Особливості геологічної будови і фізичних властивостей плейстоценових відкладів північно-західного шельфу Чорного моря

Размещено на http://www.allbest.ru/

Відділення морської геології і осадочного рудоутворення

ННПМ НАН України

УДК 551.35

Спеціальність 04.00.10 - геологія океанів і морів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

Особливості геологічної будови і фізичних властивостей плейстоценових відкладів північно-західного шельфу Чорного моря

Фащевський Сергій Миколайович

Київ - 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі інженерної геології і гідрогеології

Одеського національного університету ім. І.І.Мечникова

Науковий керівник: доктор геолого-мінералогічних наук, ст. науковий співробітник Коніков Євген Георгійович, професор кафедри інженерної геології і гідрогеології Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова

Офіційні опоненти:

- доктор геолого-мінералогічних наук, професор Ларченков Евген Павлович завідувач кафедри загальної і морської геології Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова

- кандидат геолого-мінералогічних наук Орловський Георгій Миколайович Відділення морської геології і осадочного рудоутворення ННПМ НАН України, провідний науковий співробітник

Провідна установа: Інститут геологічних наук НАН України

Захист дисертації відбудеться 23.05.2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.164.01 Відділення морської геології і осадочного рудоутворення ННПМ НАН України за адресою: 01054, м. Київ, вул. О.Гончара, 55-б

З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Відділення морської геології і осадочного рудоутворення ННПМ НАН України

Автореферат розісланий 18.04.2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, член-кореспондент МАН Євразії Іванников О.В.

Анотації

Фащевський С.Н. Особливості геологічної будови і фізичних властивостей плейстоценових відкладів північно-західного шельфу Чорного моря. - Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата геологічних наук за фахом 04.00.10 - геологія океанів і морів. - Відділення морської геології і осадочного рудоутворення ННПМ НАН України, Київ - 2002.

Дисертаційна робота присвячена вивченню геологічної будови, палеогеографії і фізичних властивостей плейстоценових відкладів північно-західного шельфу Чорного моря. У роботі виділено і детально описано Каркинітський, Кримський, Західно-Кримський, Центрально-Голіцинський і Одесько-Дунайський опорні геологічні розрізи плейстоценових відкладів. Їхнє зіставлення дозволило встановити генетичні типи плейстоценових відкладів, скласти карти поширення і палеогеографії основних регіональних стратиграфічних горизонтів. Вивчено закономірності розподілу і мінливості фізичних властивостей цих відкладів. Виділено трансгресивно-регресивну ритміку нашарування відкладів карангату. Запропоновано обґрунтування стратиграфії і палеогеографії посткарангатських відкладів, а також уточнено структуру новоевксинських відкладів. Зроблено висновок, що більшість вивчених регіональних стратиграфічних горизонтів шельфу відповідає повному трансгресивно-регресивному циклу осадконакопичення. Уточнено форму кривої коливання рівня Чорного моря в плейстоцені.

Ключові слова: шельф, плейстоценові відклади, літолого-генетичні комплекси, палеогеографія, регіональні стратиграфічні горизонти.

Fachtchevsky S.N. Peculiarities of geology and physical properties of pleistocene sediments of the Black Sea North Western Shelf. - Manuscript.

Ph.D thesis in Geology by speciality 04.00.10 - Geology of Oceans and Seas. Marine Geology and Sedimentary Ore Department of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2002.

Ph.D. thesis refers to geology, palaegeography and physical properties of pleistocene sediments at north-western Black Sea Shelf (NWBSS). Author singles out and describes the reference pleistocene profiles at NWBSS, namely Karkinit, West-Crimean, Central-Golicin and Odessa-Danube profiles. Collation of their details helped to determine and map various types of genesis of pleistocene sediments and lay down palaegeographic schemes for the main regional stratigraphy stratums of Pleistocene sediments of NWBSS. Main patterns of physical properties distribution of these sediments were studied. Transgressive-regressive rhythm of sedimentation was detected in the mass of karangat stratum. Validation of stratigraphic position and palaegeographic context of postkarangat stratums was posed out. Structure of novoevksin regional stratigraphy stratum was amended. On the basis of above, it was concluded that in the most cases regional stratigraphy stratums of pleistocene sediments of NWBSS reflect the complete rhythm of transgressive-regressive sedimentation. Furthermore shape of the fluctuation curve of Black Sea pleistocene level was figured out with more details.

Key words: shelf, pleistocene sediments, palaegeography, regional stratigraphic stratums.

Фащевский С.Н. Особенности геологического строения и физических свойств плейстоценовых отложений северо-западного шельфа Черного моря. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.10 - геология океанов и морей. - Отделение морской геологии и осадочного рудообразования ННПМ НАН Украины - Киев, 2002.

Диссертационная работа посвящена изучению литологии, стратиграфии и особенностей осадконакопления, а также изменчивости физических свойств плейстоценовых отложений северо-западного шельфа Черного моря (изучаемого шельфа). Фактографическая база включает материалы изучения 216 колонковых скважин, 200 вибропоршневых скважин, 2196 определений физических свойств плейстоценовых отложений, а также 1247 определений гранулометрического состава. Опробование опорных полигонов включало изучение литологических описаний колонок скважин, фаунистических находок, обработку данных гранулометрического анализа, а также статистический анализ основных показателей физических свойств отложений. Остальная территория изучалась по характерным профилям.

В работе выделены и детально описаны Каркинитский, Западно-Крымский, Центрально-Голицынский и Одесско-Дунайский опорные геологические разрезы плейстоценовых отложений. Их сопоставление позволило установить генетические типы плейстоценовых отложений, а также дать им комплексную геологическую характеристику. Составлены карты распространения генетических типов для основных региональных стратиграфических горизонтов, а также предложены схемы стратиграфического, генетического расчленения и палеогеографии плейстоценовых отложений Изучаемого шельфа для основных этапов плейстоцена.

Выделены основные региональные стратиграфические горизонты, ранее обоснованные для иных зон осадконакопления: нерасчлененный чаудинский, древнеэвксинско-узунларский, карангатский, посткарангатский и новоэвксинский. По комплексу характерных литологических, макрофаунистических и иных признаков сделан вывод о том, что отложения всех региональных стратиграфических комплексов синхронны трансгрессивно-регрессивным циклам осадконакопления. Для большинства из выделенных региональных стратиграфических горизонтов характерна следующая закономерность: трансгрессивные составляющие циклов выполнены в основном прибрежно-морскими отложениями, регрессивные составляющие - разновидностями аллювиальных отложений. С учетом вновь полученных данных о геологическом строении и палеогеографии плейстоценовых отложений шельфа, а также с учетом недавних профильных публикации уточнена форма кривой колебания уровня Черного моря в среднем и позднем плейстоцене.

Выявлена неизвестная ранее последовательность напластования карангатских отложений Каркинитского залива и Одесско-Дунайского взморья. Эта последовательность включает два трансгрессивных и один прослой континентальных отложений. Неоднородность толщи проявляется различием отметок залегания верхних и нижних слоев, более опресненным составом фауны нижнего трансгрессивного слоя и статистически обоснованной разницей распределения и характера изменчивости физических свойств отложений. Позднекарангатская фаза трансгрессии была многоступенчатой и оставила после себя реликты не менее трех промежуточных береговых линий на абсолютных отметках -35 м, и -10 м, и даже +4 м.

В центральной части изучаемого шельфа впервые выделены отложения посткарангатского регионального стратиграфического горизонта в составе не менее трех трансгрессивно-регрессивных циклов. Установлено стратиграфическое положение этого горизонта и предложено обоснование последовательности трансгрессивно-регрессивных колебаний уровня бассейна, с учетом климатических и гидрологических факторов водного баланса Черного моря. Стратиграфическое положение сурожских (каркинитско-тарханкутских) слоев определено как наиболее молодая трансгрессивная генерация посткарангатских отложений.

Предложено уточнить структуру новоэвксинского регионального стратиграфического горизонта на изучаемом шельфе: а) антские слои, отвечающие регрессионному циклу осадконакопления; б) нижний прослой верхненовоэвксинских трансгрессивных слоев, отвечающий начальному этапу трансгрессии; в) верхний прослой верхненовоэвксинских трансгрессивных слоев, отвечающий максимуму трансгрессии; г) субаэральные слои, относящиеся к завершающему моменту новоэвксинского трансгрессивно-регрессивного цикла.

На изучаемом шельфе широко развиты отложения промежуточных этапов трансгрессий и регрессий плейстоцена. Выделены по две генерации ранне- и среднеплейстоценовых отложений. Установлены неоднократные деформации береговых линий на изучаемом шельфе в позднем плейстоцене: включая шесть уровней карангатского бассейна, восемь уровней посткарангатского бассейна и семь уровней новоэвксинского бассейна. Крупные регрессии - постчаудинская, посткарангатская и ранненовоэвксинская - оставили после себя пространственно-выраженные, субгоризонтальные поверхности развития континентальных отложений. Эти отложения являются надежными реперами расчленения морских разрезов изучаемого шельфа, для которых характерно последовательное наслаивание разновозрастных слоев сходного генезиса. Предложено считать эти отложения маркирующими, отмечающими рубежи плейстоценовой стратиграфии.

Дана комплексная характеристика состава и физических свойств отложений основных региональных стратиграфических комплексов плейстоцена изучаемого шельфа, включая отложения континентального генезиса, а также установлены закономерности изменчивости физических свойств этих отложений. Отмечено, что сильнее всего отличаются свойства морских и континентальных отложений. Аллювиальные отложения СЗШЧМ новоэвксинского возраста являются наилучшим основанием для сооружаемых объектов. Предложенная оценка вертикальной и латеральной изменчивости комплекса физических свойств способствует определению пространственного положения и генетическому расчленению основных стратиграфо-генетических горизонтов плейстоценовых отложений изучаемого шельфа.

Ключевые слова: шельф, плейстоценовые отложения, генетические комплексы, палеогеография, региональные стратиграфические горизонты.

Загальна характеристика роботи

Актуальність. Своєрідна морфоструктурна будова північно-західного шельфу Чорного моря (далі - досліджуваного шельфу) обумовила відносно повну схоронність геологічного літопису плейстоцену, що є ключем до розшифровки палеопроцесів на шельфі і основою моделей геологічного розвитку Чорноморського басейну в цілому. Реконструкція послідовності формування сучасного вигляду моря і прогноз змін його екологічного стану на основі всебічного вивчення плейстоценових відкладів є актуальним завданням геологічної науки в Україні.

Дослідження геології плейстоцену Чорного моря має тривалу історію, але багато питань стратиграфії і палеогеографії басейну чекають ще свого вирішення. У зв'язку із зростаючою увагою громадськості до глобальних екологічних і економічних процесів стає актуальним створення інтегральної концепції стратиграфії і палеогеографії Середземноморсько-Чорноморсько-Каспійської системи водойм. Однак цьому перешкоджає, зокрема, фрагментарність наших знань відносно чорноморського плейстоцена. В даний час існує помітний розрив у ступені вивченості відкладів плейстоцену Чорного моря і їхніх континентальних аналогів. Більшість відомих плейстоценових стратиграфічних і палеогеографічних схем створені за матеріалами вивчення лише крайових зон седиментаційного басейну - прибережної і глибоководний; їхнє використання, як для басейну в цілому, так і для його шельфової зони окремо, змушує робити реконструкції по фрагментарним даним або гіпотетичні побудови. Вивчення геологічної будови плейстоценових відкладів зони переходу від прибережного мілководдя до глибоководної западини (яка, як відомо, чуйно реагує на коливання рівня моря) дозволить істотно віддалитися від дискусійних питань убік інтерпретації достовірних фактів.

Робота присвячена вивченню плейстоценової стратиграфії і палеогеографії Чорного моря і розкриттю закономірностей літологічної будови, генезису та умов залягання плейстоценових відкладів на досліджуваному шельфі.

Дисертаційна робота відповідає науковому напряму і плановим завданням Проблемної науково-дослідної лабораторії узбережжя моря, водойм і гірських схилів (ПНДЛ-1) ОНУ ім. І.І. Мечникова і частково виконувалась у рамках міжнародного проекту INTAS - 93-3421 "Геохронологія лесів, плейстоценова морська стратиграфія і кореляція кліматичних подій на півдні Росії і України ".

Мета та задачі досліджень. Метою дисертації було вивчення літології, стратиграфії, особливостей осадконакопичення, палеогеографії, а також мінливості фізичних властивостей плейстоценових відкладів центральної частини північно-західного шельфу Чорного моря. Для досягнення цієї мети необхідно виконати такі завдання:

1. Вивчити особливості поширення, літології, стратиграфії і походження плейстоценових відкладів досліджуваного шельфу.

2. Визначити палеогеографічний режим досліджуваного шельфу на головних етапах плейстоцену і розробити відповідні палеогеографічні схеми.

3. Вивчити закономірності зміни фізичних властивостей плейстоценових відкладів досліджуваного шельфу, а також апробувати методи морської інженерної геології стосовно вивчення особливостей залягання і генезису плейстоценових відкладів шельфу.

Використаний дисертантом фактичний матеріал є його узагальненням робочих результатів, накопичених різними організаціями, що проводили геологічну розвідку на акваторії досліджуваного шельфу за останні 30 - 40 років. Як опорні полігони прийнято плейстоценові розрізи на 19 площадках глибокого морського буріння ДГП "Одесморгео". Використовувалися також матеріали ВМГОР ННПМ, ІГН НАН України і ГРДП "Причорноморгеологія", а також ряду експедицій ОНУ, у тому числі і за участю дисертанта. Фактографічна база включає матеріали вивчення 216 колонкових і 200 вібропоршневих свердловин, 2196 визначень фізичних властивостей плейстоценових відкладів, а також 1247 визначень гранулометричного складу. Комплексна характеристика плейстоценових відкладів базується на основі узагальненого дисертантом розрізненого архіву літологічних описів колонок свердловин, фауністичних знахідок, результатів гранулометричного аналізу і визначень фізичних властивостей. Також використано зроблені дисертантом описи керну декількох глибоких свердловин Каркинітської затоки. Фауністичний аналіз ряду опорних свердловин приведено за матеріалами Галузевої лабораторії морської геології і геохімії ОНУ і матеріалами Географічного інституту РАН (А.Л. Чепалига) .

Наукова новизна. Автором запропоновано схеми стратиграфічного і генетичного розчленування, а також схеми палеогеографії плейстоценових відкладів досліджуваного шельфу для основних етапів плейстоцену. Уточнена і доповнена крива коливань рівня басейну Чорного моря у плейстоценовий час.

Виявлено невідому раніше послідовність нашарування карангатських відкладів Каркинітської затоки і Одесько-Дунайського узбережжя. Ця послідовність включає два трансгресивних і один регресивний прошарок. Розходження між ними виявляються в гіпсометричному положенні, літологічному складі, фауністичних включеннях і в розподілі фізичних властивостей.

В центральній частині досліджуваного шельфу вперше виділено відклади посткарангатського регіонального стратиграфічного горизонту в складі трьох трансгресивно-регресивних циклів. Встановлене стратиграфічне положення цього горизонту і запропоноване обґрунтування послідовності трансгресивно-регресивних коливань рівня басейну, з урахуванням кліматичних і гідрократичних факторів водного балансу Чорного моря.

Дано комплексну характеристику складу і фізичних властивостей відкладів основних регіональних стратиграфічних комплексів плейстоцену досліджуваного шельфу, у тому числі відкладів морського і континентального генезису, а також встановлені закономірності мінливостей їх фізичних властивостей. Апробовано деякі методи морської інженерної геології при вивченні особливостей залягання і генезису і стратиграфії плейстоценових відкладів.

Практичне значення. Результати дисертаційної роботи можуть бути корисні для картування плейстоценових відкладів, визначення їхнього генезису, стратиграфії і палеогеографії в межах шельфової зони Чорного моря, а також для розробки загальнобасейнових схем стратиграфії і палеогеографії плейстоцену. Запропоновані реконструкції плейстоценової палеогеографії Чорного моря допоможуть виявленню і картуванню покладів будівельних пісків, перспективних четвертинних колекторів вуглеводневої сировини, а також похованих берегових ліній - можливих місць зосередження прибережно-морських розсипних родовищ.

Висновки і рекомендації дисертації можуть бути використані при проектуванні точок постановки і глибин вдавлювання опорних колон самопіднімальних плавучих бурових установок, а також при складанні планів дослідницьких і розвідувальних робіт.

Апробація роботи. Основні положення дисертації представлені на 8-й регіональній конференції "Комплексне вивчення басейну Атлантичного океану (Калінінград, 1997р.), на Міжнародній школі по морській геології (Москва, 1999 р.), на Всеросійській нараді "Найголовніші підсумки у вивченні четвертинного періоду і основні напрямки дослідження в XXI столітті" (С.-Петербург, 1998 р.), тричі доповідалися на наукових конференціях геолого-географічного факультету ОНУ(1999-2001р.). Значна частина дисертаційної роботи була апробована при виконанні міжнародного проекту INTAS-93-3421 "Геохронологія лесів, плейстоценова морська стратиграфія і кореляція кліматичних подій на півдні Росії і України" (координатор проф. N. Shecklton, Кембріджський університет, Великобританія).

Публікації. Основні положення і результати дисертації опубліковані у 5 статтях і 3 тезах. Одна стаття знаходиться зараз у друці.

Структура і обсяг роботи. Дисертація, загальним обсягом 182 сторінки, складається з вступу, чотирьох глав, висновку і списку літератури (148 найменувань). Вона включає 33 малюнки і 11 таблиць.

Робота виконана на кафедрі інженерної геології і гідрології Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова під керівництвом доктора геолого-мінералогічних наук Євгена Георгійовича Конікова, якому дисертант вдячний за всебічну підтримку і чуйне керівництво. Дисертант виражає вдячність колективам кафедри інженерної геології і гідрогеології ОНУ та ДГП "Одесморгео", а також провідним фахівцям у даній галузі Є.Ф. Шнюкову, А.Л. Чепализі, Ю.Г. Баландіну, О.Л. Шипілову за допомогу в реалізації комплексу досліджень плейстоцена досліджуваного шельфу. Автор також вважає своїм обов'язком з вдячністю згадати В.М. Воскобойникова та О.Б. Шпікова, спілкування з якими багато в чому визначило його наукові інтереси.

Зміст роботи

Історичні та методологічні аспекти вивчення плейстоцену Чорного моря

Акваторія північно-західного шельфу Чорного моря, що примикає до економічно розвинутих ділянок суші, протягом декількох століть була об'єктом інтенсивного вивчення вітчизняних дослідників. До другої половини ХІХ ст. закінчено геологічний опис берегів басейну, а на початку ХХ ст. проведено перші бурові роботи на морі. Основи сучасної четвертинної стратиграфії і палеогеографії Чорного моря закладено на рубежі XIX - ХХ століть М.І. Андрусовим, А.Д. Архангельським та М.М. Страховим. Їм вдалося розробити обґрунтовану для того етапу досліджень схему стратиграфічного розчленування четвертинних відкладів Чорного моря, основану на еволюції фауни, а також окреслити контури Чорного моря в різні епохи плейстоцену.

За останні 30-40 років накопичено значний матеріал по геологічній будові морських плейстоценових відкладів досліджуваного шельфу. Класична схема стратиграфії і палеогеографії цих відкладів знайшла підтвердження і розвиток у роботах П.В. Федорова, Г.І. Горецького, Е.М. Невеського, Е.Ф. Шнюкова, Л.І. Пазюка та ін., присвячених розвитку і палеогеографії верхньоплейстоценових відкладів прибережної частини шельфу. Надалі вивчення середньо і ранньоплейстоценових відкладів Чорного моря пов'язане з планомірними роботами по глибокому бурінню на шельфі, а також з впровадженням методів абсолютної геохронології, мікропалеонтологічного і ізотопного аналізу морських четвертинних відкладів прибережних терас. Результати глибокого буріння в Каркинітській затоці, а також комплексного вивчення прибережних територій у районі придунайської тераси дозволили вітчизняним науковцям виділити опорні стратиграфічні розрізи плейстоценових відкладів на досліджуваному шельфі і на континентальному схилі. Це дало поштовх подальшому розвитку теоретичних уявлень про хронологію подій, що відповідають відомим стратиграфічним горизонтам. Розвитку шельфової зони Чорного моря в плейстоцені присвячено роботи П.Н. Купріна, Є.Ф. Шнюкова, Ф.А. Щербакова, О.Б. Островського, В.А. Зубакова, Н.Н. Палатної, А.Л. Чепалигі, О.А. Світоча і інших. Питанням оцінки мінливості фізичних властивостей і інженерно-геологічних умов і верхньоплейстоценових відкладів присвячено роботи В.М. Воскобойникова, О.Ю. Мітропольського та ін. Результати багаторічних робіт з вивчення шельфу України найбільш повно узагальнено в багатотомній монографії "Геологія шельфу України".

Наведений у дисертаційній роботі огляд літератури свідчить про добру вивченість відкладів стратиграфічних горизонтів верхнього плейстоцену. Однак у питаннях будови і палеогеографії середньо - і ранньоплейстоценових відкладів мають місце істотні розбіжності. Вони, очевидно, обумовлені тим, що навіть найбільш вивчені відкладення берегових і глибоководних розрізів фрагментарні і не зберегли повний літопис плейстоцену Чорного моря, тому що були приурочені до крайових зон басейну. Геологія зони переходу від прибережного мілководдя до глибоководної западини Чорного моря ще мало вивчена.

При розчленуванні плейстоценових відкладів і подальшому вивченні палеогеографії досліджуваного шельфу дисертант користався літолого-генетичним підходом, що полягає у виявленні генезису відкладів (з комплексу ознак складу, властивостей та особливостей поширення) і їхньої кореляції. Цей підхід дозволяє обмежити вплив суб'єктивних і локальних факторів при вивченні великої кількості морських розрізів, приурочених до різних обстановок осадконакопичення, а також надати отриманим стратиграфічним побудовам регіонального значення. Застосування комплексного літолого-генетичного підходу до розчленування голоценових відкладів досліджуваного шельфу апробовано ПНДЛ-1 ОНУ.

Особливості будови плейстоценових відкладів північно-західного шельфу Чорного моря

Стратиграфічне розчленування плейстоценових відкладів здійснювалося дисертантом на основі прийнятих регіональних стратиграфічних горизонтів (нерозчленований чаудинський, давньоевксин-узунларський, карангатський, посткарангатський і новоевксинський). Однак структура цих горизонтів інтерпретується не завжди однозначно. При вивченні стратиграфії плейстоценових відкладів досліджуваного шельфу дисертант керувався відомим положенням, що регіональні стратиграфічні горизонти поєднують у єдиній ритміці трансгресивні і регресивні шари, що відповідають як яскравим палеографічним подіям, так і проміжним фазам розвитку басейну. Таке розуміння дозволяє виділити найбільшу ритміку розвитку моря і уникнути дроблення плейстоценового розрізу на горизонти локального поширення.

Генетична типізація відкладів досліджуваного шельфу будувалася на основі великих таксономічних одиниць - літолого-генетичних комплексів (ЛГК). ЛГК - це комплекс відкладів, сформованих у схожих кліматичних, морфологічних і гідродинамічних умовах осадконакопичення і складений відкладами, що мають подібні літологічні ознаки (речовинний і гранулометричний склад, фізичні, хімічні і механічні властивості) та однотипний фауністичний комплекс. Урахування цих ознак дозволяє виділити різні ЛГК у межах досліджуваного шельфу. При генетичній типізації постгенетичні перетворення не бралися до уваги через молодість зазначених відкладів.

Дисертант, уникаючи суворої генетичної характеристики, можливої лише на подальших етапах досліджень, розглядає виділені їм ЛГК як елементи первинного розподілу відкладів за головними генетичними особливостями. У межах основних регіональних стратиграфічних комплексів він виділяє такі: лиманно-лагунний (відклади лагун і лиманів), лиманно-морський (відклади заток внутрішнього типу і естуаріїв), прибережно-береговий (відклади берегової зони акумуляції), прибережно-морський (відклади узморій прибережного шельфу), морський (відклади зовнішнього шельфу і заток відкритого типу), алювіально-морський (відклади авантдельт), алювіально-дельтовий (відклади дельт, заплав, стариць рік і боліт), алювіальний (відклади долин рік), алювіально-делювіальний (відклади схилів вододілів, конусів виносу і тимчасових водотоків).

При оцінці умов седиментогенезу на досліджуваному шельфі бралися до уваги загальнобасейнові фактори, обумовлені великими палеогеографічними подіями прилеглих територій, що визначили стратиграфічну ритміку відкладів, а також регіональні фактори, що визначають диференціацію обстановок осадконакопичення на різних ділянках шельфу. Дисертант вважає, що характерні ознаки плейстоценових відкладів визначаються динамічними умовами середовища (рівнем моря, тектонікою, характером річкового стоку, абразією берегів, еоловим переносом, уздовжбереговими потоками наносів і течій, біопродуктивністю, тощо) і особливостями нагромадження осадочного матеріалу.

Геологічна будова плейстоценових відкладів досліджуваного шельфу вивчалася в межах його основних морфоструктурних областей, що істотно відрізняються по геоморфологічних, тектонічних, гідродинамічних і гідрохімічних особливостях осадконакопичення: Каркинітської, Західно-Кримської, Центрально-Голіцинської і Одесько-Дунайської. З урахуванням представницькості геологічних умов, у межах цих областей намічено опорні літолого-стратиграфічні розрізи, що були нами детально досліджені на предмет стратиграфії, генезису і літології, результати якого наведено нижче. Такий підхід дозволив виділити характерні риси геологічних тіл плейстоценового віку при мінімальній кількості точок опробування і нерівномірності їхнього розташування.

Каркинітський розріз приурочений до однойменної негативної структури і включає повний розріз Квартера. Товща чаудинсько-давньоевксинсько-узунларських відкладів, що залягає "лійкоподібно", включає алювіальні відклади (центр западини), алювіально-делювіальні відклади (периферія западини) і лиманно-морські відклади (за її межами). Карангатські відклади складені на глибинах -25ч-35 м та -40ч-55 м двома шарами прибережно-морського ЛГК і континентальним прошарком між ними. Для нижніх шарів характерний евригалинний, більш опріснений склад фауністичних включень. Відклади новоевксинського регіонального стратиграфічного горизонту залягають, головним чином, нижче 27 м. Нижня частина товщі складена відкладами алювіального генезису. Генезис верхнього трансгресивного шару еволюціонує із заходу на схід, від морського глибоководного до лиманного мілководного. Вище спорадично зустрічається субаеральний прошарок суглинків (алювіально-дельтовий ЛГК).

Західно-Кримський розріз плейстоценових відкладів приурочено, головним чином, до нижньої ступені шельфу, глибше -55 м. Основа розрізу виповнена піщаними відкладами нерозчленованого чаудинського горизонту. В інтервалі -70ч-110 м розкрито товщу посткарангатського горизонту. Вона включає три трансгресивно-регресивних цикли (III¹pkg, III²pkg, III³pkg), утворені шарами детритових пісків і фауністично німих глинистих шарів з рослинними залишками. Регресивні шари виклинюються у позначок -110 м, -80 м і -70 м, а трансгресивні шари виклинюються вище позначки -80 м. Субаеральні, "антські" відклади утворюють флексуру до -87 м у районі зовнішнього уступу шельфу, що являє собою слабко розчленовану поверхню однорідних пісків із змішаним комплексом фауни. Вище цієї позначки залягають морські відклади нового eвксину.

Центрально-Голіцинський розріз приурочено до однієї з найбільших морфоструктур досліджуваного шельфу. У підніжжя цього підняття положисту рівнину утворює чаудинський алювій. Ці ж відклади на північ представлені детритовими пісками. Давньоевксин-узунларські і карангатські горизонти складаються зі збережених на півночі дисперсних і черепашникових шарів лиманно-морського і прибережно-морського ЛГК. Посткарангатські відклади утворюють суцільні покриви трансгресивно-регресивних шарів (алювіального, алювіально-дельтового, алювіально-делювіального, лиманно-морського, прибережно-морського ЛГК); вище позначки -50 м розвинуті лише морські шари. Новоевксинські регресивні відклади складають положистий масив на південь від підняття, круту моноклиналь і негативні форми дна з його східного краю (алювіальний ЛГК). Трансгресивні новоевксинські шари (лиманно-морський, лагунно-лиманний і прибережно-береговий ЛГК) розвинуті лише до позначки -30 м.

Одесько-Дунайський розріз перетинає палеодолини, гирла і вододіли між траверсами Сухого лиману і гирла Дунаю. Відклади нерозчленованого чаудинського регіонального горизонту складають велику алювіально-морську рівнину. У четвертинних терасах спорадично розвинуті давньоевксин-узунларські відклади лиманно-морського ЛГК (глини з фауною каспійських і прісноводних молюсків). На відстані від берега карангатська товща містить верхні шари нижнього карангату, проміжний регресивний шар, а також верхньокарангатські відклади і їхні регресивні аналоги. Поблизу берега карангатська товща містить лише верхньокарангатські шари, що складають поховані акумулятивні форми і днища палеолиманів. Посткарангатські відклади (прибережно-морські, лиманно-морські, прибережно-берегові, алювіально-дельтові ЛГК) утворюють лише один верхній ритм континентально-морських шарів. Алювій нового евксину утворює в ерозійних зниженнях (долина ріки Пра-Дніпро і ін.) потужні масиви пісків, що зливаються біля зовнішнього уступу узбережжя. Великі простори палеовододілів, що простягаються до границі шельфу, виповнені з поверхні лесовидними суглинками. Трансгресивні шари утворюють рівнини (морський ЛГК), днища водотоків (лиманно-морський ЛГК) і акумулятивні форми (прибережно-береговий ЛГК).

Як бачимо, послідовність нашарування регіональних стратиграфічних горизонтів на досліджуваному шельфі підтверджує, у цілому, уявлення про плейстоценову стратиграфію басейну. Встановлено, що відклади усіх регіональних стратиграфічних комплексів відповідають трансгресивно-регресивним циклам осадконакопичення. Багаторазові повторення умов осадконакопичення на більшій частині досліджуваного шельфу (за винятком тектонічно-активних ділянок), визначили подібність генезису різновікових відкладів у вертикальному розрізі. У межах регіональних стратиграфічних горизонтів з наближенням до давньої берегової лінії мінливість генетичних типів і строкатість літологічного складу збільшуються, а потужність зростає.

Чаудинські відклади досліджуваного шельфу займають два гіпсометричних рівні. На мілководді шельфу фрагменти чаудинських відкладів прибережно-морського і лиманно-морського генезису залягають поблизу дна. Ці товщі схожі зі стратотиповими шарами мису Чауда. У центрі досліджуваного шельфу, на глибинах -80ч-100 м алювіально-морські відклади чауди складають субгоризонтальну поверхню, розташовану стратиграфічно вище морських аналогів. Субаквальні генерації чауди шельфу синхронні, імовірно, верхньочаудинським (бакинським) шарам, а алювіально-морські - постчаудинським шарам, що відносяться до тривалої регресивної епохи. Відклади давньоевксинсько-узунларського регіонального стратиграфічного горизонту досліджуваного шельфу відображають умови неглибокого моря і розвинуті, переважно, на периферії акваторії, до глибини -30 м. Вище по латералі лежить зона поширення потужних алювіальних терас, що, на думку Г.І. Горецького, належать нижній течії Пра-Дніпра. Аналіз залягання, складу і властивостей свідчить про різнорідний характер карангатських товщ у плані і у розрізі і дозволяє обґрунтовано виділяти на акваторії досліджуваного шельфу відклади двох трансгресивних і однієї регресивної фази карангату. Цим підтверджується те, що седиментація на досліджуваному шельфі у карангатський час включала повний цикл трансгресії і регресії. Плейстоценові розрізи досліджуваного шельфу дозволяють вивчити посткарангатські відклади докладніше. Представницькі розрізи цих відкладів збереглися на південь підняття Голіцина та в районі Одесько-Дунайського узмор'я. Вони включають три трангресивно-регресивні цикли високого порядку (III¹pkg, III²pkg, III³pkg), та виповнені шарами континентального і прибережно-морського генезису. Ближче до берега, до позначці -25 м розвинутий лише один морський шар, що включає комплекс каспійських і морських (переважно евригалинних) молюсків, ідентичний т.зв. сурожському шару.

Отримані дані свідчать про структурну єдність посткарангатської товщі, що відповідає повному регресивно-трансгресивному циклу на стику піздньокарангатської трансгресії і ранньо-новоевксинської регресії Чорного моря. Дисертант пропонує визначити сурожські шари як наймолодшу трансгресивну генерацію посткарангатських відкладів.

Вище за розрізом посткарангатські відклади заміщаються регресивними (антськими) відкладами раннього новоевксину. Аналіз залягання цих відкладів показує, що на периферії шельфу вони виповняють вузькі ерозійні балки водотоків, а в центральній частині - заповнюють широку, 25ч30 км, поховану алювіальну долину основного водотоку Пра-Дніпра. Можна говорити про неотектоничну прив'язку поширення ранньо-новоевксинських відкладів: алювіальні і алювіально-дельтові відклади маркірують області низхідних рухів дна, а алювіально-делювіальні і делювіально-морські - області відносно-позитивних рухів. Прибережні відклади нового евксину "вінчають" зведений розріз плейстоцену. Дослідженнями дисертанта підтверджується висновок деяких дослідників, що вище покрівлі трансгресивних відкладів нового евксину зустрічається малопотужний прошарок регресивних генерацій, що відзначає падіння рівня моря на 10ч15 м. Цей субаеральний прошарок, імовірно, відповідає стратиграфічній границі плейстоцен-голоцену. Геологічний "літопис" нового евксину охоплює, очевидно, менш тривалий період, ніж передбачалося раніше і не включає т.зв. сурожські шари, що віднесені дисертантом до наймолодшої генерації посткарангатського регіонального стратиграфічного горизонту. В обсяг новоевксинського регіонального стратиграфічного горизонту входять: антські шари, що відповідають регресивному осадконакопиченню, нижній прошарок верхньо-новоевксинських трансгресивних шарів, що відповідає слабо вивченому етапу трансгресивного стрибка, верхній прошарок верхньо-новоевксинських трансгресивних шарів, приурочений до максимуму трансгресії, а також субаеральні прошарки, що належать до завершального моменту новоевксинського трансгресивно-регресивного циклу. Субаеральні шари в товщах чаудинських і посткарангатських і новоевксинських відкладів уявляються нам надійними реперами при розчленуванні, що відзначають важливі рубежі плейстоценової історії Чорного моря.

Характеристика фізичних властивостей плейстоценових відкладів північно-західного шельфу Чорного моря

Умови осадконакопичення, обумовлені коливаннями рівня моря, палеокліматичною обстановкою і особливостями геологічної будови, знайшли відбиток в розподілі показників фізичних властивостей. Діапазон розходження показників властивостей в одновікових товщах найбільший у відкладах, стосовних протилежним елементам трансгресивно-регресивного циклу: у морських товщах переважають дрібнодисперсні різновиди, а в континентальних товщах - уламкові відклади. Разом з тим різновікові відклади можуть бути подібними за одними і розрізнитися за іншими показниками фізичних властивостей. При однаковому ущільненні у верхньочвертинних товщах переважає горизонтальна мінливість показників, а у більш давніх відкладах - вертикальна.

Методи аналізу фізичних властивостей також використовувалися для виявлення літолого-генетичних типів осадків. Такий аналіз застосовувався при розчленуванні однорідних нешаруватих, фауністично "німих" товщ, при визначенні границь між морськими і континентальними шарами, та при виявленні регіональних закономірностей літолого-генетичних комплексів. Аби цей аналіз мав порівняльно-генетичний сенс, а інтерпретація геологічних шарів була обґрунтованою, вивчення фізичних властивостей велося разом із загальногеологічними дослідженнями.

Чаудинські відклади морського генезису - в основному дрібні піски, розвинуті на глибинах -45ч-95 м на сході і південному заході досліджуваного шельфу. Континентальні відклади (у більшості випадків - неоднорідні піски) поширені по периферії басейну (глибини -44ч-75 м). У покрівлі розрізу субаеральних відкладів розвинуті дисперсні відклади, в основному суглинки і глини тугопластичної консистенції.

Давньоевксинсько-узунларські відклади складають товщі потужністю 2ч13 м, поширені по периферії шельфу (Каркинітська затока - глибина -45ч-60 м, центральна частина досліджуваного шельфу і узмор'я Дунаю - глибина -34ч-47 м). Суглинки різної консистенції, але однаково ущільнені, зустрічаються приблизно у 80% випадків. Структура уламкових відкладів: черепашники (18%), піски крупні (49%) і піски середні (33%). Піски - звичайно погано сортовані і ущільнені. Континентальні відклади чітко виділяються своєю просторовою витриманістю і слабкою мінливістю показників властивостей (приблизно в 90% проб виявлено піски дрібні, щільні і однорідні).

Карангатські відклади залягають на глибинах -7ч-56 м. Верхні і нижні шари в цих товщах відрізняються також і особливостями фізичних властивостей. Карангатські відклади досліджуваного шельфу складаються з: пісків (41%), супісків (23%), суглинків (28%) і глин (8%). У покрівлі та у підошві товщі відзначаються підвищена вологість, дисперсність і тугопластичність ґрунтів, а в середині товщі - тверда консистенція. У середині товщі дисперсні супіщані ґрунти схованотекучі і мають знижену вологість. Піски розвиті в покрівлі масиву і в основному погано сортовані, водонасичені і пухкі. Дисертантом встановлено ряд кореляційно-регресійних закономірностей з високою збіжністю, застосовних для прогнозу мінливості фізичних властивостей.

Посткарангатські відклади розвинуті на глибинах -25ч-110 м. Переважний напрямок мінливості їхніх фізичних властивостей - з півночі на південь. Морські відклади представлені щільними пісками і, рідше, текучими супісками і суглинками. Проведений нами аналіз демонструє статистичну стійкість значень для крайових зон і центральної зони седиментації (глибини -46ч-58 м, -60ч-78 м і -80ч-94 м). Континентальні відклади просторово витримані і мають схожий тренд мінливості. Дисперсні глинисті відклади зустрічаються в 78% випадків і мають тугопластичний стан і підвищений вміст органіки. Піски звичайно дрібні, щільні.

Новоевксинські континентальні відклади представлені, приблизно однаковою мірою, дисперсними відкладами (супіски, суглинки) і пісками. Ерозійні зниження заповнені дрібноуламковими відкладами, а вододільні простори - дисперсними відкладами. У межах розвитку ЛГК мінливість показників фізичних властивостей незначна. Відзначимо, що вологість, консистенція і пористість континентальних відкладів нижче відповідних значень у морських аналогів. Слабкі дисперсні ґрунти зустрічаються лише в діапазоні 0ч-8 м від поверхні дна. Піщані відклади в основному дрібні і щільні, хоча на глибинах -52ч-55 м збільшується частка більш великих фракцій 0.25 ч0.50 мм. Морські новоевксинські відклади розвинуті в центрі і на мілководдях досліджуваного шельфу і їхня потужність коливається, відповідно, від 0,3 м до 8 м. Частка пісків і черепашників, як правило пухких, складає близько 22%. Імовірність пухкої будови дисперсних ґрунтів, переважно супісків, менше 20%. Глини і суглинки зустрічаються лише в підошві шару. Звичайно ці відклади знаходяться в схованотекучому стані. У цілому ж показники фізичних властивостей дисперсних відкладів мають високу мінливість. плейстоцен палеогеографія шельф карангат

Палеогеографія основних етапів плейстоцену північно-західного шельфу Чорного моря

Палеогеографічна обстановка плейстоцену досліджуваного шельфу формувалася під впливом гідрології водозбірного басейну, стану кріосфери і навколишніх водойм. При трансгресіях моря шельф ставав великою "затокою" Чорного моря, а при регресіях ставав низинною алювіально-озерною рівниною. Пізнавальна цінність палеогеографічних реконструкцій обумовлена зв'язком минулих і майбутніх етапів розвитку шельфу.

Загальновизнано, що чаудинська епоха залишила на досліджуваному шельфі сліди двох найбільших етапів еволюції - піздньочаудинськой і постчаудинськой водойми. Розвиток шельфу відбувався у цей час під впливом періодичного і поперемінного зв'язку з бакинським Каспієм і Середземним морем. У максимумі пізньочаудинської трансгресії на досліджуваному шельфі утворилася мілководна солонуватоводна затока, рівень якої був нижче сучасного. У цей час підняття Голіцина являло собою лінійну структуру з вираженими виступами західного і східного країв і з єдиним неотектоничним режимом. Протягом постчаудинської регресії - епохи тривалої стагнації рівня басейну, у центральній частині шельфу існувала ізоморфна піщана рівнина на глибині -40ч-90 м. Елементи рельєфу цієї рівнини важко визначити. Лише в крайових частинах шельфу відзначаються абразійні уступи алювіально-делювіальних терас, що відносяться до цього часу.

Трансгресія давньоевксинського моря до позначки -30 м призвела до затоплення давніх річкових долин по периферії шельфу. Затопленню центральної частини перешкоджав уступ структури Голіцина, її рельєф позначив різницю позначок покрівлі протилежних країв. Каркинітська затока прийняла основний твердий стік Дніпра. Велика його частина відклалася в западині (65 км³ ґрунту), що успадкувала опускання. Місце впадіння Пра-Дніпра розташоване на схід від меридіана і на північ від дистальної ділянки Бакальської коси. У Придунав'ї виникли великі дрібні затоки, заселені переважно молюсками дидакн. До кінця середнього плейстоцену на досліджуваному шельфі встановлюються умови, близькі по контурах моря і гідрологічній обстановці до сучасного.

Отриманий матеріал дозволяє простежити на досліджуваному шельфі три фази розвитку карангатського басейну. На початку першої фази трансгресії моря, синхронної нижньокарангатському підгоризонту відслонень Точебик і Ельтиген, у центрі шельфу утворилася морська затока, що вклинилася в сушу до широти устя Дністровського лиману. Берегова лінія фіксується на глибині -27 м у центрі Каркинітської затоки, а також між траверсами Будакського лиману і Жебрияновської бухти. У регресивну фазу карангату падіння рівня моря становило 10ч15 м, але не перервало седиментацію в зовнішній частині затоки. Основне русло Дніпра повернуло на північний захід і вже не впадало в Каркинітську затоку. Наступна фаза підйому заповнила велику частину Каркинітської затоки до глибин -22ч-26 м. Серією проміжних рівнів (-20 м, -15 м; -12 м та -8 м) берегова лінія наблизилася до сучасного контуру, затопивши Голіцинський виступ. У його "тіні" виник ряд барів, що відгородили дельти дніпровських водотоків. Підвищення рівня привело до інвазії моря в депресії придунайських озер, де утворилися неглибокі затоки і акумулятивні форми. Дистальна ділянка однієї з кіс знаходилася в 30 км від острова Зміїний.

Історія посткарангату відображає різні стани басейну, від опрісненого до морського. Початкова регресія супроводжувалася розмивом дна Босфору і відкладів шельфу до півдня від Голіцинських структур, до глибини -90 м. Пізніше відбулися приблизно 3 швидких інвазії, у результаті яких періодично виникав обмежений водообмін з Середземним морем. Рівень Чорного моря то підіймався до позначок -65ч-85 м, то опускався до -80ч-110 м. Кожна наступна трансгресія була сильніша від попередньої на 5ч10 м. Миси, що відгороджували устя Каркинітської затоки і дельту Дніпра, перешкоджали надходженню морських вод на схід досліджуваного шельфу. Велика низовина на заході зазнала розмиву, а на її місці утворилися неглибокі морські затоки. Остання за часом інвазія середземноморських вод збіглася з проривом каспійських вод через Маничську протоку. Приплив вод по цій протоці був порівнянний, за нашими розрахунками, зі стоками середніх рівнинних рік (50 км ³ у рік) і компенсувався на 80% збільшенням витрат вод на прогресуючу аридизацію клімату і підтримку поверхньої Босфорської течії. Проте, завдяки додатковому припливу рівень моря на досліджуваному шельфі досяг високих позначок -10ч-20 м. Сурожська берегова лінія простежується у зовнішнього краю Каркинітської затоки і далі, між крайкою підняття Голіцина та краєм сучасної коси Тендра, а також уздовж Одеської банки; потім берегова лінія огинає устя Дністровського лиману і спрямляється уздовж мористого боку придунайських лиманів. Наприкінці останньої трансгресії посткарангатського моря тут виникла серія акумулятивних форм, що відгородили акваторію від відкритого моря.

У ранньо-новоевксинський час на території досліджуваного шельфу панував субаеральний тип осадконакопичення. Територія суходолу являла собою акумулятивно-ерозійну рівнину, розчленовану річковими долинами. Лише у Каркинітській затоці регресія не супроводжувалася активною ерозією. Тут виникли велика вододільна поверхня і блюдцеподібні польдери, що дренували ряд малих пересихаючих водотоків на захід від коси Джарилгач. На південному сході ми зустрічаємося з новоевксинською долиною ріки Каланчак. На західному краї шельфу виникли відносно великі вододільні поверхні, що простягалися, поступово спрямляючись і звужуючись, у південно-східному напрямку на відстань 60ч70 км від сучасного берега. У прибережній частині річкові долини Пра-Дністра, Пра-Сарати, Пра-Когільника утворили вузькі і звивисті форми. Більшість водотоків з'єднувалася в 50ч60 км від сучасного берега (район зовнішнього уступу Дунайського узбережжя). У центрі шельфу наявні дві гіпсометричні сходинки: -20ч-35 м та -50ч-60 м. Верхній ступінь шельфу являє собою слабкоеродовану височину з висотами 70ч85 м, а нижній ступінь - субгоризонтальну акумулятивну рівнину, що виникла при розтіканні поверхневих потоків. Лише три великі ерозійні форми порушували однорідність рельєфу. Але з приближенням до границі шельфу базис ерозії різко знизився. Слідом за максимальним падінням рівня моря і сильним його опрісненням відбулася невелика трансгресія до -70 м.

Первісний стрибок трансгресії, близько 8 тис. р. назад, зупинив рівень моря у позначці -35 м і призвів до затоплення центральної частини шельфу. Осадконакопичення тут протікало в умовах обмеженого надходження осадочного матеріалу, в основному, за рахунок детритусового матеріалу. У Каркинітській затоці утворилася відкрита мілководна затока глибиною до -10ч-15 м. Верхів'я лиману відокремлювалися від моря системою кіс і барів субмеридіонального простягання. У районі підняття Голіцина утворилися акумулятивні форми, що простягнулися зі сходу на захід на 20ч30 км уздовж ізобати - 36 м. На заході шельфу виявилися затопленими великі ерозійні зниження рік до глибини -27 м. Виникли лимани - їхні гирла відстояли від сучасного берега на 10ч20 км. У ряді місць, де не відбувалося накопичення мулів, утворилися піщані коси. На границі плейстоцену і голоцену відбулася невелика регресія, у ході якої берег тимчасово відступив приблизно на 10 м, але потім швидко відновився.

З урахуванням літературних матеріалів та отриманих даних про геологічну будову і палеогеографію плейстоценових відкладів шельфу уточнено форму кривої коливання рівня Чорного моря в середньому і пізньому плейстоцені.

Висновки

1. На досліджуваному шельфі дисертантом виділено ті ж самі основні регіональні стратиграфічні горизонти, що були раніше обґрунтовані для інших зон осадконакопичення: нерозчленований чаудинський, давньоевксинсько-узунларський, карангатський, посткарангатський і новоевксинський. За комплексом характерних літологічних, макрофауністичних і інших ознак встановлено, що відклади всіх регіональних стратиграфічних комплексів відповідають трансгресивно-регресивним циклам осадконакопичення. Для більшості виділених регіональних стратиграфічних горизонтів характерна така закономірність: трансгресивні складові циклів виповнені, в основному, прибережно-морськими відкладами, регресивні складові - різновидами алювіальних відкладів.

2. Карангатські відклади шельфу накопичувалися в різних гідрологічних умовах і при різних рівнях моря. Найбільш представницькі розрізи карангату складаються з двох трансгресивних і одного регресивного прошарку. Неоднорідність товщі позначається розходженням оцінок залягання верхніх і нижніх шарів, більш опрісненим складом фауни нижнього трансгресивного шару і статистично обґрунтованою різницею розподілу і характеру мінливості фізичних властивостей відкладів. Фази трансгресії моря досягали позначок -35 м, і -10 м, і навіть +4 м. Піздньокарангатська фаза трансгресії була багатосходинковою і залишила після себе релікти трьох проміжних берегових ліній. Границю між трансгресивними фазами маркірує прошарок континентальних відкладів