Формирование глубоководной котловины Черного моря

Глава 4. Формирование глубоководной котловины.

Анализ рельефа подошвы кайнозойских отложений, позволил нам установить, что практически все склоны впадин делятся на три части. Верхняя (мельче 7.5 км) и нижняя (глубже 12.5 км) части характеризуются изменяющейся крутизной. Центральная часть склонов, заключенная в интервале глубин 7.5-12.5 км, является наиболее крутой и обладает относительным постоянством наклона вдоль каждого индивидуального профиля [Шрейдер Ал.А., 2007]. Генеральное выполаживание этой наиболее крутой части склона с величин 7.5⁰{9⁰} 65.5 млн. лет назад до 0.35⁰ в современный момент в основном обусловлено региональным процессом седиментации и изостатической реакцией консолидированного фундамента. Важно подчеркнуть, что средняя величина наклона палеоценового склона значительно превышает известное в литературе [Жмур и др.,2002] пороговое значение 3⁰, что делает возможным лавинообразный срыв осадков вниз по склону. Поэтому палеоценовый палеосклон погребенной котловины практически лишен (или обладает лишь незначительным количеством) осадков. Данное обстоятельство позволяет видеть в нем поверхность первичного континентального склона и позволяет провести палеогеодинамические реконструкции путем смыкания изогипс склона по электронной карте подошвы кайнозойских отложений. Наилучший результат совмещения в глубоководной котловине Черного моря получен для изогипс 7.5 км и 12.5 км. Эти изогипсы явились для нас основой для проведения палеогеодинамических реконструкций [Шрейдер Ал.А., 2005]. Для всех вычисленных эйлеровых полюсов среднеквадратические погрешности совпадения изогипс в точках совмещения не превышают ±4.8 км, а погрешности определения углов не превышают ±5% от величин самих углов.

Отсутствие эоцен - палеоценовых осадков на выположенных вершинах валов Андрусова и Архангельского объяснялось в литературе их высоким гипсометрическим положением, приводившим к тому, что они в то время были областями сноса осадков в соседствовавшие с ними впадины. Наши расчеты указывают, что в настоящее время средняя глубина вершин составляет менее 6.5 км. Тем самым, современная изогипса 6.5 км могла соответствовать шельфовой зоне котловины. Котловина по мере заполнения осадками изостатически погружалась, вовлекая в этот процесс и смежные участки шельфовой зоны. С этих позиций изогипса 7.5 км могла соответствовать в конце мезозоя изобате примерно 1км ее континентального склона. Современная изогипса 12.5 км могла соответствовать изобате 6км (а может быть и еще меньше).

В соответствии с представлениями, изложенными в работе [Bullard et al.,1965] участки совмещённых изогипс 7.5 км рассматриваются нами как позволяющими восстановить конфигурацию закладывающихся рифтовых разрывов в растянутой континентальной литосфере на этапе рифтинга.

Участки совмещенных изогипс 12.5 км рассматриваются нами как позволяющими восстановить конфигурацию трещин, вдоль которых произошло формирование осей спрединга, генерировавших океаническую кору. В процессе реконструкций установлено, что формирование глубоководной котловины Черного моря проходило путем ее раскрытия вдоль трех основных осей рифтинга и спрединга, возникших предпалеоценовое время. Геометрия раскрытия описывается соответствующими эйлеровыми полюсами и углами поворота.

Относительные реконструкции, проведенные с использованием изогипсы 12.5 км, свидетельствуют, что на западе Западной впадины в спрединг привёл к формированию относительно обширной (до 100 км шириной и более) области океанической коры, в то время как на востоке ее раскрытие происходило в районах, близких к полюсам раскрытия и размеры участков океанической коры ограничены первыми десятками километров. После опубликования нами [Шрейдер Ал. А.,2005] карты расположения окна океанической коры в Восточной впадине, существование океанической коры задугового спрединга в нем было подтверждено прямыми сейсмическими исследованиями американской экспедиции [Minshull et al., 2005] на участке профиля, проходящего в пределах выделенного нами окна.

Относительные реконструкции с использованием изогипсы 7.5км позволяют восстановить геометрию совмещения Западных понтид с Мезийской плитой, что согласуется с известным в литературе [Хаин, 2001; Никишин и др., 2001] положением о геологическом сходстве их фундамента. Реконструкции восстановили геометрию совмещения вала Андрусова с валом Шатского и восточными Понтидами, что согласуется с известными в литературе [Никишин и др., 2001; Афанасенков и др., 2007] положением о геологическом сходстве их фундамента с фундаментом восточных Понтид.

Реконструирование положения вала Шатского а также восточных Понтид проведено относительно вала Андрусова. Реконструирование положения западных Понтид проведено относительно Мезийской плиты, из чего следует, что на западе и востоке реконструкции проведены относительно разных структур. Нами предпринята попытка представить единую реконструкцию относительно Мезийской плиты (рис.1) в предположении, что оси разрыва, определявших геометрию оси, соответственно, рифтинга и спрединга в северной части Восточной впадины между валами Андрусова и Шатского, располагались на середине фиксированного относительно Мезийской плиты расстояния между совмещаемыми участками изогипс. На реконструкциях приведено положение палеошироты 33⁰ для области Мезийской плиты в соответствии с работой [Dercourt et al., 2000]. В рамках таких абсолютных реконструкций видно, что в западной части моря в процессе рифтинга и спрединга южный борт разрыва претерпел относительный сдвиг на 50 км в восточном направлении и сорокакилометровое смещение на юг. Вал Андрусова вращался по часовой стрелке, а северный участок вала Шатского испытал перемещение на северо-восток на 60 км.

Приведенные параметры раскрытия позволяют представить его геометрию, но не несут в себе информацию о времени раскрытия. Многочисленные литературные источники, проанализированные в Главе 1 настоящей работы, убедительно свидетельствуют об отсутствии единых представлений о времени раскрытия глубоководной котловины Черного моря. В этой связи нами была предпринята попытка анализа материалов по аномальному магнитному полю Черного моря в рамках концепции тектоники литосферных плит [Шрейдер Ал. А.,2005].

Для оценок возраста раскрытия воспользуемся сведениями об аномальном магнитном поле. В пределах области океанической коры в Западной впадине фиксируются удлиненные в северо-восточном направлении магнитные аномалии амплитудой в 200 нТл с наличием положительного экстремума на северо-западе и отрицательного на юго-востоке. Если мы имеем дело со спрединговыми аномалиями, то двумерное моделирование инверсионного магнитоактивного слоя по методике А.А. Булычева позволяет выявить в пределах контура изогипсы 12.5 км один субхрон прямой полярности и два субхрона обратной полярности, в пределах которых начался и затух процесс спрединга. Оценочные идентификации свидетельствуют, что прямо намагниченная порция океанической коры, соответствующая субхрону прямой полярности, скорее всего была сформирована в интервале 71.071-71.338 млн лет (субхрон C32n.1n). При такой идентификации скорость спрединга не будет превосходить 2.2-3 см/год, что близко к наблюдаемым величинам скоростей спрединга в современных задуговых бассейнах. С высказанных выше позиций спрединг дна в Западной и Восточной впадинах синхронно начался в интервале 71.338 - 71.587 млн лет назад (субхрон С32n.1r) и закончился 68.737-71.071 млн лет назад (субхрон C31r).

Наши оценки времени раскрытия [Шрейдер, 2005], как следствия растяжения не противоречат известным данным континентальной геологии. Так в работе в работах [Никишин и др., 2001; Копаевич и др.,2007] говорится, что в Восточном Крыму на продолжении Восточно-Черноморского бассейна относительно глубоководные отложения различных горизонтов кампана или маастрихта-палеоцена залегают с размывом на более древних меловых отложениях, что, по их мнению, связывается с растяжением в это время и оформлением глубоководной Черноморской впадины. В работе [Короновский и др.,1997] показано, что процессы растяжения в кампане-маастрихте имелли своим следствием усиление магматической активности с излиянием базальтов в Гочасском прогибе Кавказа.