pp. 27151-27168.

119. National Geophysical Data Center. ETOPO-5 bathymetry/topography data // Data Announc. 88-MGG-02. Boulder. Colo.: Nat'l Oceanic and Atmos. Admin. U.S. Dept. Commer. 1988.

120. NoreusJ. P. Improved resolution of Geosat altimetry using dense sampling and polynomial adjusted averaging. // Int. J. Remote Sensing 1995. V. 16. P. 28432862.

121. Okay A., Sahinturk O. Geology of the eastern Pontides // AAPG Memoir 68. Tulsa. Okla. 1997. P. 291-311.

122. Olgiati A., Balmino G., Sarrailh M., Green C.M. Gravity anomalies from satellite altimetry: comparison between computation via geoid heights and via deflections of the vertical // Bull. Geod. 1995. V. 69. P. 252-260.

123. Platzman E.S., Piatt J. P., Tapirdamaz C. et.al. Why are there no clockwise rotations along the North Anatolian Fault Zone // J. Geophys.Res. 1994.Vol. 99. N B11, p.21705-21715.

124. Ramillien G., and Cazenave A. Global bathymetry derived from altimeter data of the ERS-1 Geodetic Mission // J. Geodynamics. 1997. V. 23. P. 129-149.

125. Rapp R. H., Yi Y. Role of ocean variability and dynamic topography in the recovery of the mean sea surface and gravity anomalies from satellite altimeter data//J. Geodesy. 1997. V. 71. P. 617-629.

126. Reilinger R.E., McClusky S.C., Oral M.B. et. al. Global Positioning System measurements of present-day crustal movements in the Arabia-Africa-Eurasia plate collision zone // J. Geophys. Res. 1997. V.102. №B5. P. 9983-9999.

127. RibeN.M. On the interpretation of frequency response functions for oceanic gravity and bathymetry// J. Geophys. Res. Astron. Soc. 1982. V. 70. P. 273-294.

128. Ritsema A.R. Seismo-tectonic implications of f review of European earthquake mechanisms // Geol. Rundschau, 1969, 59, № 1.

129. Robinson A., Spadini G., Cloetingh S.,Rudat Y. Stratigraphic evolution of the Black Sea: inferences from basin modelling// Marine and Petrol. Geol. 1995. V.12. № 8. P.821-835.

130. Rodriguez E., and Martin J.M. Assessment of the TOPEX altimeter performance using waveform retracking // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 24,957-24,969.

131. Romanesku D. V., Rosea A. Soare. Contribution а Г interpretation de la carte magnetique sur la plate-form continentale de la Mer Noire du large des cotesroutmains // Rev. Roum. Geol., Geophys. Et Georg. (ser. De Geophys.). 1975. V. 19. № I. P. 18-43.

132. Sandwell D.T. and Smith W.H. F. Bathymetric Estimation in Satellite Altimetry and Earth Sciences. Edited by L.-L. Fu and A. Cazenave // Intl. Geophys. Series. New York: Academic Press. 2001. V. 69. P. 441-457.

133. Sandwell D.T and Smith W.H.F. Marine gravity anomaly from Geosat and ERS-1 satellite altimetry//J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 10.039-10.054.

134. Sandwell D.T and Zhang В. Global mesoscale variability from the Geosat exact repeat mission: Correlation with ocean depth. // J. Geophys. Res. 1989. V. 94. P. 17,971-17,984.

135. Sandwell D.T. Antarctic marine gravity field from high-density satellite altimetry //J. Geophys. Int. 1992. V. 109. P. 437-448.

136. SandwellD.T., Smith W.H. F., GilleS., JayneS., SoofiK. and Coakley B. Bathymetry from Space: White paper in support of a high-resolution, ocean altimeter mission. 2001.

137. Sichoix, L. and Bonneville A. Prediction of bathymetry in French Polynesia constrained by shipboard data. // Geophys. Res. Lett. 1996. V. 23. P. 2469-2472.

138. Small C. Imaging mid-ocean ridge transitions with satellite gravity // Geology. 1994. V. 22. P. 123-126.

139. Smith W.H. F. and Sandwell D.T. Bathymetric prediction from dense satellite altimetry and sparse shipboard bathymetry //J. Geophys. Res. 1994. V. 99. 21. P. 803-21,824.

140. Smith W.H. F. and Sandwell D.T Global seafloor topography from satellite altimetry and ship depth soundings // Science. 1997. V. 277. P. 1956-1961.

141. Spadini G., Robinson A., Cloetingh S. Western versus eastern Black sea tectonic evolution: pre rift lithospheric control on basin formation// Tectonophysics. 1996. V.266. P. 139-154.

142. Stavrev, P., Gerovska, D. Magnetic field transforms with low sensitivity to the direction of source magnetization and high centricity // Geophysical Prospecting 48. 2000. P. 317- 340.

143. Stewart R. H. Methods of Satellite Oceanography. // Berkeley: University of California Press. 1985.

144. Tapley B. and Kim Applications to Geodesy in Satellite Altimetry and Earth Sciences. Edited by L.-L. Fu and A. Cazenave // Intl. Geophys. Series. New York: Academic Press. 2001. V. 69. P. 371-403.

145. Trimonis E.S. Some characteristics of carbonate sedimentation in Black Sea // In: The Black Sea: Geology, Chemistry and Biology. Tulsa; Okla, 1974

146. Ulomov VI. Research Program into Problem 'Seismicity and Seismic Zoning of Northern Eurasia' in Collection of Scientific Papers. 1993. Vol. 1, pp. 11-13.

147. Van Wyckhouse R. J. Synthetic bathymetric profiling system(SYNBAPS). // Tech. Rep. TR 233. U.S. Nav. Oceanogr. Office. Washington. D.C. 1973. P. 58.

148. Watts A.B. On geoid heights derived from Geos 3 altimeter data along the Hawaiian-Emperor seamount chain // J. Geophys. Res. 1979. V. 84. P. 3817-3826.

149. Wessel P., Lyons S. Distribution of large Pacific seamounts from Geosat/ERS 1: implications for the history of intraplate volcanism //J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 22459-75.

150. Wessel P., Smith W.H.F. The Generic Mapping Tools. Version 3.4.1. Technical Reference and Cookbook. Laboratory for Satellite Altimetry. NOAA/NESDIS/NODC. March. 2002.

151. Yale M.M. Modeling Upper mantle Rheology with Numerical Experiments and Mapping Marine Gravity with Satellite Altimetry // Ph. D. Thesis. San Diego: University of Calififornia. 1997.

152. Yale M.M., Gille S. T. and Sandwell D. T. Ocean mixing- mesoscale EKE, bathymetry, and seafloor roughness seen by ERS-1/2 and Topex // EOS Trans. AGU 1998a. V. 79. P. F213.

153. Yale M.M., Sandwell D.T and Herring A.T. What are the limitations of satellite altimetry? //The Leading Edge. January. 1998b. P. 73-76.

154. Yale M.M., Sandwell D.T. and Smith W.H.F. Comparison of along-track resolution of stacked Geosat, ERS-1 and TOPEX satellite altimeters // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 15,117-15,127.

155. Zonenshain L.P. and LePichon X., Deep Basins of the Black Sea and Caspian Sea as renants of Mesozoic back-arc basins // Tectonophysics. 1986. N 123. P. 181-211.