Глубоководная Черноморская впадина в настоящее время является одной из наиболее изученных акваторий Мирового океана, однако, несмотря на большой объем геолого-геофизических материалов, полученных здесь за последние годы, целенаправленного изучения структуры осадочного чехла на континентальном склоне и его подножии практически не проводилось. Структура отложений континентального склона рассматривалась попутно с изучением шельфовых областей или самой глубоководной впадины.
Анализ опубликованных данных по другим континентальным склонам показывает, что количество работ, посвященных строению осадочного чехла в этих зонах, за последние годы значительно увеличилось. Это связано с тем, что перспективы шельфовых областей с точки зрения нефтегазоносности и других полезных ископаемых изучены в настоящее время достаточно хорошо и первоочередным объектом для дальнейшего проведения поисково-разведочных работ становится континентальный склон и его подножие. Эти зоны характеризуются высокими скоростями седиментации и накоплением большого количества органического вещества, выносимого с суши. Формирование осадочного чехла сопровождается здесь широкомасшаб-ными проявлениями литодинамических процессов, которые создают благоприятные условия для образования ловушек нефти и газа неструктурного типа. В связи с этим большое практическое значение приобретает изучение особенностей строения осадочного чехла, обусловленных гравитационными процессами.
С другой стороны, при проведении различного вида работ в пределах континентального склона и внешнего края шельфа, необходимо учитывать современные литодинамические процессы, значение и масштабы проявления которых начинают выясняться за последние годы. В качестве примера можно привести данные по Мексиканскому заливу и дельте Миссисипи, где вследствие оползания огромных масс неконсолидированных осадков, было разрушено несколько буровых платформ (Marine Stldes., 1982).
Приуроченность многих нефтегазовых месторождений на cyme к ¦древним шельфам и континентальным склонам позволяет использовать данные по современным континентальным склонам при палеотектонических и палеогеографических реконструкциях.
В научном плане детальный анализ структуры осадочного чехла континентального склона и его подножия также представляет большой интерес, так как позволяет реконструировать характер седимента-ционных и тектонических процессов, протекающих в этих обширных зонах Мирового океана.
При корреляции тектонических событий в древних складчатых областях используются данные о структурном положении и условиях образования олистостромовых толщ, однако их изучение на cyme сопряжено с большими трудностями, связанными в первую очередь с последующими тектоническими переработками. Очевидно, что исследование аналогичных образований на современных континентальных окраинах можно проводить более целенаправленно и с учетом конкретных структурно-геоморфологических особенностей района.
Целью настоящей работы является изучение строения и истории формирования структуры плиоцен-четвертичных отложений на континентальном склоне и его подножии в Болгарском и Крымском секторах Черноморской впадины. Основное внимание уделялось исследованию гравитационных структур. Для выполнения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: I) на основе данных сейсоакустического профилирования и глубоководного бурения выявить различные типы гравитационных структур и рассмотреть их стратиграфическое положение- 2) изучить строение плиоцен-четвертичных отложений на континентальном склоне и его подножии и сравнить их с одновозрастными образованиями шельфа и глубоководной впадины- 3) выявить основные этапы формирования структуры верхней части осадочного чехла в этих зонах и рассмотреть их связь с колебаниями уровня моря и тектоническими движениями по периферии Черноморской впадины и в ее глубоководной части.
На основе проведенных исследований в Болгарском и Крымском секторах впервые детально рассмотрена структура плиоцен-четвертичных отложений континентального склона и его подножия. Охарактеризованы морфология, внутреннее строение и положение в разрезе различных типов гравитационных структур. Составлена серия оригинальных структурных карт по определенным стратиграфическим интервалам. Генезис гравитационных структур рассмотрен на фоне гляциоэвстатжческих колебаний уровня моря и тектонических движений в прибрежных областях и в самой глубоководной котловине. Реконструированы направления перемещений и типы движений обломочного материала в различные временные интервалы. Сделаны выводы о направленности и интенсивности новейших тектонических движений в Черноморской впадине.
Проведенный анализ показывает принципиальную возможность использования данных о гравитационных деформациях в склоновых отложениях для изучения новейшей истории современных осадочных бассейнов.
Практическая ценность проведенных исследований заключается в получении новых данных о геологическом строении осадочной т олщи континентального склона и его подножия в западной части Черного моря и к югу от Крыма. Структурные построения, выполнедные для данных районов, могут быть использованы при палеогеографических и палеотектонических реконструкциях древних материковых окраин с целью поиска ловушек нефти и газа неструктурного типа. Разработанная методика интерпретации данных непрерывного сейсмопрофилирования может быть применена также при исследовании осадочного чехла на континентальных склонах и других современных осадочных бассейнов.
В основу диссертационной работы положены первичные материалы сейсмоакустических исследований с электроискровым источником в Болгарском и Крымском секторах Черного моря, полученные в I973-I98I гг. на нис МГУ «Московский Университет» и «Горизонт». Ойцая длина профилей составляет около 18 тыс.пог.км. В западной части акватории работы проводились совместно с Институтом морских исследований и океанологии Болгарской Академии Наук (ИМИО БАН) по проблеме СЭВ 7 401, по теме 4.3 «Изучение осадочного слоя западной части Черного моря» научного направления 4 «Изучение геологической истории и процессов современного осадкообразования Мирового океана» .
Исследования проводились с использованием сейсмоакустическо-го комплекса «Горизонт». Автор непосредственно принимал участие в планировании и проведении полевых работ и занимался геологической интерпретацией полученных материалов. При написании работы использовались также опубликованные данные и результаты исследования глубоководных скважин D5>DP 379А, 380/380А и 381 и скважин, расположенных по побережью. Стратиграфия плиоцен-четвертичных отложений дана по «Геологической истории.» (1980).
Основные положения диссертации докладывались на 1У (1977 г.) и УП (1980 г.) научных конференциях аспирантов и молодых ученых геологического факультета МГУна втором (г.Геленджик, 1982 г.) и третьем (г. Южно-Сахалинск, 1983 г.) Всесоюзных совещаниях по программе «Седимент» — на пятой Всесоюзной школе морской геологии (г. Геленджик, 1982 г.) — на коллоквиуме Лаборатории морской геологии геологического факультета МГУ (1982 г.) — на международном симпозиуме «Изучение геологической истории и процессов современного осадкообразования Черного и Балтийского морей» (г. Киев, 1983 г.).
По теме диссертации имеется 9 печатных работ.
Диссертационная работа состоит из 5 глав, введения и заключения, содержит 120 машинописных страниц, 48 рисунков. Библиография включает 141 наименование.
Работа выполнена в Лаборатории сейсмоакустики геологического факультета МГУ под руководством профессора, доктора физ.-мат.наук А. В. Калинина и доцента, кандидата геол.-мин.наук П. Н. Куприна, которым автор глубоко признателен за внимание, постоянную помощь и поддержку на всех этапах работы.
Автор считает приятным долгом выразить благодарность В. В. Калинину, Б. Л. Пивоварову, В. А. Стручкову, Л.М. Кульниц-кому, М. Л. Владову, К. В. Когану, Н. В. Шалаевой и другим сотрудникам, проводившим полевые работы и принимавшим участие в обсуждении полученных результатов.
Автор выражает признательность Ю. Г. Моргунову, А.Ф. Лимо-нову, Ф. А. Щербакову, А. С. Девдариани, Н. А. Девдариани, С.А. Ку-ренкову, А. И. Гущину за консультации и ценные замечания, сделанные при обсуждении геологических результатов.
При обработке и обсуждении данных по западной части моря большую помощь и внимание, которые трудно переоценить, оказывал Т. И. Крыстев, ст.н.сотр. Института морских исследований и океанологии Болгарской Академии Наук.
— 9.
выводы сделать трудно, так как более интенсивные перемещения осадков следующего этапа могли сильно деформировать и нижележащие отложения. Все выделенные участки, и с гравитационными складками, и без признаков слоистости, располагаются преимущественно в пределах морского продолжения Нижне-Камчийского краевого прогиба (рис. 26).
Таким образом, некоторое усложнение структуры осадочного чехла связано здесь с оползанием неконсолидированных осадков и происходило, по-видимому, в течение плиоцена. К концу этапа интенсивность литодинамических процессов падает.
Значительная информация о литологических особенностях разреза и истории развития западного сектора Черноморской впадины может быть получена при региональном анализе волновой картины. Выше уже отмечалось, что верхняя часть осадочного чехла в этом районе характеризуется наличием отражающих горизонтов. На глубинах более 800−1000 м (иногда значительно меньше) от поверхности дна отражающие горизонты в отложениях практически отсутствуют. В стратиграфическом отношении эта смена волновой картины происходит на разных уровнях, но в основном приурочена к границе миоцена-плиоцена. Анализ структуры доплейстоценовых образований свидетельствует также о наличии складчатых деформаций и угловых несогласий, которые выше по разрезу практически не встречаются (рис. 24). Следует отметить, что глубинность исследований при данной методике на других глубоководных участках Черноморской впадины составляет 1,5−2 сек, т. е. почти в 2 раза больше, чем в рассматриваемом районе.
Таким образом, смена волновой картины, уменьшение глубинности исследований и структурные особенности разрезов верхнемиоценовых-плиоценовых отложений в пределах континентального склона и его подножия свидетельствуют о резкой смене режима осадконакопления в Болгарском секторе в течение этого времени.
Нижние части разрезов скважин 380/380А и 381 представлены фацией черных алевролитов с прослоями доломитовых пород, которые формировались в мелководных условиях и претерпели существенные диагенетические изменения в субаэральных условиях (5toffers, Мutter, 1978). На мелководные и континентальные условия, существовавшие в отдельные периоды этого интервала на окружающих участках шельфа, указывают многие авторы (foose, ManJielm, 1975; Лимонов и др., 1980аТектоника и история развития., 1981). Исходя из этих фактов, можно сделать вывод о том, что в позднем миоцене на рассматриваемой территории существовал мелководный бассейн, а отдельные участки были приподняты над уровнем моря.
Б это же время началось постепенное погружение дна, следовательно, амплитуда нисходящих движений за плиоцен-голоцен может превышать здесь 1,5−2 км. Изменение характера седиментации отразилось и в изменении волновой картины. Выявленные оползневые деформации, приуроченные в основном к Нижне-Камчийскому краевому прогибу, по-видимому, обусловлены этими движениями. Следовательно, начало образования континентального склона относится к концу миоцена. К югу от Крыма, судя по опубликованным данным, континентальный склон в это время уже существовал (Лимонов, 1981).
Ранний плейстоцен — начало среднего плейстоцена. В Болгарском секторе отложения этого возраста изучены на всей акватории (см. рис.27). К югу от Крымского полуострова полная мощность нижнего плейстоцена не выяснена. По структурным особенностям разрез разделяется на две толщи. Возраст нижней толщи — домнндельский, верхней — конец раннего плейстоцена (миндель) — начало среднего плейстоцена.
Рассмотрим сначала формирование структуры осадочного покрова в раннем плейстоцене — начале среднего плейстоцена в западной части Черного моря. По сравнению с предыдущим интервалом структура осадочного чехла заметно усложнилась (см. рис. 27). Резко выделяются два участка. Первый расположен к северу от морского продолжения Близнакского разрыва. Структура осадочного чехла на континентальном склоне определяется здесь широким развитием гравитационных нарушений. Оползневые деформации захватывают отложения всего рассматриваемого интервала. Характер деформаций указывает на незначительное продвижение осадков без существенного нарушения внутренней структуры. Вниз по склону на некоторых участках степень деформаций возрастает, что свидетельствует об изменении типа движения. Образование подобной структуры может происходить при наличии наклонной поверхности седиментации, причем движение неконсолидированных осадков отмечается в течение всего интервала, т. е. должен был постоянно действовать фактор, нарушающий устойчивость отложений на склоне. Применительно к данному участку можно высказать предположение о том, что основными причинами гравитационных процессов следует считать движения по разломам и изменение наклона дна, связанные с прогибанием Черноморской впадины.
Восточнее этого участка на субмеридиональном профиле (см. рис. 25, пр. УП-6−80) гравитационные деформации в рассматриваемом интервале разреза отсутствуют. Уменьшение мощности в южном направлении указывает на то, что поступление терригенного материала шло с севера, со стороны северо-западного шельфа Черного моря (рис. 43). Так как мощности отдельных пачек изменяются мало и отражающие горизонты залегают практически горизонтально, то, следова.
Рис. 43. Схема перемещения осадков в западной части Черного моря (начало раннего плейстоцена (ранняя чауда)).
Условные обозначения см. к рис. 48.
Рис, 44. Схеш перемещения осадков в западной части Черного моря (конец раннего плейстоценаначало среднего плейстоцена).
Условные обозшчения см. к рис. 48. тельно, континентальных склон находился в это время значительно севернее по сравнению с его современным положением. В конце ранней чауды поступление терригенного материала с севера резко уменьшается и в конце раннего плейстоцена снос шел преимущественно с западных участков континентального склона (рис. 44, 25, пр. УП-6−80). Эта перестройка, по-видимому, связана с изменением палеогеографической обстановки в прилегающих районах. Указанный профиль является единственным в западном секторе, на котором отчетливо отражены эти изменения.
Забегая вперед отметим, что в Крымском секторе резкая смена структуры осадочного чехла также приурочена приблизительно к середине раннего плейстоцена (к границе гюнца-минделя и минделя).
На втором участке, расположенном в центральной части Болгарского сектора на континентальном подножии, деформации в осадочном чехле обусловлены гравитационными процессами совершенно другого типа. В течение данного интервала времени здесь формировались отложения с полностью нарушенной внутренней структурой, что подтверждается и данными скв. 380/380А (см. гл- 4), причем гравитационные процессы действовали на некоторых участках до конца рассматриваемого этапа.
Поскольку выше по склону явно выраженных погребенных долин не обнаружено, то, видимо, основным процессом следует считать срывы неконсолидированных осадков небольшой мощности с прилегающих относительно гладких участков континентального склона. Аналогом такого процесса на суше являются, вероятно, оползни и грязевые потоки на склонах, сложенных пластичными породами. Для достоверного определения механизма движения необходимы данные бурения.
К этому же времени относится образование гравитационных складок в устье Босфорского каньона и несогласия (рис. 33, 34).
В юго-западной части района в верхней части континентального склона отложения этого возраста отсутствуют или имеют резко сокращенную мощность. Не исключено, что эти осадки были размыты и перемещены к основанию склона, где они входят в состав отложений с нерегулярной слоистостью (рис. 44).
В районе скв. 380/380А разрез рассматриваемого интервала оканчивается слоистой пачкой с протяженными отражающими горизонтами, что свидетельствует о «нормальном» осаждении терригенного материала из взвеси и затухании гравитационных процессов к концу раннего плейстоцена.
На остальных участках континентального склона подобный режим седиментации продолжался в течение всего раннего плейстоцена и в начале среднего плейстоцена. Здесь происходило накопление ненарушенных отложений с хорошо выраженной слоистостью.
Достаточно уверенно возраст оползневых деформаций можно определить только в районе скв. 380/380А. Большая часть отложений с нерегулярной слоистостью у подножия материкового склона образовалась в течение ранней чауды, т. е. во время первого покровного оледенения (Геологическая история., 1980).
По положению в разрезе и взаимоотношению с вмещающими толщами отложения с нерегулярной слоистостью, очевидно, представляют собой типичные олистостромы (Леонов, 1981). Следует подчеркнуть, что их образование в данном случае совладает с ледниковой эпохой, т. е. связано с понижением уровня моря.
В Крымском секторе значительные изменения структуры произошли в раннем плейстоцене на границе гюнца-минделя и минделя. Для первого подэтапа характерно довольно простое строение осадочного чехла. Незначительное оползание рыхлых осадков происходило в непосредственной близости от подножия континентального склона, который уже существовал в это время (Лимонов, 1981), и на подводном конусе выноса Керченского пролива (рис. 45). Субгоризонтально лежащие отложения налегают на разновозрастные образования континентального склона, отмечаются лишь незначительные изменения мощностей отдельных пачек. Поступление терригенного материала осуществлялось мутьевыми потоками и выпадением из взвеси.
Со второй половины раннего плейстоцена (в начале минделя) большое значение в формировании структуры осадочного чехла начинают играть разнообразные гравитационные процессы (рис. 46). В западной части Крымского сектора непосредственно на континентальном склоне широко проявились собственно оползневые процессы. Тер-ригенный материал начинает поступать также со стороны северо-западного шельфа (рис. 46). О механизме переноса без данных бурения судить трудно, однако значительное удаление от основания склона, сильно нарушенная внутренняя структура и линзовидная в поперечном сечении форма дают основание считать, что перенос осуществлялся грязевыми и мутьевыми потоками.
Значительно увеличилась площадь подводного конуса выноса, что свидетельствует об усилении сноса терригенного материала через Керченский пролив. Структура юго-западной части конуса нарушена полностью при срыве полужидких осадков в виде грязевого потока и (или) потока «жидкой глины» («SEufTyftow «, по Carter, 1975). По направлению к глубоководным участкам впадины переход к ненарушенным осадкам довольно резкий, видны деформации отражающих горизонтов в отложениях головной части потока на разных уровнях (рис.7). Эти признаки дают основание полагать, что 1 кн g I.
Рис. 45. Схема перемещения осадков в Крымском секторе в раннем плейстоцене (гюнц-мивделъ).
Условные обозначения см. к рис. 48.
Рис. 46. Схема перемещения осадков в Крымском секторе в конце раннего плейстоцена (миццель) — начале среднего плейстоцена.
Условные обозначения см. к рис. 48. движение осадков не было одноразовым, а происходило неоднократно. Аналогичные структуры выявлены и на других глубоководных конусах.
На центральном и восточном склонах оползание происходило синхронно с аккумуляцией и выразилось в изменении мощностей отдельных пачек, в образовании небольших оползневых тел, срезании нижележащих отложений и т. д.
В конце раннего плейстоцена интенсивность литодинамических процессов к югу от Крыма резко падает и окончание этапа характеризуется довольно спокойным осадконакоплением и формированием отложений с простым параллельно-слоистым типом разреза. Исключение составляют лишь некоторые участки подводного конуса выноса, где гравитационные процессы продолжались в течение всего раннего плейстоцена.
О времени оползневых деформаций достаточно уверенно можно судить только в пределах подводного конуса. Их максимальное проявление отмечается для первой половины минделя и достаточно хорошо совпадает с днестровско-окским оледенением, т. е., как и в Болгарском секторе, связано с регрессией морского бассейна (Геологическая история., 1980).
Средний плейстоцен-голоцен. Заключительный этап в Болгарском и Крымском секторах начался в начале среднего плейстоцена. В целом основные тенденции развития, характерные для предыдущего этапа, продолжают развиваться. В первую очередь это относится к дальнейшему увеличению площадей, на которых осадочный чехол деформирован гравитационными процессами.
Наиболее значительные изменения произошли в западной части Черноморской впадины. По характеру деформаций можно выделить два участка, граница между которыми проходит по Близнакскому разрыву,.
На северном участке в верхней зоне континентального склона продолжается оползание неконсолидированных осадков, но разрез сохраняет подобие слоистой структуры (см. § 4.5).
В начале среднего плейстоцена резко увеличивается снос осадочного материала с севера и формируется подводный конус выноса Дуная (рис. 47- 25, пр. УП-6−80). На продольном профиле УП-6−80 отчетливо видно, что большая часть разреза конуса представлена отложениями с нерегулярной слоистостью. О причинах отсутствия слоистости можно высказать два предположения: либо она отсутствовала изначально, либо была нарушена вследствие каких-либо причин. Имеющиеся данные дают основание считать наиболее вероятной вторую причину. Об этом свидетельствуют следующие признаки: изменение мощности неслоистых отложений и их положения в разрезе по простиранию профиляналичие редких внутренних отражающих горизонтов и площадок, имеющих разнообразные наклоны и конфигурациюдеформация кровли (рис. 25, вр. 21^° - 23^) и наличие зон смятия, хорошо выраженных в рельефе дна (рис. 25, вр. 0I00 — 0200 и 23^). Все перечисленные нарушения отсутствуют в нижележащих отложениях, следовательно, основной причиной нарушения слоистости являются подвижки под действием силы тяжести. Так как некоторые деформации отражены в рельефе, то, очевидно, что смещение происходит и в настоящее время.
В верхней зоне континентального склона, южнее рассмотренного участка, в течение данного интервала происходило образование пологих гравитационных складок, причем основная фаза оползания была в конце этапа, поскольку морфология складок практически не меняется вверх по разрезу (рис.47- 25, пр. П-79, вр. 13^°-1600).
Наиболее интенсивно деятельность оползневых процессов проявилась при формировании отложений с нерегулярной слоистостью,.
Рис. 47. Cxem перемещения осадков в западной части Черного моря (средний плейстоцен — голоцен).
Условные обозначения см. к рис. 48.
Рис. 48. Схема перемещения осадков в Крымском секторе в среднем плейстоцене-голоцене.
I — направление сноса осадков- 2 — движение в веде небольших оползней, изгибы слоев- 3 — смещение в виде гравитационных складок- 4 — смещение крупных блоков (отдельные оползни) — 5 — мутьевые потокиб — грязевые потоки- 7 — потоки обломков- 8 — границы участков с различным типом деформаций- 9 — бровка шельфа- 10 — граница континентального склона и континентального подножияIIизобаты в м. залегающих у основания континентального склона (рис, 47). Механизм движения осадков определить трудно, следует отметить, что образование таких сложных аккумулятивных тел происходит при взаимодействии нескольких процессов (движение в виде мутьевого и грязевого потоков, оползания и т. д.). Подтверждением этому является то, что отложения с нерегулярной слоистостью пространственно связаны с многочисленными эрозионными долинами, которые служили основными путями поступления терригенного материала.
Образование современных долин на континентальном склоне также относится к среднему плейстоцену-голоцену. Они врезаны преимущественно в отложения этого возраста, за исключением долины на продолжении р. Резовской, в которой частично размыты отложения и раннего плейстоцена. Заполнение отдельных долин осадками указывает на некоторое затухание эрозионных процессов в настоящее время.
В устье Босфорского каньона продолжается образование мелких гравитационных складокоднако, по сравнению с предыдущим этапом, площадь их развития несколько сокращается (рис. 44, 47).
На континентальном склоне в районе Близнакского разрыва отмечаются современные проявления оползневых процессов. Здесь выявлено несколько крупных оползневых блоков и зона отрыва, по которой часть осадков сорвана и перемещена к основанию материкового склона. Таким образом, на отдельных участках деформации осадочного чехла продолжаются и в настоящее время.
Наиболее интенсивная фаза проявления гравитационных движений, в результате которой было сформировано гигантское оползневое тело у основания континентального склона (отложения с нерегулярной слоистостью), приурочена к днепровской ледниковой эпохе рис. 21). Все более молодые отложения, которые перекрывают это тело, имеют простую параллельно-слоистую структуру без признаков оползневых нарушении.
Изучение гравитационных структур в осадках данного интервала показывает, что у основания склона их образование происходило в начале этапа. По направлению к бровке шельфа признаки оползания встречаются во все более молодых отложениях, а в верхней зоне континентального склона литодинамические процессы продолжаются и в настоящее время.
В Крымском секторе Черноморской впадины на заключительном этапе характер деформаций и их пространственное положение практически не изменились по сравнению с предыдущим интервалом (рис. 48). На крутых участках континентального склона западнее г. Алушты продолжалось смещение осадочных масс в виде оползневых блоков. Резко возрастает вынос терригенного материала со стороны северо-западного шельфа, что подтверждается увеличением более чем в три раза площади развития осадков с характерным типом волновой картины (рис. 44, 48).
Более значительные изменения структуры произошли в пределах подводного конуса выноса Керченского пролива. В начале данного этапа, достаточно хорошо коррелируемого с днепровской ледниковой эпохой, в юго-западной части конуса смещение огромных масс неконсолидированных осадков привело к формированию отложений с нерегулярной слоистостью. Напомним, что аналогичные процессы на этом участке наблюдались также и в начале предыдущего этапа (рис. 46, 48). Залегающие сверху тонкослоистые осадки имеют простое строение и каких-либо признаков гравитационных нарушений в них не отмечается.
На других участках конуса выноса осадконакопление сопровождалось незначительным смещением осадочных масс, но в отличие от предшествующего этапа, на отдельных участках в верхней зоне конуса некоторые пачки полностью сохранили свою слоистую структуру (рис. 48, 10, пр. 9−75). Оползание реализовывалось здесь в виде пологих гравитационных складок или незначительного изменения падения отражающих горизонтов.
В нижней части конуса выноса в течение рассматриваемого этапа неоднократно происходило оползание с формированием отложений с нерегулярной слоистостью, по внутреннему строению аналогичных осадкам юго-западного склона, однако в данном случае масштабы этих процессов значительно меньше.
Широкое развитие оползневых форм в позднеплейстоценовых отложениях континентального подножия Крымского сектора отмечается также по данным изучения колонок донных осадков (Щербаков и др., 1979).
Отдельно следует остановиться на нарушениях, обусловленных диапиризмом. Выходы отдельных диапиров непосредственно на дно и деформации отложений вплоть до современных, указывают на то, что рост диапиров продолжается и в настоящее время. Данных о начале этого процесса нет, можно лишь утверждать, что в течение среднего плейстоцена-голоцена образование диапировых складок протекало наиболее интенсивно.
§ 5.3. Влияние колебаний уровня моря и тектоники на формирование структуры плиоцен-четвертичных отложений.
Изучение детальной структуры плиоцен-четвертичных отложений на континентальном склоне и его подножии показало, что на многих участках гравитационные деформации являются единственным типом нарушении, осложняющих строение молодых осадочных образований.
В наиболее полно изученных плейстоцен-голоценовых отложениях оползневые деформации приурочены к определенным стратиграфическим интервалам: раннему плейстоцену — началу среднего плейстоцена и среднему плейстоцену-голоцену. В конце раннего плейстоцена — начале среднего плейстоцена активность литодина-мических процессов практически повсеместно резко падает, что подтверждается наличием протяженных недеформированных отражающих горизонтов этого возраста. Учитывая периодичность и синхронность гравитационных явлений в двух, достаточно удаленных друг от друга районах, можно предположить, что процессы, влияющие на них, должны иметь региональный характер. При этом одним из основных вопросов является выяснение причины или спускового механизма, приводящего в движение неконсолидированные осадки на континентальном склоне.
Анализ опубликованных данных по различным акваториям (см. § 1.3) показывает, что таких причин достаточно много, но наиболее часто упоминаются следующие: движение по разломам, землетрясения, колебания уровня морского бассейна, высокие скорости седиментации. Очевидно, что последние две причины тесно взаимосвязаны, так как при понижении уровня моря вынос осадочного материала происходит непосредственно на континентальный склон и скорости аккумуляции значительно возрастают. В большой степени это справедливо для участков склона против устьев крупных рек, являющихся основными поставщиками прежде всего терригенного материала.
Изучение разреза глубоководных скважин в Черном море показало, что в плиоцен-четвертичное время шло накопление преимущественно терригенных осадков, поэтому, не принимая во внимание литологический фактор, рассмотрим связь гравитационных процессов с изменениями уровня моря и тектоническими движениями.
При изучении детальной структуры разреза склоновых отложений было установлено, что осадки с полностью нарушенной внутренней структурой, характеризующиеся нерегулярной слоистостью, были сформированы в течение ледниковых эпох в раннем и среднем (днепровское ледниковье) плейстоцене. Указанные отложения расположены у основания континентального склона в Болгарском секторе и в юго-западной части подводного конуса выноса Керченского пролива. В зоне перехода к ненарушенным субгоризонтально залегающим осадкам глубоководной котловины они разделяются толщами, в которых гравитационные деформации не обнаружены. По направлению к бровке шельфа четкие различия между нарушенными и спокойно залегающими отложениями постепенно исчезают и деформации наблюдаются в осадках все большего стратиграфического диапазона. Поскольку в этом же направлении меняется и характер нарушенийпреобладают гравитационные складки, изгибы отдельных слоев и небольшие оползни, — то возраст гравитационных нарушений в пределах выделенных стратиграфических интервалов имеет тенденцию к омоложению по направлению от основания склона к бровке шельфа.
Таким образом, максимально деформированные отложения, занимающие огромные площади у основания континентального склона, были сформированы в течение ледниковых эпох, т. е. в регрессивную стадию морского бассейна. Известно, что в это время резко возрастали скорости седиментации, так как терригенный материал сносился, минуя шельф, прямо на континентальный склон и создавались благоприятные условия для образования оползней и различных осадочных потоков (мутьевых, грязевых, потоков обломков и т. д.). Вследствие нарушения устойчивости огромные массы полужидких осадков перемещались вниз по континентальному склону. По-видимому, подобные процессы и привели к образованию у основания склона отложений с нерегулярной слоистостью.
Непосредственной причиной нарушения устойчивости в данном случае могло быть влияние веса вышележащих осадков. С другой стороны, оползневые деформации в верхней зоне континентального склона затрагивают отложения гораздо большего стратиграфического диапазона, чем указанные ледниковые эпохи. Следовательно, на некоторых участках механизм нарушения устойчивости действовал не только в ледниковые эпохи, но и в течение большей части раннего плейстоцена и среднего плейстоцена-голоцена. Исходя из этого, можно утверждать, что с регрессиями морского бассейна во время некоторых ледниковых периодов связана лишь резкая активизация гравитационных процессов, но продолжались они в течение более длительных промежутков времени. Таким образом, отложения с полностью нарушенной внутренней структурой у основания материкового склона являются комплексами-показателями низкого стояния уровня моря.
Приведенные соображения свидетельствуют о том, что причина нарушения устойчивости неконсолидированных осадков на склоне не всегда объясняется гляциоэвстатическими колебаниями уровня моря. В регрессивную стадию, как правило, создаются благоприятные условия для гравитационных процессов.
Основной же причиной, приводящей к смещению осадочного материала, многие исследователи считают тектонические движения, которые могут проявляться различным образом — в виде землетрясений, изменения угла наклона дна, ростом поднятий, движением по разломам и т. д.
Известно, что в плиоцене-антропогене Черноморская впадина испытывала некомпенсированное погружение (Николаев, 1970; Муратов, 1972). В это же время в окружающих складчатых областях Крыма, Кавказа, Балкан и Понта происходили значительные возды-мания (позднеорогенный этап, по Е. Е. Милановскому, 1970).
Интенсивность поднятий Большого Кавказа в плейстоцене по сравнению с поздним плиоценом резко возросла. Их амплитуда в осевой части Центрального и Восточного Кавказа достигает 0,81,0 км за 0,5 млн. лет (против 1.5 км за 2 млн. лет в позднем плиоцене), уменьшаясь к краевым зонам и окончаниям горного сооружения, т. е. скорости вертикальных движений в плейстоцене были значительными (Милановский, 1968; Сафронов, 1970).
Максимальные воздымания в Крыму происходили на протяжении позднего плиоцена и раннего плейстоцена. Сравнение высот верхнеплиоценовых и нижнечетвертичных террас показало, что суммарное поднятие в области Главной гряды за это время составляет 250 -300 м, т. е. столько же, сколько и за весь последующий период, но скорости движений были также большими (Бабак, 1959).
Аналогичные тенденции развития характерны также и для Восточной Стара-Планияы (лилиенберг, 1970).
Н.В.Лукиной (1982) была проведена корреляция террас крупных долин юга Европейской части СССР с целью изучения соотношения ритмов неотектонических движений. Анализ высот и возраста формирования террас позволил установить изменение скоростей вертикальных движений во времени. В Карпатах и Предкарпатье импульсы активности неотектонических движений проявились на границе эоплейстоцена и раннего плейстоцена, в конце раннего плейстоцена — начале среднего плейстоцена и в позднем плейстоцене с еще большим усилением в голоцене. В Крыму и на Кавказе активное воздымание происходило в течение всего плейстоцена, усилилось в среднем плейстоцене и особенно позднем плейстоцене, включая голоцен.
Таким образом, имеющиеся данные показывают, что по периферии Черноморской впадины, начиная с позднего плиоцена, происходили значительные воздымания с тенденцией к усилению в позд^ нем плейстоцене и голоцене.
Аналогичная направленность развития была установлена ав-, тором и при анализе распределения во времени гравитационных структур. С позднего плиоцена по голоцен постепенно увеличивается площадь распространения осадков, деформированных под действием силы тяжести, причем максимальные проявления гравитационных процессов отмечаются также в течение заключительного этапа (средний плейстоцен-голоцен). Кроме этого, крайне важным представляется тот факт, что и тектонические и гравитационные процессы характеризуются определенной ритмичностью, т. е. в некоторые периоды можно выделить импульсы их активизации.
В начале плейстоцена время активизации гравитационных процессов в Болгарском и Крымском секторах несколько отличается друг от друга. Это может быть связано с тем, что стратификация отложений, вскрытых глубоководными скважинами, не всеми исследователями трактуется однозначно. Но более вероятной причиной некоторого их расхождения в это время следует, по-видимому, считать различную скорость опускания прилегающих участков глубоководной впадины. Если это так, то можно сделать вывод о том, что со среднего плейстоцена Черноморская впадина развивается как единое целое.
Проведенный анализ показывает, что формирование структуры верхней части осадочного чехла на континентальном склоне и континентальном подножии происходило главным образом при взаимодействии тектонического и гляциоэЕстатического факторов, причем роль тектоники была определяющей. Высокие скорости восходящих движений приводили к увеличению сноса терригенного материала, и в то же время активизация тектонических движений в определенные периоды служила как бы спусковым механизмом, приводящим к нарушению устойчивости неконсолидированных осадков на склоне. Тектонические движения в пределах континентального склона могли проявляться в различной форме, но основными типами были, вероятно, изменение угла наклона поверхности дна и подвижки по разрывам, обусловленные нисходящими движениями ложа Черноморской впадины. В пользу этого предположения свидетельствует также то, что многие разрывы являются активными и в настоящее время.
Значительные деформации осадков, имевшие место в течение некоторых ледниковых эпох, происходили, как видим, одновременно с активизацией неотектонических движений, но в отличие от последних, продолжительность регрессивных стадий была1 значительно меньше. Иными словами, на фоне более «низкочастотных» тектонических движений эпизодически действовал и гляциоэвстатический фактор.
Так как осадочный чехол континентального склона формируется на стыке областей, испытывающих разнонаправленные тектонические движения, то, следовательно, формирование его структуры зависит от соотношения ритмов тектонических движений разного знака. Опускание дна Черного моря в рассматриваемый промежуток промежуток времени отразилось как в налегании молодых осадочных образований на структуры шельфа и континентального склона, так и в образовании новых разрывов и возобновлении движений по зонам древних разрывных нарушений. Движения по разломам и увеличение угла наклона дна приводили к смещению осадков вниз по склону и образованию гравитационных структур. Исходя из этого, можно утверждать, что изучение распространения гравитационных структур в осадочном чехле на континентальном склоне и подножии, позволяет делать выводы о темпах прогибания глубоководных участков, т. е. использовать эти нарушения для реконструкции неотектонических движений в осадочных бассейнах.
Имеющиеся данные по Болгарскому и Крымскому секторам показывают, что максимальные опускания во впадине Черного моря происходили с начала среднего плейстоцена.
В заключение необходимо остановиться на некоторых вопросах генезиса олистостромовых толщ. Выше уже неоднократно указывалось, что отложения с нерегулярной слоистостью, залегающие у основания континентального склона в западной части акватории и на юго-западном склоне подводного конуса выноса Керченского пролива, по внутреннему строению и взаимоотношениям с окружающими ненарушенными осадками являются типичными олистостромами. Хаотически расположенные отражающие горизонты и площадки различной конфигурации являются, по-видимому, фрагмент шли первоначальной слоистой структуры и представляют собой блоки или пластины более компетентных отложений.
В Болгарском секторе олистостромы раннего и среднего плейстоцена залегают преимущественно на континентальном подножии и протягиваются узкой полосой в меридиональном направлении. На подводном конусе выноса Керченского пролива они имеют в плане характерную конусовидную или овальную форму.
Время образования олистостромов довольно хорошо совпадает с оледенениями раннего и среднего (днепровское ледниковье) плейстоцена, т. е. их формирование происходило в регрессивные стадии морского бассейна. В это время в верхней зоне континентального склона накапливались с высокой скоростью терригенные осадки, которые, под действием различно проявлявшихся тектонических движений, теряли устойчивость и перемещались вниз по склону. Тектонический фактор в данном случае играл роль спускового механизма, т. е., не являясь непосредственной причиной образования обломочного материала, создавал благоприятные условия для гравитационного перемещения осадков. Иными словами, роль тектонического фактора в образовании олистостромов была косвенной (см. Леонов, 1978). Таким образом, при изучении собственно олистостромов или рмикститов в древних осадочных бассейнах необходимо иметь в виду, что они не только являются комплексами-показателями вертикальных движений горных масс, олистостромы также могут быть показателями низкого стояния уровня моря.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
В работе впервые детально рассмотрено строение плиоцен-четвертичных отложений на континентальном склоне и его подножии в Крымском и Болгарском секторах Черного моря. В результате установлено следующее:
1. Большое значение в строении осадочного чехла континентального склона и его подножия имеют гравитационные структуры. Выделено три типа этих структур: гравитационные складки, оползни и потоки. Определены их морфологические и структурные особенности и взаимоотношения с вмещающими отложениями.
2. На основании изучения положения в разрезе гравитационных структур плиоцен-четвертичные отложения расчленены на три толщи.
3. Анализ пространственного положения гравитационных структур в рассматриваемых отложениях позволил реконструировать направления перемещений и типы движений обломочного материала в течение плиоцена-голоцена.
4. Общее усиление деятельности гравитационных процессов начинается с плиоцена. Гравитационные процессы в рассматриваемых районах практически синхронны и приурочены к раннему плейстоцену и к среднему плейстоцену — голоцену. В конце раннегоначале среднего плейстоцена их интенсивность резко падает.
5. Усиление интенсивности гравитационных процессов связано с периодами активизации восходящих движений по периферии Черноморской впадины и нисходящих движений в ее глубоководной части. Тектонический фактор играл роль спускового механизма, инициировавшего гравитационные процессы.
6. Значительные проявления гравитационных процессов также имели место при понижении уровня моря в течение некоторых ледниковых эпох раннего и среднего плейстоцена, но они происходили на фоне тектонических движений.
Таким образом, детальное изучение структуры осадочного чехла на континентальном склоне и подножии в Болгарском и Крымском секторах позволило воссоздать на качественно новом уровне историю развития указанных районов Черноморской котловины в позднем кайнозое.
Вместе с тем проведенные исследования показали, что остается ряд вопросов, которые требуют дальнейшего изучения. Как было показано, для достоверного определения внутреннего строения и типа движения различных осадочных потоков имеющихся данных не всегда оказывается достаточно. Это связано, с одной стороны, с незначительным числом глубоководных скважин, необходимых для выяснения литологических особенностей отложений, а с другойс изменением режима движения потоков по мере их продвижения. Следует также помнить, что сейсмическое отображение различных потоков может быть идентичным. Одним из способов решения указанных вопросов является моделирование и экспериментальные исследования подобных процессов как в лабораторных, так и в натурных условиях.
Несмотря на многообразие геоморфологических и структурных особенностей континентальных окраин в изученных районах, на акватории Черного моря выделяются два участка, где условия формирования осадочного чехла, судя по немногочисленным опубликованным данным, резко отличаются от рассмотренных в работе. Первый из участков располагается на пологом северо-западном континентальном склоне. Прилегающий к нему широкий шельф неоднократно осушался и многочисленные реки выносили обломочный материал непосредственно на континентальный склон, вследствие чего структура осадочного чехла представлена здесь системой перекрывающих друг друга подводных конусов выноса. В некоторые периоды отдельные потоки обломочного материала, распространявшиеся с этого склона, достигали даже центральных областей глубоководной Черноморской впадины. На втором участке, располагающемся в восточной части акватории (Кавказский сектор), известны многочисленные, хорошо выраженные в рельефе каньоны, которые служили транспортными артериями для поступающего из прибрежных областей и шельфа терригенного материала. Наличие системы глубоководных конусов выноса, сформировавшихся у устьев этих каньонов, и практически отсутствие молодых осадков на крутом континентальном склоне резко отличают этот район от рассмотренных выше. Указанные участки являются не только своеобразными объектами для изучения, но и представляют большой интерес с точки зрения опробования примененной методики исследования в других условиях.
