ОКЕАНОЛОГИЯ, 2004, том 44, № 3, с. 420-431
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.465
КАЙНОЗОЙСКИЕ ОСАДКИ ГЛУБОКОВОДНОЙ КОТЛОВИНЫ
ЧЕРНОГО МОРЯ
© 2004 г. Ал. А. Шрейдер1, А. А. Булычев1, А. А. Шрейдер2, В. Р. Мелихов1
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, геологический факультет 2Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва Поступила в редакцию 18.09.2002 г., после доработки 13.01.2003 г.
Составлена новая карта общей мощности кайнозойского осадочного чехла для глубоководной котловины Черного моря. Оценены пределы скоростей кайнозойской седиментации.
ВВЕДЕНИЕ
Из работы [21] следует, что наиболее существенный вклад в изучение осадочного заполнения глубоководной котловины Черного моря внесли исследования российских [1, 9, 10, 15, 16] и, развивающие их исследования итальянских [14, 26] ученых.
Используя данные фундаментальной работы [26] был создан банк цифровой информации о сейсмостратиграфии осадочного покрова впадины Черного моря [7, 23, 24, 29] в единицах времени двойного пробега сейсмического сигнала (рис. 1). Первоначально он базировался на соответствующих крупномасштабных картах, предоставленных И. Финетти. Предоставленные в распоряжение авторов карты были опубликованы в уменьшенном виде в работе [26]. Коллективом исследователей (перечисление их здесь сделано в алфавитном порядке - A.A. Булычев, Д.А. Гилод, В.Г. Казьмин, О.И. Кислицина, Е.Ю. Куликов, В.Р. Мелихов, И. Финетти, А. А. Шрейдер, Ал. А. Шрейдер) данные фундаментальной работы [26] были сканированы и переведены в цифровые файлы, которые затем были сравнены с цифровыми материалами итальянской стороны. В результате был создан банк цифровой информации о сейсмостратиграфии осадочного чехла глубоководной впадины Черного моря [7, 23, 24, 29].
Следующим шагом в развитии банка явилась работа по поверке цифровой базы данных банка (Ал.А. Шрейдер) данными непосредственно сейсмических профилей, имевшихся в распоряжении группы И. Финетти и, в основном, опубликованных в [26]. Это привело к существенной модификации ранее имевшегося банка и, как следствие, практическому созданию нового банка цифровых материалов в единицах времени двойного пробега сейсмического сигнала вдоль профилей.
Построенные по данным того и другого банков данных карты мощностей отдельных слоев осадков в глубоководной котловине Черного моря во временном масштабе совпадают между со-
бой. Но наличие нового банка технически в значительной мере облегчило наращивание банка цифровой информации за счет данных последующих экспедиционных сейсмических исследований, также представленных в единицах времени двойного пробега сейсмического сигнала вдоль отдельных профилей.
К числу таких данных относятся результаты экспедиции ВЬАСКБК [36]. Сведения об основных границах разделов в осадочной толще хорошо коррелируются между собой в работах [26] и [36], что может быть видно при сопоставлении данных профилей, представленных на рисунках 90-96 из первой работы с данными рисунков 4, 5, а также рисунков 6, 7, 9, 10, взятых из второй работы.
Визуальное сравнение сейсмических границ раздела в осадочной толще из работ [37, 38] с таковыми, восстановленными по данным банка цифровой информации, свидетельствует о близости характера изменений параметров осадочных слоев. Тем самым, созданный и используемый в настоящей работе, а также в работах [23, 24] банк цифровой информации является дальнейшим развитием структуры и содержания банка, ранее описанного в работах [7, 29].
Согласно работам [23, 34] в глубоководной котловине Черного моря были выделены четвертичные осадки (0-1.81 млн. лет), они подстилаются толщей осадочных пород позднемиоценового-плиоценового времени (1.81-6.5 млн. лет). Ниже по разрезу залегают слои средне-позднемиоцено-вого времени (6.5-16.3 млн. лет).
Эти слои подстилаются осадками олигоцено-вого-раннемиоценового времени (16.3-35.4 млн. лет). В низах разреза выделяются палеоцен-эоце-новые осадочные породы (35.4-65 млн. лет). Они подстилаются кристаллическим фундаментом. Осадки докайнозойского возраста, возможно, также присутствуют в основании осадочного разреза, но остаются пока малоизученными [7].
Рис. 1. Схема профилей глубинного сейсмического профилирования [по 24, 26 с добавлениями], использованных для построения карт мощностей осадков, рельефа поверхностей раздела между сейсмостратиграфическими комплексами и скоростей седиментации.
На основе данных вышеуказанного банка цифровой информации и сведений об интервальных скоростях из работы [23, 34] были сформированы числовые массивы распределения мощностей осадочных пород сейсмостратиграфических подразделений, поименованных в таблице.
Суммирование мощностей отдельных сейсмо-комплексов позволило получить сведения об общем распределении осадочных пород кайнозойского возраста в глубоководной котловине Черного моря и построить соответствующую карту. В дальнейшем была построена карта распределения скорости осадконакопления в глубоководной части Черного моря путем деления мощности на длительность кайнозойской эры (65 млн. лет). Методика построения карт предусматривала гри-дирование данных по сетке со стороной 5 х 5 км и последующим полиномиальным сглаживанием результатов в соответствии с общепринятой мировой практикой [2].
Полученные карты не дают представления о первоначальной мощности осадков и реальной скорости седиментации, поскольку в процессе захоронения происходит уплотнение осадков под действием вышележащей толщи, сопровождаю-
щееся и другими физико-химическими процессами [40].
Представлению количественной характеристики общей современной мощности кайнозойских осадков, а также количественной оценке общей первоначальной мощности кайнозойских осадков и реальных скоростей седиментации посвящена настоящая работа.
О РАСЧЕТЕ ОЦЕНОК ОБЩЕЙ ПЕРВОНАЧАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ И СКОРОСТИ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ
В основе любых карт мощностей осадочных пород должны лежать сведения о скоростях сейсмических продольных волн. В работах [13, 15] указывается, что карты мощностей сейсмических осадочных слоев в этих работах построены с использованием графиков средних скоростей сейсмических продольных волн. Погрешность определения скоростей составляет ±25 м/с под дном моря в верхней части осадочного разреза, ±100 м/с на глубинах 3-4 км и ±300 м/с - ±500 м/с на глубинах 10 км и свыше. Авторы отмечают, что средние скорости заметно различаются и по площади, что свя-
Распределение интервальных скоростей продольных сейсмических волн (м/с) в кайнозойских осадочных сейсмо-комплексах [по 7, 23]
Сейсмокомп-лексы Интервальные скорости (м/с) [26] Стратиграфический объем [18, 19] Возраст стратиграфический [18, 26] Возраст абсолютный, млн. лет [18, 20]
[26] [13] Зап. впад. Вост. впад.
А0 1800 1700 чауда гурий антропоген 1.81
А2- В 2250 2000 куяльник кимерий средний-верхний понт поздний миоцен-плиоцен 6.5
А4 I 2700 2750 нижний понт мэотис сармат средний-поздний миоцен 16.3
С 1а 3950 3950 майкоп олигоцен-ранний миоцен 35.4
Е 11а 4450 4600 палеоцен-эоцен 65.0
К III мезозой базальтовое ложе
зано с латеральными изменениями литологии, условий залегания и мощности заполняющих впадину осадочных толщ. Однако по свидетельству работы [13], составление и применение кривых средних скоростей по отдельным участкам впадины значительно усложнило бы работу по определению глубин залегания опорных горизонтов и мощностей слоев. Подобная детализация, по мнению авторов работы [13], возможно понадобится при дальнейших исследованиях, но в цитируемых работах Д.А. Туголесова и его коллег в качестве расчетной для всей впадины принята одна обобщенная кривая средних скоростей. При этом сами численные значения скоростей, принятых при расчетах тех или иных мощностей сейсмических слоев, в цитируемых работах Д.А. Туголесова не приводятся.
В работах [7, 23, 24, 29] учитывается то обстоятельство, что скорости сейсмических продольных волн в западной и восточной котловинах Черного моря различаются между собой (таблица). Там же проанализированы имеющиеся отличия в мощностях осадочных слоев и глубинах залегания таких осадочных слоев от таких карт, представленных в работах группы А.Д. Туголесова. Возможно, отличия обусловлены также и различным объемом информации, использованной интерпретаторами. Большое значение для результирующих карт в работах [7, 21, 23, 24, 29] имели данные интерпретации серии региональных пересечений, выполненных итальянскими исследователями и не использованных в работах [13, 15,17]. Вместе с тем, следует отметить, что на картах из работ [7, 21, 29, 23, 24] обозначены, как правило, лишь крупные элементы структуры оса-
дочной толщи, тогда как российские аналоги содержат много мелких деталей.
В работах [7, 23, 24, 29] приведены результаты расчетов определения современных (прошедших процесс уплотнения) мощностей отдельных слоев разновозрастных сейсмостратиграфических комплексов в глубоководной котловине Черного моря. Тем самым, результаты расчетов позволили охарактеризовать распределение современных мощностей осадков в Черном море. Для них выполнены расчеты скоростей осадконакопления [23].
Полученные современные мощности определяют нижний предел вертикальной мощности осадков (НПМО), которые прошли процесс уплотнения. Рассчитанные для этих слоев осадков скорости седиментациии определяют нижний предел скорости осадконакопления (НПСО) в осадках, которые прошли процесс уплотнения. Суммирование мощностей позволяет получить распределение общей современной мощности кайнозойских осадков, которая также является не истинной общей мощностью кайнозойских осадков в глубоководной котловине Черного моря, а лишь нижним пределом вертикальной мощности таких осадков. Рассчитанные для нее общие скорости осадконакопления в кайнозое не являются истинными, а определяют нижний предел скорости осадконакопления (НПСО) кайнозойских осадков в глубоководной котловине Черного моря.
Известно, что под воздействием литостатичес-кого давления объем осадков сокращается за счет уменьшения объема пор. Степень уплотнения определяется многими факторами (начальной пористостью, упаковкой зерен породы, литол
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.