Recent and paleo-stresses at the northern margin of the Black Sea and the Crimea Mountain in Meso-Cenozoic—Quarter (according to mechanisms of earthquakes foci and field tectonophysical data)

A. Murovskaya; J.-C. Hippolyte; Ye. Sheremet; T. Yegorova

doi:10.24028/gzh.0203-3100.v40i1.2018.124013

Автор(и)

A. Murovskaya Інститут геофізики ім. С.І.Субботіна Національної академії наук України, Україна
J.-C. Hippolyte Університет Аікс-Марсель, Франція
Ye. Sheremet Університет Аікс-Марсель, Франція
T. Yegorova Інститут геофізики ім. С.І.Субботіна Національної академії наук України, Україна

DOI:

https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v40i1.2018.124013

Ключові слова:

the Crimea, the Black Sea, mechanisms of earthquakes foci, stress field, deformational regime, kinematic analysis, Cenozoic compression

Анотація

Сучасні поля напружень на північній околиці Чорного моря охарактеризовані на підставі 32 механізмів вогнищ землетрусів. Орієнтування осей стиснення в осередках свідчать про те, що сучасний тектонічний процес відбувається переважно в умовах стиснення і Транспрес. Для 13 механізмів, розташованих в смузі між Південним берегом Криму і підошвою континентального схилу, розраховане регіональне поле напружень, яке відображає деформаційний режим горизонтального стиснення в північно-західно-південно-східному напрямку. Представлені результати визначення полів палеонапряженій і деформаційних режимів по польовим тектонофізичних спостереженнями в 105 пунктах. Інтерпретація виконана в рамках двох генералізованих етапів: розтягування в ранній крейді і стиснення в кайнозої-квартер. До етапу кайнозойского стиснення віднесені поля напруги взбросового, покривного і зсувного типів. Побудовано генералізовані траєкторії стиснення, які утворюють віялоподібні малюнок в дугообразном секторі Південного берега Криму від м. Меганом до м. Аю-Даг і змінюють свій напрямок від північ-південь до захід-схід. Розраховані усереднені поля напружень, які в Судакської-Феодосійської зоні мають взбросового характер, а для центральної і західної частин Гірського Криму (ГК) представлені зсувними типами. Південно-західна частина ГК характеризується полем напруги сдвигового типу з південно-західно-північно-східним напрямком осі стиснення. Етап крейдяного розтягування охарактеризований полями напружень скидного типу. Південно-західна частина ГК характеризується трендом розтягування північно-північний схід-південь-південь-захід, а для центральної частини ГК отримано північно-східно-південно-західний напрямок розтягування.

Посилання

Afanasenkov A. P., Nikishin A. M., Obukhov A. N., 2007. Geological structure and hydrocarbon potential of the East-Black Sea region. Moscow: Na-uchnyy Mir, 172 p. (in Russian).

Balakina L. M., Vvedenskaya A. V., Golubeva I. V., Misharina L. A., Shirokova E. I., 1972. The field of elastic stresses of the Earth and the mechanism of foci of earthquakes. Moscow: Nauka, 192 p. (in Russian).

Baranova E. P., Yegorova T. P., Omelchenko V. D., 2008. Reinterpretation of seismic materials of DSS and gravity modeling along the profiles 25, 28 and 29 in the Black Sea and the Azov Sea. Geofizicheskiy zhurnal 30(5), 1—10 (in Russian).

Byzova S. L., 1980. Some issues of tectonics of the Mountainous Crimea. Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 4. Geologiya (6), 15—25 (in Russian).

Volfman Yu. M., 2015. Deformation regimes and kinematic conditions of modern tectonic faulting within the limits of the Mountain Crimea. 2. Geofizicheskiy zhurnal 37(1), 100—120. (in Russian). doi: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v37i1.2015. 111328.

Gintov O. B., 2005. Field tectonophysics and its application for the studies of deformations of the Earth’s crust of Ukraine. Kiev: Feniks, 572 p. (in Russian).

Gintov O. B., Volfman Yu. M., Kolesnikova E. Ya., Murovskaya A. V., 2014. Tectonophysical interpretation of earthquake focal mechanisms of the Zagros system. Geodinamika i tektonofizika 5(1), 305—319 (in Russian). doi: 10.5800/GT-2014-5-1-0129.

Gobarenko V. S., Murovskaya A. V., Yegorova T. P., Sheremet E. E., 2016. Contemporary conflict processes on the northern outskirts of the Black Sea. Geotektonika (4), 68—87 (in Russian). doi: 10.7868/S0016853X16040020.

Gonchar V., 2015. On substantiation of mechanism of lateral extrusion of the crust of the Mountain Crimea. Geofizicheskiy zhurnal 37(4), 145—150 (in Russian). doi: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v37i4.2015.111135.

Gonchar V. V., 2013. Collisional nature of the Crimean orogen — the experience of the finite element method. Geofizicheskiy zhurnal 35(6), 148—164 (in Russian). doi: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v35i6.2013.116526.

Kostrov B. V., 1974. Seismic moment, earthquake energy and seismic flow of mountain masses. Proceedings of the USSR Academy of Sciences. Izvestiya AN SSSR. Fizika Zemli (1), 23—40 (in Russian).

Mileev V. S., Rozanov S. B., Baraboshkin E. Yu., Shalimov I. V., 1998. Peculiarities of internal deformations of allochthons in the Mountainous Crimea. Doklady Akademii nauk 358(2), 233—235 (in Russian).

Muratov M. V. (ed.), 1969. Geology of the USSR. Vol. VIII. Crimea. Part 1. Geological description. Moscow: Nedra, 576 p. (in Russian).

Murovskaya A. V., 2012. Stress fields and deformation modes of the Western Mountainous Crimea in the Alpine stage of tectogenesis according to tectonophysical data: Dis. ... cand. geol. and min. sci. Kiev, 146 p. (in Russian).

Murovskaya A., Ippolit J.-C., Sheremet E., Yegorova T., Volfman Yu., Kolesnikova K., 2014. Deformational structures and stress fields of the south-western Crimea in the context of the evolution of Western Black Sea basin. Geodynamika (2), 53—68 (in Russian).

Osokina D. N., Fridman V. N., 1987. Investigation of the laws of the structure of the stress field in the vicinity of a shear discontinuity with friction between the banks. In: Fields of stresses and deformations in the Earth’s crust. Moscow: Nauka, P. 74—119 (in Russian).

Patalaha E. I., Gonchar V. V., Senchenkov I. K., Chervinko Î. P., 2003. Indenter mechanism in the geodynamics of the Crimean-Black Sea region. Kiev: Emko, 226 p. (in Russian).

Pustovitenko B. G., Eredzhepov E. E., 2017. Focal parameters of earthquakes in the Crimean-Black Sea region for 2016. Scientific notes of the Vernadsky Crimean Federal University. Geography. Geology 4(4), 36—48 (in Russian).

Rebetskiy Yu. L., 2007. Tectonic stresses and strength of mountain massifs. Moscow: Nauka, 406 p. (in Russian).

Tugolesov D. A., Gorshkov A. S., Meysner L. B., Solovyev V. V., Khakhalev V. I., 1985. Tectonics of the Mesozoic-Cenozoic deposits of the Black Sea basin. Moscow: Nedra, 215 p. (in Russian).

Yudin V. V., 2011. Geodynamics of the Crimea. Simferopol: Diaypi, 335 p. (in Russian).

Bott M. H. P., 1959. The mechanics of oblique slip faulting. Geol. Mag. (96), 109—117.

Byerlee J. D., 1978. Friction of Rocks. Pure Appl. Geophys. 116, 615—626.

Delvaux D., Sperner B., 2003. New aspects of tectonic stress inversion with reference to the TENSOR program. In: New insights into structural interpretation and modeling. Geol. Soc. London. Spec. Publ. 212, 75—100.

Dinu C., Wong H. K., Tambrea D., Matenco L., 2005. Stratigraphic and structural characteristics of the Romanian Black Sea shelf. Tectonophysics 410(1—4), 417—435. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2005.04.012.

Espurt N., Hippolyte J. C., Kaymakci N., Sangu E., 2014. Lithospheric structural control on inversion of the southern margin of the Black Sea Basin, Central Pontides, Turkey. Lithosphere 6(1), 26—34. http://doi.org/10.1130/L316.1.

Görür N., 1997. Cretaceous syn- to post-rift sedimentation on the southern continental margin of the Western Black Sea Basin. In: Robinson A. G. (ed.). Regional and petroleum geology of the Black Sea and surrounding region. AAPG Memoir. 68, P. 227—240.

Finetti I., Bricchi G., Del Ben A., Pipan M., Xuan Z., 1988. Geophysical study of the Black Sea. Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata XXX(117-118), 197—324.

Hippolyte J. C., Espurt N., Kaymakci N., Sangu E., Müller C., 2016. Cross-sectional anatomy and geodynamic evolution of the Central Pontide orogenic belt (northern Turkey). Int. J. Earth Sci. 105(1), 81—106. doi: 10.1007/s00531-015-1170-6.

Hippolyte J. C., Müller C., Kaymakci N., Sangu E., 2010. Dating of the Black Sea Basin: new nannoplankton ages from its inverted margin in the Central Pontides (Turkey). In: M. Sosson, N. Kaymakci, R. Stephenson, F. Bergerat, V. Starostenko (eds). Sedimentary Basin Tectonics from the Black Sea and Caucasus to the Arabian Platform. Geol. Soc. London Spec. Publ. 340, 113—136. http://doi.org/10.1144/SP340.7.

Khriachtchevskaia O., Stovba S., Stephenson R., 2010. Cretaceous-Neogene tectonic evolution of the northern margin of the Black Sea from seismic reflection data and tectonic subsidence analysis. In: M. Sosson, N. Kaymakci, R. Stephenson, F. Bergerat, V. Starostenko (eds). Sedimentary Basin Tectonics from the Black Sea and Caucasus to the Arabian Platform. Geol. Soc. London Spec. Publ. 340, 137—157. doi:10.1144/SP340.8.

Munteanu I., Matenco L., Dinu C., Cloetingh S., 2011. Kinematics of back-arc inversion of the Western Black sea Basin. Tectonics 30, TC5004. doi: 10.1029/2011TC002865.

Nikishin A. M., Okay A. I., Tüysüz O., Demirer A., Amelin N., Petrov E., 2015a. The Black Sea basins structure and history: new model based on new deep penetration regional seismic data. Part 1: Basins structure and fill. Mar. Pet. Geol. (59), 638—655.https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2014.08.017.

Nikishin A. M., Okay A. I., Tüysüz O., Demirer A., Amelin N., Petrov E., 2015b. The Black Sea basins structure and history: new model based on new deep penetration regional seismic data. Part 2: Tectonic history and paleogeography. Mar. Pet. Geol. (59), 656—670. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2014.08.018.

Nikishin A. M., Wannier M., Alekseev A. S., Almen-diger O. A., Fokin P. A., Gabdullin R. R., Khudoley A. K., Kopaevich L. F., Mityukov A. V., Petrov E. I., Rubtsova E. V., 2017. Mesozoic to recent geological history of southern Crimea and the Eastern Black Sea region. In: M. Sosson, R. Stephenson, Sh. Adamia (eds). Tectonic Evolution of the Eastern Black Sea and Caucasus. Geol. Soc. London Spec. Publ. 428, 241—264.

Okay A. I., Nikishin A. M., 2015. Tectonic evolution of the southern margin of Laurasia in the Black Sea region. Int. Geol. Rev. 57(5—8), 1051—1076.http://dx.doi.org/10.1080/00206814.2015.1010609.

Popadyuk I. V., Stovba S. M., Khriachtchevskaia O. I., 2013. The New Geological map of the Crimea Mountains by SPK — Geoservice as a new approach to understanding the Black Sea Region. Abstracts of Darius Programme, Eastern Black Sea — Caucasus Workshop, 24—25 June, 2013, Tbilisi, Georgia, P. 48—50.

Robinson A., Spadini G., Cloetingh S., Rudat J., 1995. Stratigraphic evolution of the Black Sea inferences from basin modelling. Mar. Pet. Geol. 12(8), 821—835.

Saintot A., Angelier J., Chorowicz J., 1999. Mechanical significance of structural patterns identified by remote sensing studies: a multiscale analysis of tec-tonic structures in Crimea. Tectonophysics 313(1-2), 187—218. doi: 10.1016/S0040-1951(99)00196-1.

Sheremet Y., Sosson M., Müller C., Gintov O., Murovskaya A., Yegorova T., 2016a. Key problems of stratigraphy in the Eastern Crimea Peninsula: some insights from new dating and structural data. In: M. Sosson, R. Stephenson, Sh. Adamia (eds). Tectonic Evolution of the Eastern Black Sea and Caucasus. Geol. Soc. London Spec. Publ. 428, 265—305.

Sheremet Y., Sosson M., Ratzov G., Sydorenko G., Voitsitskiy Z., Yegorova T., Gintov O., Murovskaya A., 2016b. An offshore-onland transect across the north-eastern Black Sea basin (Crimean margin): Evidence of Paleocene to Pliocene two-stage compression. Tectonophysics 688, 84—100. doi: 10.1016/j.tecto.2016.09.015.

Starostenko V. I., Sosson M., Farfulyak L., Gintov O. B., Yegorova T., Murovskaya A., Sheremet Ye., Legostaeva O., 2017. Deep crustal structure of the transition zone of the Scythian Plate and the East European Platform (DOBRE-5 profile): consequences of the Alpine tectonic evolution. Geofizicheskiy zhurnal 39(4), 119—121.

Vavrychuk V., 2014. Iterative joint inversion for stress and fault orientations from focal mechanisms. Geophys. J. Int. 199, 69—77. doi: 10.1093/gji/ggu224.

Yegorova T., Gobarenko V., 2010. Structure of the Earth’s crust and upper mantle of the West- and East-Black Sea Basins revealed from geophysical data and its tectonic implications. In: M. Sosson, N. Kaymakci, R. Stephenson, F. Bergerat, V. Starostenko (eds). Sedimentary Basin Tectonics from the Black Sea and Caucasus to the Arabian Platform. Geol. Soc. London Spec. Publ. 340, 23—42. doi: 10.1144/SP340.3.

Zonenshain L. P., Le Pichon X., 1986. Deep basins of the Black Sea and Caspian Sea as remnants of Mesozoic. Tectonophysics 123(1), 181—211. doi: 10.1016/0040-1951(86)90197-6.