Geophysical heterogeneity of the lithosphere of the megabasin of the Black Sea

V. I. Starostenko; I.B. Makarenko; O. M. Rusakov; I.K. Pashkevich; R.I. Kutas; O.V. Legostayeva

doi:10.24028/gzh.0203-3100.v32i5.2010.117496

Автор(и)

V. I. Starostenko S.I. Subbotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine, Україна
I.B. Makarenko S.I. Subbotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine, Україна
O. M. Rusakov S.I. Subbotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine, Україна
I.K. Pashkevich S.I. Subbotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine, Україна
R.I. Kutas S.I. Subbotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine, Україна
O.V. Legostayeva S.I. Subbotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine, Україна

DOI:

https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v32i5.2010.117496

Анотація

Magnetic, gravity, heat flow, seismic and Vp -tomographic data from the Black Sea basin has been interpreted comprehensively for the first time. It has resulted in a new and consistent image of lithosphere density, magnetic, thermal and velocity heterogeneities. The most detailed map of faults is compiled for the consolidated crust. A substantial and important difference in the crust and mantle structure and geophysical parameters of the Western and Eastern Black Sea depressions is revealed. These dissimilarities are in the sizes of areas of "granite-less" crust, pattern and intensity of heat flow, topography of the bottom of the crust, thermal lithosphere, mantle seismic velocity and structure of magnetic and gravity anomalies of the crust. The large mantle long-lived fault zones have been more reliably delineated in the Black Sea with the most prominent Odessa-Sinop fault zone. The Western and Eastern Black Sea depressions have been sequentially formed on two large distinct continental blocks with independent post-rift development. The rifting of the western basin began earlier than that of the eastern one. The Eastern Black Sea basin is characterized by longer thermal activity than the Western Black Sea basin and consequently it has been stabilized later.

Посилання

Афанасенков А.П., Никишин А.М., Обухов А.Н. Геологическое строение и углеводородный потенциал Восточно-Черноморского региона. - Москва: Науч. мир, 2007. - 172 с.

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

Вурьянов В.В., Козленко В.Г., Русаков О.М. Универсальная модель приведения для интерпретации гравитационных аномалий методом подбора // Докл. АН УССР. Сер. Б. - 1981 - № 5. - С. 3-6.

Вурьянов В. В, Гордиенко В. В., Русаков О.М., Соловьев В.Д. Неоднородности тектоносферы Черного моря по данным изучения геофизических полей / / Геофиз. журн. - 1987 - 9, № 3. - С. 187-190.

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.

Геология шельфа УССР. Тектоника / Под ред. В.Б. Соллогуба. - Киев: Наук. думка, 1987 - 150 с.

Геофизические параметры литосферы южного сектора Альпийского орогена / Под ред. Б. С. Вольвовского, В. И. Старостенко. - Киев: Наук. думка, 1996. - 215 с.

Єнтін В. А., Гінтов О. В., Дзюба В. М., Нечаева Т.С., Пашкевич І.К., Шимків Л. М. Геофізична основа тектонічної карти України: (Звіт) - Київ: Геоинформ, 2002. - 55 с.

Казьмин В. Г., Шрейдер Ал. А., Шрейдер А. А. Возраст Западной впадины Черного моря по результатам изучения аномального магнитного поля и геологическим данным // Океанология. - 2007. - № 4. - С. 613-621.

Карта аномального магнитного поля Европы / Под ред. Т. Н. Симоненко, И. К. Пашкевич. - Москва, 1990.

Кравченко С.Н., Орлюк М.И., Русаков О.М. Новый подход к интерпретации региональной Западно-Черноморской магнитной аномалии //Геофиз. журн. - 2003. - 25, № 3. - С. 135- 144.

Кутас Р. И. Анализ термомеханических моделей эволюции Черноморского бассейна / / Геофиз. журн. - 2003. - 25, № 2. - С. 36- 47.

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

Кутас Р. И., Цвященко В. А. Влияние осадконакопления на тепловое поле Черноморской впадины / / Геофиз. журн. - 1993. - 15, № 1. - С. 23-34.

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.

Литосфера Центральной и Восточной Европы: Молодые платформы и Альпийский складчатый пояс / Под ред. А. В. Чекунова. - Киев: Наук. думка, 1994. - С. 308-316.

Маловицкий Я.П., Углов Б.Д., Осипов Г.В. Геомагнитное поле Черноморской впадины / / Геофиз. сб. - 1969. - Вып. 32. - С. 28-38.

Международная тектоническая карта Европы и смежных областей. - 2-е изд. М 1 : 2 500 000 / Под ред. А. А. Богданова, В. Е. Хаина. - Москва, 1981. - 20 л.

Международная тектоническая карта Европы. - М 1 : 5 000 000 / Под ред. В. Е Хайна, Ю. Г. Леонова. - Москва, 1998. - 5 л.

Мирлин Е.Г., Мелихов В.Р., Михайлов О.В., Непрочное Ю.П. О природе магнитных аномалий в Черноморской впадине / / Изв. АН СССР. Сер. геол. - 1972. - № 9. - С. 60- 71.

Пашкевич И. К., Мозговая А. П., Орлюк М. И. Объемная магнитная модель Крыма и сопредельных регионов применительно к сейсмическому районированию // Геодинамика и глубинное строение сейсмогенных зон Украины. - Киев: Наук. думка, 1993. - С. 9 - 18 с.

Русаков О. М. Гравитационная модель тектоно- сферы Индийского океана. - Киев: Наук. думка, 1991. - 228 с.

Старостенко В. И., Пашкевич И. К., Макаренко И. Б., Русаков О. М., Кутас Р. И., Легостаева О. В. Разломная тектоника консолидированной коры северо-западного шельфа Чорного моря // Геофиз. журн. - 2005. - 27, № 2. - С. 195-207.

Туголесов А. Д., Горшков А. С., Мейснер Л. Б., Соловьев В.В. Хахалев Е.М. Тектоника мезо- кайнозойских отложений Черноморской впадины. - Москва: Недра, 1985. - 216 с.

Чекунов А.В. Проблемы Черноморской впадины // Геофиз. журн. - 1987. - 9, № 4. - С. 3-25.

Чекунов А.В., Маловицкий Я.П. Глубинные разломы и блоковое строение земной коры / / Земная кора и история развития Черноморской впадины. - Москва: Наука, 1975. - С. 308-316.

Шрейдер А. А., Казьмин В. Г., Лыгин В. С. Магнитные аномалии и проблема возраста котловин Черного моря // Геотектоника. - 1997 - № 1. - С. 59-70.

Adamia Sh., Lordkipanidze M., Zakariadze G. Evolution of an active continental margin as exemplified by the Alpine history of the Caucasus // Tectonophysics. - 1977. - 40. - P. 183- 199.

Akbayram K., Okay A., Stir M., Topuz G. New U-Pb and Rb - Sr ages from northwest Turkey; Early Cretaceous continental collision in the western Pontides // Geophys. Res. Abstr. EGU2009- 7395-2. - 2009.

Belousov V. V., Volvovsky B. S., Arkhipov I. V., Buryanov V.B., Evsyukov Y.D., Goncharov V.P., Gordienko V. V., Ismagilov D. F., Kislov G. K., Kogan L. I., Kondyurin A. V., Kozlov V. N., Lebedev L. I., Lokholatnikov V. M., Malovitsky Y. P., Moskalenko V.N., Neprochnov Y.P., Ostisty B.K., Rusakov O. M., Shimkus K. M., Shlezinger A. E., Sochelnikov V. V., Sollogub V. B., Solovyev V. D., Starostenko V.I., Starovoitov A.F., Terekhov A.A., Volvovsky I. S., Shigunov A. S., Zolotarev V. G. Structure and evolution of the Earth's crust and upper mantle of the Black Sea // Boll. di Geo- fis. Teorica ed Applicata. - 1988. - 30, № 117- 118. - P. 109-196.

Besutiu L., Zugravescu D. Geophysical evidence on the Black sea opening and geodynamic echoes in the inland // Докл. IV Междунар. конф. “Крьім-2002''. - Симферополь: ГУК, 2003. - С. 168-179.

Bott M.H.P. The Interior of the Earth. - London: Edward Arnold, 1971. - 372 p.

Bozkurt E., Winchester J. A., Piper J. D. A. Tectonics and Magmatism in Turkey and Surrounding Area // Geol. Soc. of London. Spec. Publ. - 2000. - 173. - 521 p.

Cloetingh S., Spadini G., van Wees J. D., Beekman F. Thermo-mechanical modeling of Black Sea (de)formation // Sedimentary Geology. - 2003. - 156. - P. 169-184.

Coles R. L. , Haines G. V. , Jansen van Beek G. , Nandi A., Walker J. K. Magnetic anomaly maps from 40 ° N to 83° N derived from MAGSAT satellite data // Geophys. Res. Lett. - 1982. - 9. - P. 281-284.

Dziewonsky A. M., Anderson D. I. Preliminary reference Earth model // Physics of the Earth and Planetary Interior. - 1981. - 25. - P. 297- 356.

Finetti I., Bricchi G., Del Ben A., Pipan M., Xuan Z. Geophysical study of the Black Sea area // Boll. di Geofis. Teorica ed Applicata. - 1988. - 30, № 117-118. - P. 197-324.

Gorür N. Timing of opening of the Black Sea basin//Tectonophysics. - 1988. - 147. - P. 247- 262.

Gorür N., Monod O., Okay A.I., §engor, A.M., Tü- ysüz O., Yigitbas E., Sakinç M., Akkok R. Palaeo- geographic and tectonic position of the Carboniferous rocks of the western Pontides (Turkey) in frame of the Variscan belt // Bull. de la Soc. de Géologique France. - 1997. - 168. - P. 19- 205.

Haines G. V. Magsat vertical field anomalies above 40 ° N from spherical Cap Harmonic Analysis // J. Geophys. Res. - 1985. - 90. - P. 2593- 2598.

Hippolite J. C., Müller C., Kaymakci N., Sangy E. Dating of the Black Sea Basin: new nannoplank- ton ages from its inverted margin in the Central Pontides (Turkey) / Eds M. Sosson, N. Kaymakci, R. Stephenson, F. Bergerat, V. Starostenko. Sedimentary Basin Tectonics from the Black Sea and Caucasus to the Arabian Platform. Geol. Soc. Spec. Publ. London, Special Publications - 2010. - 340. - P. 113-136.

Kaymakci N., Duermeijer C. E., Langreis C., White S. H., van Dijk P. M. Palaeomagnetic evolution of the £ankiri Basin (central Anatolia, Turkey): implications for oroclinal bending due to indentation // Geol. Mag. - 2003. - 140. - P. 343-355.

Khriachtchevskaia O., Stovba O., Stephenson R. Cretaceous-Neogene tectonic evolution of the northern margin of the Black Sea from seismic reflection data and tectonic subsidence analysis / Eds M. Sosson, N. Kaymakci, R. Stephenson, F. Bergerat, V. Starostenko. Sedimentary Basin Tectonics from the Black Sea and Caucasus to the Arabian Platform. Geol. Soc. Spec. Publ. London, Special Publications. - 2010. - 340 - P. 137-157.

Kutas R. I., Kobolev V. P., Tsvyaschenko V.A. Heat flow and geothermal model of the Black Sea depression//Tectonophysics. - 1998. - 291. - P. 91-100.

Kutas R. I., Palyi S. I., Rusakov O. M. Deep faults, heat flow and gas leakage in the northern Black Sea // Geo-Marine-Letters. - 2004. - 24. - P. 163-168.

Nikishin A. M., Korotaev M. V., Ershov A. V., Bru - net M. F. The Black Sea basin: tectonic history and Neogene - Quaternary rapid subsidence modeling // Sediment. Geology. - 2003. - 156. - P. 149-168

Okay A. I., Sengör A. M. C., Görür N. Kinematic history of the opening of the Black Sea and its effect on the surrounding regions // Geology - 1994. - 22. - P. 267-270.

Okay A., Sahiturk O.A. Geology of the Eastern Pontides / Ed. A. G. Robinson. Regional and petroleum geology of the Black Sea and surround - ing region // Amer. Assoc. of Petroleum Geol. Memoir. - 1997. - 68. - P. 291-311.

Pashkevich I. K., Orlyuk M. I., Bogdanova S. V. Large- scale magnetic segments of Europe, their juncture zones and relationships with tectonic units // 9th Meet. of the Assoc. of Eur. Geol. Soc. Precambrian Europe: Stratigraphy, Structure Evolution

and Mineralization. - St .-Petersbourg, 1995. - P. 85-86.

Rangin C., Bader A. G., Pascal G., Ecevitoplu B., Goriir N. Deep structure of the Mid Black Sea High (offshore Turkey) imaged by multi-channel seismic survey (BLACKSIS cruise) // Marine Geology. - 2002. - 182. - P. 265-278.

Regional and Petroleum Geology of the Black Sea and Surrounding Region / Ed. A.G. Robinson // Amer. Assoc. of Petroleum Geol. Memoir. - 1997. - 68. - P. 1-385.

Robertson A.H.F., Ustaomer T. Tectonic evolution of the Intra-Pontide suture zone in the Armutlu Peninsula, NW. Turkey // Tectonophysics. - 2004. - 381. - P. 125-209.

Spadini G., Robinson A., Cloetingh. Western versus Black Sea tectonic evolution: prerift lithospheric controls on basin formation // Tectonophysics. - 1996. - 266. - P. 139-154.

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

Stephenson R., Schellart W.P. The Black Sea back- arc basin: insights to its origin from geodynamic models of modern analogues / Eds M. Sosson, N. Kaymakci, R. Stephenson, F. Bergerat, V. Starostenko. Sedimentary Basin Tectonics from the Black Sea and Caucasus to the Arabian Platform. Geol. Soc. Spec. Publ. London, Special Publications. - 2010. - 340. - P. 11-21.

Sunal G., Tuysuz O. Palaeostress analysis of Tertiary post-collisional structures in the Western Pontides, Northern Turkey // Geol. Mag. - 2002 - 139. - P. 343-359.

Taylor P., Heirtzler J., Nazarova K., Pashkevich I., Orlyuk M. The nature of the Kursk Magnetic anomaly from modeling Magsat and aeromag - netic data // IUGG XXI Gen. Assembly. Bool- der. 5-14 Aug., 1995. - P. 1387.

Tectonics and Magmatism in Turkey and Surro - unding Area / Eds E. Bozkurt, J.A. Winchester, J.D.A. Piper // Geol. Soc. London. Spec. Publ. - 2003. - 173. - 521 p.

Tuysuz O. Geology of the Cretaceous sedimentary basins of the Western Pontides // Geology J - 1999. - 34. - P. 75-93.

Zonenshain L.P., Le Pichon X. Deep basins of the Black Sea and Caspian Sea as remnants of Mesozoic backarc basins // Tectonophysics. - 1986 - 123. - P. 181-211.