IMPLEMENTATION OF POSSIBILITY MODERN RESEARCH METHODS IN GEOLOGY TO STUDY THE LATE QUATERNARY SEDIMENTATION ON THE PLATFORM AND FOLDED THE EDGE OF THE BLACK SEA

Юаньцю Е.

ORCID: 0000-0002-1825-0023, аспирант, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

РЕАЛИЗАЦИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГЕОЛОГИИ С ЦЕЛЬЮ ИЗУЧЕНИЯ ПОЗДНЕЧЕТВЕРТИЧНОГО ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ НА ПЛАТФОРМЕННОЙ И СКЛАДЧАТОЙ ОКРАИНАХ ЧЕРНОГО МОРЯ

Аннотация

В практике современной геологической науки широко представлены различные способы исследования и интерпретации данных о геологических образцах различного генезиса. В случае объектов, требующих особо тщательного изучения в виду своей специфики, как Черное море, подобное техническое обеспечение становится незаменимым. В данной статье автор приводит описание уникальных особенностей геологии Черного моря, раскрытые с помощью современного геологического инструментария. Полученные результаты позволяют сформировать весьма репрезентативную картину геологической истории Черного моря.

Ключевые слова: Черное море, шельф, склон, осадконакопление, породы.

 

Yuanqiu Ye.

ORCID: 0000-0002-1825-0023, postgraduate student, Lomonosov Moscow State University

IMPLEMENTATION OF POSSIBILITY MODERN RESEARCH METHODS IN GEOLOGY TO STUDY THE LATE QUATERNARY SEDIMENTATION ON THE PLATFORM AND FOLDED THE EDGE OF THE BLACK SEA

 Abstract

The practice of modern geological science are well represented various methods of investigation and interpretation of geological samples of various origins. In the case of objects requiring very thorough study in view of its specific character as the Black Sea, like technical support becomes indispensable. In this article the author gives a description of the unique features of the Black Sea Geology disclosed using modern geological tools. The results allow to form a very representative picture of the Black Sea's geological history.

Keywords: Black Sea, shelf, slope, sedimentation, rock.

Черное море – единственный крупный внутренний водоём юга России, связанный через систему проливов Босфор и Дарданеллы со Средиземным морем и далее с Атлантикой и Мировым океаном. Поэтому исследования моря, например, колебания его уровня, имеют не только местное, но и, можно сказать, глобальное значение. Кроме того, нужно учитывать, что с Чёрным морем, его побережьем связана очень интенсивная хозяйственная деятельность, а изучение его истории – единственная основа для прогноза «поведения моря», развития его берегов в будущем (3).

Рис. 1 – Строение четвертичных отложений на аджарском шельфе Черного моря. А– схема фактического материала (1– изобаты, м; 2– линии профилей НСП; 3–4 – антиклинальные и синклинальные складки; 5– колонки; 6– скважины). Б– разрезы четвертичных отложений (1– глина; 2-3 – глинистый и алевритово-глинистый ил; 4– алеврит; 5– песчано-глинистый ил; 6– песок; 7– раковины и детрит; 8– галька и гравий). В – профили НСП

Наиболее изучен в настоящее время последний 20-титысячелетний этап в развитии черноморского бассейна, начавшийся 16-20 тыс. лет назад глубокой (- 80 – - 85 м) регрессией и заканчивающийся современным трансгрессивным состоянием – море наступает. В начале этой регрессии береговая линия располагалась в нескольких километрах мористее современной, а устьевые части всех рек были глубоко врезаны в коренные породы.

Рис. 2 – Стрелками показаны отложения иловых турбидных потоков с градационной слоистостью: в основании 0.5-0.7 мм прослои тонко- мелко-зернистого песка с раковинным детритом; выше – плохо сортированный ил с тонкими миллиметровыми слойками, сменяемый по рез-кой границе алеврито-глинистым илом. Между турбидитами в иле видны белые горизонты кокколитового ила.

За последние 5,5 тыс. лет также наблюдались неоднократные падения уровня на несколько метров ниже современного. В частности регрессия на 6-8 м происходила около 2,5 тыс. лет назад во время античной колонизации побережья. Эта регрессия получила название Фанагорийской по названию одного из городов Таманского полуострова – Фанагории, почти затопленного впоследствии морем. В соответствии с ходом уровня повышалась и солёность моря (1).

Абразия берегов, сложенных рыхлыми осадочными породами, играет большое значение и в питании северо-западной части Черного моря. На ее долю приходится до 8 млн.т преимущественно тонкого материала, что сравнимо со значением твердого стока рек.

Распределение терригенного материала на морском дне происходит по закону механической дифференциации в соответствии с гидродинамическими условиями осадконакопления. В идеале, в прибрежной зоне выше базиса действия волн откладываются песчаные и более крупные частицы, а ниже намечается зона максимальных концентраций алевритовых частиц, которая сменяется областью накопления глинистого материала.

Рис. 3 – Строение разрезов глубоководных голоценовых осадков восточной части Черного моря: 1 – тонкослоистые кокколитово-глинистые фоновые илы; 2 – переслаивание тонкослоистых кокколитово-глинистых фоновых илов (стрелки) и глинистых турбидитов; 3-4 – переслаивание микрослоистого сапропеля (темные полосы) и фоновых и турбидитовых илов; 5 – переслаивание микрослоистого сапропеля (стрелки) и глинистых турбидитов

Важной особенностью размещения фракций терригенной компоненты современных осадков является то, что они очень четко отмечают морфологические особенности строения дна, обусловленные неотектоническими движениями. При этом фиксируется как положительные структуры, так и отрицательные. Так, поднятие Голицына обнаруживается по относительному увеличению количества песчаных и алевритовых частиц и уменьшению пелитовых (3).

Рис. 4 – Фотографии карбонатов в осадках восточной части Черного моря: 1 –обломки карбонатных пород (частицы с черной точкой; шлиф, с анализатором, объектив 8); 2 – обломки раковин пелиципод (шлиф, без анализатора, объектив 3); 3 – голоценовый арагонито-вый прослой (СЭМ, х2000); 4 – кокколитовый прослой в карангатских осадках (СЭМ); 5 – кальцитовый прослой в карангатских осад-ках (СЭМ); 6-8 – арагонитовые прослои в карангатских и среднеплейстоценовых осадках (СЭМ).

Карбонатные и кремнистые скелетные остатки, а также ОВ в платформенных морях имеют большое иногда решающее значение в формировании вещественного состава осадков. Однако их роль существенно меняется в зависимости от климатической зональности областей сноса, а также температурного режима и солености морских вод (3).

В северо-западную область Черного моря выносится большое количество карбонатного материала. Значительная масса СаСО₃ выносится реками в Черное море. Однако как отмечалось выше, подавляющая часть растворенного карбонатного материала потребляется на выделение твердой фазы биогенным путем. Химически осажденный карбонатный материал в голоценовых осадках Черного моря практически не образуется, за исключением незначительного количества диагенетического кальцита. При этом на долю хемогенного кальцита на участках максимального осаждения приходится более 5% (2).

В позднечетвертичных отложениях хемогенные карбонаты находятся в виде оолитов, глинисто-известковых конкреций, микрита и арогонитовых илов и на их долю приходится до 40% от общей карбонатности осадков.

Накопившиеся осадочные толщи включают своеобразный фациальный комплекс литологических и генетических типов отложений, формируемый в результате сочетания вулканогенной, биогенной, хемогенной и терригенной седиментации. Этот комплекс по составу и генезису является вулканогенно-осадочным. Четвертичный осадочный процесс, приведший к его образованию можно выделить в качестве вулканогенно-осадочного рифтового типа (3).

Рис. 5 – Фотографии карбонатов в осадках восточной части Черного моря: 1 – обломки карбонатных пород (частицы с черной точкой; шлиф, с анализатором, объектив 8); 2 – обломки раковин пелиципод (шлиф, без анализатора, объектив 3); 3 – голоценовый арагонито-вый прослой (СЭМ, х2000); 4 – кокколитовый прослой в карангатских осадках (СЭМ); 5 – кальцитовый прослой в карангатских осад-ках (СЭМ); 6-8 – арагонитовые прослои в карангатских и среднеплейстоценовых осадках (СЭМ).

Донные отложения первых платформенной окраины представлены преимущественно глинистыми фациями, донные же осадки последних двух - фациями песков и ракушечников, что обусловлено преобладающим типом седиментогенеза и характером поступающего материала. Если складчатые окраины представляют собой обстановки осадконакопления с преимущественно волновой аккумуляцией, то платформенные окраины являются обстановками типично неволновой седиментации.

Рис. 6 – Генетические типы позднечетвертичных отложений восточной части Черного моря: 1, 2, 5 – отложения обломочных пото-ков (смесь обломков раковин, гравия, гальки, песка с илом); 3 – турбидит из мелкой крошки кокколитового ила; 4 – песчаные тур-бидиты в иле; 6, 7, 8 - оползни (6 – складки течения на краю шельфа, 7 – конволютные складки на континентальном склоне, 8 – блоковое оползание по склону каньона);  9 – хаотичные отложения иловых потоков в русле каньона.

Пространственная изменчивость показателей состава в целом отвечает традиционной схеме глубинной дифференциации осадочного материала. Наиболее отчетливо форма бассейна и характер донного рельефа запечатлелись в структуре полей-гранулометрического состава и показателей пластичности донных осадков. Поля этих показателей обладают также и наилучшей сопоставимостью между собой.

Четвертичные отложения северо-западного шельфа Черного моря подстилаются недислоцированными, маломощными, мелководными отложениями плиоцена. На его доголоценовую поверхность выходят разногенетические континентальные образования времени последней регрессии (рис. 7).

Рис. 7 – Литолого-палеогеографическая карта дна северной части Черного моря в позднем плейстоцене (время максимальной регрессии): 1 – современный берег; 2 – палеореки; 3 – край шельфа; 4 – различные доплиоценовые породы; 5 – глины предположительно плиоценового возраста; 6 – лессы плейстоцена; 7 – аллювий позднего плейстоцена; 8 – прибрежные песчано-раковинные отложения позднего плейстоцена; 9 – позднеплейстоценовая преимущественно абразионная береговая линия; 10 – позднеплейстоценовые глубоководные глинистые илы.

Анализ сводных разрезов четвертичных отложений (рис. 8) показывает, что их мощность составляет несколько десятков метров. В их составе преобладают аллювиальные, эолово-делювиальные, лиманные регрессивные фации постчаудинского, посткарангатского и новоевксинского времени. Морские маломощные пески, глины, алевриты, литифицированные ракушняки чаудинского, древнеэвксинского и карангатского возраста сохранились локально. Они отличаются "лоскутным" распространением и вскрыты бурением на отдельных банках и структурных поднятиях в прибрежной и центральной зонах шельфа. Более мощные дельтовые фации Дуная и Днепра обнаружены на внешней части шельфа, где их мощность составляет несколько километров. Из-за плохой сохранности отдельных стратиграфических горизонтов сложно представить картину их фациальных и вещественно-генетических особенностей.

Рис. 8 – Строение четвертичных отложений на северо-западном шельфе Черного моря. 1 – галька и гравий; 2 – песок; 3 – алеврит; 4 – суглинки; 5 – илы глинистые уплотненные или глины пластичные; 6 – илы алевритовые; 7 – илы песчаные; 8 – глины; 9 – глины песчано-алевритовые; 10 – ракушечники; 11 – раковинный детрит; 12 – известняки; 13 – стратиграфические границы; 14 – литологические границы; 15 – скважины; 16 – голоцен морской; 17 – новоевксин континентальный; 18 – посткарангат континентальный; 19 – карангат морской; 20 – древнеевксин морской и континентальный; 21 – нижний плейстоцен; 22 – чауда морская; 23 – плиоцен.

Иная картина характерна для континентального склона и впадины. Здесь широко распространены отложения глубоководных конусов Дуная и Днепра. Мощность четвертичных отложений в их пределах достигает 2,5-3 км (рис. 9). В разрезе конуса выноса Дуная выделяются 4 или 8 осадочных комплексов мощностью в несколько сотен метров каждый, а на конусе выноса Днепра - 6 таких комплексов. Каждый из них представляет собой одну генерацию (лопасть), состоящую из фаций одного или нескольких каналов (русел) стока, прирусловых валов и межрусловых областей.

Рис. 9 – Схема строения северо-западного шельфа и впадины Черного моря (внизу) и сейсмогеологические разрезы (вверху). На схеме: 1 – бровка шельфа; 2 – древний (донеогеновый) борт впадины; 3 – четвертичные дельты; 4 – авандельты и подводные конуса выноса рек; 5 – внешние границы конусов; 6 – линии сейсмогеологических разрезов; 7 – скважины. На профилях: 1 – антропоген, 2 – неоген, 3 – майкоп, 4 – палеоцен-эоцен, 5 – мел, 6 – юра, 7 – отражающие горизонты, 8 – геологические границы, 9 – разломы, 10 – скважины

Описанное аккумулятивное тело с размывом и несогласием перекрывается третьим, самым молодым седиментационным комплексом, отчетливо выраженным в рельефе симметричным супрафэном с центральной долиной V-образной формы. Его мощность в осевой части составляет 200 м, ширина - 20 км и глубине вреза долины около 100 м. Как и в нижележащем теле, правая часть супрафэна характеризуется гладкими протяженными отражающими горизонтами, а левая (северная) - менее регулярными прерывистыми отражениями с множеством дифрагированных волн, образующихся на неровной поверхности дна. Очевидно, что комплекс накопился в течение последнего ледникового периода (вюрм-валдай) со средней скоростью 2-4 мм/год.

Подобие структур пространственного распределения свойств и состава может служить определенным свидетельством достоверности предложенных гипотез и правомерности выводов о главных особенностях пространственной изменчивости состава и свойств отложений платформенной и складчатой окраины, Прежде всего необходимо отметить, что главное направление изменчивости ориентировано по нормали к фронту дельты и изобатам морского дна. При движении от фронта дельты с возрастанием глубины акватории дисперсность осадков сначала резко увеличивается, а затем опять начинает снижаться.

 

Список литературы / References

1. Айбулатов H.A. Процессы современного осадконакопления на шельфе северо-восточной части Черного моря. Проблемы четвертичной истории шельфа. 1982. С. 98-100.
2. Вольвовский Б.С. Сейсмичность. Строение и эволюция земной коры и верхней мантии Черного моря [Текст]. 1989. 240 с.
3. Вронский В. А. Маринопалинология южных морей [Текст]. 1976. 200с.
4. Девдариани, H.A. Строение верхней части осадочного чехла Гудаутской банки (Черное море). Вестник Московского университета. 1992. №6. С.74-80.

Список литературы латинскими символами / References in Roman script

1. Ajbulatov H.A. Processy sovremennogo osadkonakoplenija na shel'fe severo-vostochnoj chasti Chernogo morja. Problemy chetvertichnoj istorii shel'fa [The processes of sedimentation on the shelf of the northeastern part of the Black Sea. Problems of quaternary history shelf]. 1982. S. 98-100. [in Russian]
2. Vol'vovskij B.S. Sejsmichnost'. Stroenie i jevoljucija zemnoj kory i verhnej mantii Chernogo morja [Tekst]. [Seismicity. Structure and Evolution of the Earth's crust and upper mantle of the Black Sea] 1989. 240 s. [in Russian]
3. Vronskij V. A. Marinopalinologija juzhnyh morej [Tekst]. [Marinopalinologiya of Southern Seas] 1976. 200s. [in Russian]
4. Devdariani, H.A. Stroenie verhnej chasti osadochnogo chehla Gudautskoj banki (Chernoe more). Vestnik Moskovskogo universiteta [The structure of the upper part of the sedimentary cover Gudauta banks (the Black Sea). Collection of scientific works of the Moscow University]. 1992. №6. S.74-80 [in Russian]