Geothermal sections of the earth's crust and upper mantle of the Black Sea and its northern border

Authors

  • R.I. Kutas Institute of Geophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v33i6.2011.116792

Abstract

Results of measurements of heat flow and mathematical simulation of geothermic state of the lithosphere along two profiles, crossing the western and the eastern depressions of the Black Sea and flanking northward tectonic structures of different age have been presented. It has been shown that considerable variations of temperatures and heat flow within the lithosphere by lateral, depth and temporally are related to both geodynamic processes, accompanied by intensification of heat evacuation from the Earth interior during the stages of activization of tectono-magmatic activity and violation of heat transfer conditions and distribution of radiogenic heat sources in the Earth’s crust, stipulated by special features of its structure and evolution. Great effect on distribution of surface heat flow in the Black Sea basin is produced by tectonic reconstruction of the lithosphere since Late Meso-Cenozoic, accumulation of thick terrains of young sediments, formation of thrust faults, dynamics of fluids et al. Anomalously low heat flows in the Black Sea megadepression are related to sedimentation of thick terrains of Pliocene-Quaternary formations. Situation changes with depth. The mantle component of heat flow has maximal values under «granitless» depressions of the Black Sea. Within their limits isotherms occupy superior position. The thickness of geothermic lithosphere changes from 80-90 km under the West Black Sea and East Black Sea Depressions to 180-200 km under the south slope of the East European Platform. Position of geothermic asthenosphere has been compared to the results of seismotomographic studies. In behavior of geothermic asthenosphere and the layer of decreased seismic velocities in the upper mantle some general regularities, complicated by peculiarities of geological development of separate tectonic elements can be traced.

References

Бондарчук Р. К., Герасимов М. С., Білецький С. В. Структурно-речовинні комплекси (СРК) Азово-Чорноморського регіону // Геодинамика, тектоника и флюидодинамика нефтегазоносных регионов Украины: Сб. докл. VII Междунар. конф. «Крым-2007». - Симферополь: Агео, 2008. - С. 151-170.

Бугаенко И. В., Шумлянская Л. А., Заец Л. Н., Цветкова Т. А. Трехмерная Р-скоростная модель мантии Черного моря и прилегающей территории // Геофиз. журн. - 2008. - 30, № 5. - С. 145-160.

Галушкин Ю. И., Кутас Р. И. Днепровско-Донецкий палеорифт: эволюция теплового режима и нефтегазоносность // Геофиз. журн. - 1995. - 17, № 3. - С. 13-23.

Галушкин Ю. И., Шрейдер А. А., Булычев А. А., Шрейдер Ал. А. Тепловой поток и термическая эволюция литосферы Черноморской впадины // Океанология. - 2006. - 46, № 2. - С. 296-314.

Герасимов М. Е. Надвиговый характер мегантиклинория Горного Крыма и сейсмичность Керченского полуострова // Геофиз. журн. - 1991. - 13, № 3. - С. 34-41.

Гожик П. Ф., Маслун Н. В., Войцицький З. Я., Іванік М. М., Ключина Г. В. Стратиграфічна будова кайнозойських відкладів Прикерченського шельфу та Східно-Чорноморської западини // Геолог. журн. - 2010. - № 1. - С. 7-41.

Гончаров М. В., Непрочнов Ю. П., Непрочнова А. Ф. Рельеф дна и глубинное строение Черноморской впадины. - Москва: Наука, 1972. - 159 с.

Егорова Т. П., Баранова Е. П., Омельченко В. Д. Переинтерпретация сейсмических материалов ГСЗ и гравитационное моделирование по профилям 25, 28, 29 в Черном и Азовском морях // Геофиз. журн. - 2008. - 30, № 5. - С. 124-144.

Земная кора и история развития Черноморской впадины / Под ред. Ю. Д. Буланже, М. В. Муратова, С. И. Субботина, Б. И. Балавадзе. - Москва: Наука, 1975. - 358 с.

Золотарев В. Г., Сочельников В. В., Маловицкий Я. П. Результаты измерений теплового потока в Черноморском и Средиземноморском бассейнах // Океанология. - 1979. - 19. - С. 1059-1065.

Казьмин В. Г., Шрейдер А. А., Финнети И., Мелехов В. Р., Булычев А. А., Гилод Д. А., Андреев О. И., Шрейдер Ал. Ан. Ранние стадии развития Черного моря по сейсмическим данным // Геотектоника. - 2000. - № 1. - С. 46-60.

Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. - Москва: Наука, 1964. - 487 с.

Козленко М. В., Козленко Ю. В., Лысынчук Д. В. Глубинное строение земной коры западной части Черного моря по результатам комплексной переинтерпретации геофизических данных по профилю ГСЗ 25 // Геофиз. журн. - 2009. - 31, № 6. - С. 77-91. Кутас Р. И. Анализ термомеханических моделей эволюции Черноморского бассейна // Геофиз. журн. - 2003. - 25, № 2. - С. 36-47.

Кутас Р. И. Геотермические условия бассейна Черного моря и его обрамления // Геофиз. журн. - 32, № 6. - 2010. - С. 135-158.

Кутас Р. И. Поле тепловых потоков и геотермическая модель земной коры. - Киев: Наук. думка, 1978. - 148 с.

Кутас Р. И., Гордиенко В. В. Изучение теплового потока в Крыму // Геофиз. сб. АН УССР. - 1975. - Вып. 67. - С. 75-79.

Кутас Р. И., Гордиенко В. В. Тепловое поле Украины. - Киев: Наук. думка, 1971. - 140 с.

Кутас Р. И., Цвященко В. А. Трехмерная геотермическая модель и некоторые особенности геологического развития Равнинного Крыма // Геофиз. журн. - 1986. - 8, № 3. - С. 58-67.

Кутас Р. И., Коболев В. П., Цвященко В. А., Бевзюк М. И., Кравчук О. П. Геотермическая модель Черноморской впадины // Геофиз. журн. - 1997. - 19, № 6. - С. 70-83.

Кутас Р. И., Бевзюк М. И., Михайлик С. Ф. Методика и результаты определения тепловых потоков на Украинском щите и его склонах // Геофиз. журн. - 1981. - 8, № 1. - С. 22-29.

Кутас Р. І., Корчагін І. М., Цвященко О. В., Зубаль С. Д. Технологія моделювання теплового поля в складних однорідних та неоднорідних середовищах: програмне забезпечення, методичні принципи, практичні результати // Геоінформатика. - 2003. - № 2. - С. 35-45.

Кутас Р. И., Кравчук О. П., Бевзюк М. И., Стахова Л. И. Результаты геотермических исследований в северной части Черного моря // Геофиз. журн. - 2007. - 29, № 4. - С. 49-65.

Кутас Р. И., Цвященко В. А., Корчагин И. Н. Моделирование теплового поля континентальной литосферы. - Киев: Наук. думка, 1989. - 192 с.

Смирнов Я. Б. Тепловое поле территории СССР: пояснительная записка к картам теплового потока и глубинных температур в масштабе 1:10 000 000. - Москва: ГУГК, 1980. - 150 с.

Строение и эволюция земной коры и верхней мантии Черного моря / Ред. В. В. Белоусов, Б. С. Вольвовский. - Москва: Наука, 1989. - 208 с.

Туголесов Д. А., Горшков А. С., Мейснер Л. Б., Соловьев В. В., Хахалев Е. М. Тектоника мезокайнозойских отложений Черноморской впадины. - Москва: Недра, 1985. - 215 с.

Cermak V., Bodri L., Rybach L., Buntebarth G. Relationship between seismic velocity and heat production: comparison of two sets of data and test of validity // Earth Planet. Sci. Lett. - 1990. - 99. - P. 48-57.

Chapman D. S., Furlong K. P. Thermal state of the continental lower crust // Continental lower crust / Eds. D. M. Fountain, R. Aculus, R. W. Kay. - Amsterdam, London: Elsevier, 1992. - P. 179-199.

Finetti I., Brichci G., Del Ben A., Pipan M., Xuan Z. Geophysical study of the Black Sea area // Bull. Geof. Teor. Appl. - 1988. - XXX (117-118). - P. 197-324.

Fountain D. M. Is there a relationship between seismic velocity and heat production for crustal rocks // Earth Planet. Sci Lett. - 1986. - 79. - P. 145-150.

Golmshtok A. Yu., Zonenshain L. P., Terekhov A. A., Shainurov R. V. Age, thermal evolution and history of the Black Sea Basin based on heat flow and multichanel reflection data // Tectonophysics. - 1992. - 210. - P. 273-293.

Kutas R. Heat flow, radiogenic heat and crustal thickness in south-west USSR // Tectonophysics. - 1984. - 103. - P. 167-174.

Rybach L., Buntebarth G. Relationship between the petrophysical properties, density, seismic velocity, heat generation and mineralogical constitution // Earth Planet. Sci. Lett. - 1982. - 57. - P. 367-376.

Starostenko V., Buryanov V., Makarenko I., Rusakov O., Stephenson R., Nikishin A., Georgiev G., Gerasimov M., Dimitriu R., Legostaeva O., Pchelerov V., Sava C. Topography of the crust-mantle boundary beneath the Black Sea Basin // Tectonophysics. - 2004. - 381. - P. 211-233.

Published

2011-12-01

How to Cite

Kutas, R. (2011). Geothermal sections of the earth’s crust and upper mantle of the Black Sea and its northern border. Geofizičeskij žurnal, 33(6), 50–67. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v33i6.2011.116792

Issue

Section

Articles