Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ З
ГЛАВА 1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ
ГЛУБОКОВОДНОЙ КОТЛОВИНЫ И ЕЕ ОБРАМЛЕНИЯ 10
Структуры обрамления глубоководной котловины Черного моря 10
Структуры котловины Черного моря 16
1.3 Позднекайнозонские осадки в глубоководной котловине поданным глубоководного бурения 20
1.4 Развитие представлений о формировании акватории 25
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ИЗУЧЕНИЯ ОСАДОЧНОЙ ТОЛЩИ И ГЕОДИНАМИКИ
АКВАТОРИИ 38
2.1 Характеристика использованных материалов 38
2.2 Обоснование необходимости расчета верхнего и нижнего пределов количественных параметров
седиментации 45
2.3 Особенности расчета геодинамических параметров 51
ГЛАВА 3. ОСАДОЧНОЕ ЗАПОЛНЕНИЕ ГЛУБОКОВОДНОЙ КОТЛОВИНЫ 57
Мощности осадочных слоев 57
Скорости осадконакопления 66
Рельеф поверхностей раздела разновозрастных осадков 75
Особенности процесса кайнозойской седиментации 82
ГЛАВА 4. ФОРМИРОВАНИЕ КОТЛОВИНЫ 89
Эволюция склонов 91
Раскрытие котловины 98
Оценки времени раскрытия глубоководной котловины 105
ГЛАВА 5. ОСАДОЧНОЕ ТЕЛО ГЛУБОКОВОДНОЙ КОТЛОВИНЫ И
ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ ЕЕ СТРУКТУР ДЛЯ ПОИСКОВ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ 118
Эволюция параметров седиментации и оценка мощности мезозойских отложений 118
О использовании палеореконструкций для поисков углеводородного сырья 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 129
ЛИТЕРАТУРА 134
Введение к работе
Актуальность темы.
Вопросы формирования глубоководной котловины Черного моря, несмотря на многочисленные работы, посвященные этой теме начиная с 1960 г., все еще остаются предметом дискуссий [Саваренский, Вольднер,19б0; Миндели и др., 1965; Сорский, 1966; Мелихов и др., 1971; Муратов, 1972; Адамия и др., 1974; ., 1977; Яншин и др., 1980; Шлезингер, 1998; Sengor, Yilmaz, 1981; Туголесов и др., 1985; Зоненшайн и др., 1987; Finetti et а., 1988; Милановский, 1996; Короновский, Демина, 1999; Никишин и др., 1997; 2001; Копп, Щерба ,1998; Dercourt et al., 2000; Казьмин и др., 2000; Хаин,2001; Лисицын, 2001; Лобковский и др., 2004; Галушкин, 2007; Афанасенков и др., 2007 и многие другие]. Вместе с тем, решение этих вопросов имеет принципиальное значение не только для расшифровки истории активной евроазиатской окраины палеоокеана Тетис, но и для поисков месторождений углеводородов, которые все интенсивнее проводятся в последние годы.
Дно глубоководной котловины Черного моря имеет глубину более двух километров и подстилается [Альбом..., 1989; Туголесов и др., 1985; Пояснительная..., 1993 и др.] двумя выполненными осадками впадинами - Восточной и Западной с глубинами более 11 км, разделенными погребенным под осадками валом Андрусова относительной высотою в 5-7 км. Вал кулисообразно сочленяется с прилегающим к нему с юга валом Архангельского также захороненным в осадках.
Валы Андрусова, Архангельского и ограничивающий Восточную впадину с востока захороненный в осадках вал Шатского, сложены континентальной корой [Миндели и др.,1965; Непрочное, 1976; Belousov et al.,1988; Finetti et al., 1988; Казьмин и др.,2000; Лобковский и др.,2003; Starostenko et al., 2004] в то время как центральные части глубоководной котловины имеют безгранитную кору [Саваренский, Вольднер,1960; Миндели и др.,1965; Непрочное, 1976; Belousov et al., 1988; Scalera, 2006 и др.].
Однако, конфигурация областей безгранитной коры до настоящего времени точно не определена и различается своей рисовкой в различных публикациях, равно как и рисовка отдельных тектонических структур и тектонических нарушений в Черном море [ср. Строение..., 1972; Непрочнов,1976; Gealey,1988; Belousov et al., 1988; Boulin, 1991; Okay et.al.,1994; Okay, Sahinturk, 1997; Banks,Robinson,1997; Kutas et al., 1998; Rangin et al., 2002; Kopf, 2002; Scalera, 2006 Banks, Robinson, 1997; Finetti et al.,1988; Копп, 1996; Hauser et al.,2001; Hippolyte, 2002; Паталаха и др., 2003; Dinu et al.,2005; Мелихов и др., 2006; Klaucke etal.,2006nflp.].
Время формирования Западной и Восточной впадин, как и котловины Черного моря в целом, в различных литературных источниках изменяется от триасового до плиоцен-четвертичного возрастов [Муратов, 1972; Гончаров и др., 1972; Сорохтин, 1974; Вардапетян, 1981; История..., 1987; Никишин и др., 2001; Афанасенков и др., 2007 и многие др.]. В литературных публикациях отсутствуют сведения о географических проекциях, в которых представлены карты распределения послойных и общих мощностей осадков, рельефа поверхностей раздела между разновозрастными осадками. Наряду с этим отсутствие во многих публикациях географических координат на картах с результатами исследований делает очень трудным и даже некорректным любые количественные сопоставления.
В литературе отсутствуют построения, осуществленные с учётом обоснованной в работах [Finetti et al.,1988; Persoglia et al., 1988] неодинаковости распределения скоростей продольных сейсмических волн в различных районах акватории для одновозрастных осадочных толщ. В ней также отсутствуют сведения о какой либо количественной основе реконструкции формирования важнейшего тектонического звена черноморского региона -глубоководной котловины Черного моря, включая выявление картины раскрытия впадин. Это и привело к разным взглядам на конфигурацию, природу и эволюцию различных тектонических структур глубоководной котловины Черного моря.
Проблемы восстановления режима седиментации в глубоководной котловине невозможно решить без детального знания о ряде параметров ее осадочного тела, включающих сведения о площадном распределении на акватории скоростей седиментации, данных об объемах и массах осадков, включая скорости их накопления. В литературе данные об использовании этого важнейшего инструмента изучения геологической эволюции глубоководной котловины ранее не были известны.
Все это определяет актуальность выполненной работы.
Цель работы: реконструкция формирования глубоководной котловины Черного моря. В задачи исследования входило:
Обзор существующих данных о формировании котловины Черного моря.
Восстановление мощностей, объемов, масс осадков и скоростей их роста в котловине для выявления ее эволюции.
Реконструкция раскрытия глубоководной котловины на основе расчета эйлеровых полюсов и углов поворота.
- Оценка перспектив нефтегазоносное котловины в районе вала Андрусова.
Научная новизна работы
Впервые создан электронный банк цифровой информации и построены карты в
проекции Меркатора для:
(
- мощностей осадочных слоев, приведенных к плотности четвертичных осадков
(верхний предел мощности осадков);
- нижнего и верхнего пределов скоростей осадконакопления для слоев осадков.
Впервые определены эйлеровы полюса и углы поворота, ответственные за раскрытие
глубоководной котловины, проведены палеогеодинамические реконструкции центральной части котловины и сделана количественная оценка времени начала спрединга.
Впервые проведен количественный расчет объема, массы осадочного выполнения и кайнозойской эволюции палеосклонов глубоководной котловины и сделаны предположения о возможной нефтегазоносности для участков вала Андрусова.
Практическая ценность работы
Практическая ценность работы состоит в том, что:
- оригинальные цифровые банки информации о мощностях осадков, скоростях
седиментации и поверхностях подошв осадочных слоев в глубоководной котловине Черного
моря необходимы для решения различных современных задач региональной геологии юга
России;
- восстановлены реальные характеристики седиментации в котловине и
реконструированы характеристики ее палеосклонов. Восстановление этих характеристик
происходит на основе анализа величин заключенных между нижним и верхним пределами
соответствующих параметров осадочного чехла;
- на основе палеогеодинамических реконструкций выделены участки вала
Андрусова, перспективные на обнаружение залежей углеводородов.
Результаты диссертационной работы непосредственно использовались в исследовательском проекте Российского фонда фундаментальных исследований, выполненном при участии автора диссертации (Грант РФФИ 05-05-64292).
Основные защищаемые положения
Впервые установлено, что формирование глубоководной котловины Черного моря происходило путем ее раскрытия вдоль трех» основных осей рифтинга возникших в предпалеоценовое время, переходящего в спрединг. Геометрия раскрытия описывается рассчитанными нами эйлеровыми полюсами и углами поворота.
Доказано, что наибольшие скорости кайнозойской седиментации 20-25 см / тыс. лет наблюдались в западной части Западной впадины с накоплением максимальных мощностей осадочного чехла в 13-16 км.
Впервые подсчитано, что в процессе седиментации в котловине образовалось 4445 триллионов тонн осадков со скоростью накопления 68 млрд. тонн осадков в тысячу лет, что сопровождалось выполаскиванием палеосклона котловины с величин 7.5-9 в начале кайнозоя до 0.35 в настоящее время и при этом литификация осадков привела к уменьшению их первичной мощности на 2-3 километра.
4. Впервые установлено, что в котловине с палеоценового до плиоценового времени
происходит замедление скорости осадконакопления, при этом площадь распространения
такого замедления, прогрессивно расширяется на восток, а с плиоценового времени скорость
осадконакопления резко возрастает.
Вклад автора
Автор непосредственно участвовал в оцифровке материалов о мощностях осадочных слоев глубоководной котловины, предоставленных итальянской стороной в единицах времени двойного пробега сейсмического сигнала вдоль профилей сейсмических наблюдений и участвовал в создании банка цифровой информации об осадочном теле глубоководной котловины Черного моря.
Перевод данных о мощностях осадочных слоев из временного масштаба в линейный впервые осуществлялся автором с учётом того, что скорости сейсмических волн в Западной и Восточной впадинах для одновозрастных осадочных слоев не совпадают. Для этих слоев автором выполнена плановая стыковка изопахит.
Автором предложен и реализован способ восстановления поступающих в котловину начальных мощностей осадков. Поскольку для расчётов параметров осадочного тела используются мощности слоев, прошедшие к настоящему времени процесс уплотнения, сами величины мощностей и других параметров осадочного тела автором рассматриваются как отражающие нижний предел таких величин для каждого из осадочных слоев и всей
осадочной толщи в целом. Мощности и другие параметры осадочного тела, полученные путем приведения современных плотностей слоев к плотности наиболее поверхностных отложений четвертичного возраста, автором рассматриваются как отражающие верхний предел таких величин для каждого из осадочных слоев и всей осадочной толщи в целом. Реальные первоначальные мощности поступающих осадков и другие параметры осадочного тела должны быть заключены между их верхним и нижним пределами.
Автором предложен и при его участии проведён расчёт, а также построены электронные карты:
скоростей седиментации для осадочных слоев и всей осадочной толщи в целом;
мощностей осадочных слоев, приведенных к плотности четвертичных осадков; Автором предложен и проведён расчёт
- параметров кайнозойской эволюции палеосклонов котловины;
параметров раскрытия черноморской котловины в осевых частях впадин, включая определение эйлеровых полюсов и углов поворота с использованием изогипс подошвы кайнозойских осадков;
палеогеодинамических реконструкций, а также оценено время рифтинга и спрединга в погребенных впадинах;
Кроме того, автор непосредственно оцифровывал материалы крупномасштабной карты аномального магнитного поля, предоставленной итальянской стороной, и проводил оценочные двумерные расчеты параметров инверсионного магнитоактивного слоя и идентификацию хронов полярности.
Материалы, использованные в работе.
В основу работы легла картографическая сводка данных о мощностях осадочной толщи Черного моря во временном масштабе, изложенная в работе [Finetti е.а.,1988] и дополненная автором данными экспедиции BLACKSIS, которые изложены в работе [Rangin et al.,2002]. На основе этих сведений при участии автора был создан электронный банк цифровой информации об осадочном теле глубоководной котловины Черного моря.
Определение параметров инверсионного магнитоактивного слоя проводилось с использованием предоставленной итальянской стороной крупномасштабной карты аномального магнитного поля глубоководной части Черного моря (уменьшенная цветная копия которой опубликована в [Zanolla et al., 2000]) по компьютерным программам А.А. Булычева, методика которых изложена в [Булычев и др., 1997].
Расчёт параметров раскрытия глубоководной котловины Черного моря с использованием электронной карты изогипс подошвы кайнозойских осадков проводился по методике аналогичной той, которая применялась в работе [Bullard et al., 1965] для определения параметров конечного совмещения Африки и Южной Америки. Определение эйлеровых полюсов и углов поворота проводилось по предоставленным Н.Ю. Бочаровой и М.В. Кононовым программам, алгоритмы которых изложены в [Бочарова, Кононов, 1988].
Оригинальный иллюстративный материал в настоящей диссертационной работе основан на данных созданного при участии автора электронного банка цифровой информации и представлен в виде графиков и карт, построенных в проекции Меркатора и снабженных географическими координатами.
Апробация работы
Основные результаты диссертации опубликованы автором диссертации или с участием автора диссертации в рецензируемых научно-исследовательских журналах [Шрейдер Ал.А., 2005; 2007; Шрейдер Ал. А. и др., 2004; 2007; Галушкин и др., 2006; 2007; Казьмин и др., 2000; 2007; Шрейдер и др., 2001; 2002; 2003] и доложены на VII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2005, тезисы опубликованы) а также на XIII (Москва, 2006, тезисы опубликованы) и XIV (Москва, 2007, тезисы представлены в Интернете) международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов».
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержащего 192 названия. Общий объем работы составляет 147 страниц.
Автор благодарит своего научного руководителя и Учителя профессора Н.В. Короновского за помощь и постоянную поддержку в процессе работы, автор признателен коллективу кафедры динамической геологии, на которой выполнялась работа за практическую помощь и советы. Автор хранит светлую память о профессоре А.Ф. Лимонове, советы и постоянное человеческое внимание которого помогали проведению исследований и написанию диссертационной работы. Автор искренне благодарен профессору Геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова А.А. Булычёву, ведущему научному сотруднику Музея Землеведения МГУ доктору технических наук Ю.И.
Галушкину, а также сотрудникам Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН докторам геолого-минералогических наук В.Г. Казьмину и И.М. Сборщикову, кандидату геолого-минералогических наук М.В. Кононову за консультации и критические замечания, способствовавшие улучшению работы.
