О механизме образования «безгранитных» впадин Черного моря


About the mechanism of the granite-free zones formation
in the Black Sea

Есин Н.В., Хортов А.В., Есин Н.И.

Nikolay V. Esin, Alexey V. Khortov, Nikolay I. Esin

Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия)
 

Shirshov Institute of Oceanology RAS (Moscow, Russia)
 

УДК 551.46

Одной из важных нерешенных проблем, связанных с эволюцией условий жизни на Земле, является механизм быстрого превращения Черного моря из мелководного озера озерного типа в глубоководный бассейн, земная кора в центральной части которого не иметь гранитного слоя. Нет никакого объяснения того, как на дне моря образовались «безгранитные впадины», которые в настоящее время покрыты наносами. Исследования этих процессов были начаты в середине прошлого века учеными-геологами Института океанологии РАН. В статье авторы предлагают механизм разрушения земной коры и образования депрессий во внутренних морях во время Мессинского кризиса.

Ключевые слова: мантия Земли; орогенные процессы; образование углеводородов; Черное, Каспийское и Средиземное моря.

One of the important unsolved problems related to the evolution of living conditions on Earth is the mechanism of the rapid transformation of the Black Sea from a shallow lake-type sea into a deep-water basin, the earth's crust in the central part of which does not have a granite layer. There is no explanation as to how "granite-free depressions" were formed at the bottom of the sea, which are currently covered by sediment. Investigations of these processes were started in the middle of the last century by scientists-geologists of the Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences and its South. In this article, the authors propose a mechanism for the destruction of the earth's crust and the formation of depressions in the inner seas during the Messinian crisis.

Keywords: mantle of the Earth; orogenic processes; formation of hydrocarbons; Black Sea; Caspian Sea; Mediterranean seas.

Введение

В настоящее время имеются убедительные доказательства органического происхождения нефти и газа из растительных и животных остатков, содержащихся в морских осадках. Одним из них является то обстоятельство, что в 99% случаев месторождения углеводородов (УВ) находятся в осадочных породах или ассоциируются с осадочными породами морского генезиса (Аллисон, Пальмер, 1984). В современных осадках содержится до 2,5% органических веществ.

Известна связь между глубинными разломами и месторождениями УВ в осадочном чехле. Разломы, являющиеся проводниками тепловых потоков, способствуют генерации органических веществ в месторождения нефти и газа.

Известно, что нижние слои земной коры сложены твердыми кристаллическими породами – гранитом и базальтом (или только базальтом).

У геологов-нефтяников не раз возникал вопрос: а могла ли быть обратная связь, могли ли осадочные образования проникнуть в мантию Земли через многокилометровые слои прочных кристаллических пород? Этот вопрос начал обсуждаться в СССР в работах ряда ведущих геологов. Теория плитовой тектоники дает следующее решение рассматриваемой проблемы: при движении плит осадок затягивается в мантийную толщу (Сорохтин, 1979). Однако, механизм «затягивания» не описан. В настоящей статье предложен механизм разрушения на отдельных участках кристаллической оболочки Земли и проникновения осадка в верхнюю мантию под действием силы тяжести. Это возможно, основной механизм проникновения осадочных пород в область высоких давлений, температур и образования углеводородов. В настоящей статье будет показано, что геологические процессы, протекающие на поверхности Земли и в ее мантии, могут быть тесно связаны друг с другом благодаря действию ряда физических законов.

Одной из важных нерешенных проблем, имеющих отношение к эволюции Земли, является механизм быстрого преобразования Черного моря из мелководного озерного типа в два глубоководных бассейна (западный и восточный), земная кора в центральной части которых не имеет гранитного слоя. Нет, так же, объяснения, как на дне моря образовались орогенные впадины, в настоящее время закрытые осадком. Исследования этих процессов были начаты в середине прошлого века учеными-геологами Института океанологии АН СССР и его Южного отделения (Непрочнов, Гончаров, Непрочнова, 1959). Результаты исследований опубликованы в монографиях: «Земная кора и история развития Черноморской впадины» (Муратов, Субботин, 1975), «Строение и эволюция земной коры и верхней мантии Черного моря» (Архипов, Терехов, 1989) и другие. В этих монографиях было начато изучение процессов, протекавших в Черном море в последние 15 млн. лет. Такие же исследования выполнены в монографии Авдулова М.В. (1979) «Проблемы эволюции земной коры на примере Кавказа и Крыма», а также ряда авторов (Миндели и др., 1965; Непрочнов, 1960; Khortov, Neprochnov, 2006; Starostenko et al., 2004). В целом, по материалам исследований была разработана модель образования на дне Черного моря земной коры с одним утоненным слоем базальта. В настоящей статье мы предлагаем несколько иной механизм образования участков дна Черного моря океанического типа, без слоя гранита.

Специальные геологические исследования показали, что зона развития «безгранитных» впадин в Черном море совпадает с изолинией – 25 км (Starostenko et al., 2004). Схема этой изолинии на рис. 1. 

Рис. 1. Область развития безгранитных впадин совпадает с изолиниями – 25 км (Starostenko et al., 2004)

Fig. 1. The area of granite-free depressions coincides with isolines – 25 km (Starostenko et al., 2004)

Разрез, выполненный через Восточно-Черноморскую впадину показывает границы, в которых происходило быстрое погружение дна Черного моря и где образовалась в кристаллических породах «дыра», через которую осадочные породы проникли в мантию Земли (рис. 2).

Рис. 2. Геолого-геофизические разрезы. А – по профилю Абана (Турция) – Ялта (полуостров Крым),
B – по профилю Варна (Болгария) – Анаклия (Грузия). Условные обозначения: 1 – морская вода;
2 – осадочные отложения; 3 – гранитный слой; 4 – базальтовый слой; 5 – подкоровый субстрат (Балавадзе, 1966)

Fig. 2. Geological and geophysical sections. A – along the Abana (Turkey) – Yalta (Crimea peninsula) profile,       B – along the Varna (Bulgaria) – Anaklia (Georgia) profile. Legend: 1 – seawater; 2 –  sedimentary deposits;                 3 – granite layer; 4 – basalt layer; 5 – subcrustal substrate (Balavadze, 1966)

Рисунок 2 показывает, что в зоне, где ранее находилась «дыра» в земной коре, гранитный слой отсутствует, базальтовый слой утончен, а слой подкоркового субстрата увеличен за счет обломков гранита и базальта. Эти разрезы дают представление о механизме образования «дыр» в земной коре (Есин и др., 2020).

Рис. 3. Региональный сейсмический разрез через Черноморский глубоководный бассейн (топодепрессия) (Хортов, Шлезингер, 2015). Наклонные разломы показывают, что осадок сползает в мантию через узкое отверстие, образованное в результате разрушения гранитного и базальтового слоя

Fig. 3. Regional seismic section through the Black Sea deep-water basin (topodepression) (Khortov, Schlesinger, 2015). Oblique faults indicate that sediment is sliding into the mantle through a narrow hole created by the destruction of the granite and basalt layer

На рис. 3 субвертикальными разломами показана сужающаяся вниз «воронка», по которой осадочные породы смещаются вниз и через «отверстие» в кристаллической оболочке проникают в мантию Земли.

В литературе были опубликованы гипотезы различных специалистов, объясняющих механизм формирования земной коры, в которой нет гранитного слоя. Кратко эти гипотезы изложены в статье Архипова и Терехова (1989). Одна из них состоит в том, что в процессе эволюции Черного моря гранитный слой был переработан в слой базальта. Но эта гипотеза противоречит схеме расположения пластов на Рис. 2. Например, если бы гранитный слой превратился в базальтовый, то толщина этого слоя должна была увеличиться за счет гранитного слоя.

Механизм преобразования на дне Черного моря гранитного слоя в базальтовый изложен Муратовым и Субботиным (1975). По их представлению «произошло сдавливание некоторого объема вещества мантии с уменьшением его объема». В мантии возникает отрицательное давление, появляются «пустые» пространства и базальтовый слой нависает над мантийными породами в виде свода. Большая скорость сжатия способствует зарождению магматического очага больших размеров, что приводит к расплавлению базальтового слоя и, возможно, нижней части гранитного слоя. В дальнейшем «инъецированная магмой часть «гранитного» слоя приобрела физический облик «базальта». Таким образом, земная кора Черноморской впадины – молодое новообразование, в котором «базальтовый слой» – это переработанный «гранитный» (Муратов и Субботин, 1975). По-нашему мнению возможности сдавливания некоторого ограниченного объема мантии вызывает сомнение, поскольку она представляет собой вязкую жидкость (Попов, 1995), в которой давление распространяется на весь ее объем.

Еще одна гипотеза состояла в том, что дно Черного моря является реликтом древней коры океанического типа. Но эта гипотеза не согласуется с рядом геологических данных и по этой причине была отклонена А.Л. Яншиным и В.Е. Хаиным (Чекунов, 1989).

Отметим, что моделирование гравитационного поля бассейнов Черного моря показало, что в западном бассейне отсутствует гранитный слой (Coskun and Ergun, 2000), а базальтовый слой в этом бассейне сильно утончен, что соответствует реальной ситуации.

Влияние Мессинского соляного кризиса на процессы в мантии Земли

Геологическими исследованиями установлено, что котловины Черного и Тирренского морей образовались 5 млн. лет назад (Муратов и Субботин, 1975). Примерно в отрезок времени от 5,6 млн. лет назад до 5,33 млн. лет назад произошло иссыхание Средиземного моря до глубины 1500 м, а затем заполнение моря водой, поступающей через образованный в это время пролив Гибралтар (Garcia-Castellanos et al., 2009). Этот процесс получил название «мессинский соляной кризис Средиземного моря». Нами (Yesin (Esin) et al., 1986, 1987) была создана математическая модель, объясняющая движение уровня моря и вертикальные движения морского берега во время этого кризиса.

Иссыхание моря было вызвано, во-первых, большим значением отрицательного пресноводного баланса моря. В настоящее время он составляет – 1700 км³/год (Овчинников и др., 1976). До мессинского кризиса этот объем компенсировался водой, поступающей в море через проливы, проходящие на севере Африки. В период мессинского кризиса эти проливы были захоронены осадками и перестали существовать. В результате этого начался процесс иссыхания Средиземного моря. В период, когда море высохло до отметки – 1500 м, давление на его дно уменьшилось на 37,5 × 10¹³ т. В соответствии с законом Архимеда плита, на которой расположено Средиземное море, после иссушения моря начала подниматься вверх (Сорохтин, 1979). Движение плиты в очень вязкой среде было безинерционным. По оценке В.С. Попова (1995) вязкость вещества верхней мантии достигает значения 10²⁰ ПаС, что на 7 порядков выше вязкости воды. Это означает, что скорость воздымания плиты была пропорциональна действующей силе. И она уменьшалась по мере движения плиты вверх.

Во время мессинского кризиса вода на первом этапе втекала в море из океана, но ее расход был меньше значения пресноводного баланса. Поэтому уровень воды в море понижался, а соль в условиях критической концентрации оседала на дно в виде эвапоритов.  Толщина  слоя  эвапоритов  достигала значения 3500 м.  Поскольку  плотность  эвапоритов  равна  2,2 г/см³, т.е. она в два раза больше плотности воды, то вес эвапоритов компенсировал вес испарившейся воды уже при значении толщины слоя эвапоритов, равном 1600 м. Следовательно, полная компенсация веса испарившегося слоя воды достигалась на этапе развития процесса, когда еще не произошло полное заполнение моря через пролив Гибралтар. Таким образом, обратный процесс погружения плиты со Средиземным морем начался на первом этапе мессинского кризиса. Когда перемычка между морем и океаном опустилась ниже уровня океана, вода из океана начала вливаться в полупустое море. Этот период мессинского кризиса описан в статье (Garcia-Castellanos et al., 2009).

Опишем процессы, протекавшие в мантии Земли во время начальной стадии мессинского кризиса, когда началось воздымание плиты вместе со Средиземным морем вверх. Поднимаясь вверх, плита тянула за собой магму, что создавало в ней сильное разрежение. В результате этого в пространстве между нижней поверхностью базальта и верхней поверхностью подкорового субстрата образовались пустоты. Ранее, когда этих пустот не было, нижний слой базальта «плавал» на субстрате, плотность которого (3,3 г/см³) была больше плотности базальта. При этом сила плавучести толкала базальт вверх, препятствуя его разрушению. Когда же образовались пустоты, сила плавучести перестала действовать на отдельные объемы базальта, и они как бы повисли в воздухе. Помимо этого, высокая температура превращала базальт в пластическое тело, уменьшая силу сцепления отдельных элементов базальтового слоя с основным массивом. Под действием высокой температуры и возникновения пустот куски базальта опускались вниз на поверхность подкоркового субстрата, увеличивая его толщину. Примерно такой механизм разрушения земной коры описан Артюшковым и соавторами (1979). Это хорошо видно на разрезах как зоны отсутствия гранитного слоя, представленных на Рис. 3. На всех разрезах под «дырой» в земной коре слой кодкорового субстрата заметно утолщен.

Отметим, что механизм разрушения базальта и гранита включил в себя, так же, растрескивание этих пород в условиях неравномерного давления и погружения и образования в них разломов различных масштабов.

Кристаллические породы в условиях, когда на них на различных участках действуют силы различной величины, не испытывают пластичных деформаций. Их деформация происходит в результате растрескивания пластов и образования разломов. Этот процесс снижает прочность пород и способствует их сползанию на подкорковый субстрат.

Заметим, что мы, как и Муратов и Субботин (1975), Муратов, Непрочнов (1967) пришли к одинаковой модели процессов в магме в условиях уменьшения в ней давления и разрежения. Но в отличие от модели указанных уважаемых авторов о преобразовании гранитного слоя в базальтовый, наша модель показывает, что в сложившихся условиях протекал процесс механического разрушения базальта и гранита (Esin, Esin, 2018).

После того, когда базальтовый слой был разрушен, точно так же был уничтожен гранитный слой, и куски гранита оказались в кодкорковом субстрате. Затем, после уничтожения кристаллических слоев осадочные образования проникли в мантию Земли. Их силикатные составляющие стали плавиться и образовали тонкую оболочку из базальта. В процессе движения морского осадка вниз, на поверхности дна моря формировались орогенные впадины путем увеличения площади движущегося вниз осадка. Механизм этого процесса описан нами в статье (Есин и др., 2020).

Процесс формирования орогенных впадин прекратился, когда образовался слой базальта, опирающийся на подкорковый субстрат, который осадок проломить своим весом уже не мог. Прекращением формирования орогенных впадин и заполнения осадком пространства между слоем базальта и подкорковым субстратом закончился процесс формирования глубоководной котловины Черного моря.

Оценим время, необходимое для создания на дне Средиземного моря слоя эвапоритов толщиной 3500 м. Это время зависит, главным образом, от интенсивности испарения воды в море. В настоящее время величина испарения с поверхности Средиземного моря составляет 1,15 м/год, а пресноводный баланс моря составляет минус 1700 км³/год (Овчинников и др., 1976). Примем, что соленость воды в море в среднем равна 38 ‰, а плотность эвапоритов равна 2,2 г/см³. Принятые значения параметров показывают, что за 1 год в условиях установившегося процесса на дно моря будет отлагаться примерно 2 см соли. При такой скорости образования эвапоритов слой соли толщиной 3500 м был образован за 175 тыс. лет.

Заключительный цикл мессинского кризиса начался с открытия пролива Гибралтар, когда барьер между морем и океаном опустился ниже уровня океана и океанская вода стала заполнять море. В начальной стадии вода поступала из океана в море по руслам двух рек, сформированным в результате эрозии. На этой стадии так же формировались толщи эвапоритов. Когда пролив расширился и в море стала втекать катастрофически большой объем воды 10⁸ м³/с образование эвапоритов прекратилось. Расчеты показали, что в это время море заполнялось со скоростью более 10 м в сутки (Garcia-Castellanos et al., 2009).

Анализ процесса формирования эвапоритов показывает, что они могли образовываться как в условиях медленного закрытия проливов, проходящих по северу Африки, так и после открытия пролива Гибралтар. Ранее нами рассматривался вариант, связанный с открытием пролива (Yesin (Esin) et al, 1986, 1987). Сейчас можно отметить, что расчетные значения продолжительности мессинского кризиса помещаются в отрезок времени от начала формирования глубоководной котловины Черного и Тирренского морей и, возможно, других морей Средиземного моря и до открытия пролива по всей его ширине. Отрицательное давление в верхней мантии, вызванное воздыманием плиты, исчезло, когда начался процесс ее погружения. По нашим, весьма приближенным оценкам, это произошло через 130 тыс. лет после начала мессинского кризиса. За это время дно Черного моря опустилось на 4000 м (Муратов и Субботин, 1975). Следовательно, средняя скорость погружения дна моря составляет 31 мм/год. Это примерно на 2 порядка больше значения этой скорости, рассчитанной Муратовым и Субботиным (1975). Муратов и Субботин рассматривают земную кору Черноморской впадины как молодое новообразование, в котором базальтовый слой -это переработанный гранитный слой.

В нашем представлении исходные (древние) слои гранитный и базальтовый разрушены, а новообразованием является базальтовый слой. Согласно указанным выше авторам, слои гранитный и базальтовый разрушены и разбавлены в магматическом очаге мантийного вещества (Муратов и Субботин, 1975; Хаин, 1984). Изложенная нами теория показывает, что «сильное разбавление» действительно произошло в подкорковом субстрате. Одновременно с этим произошло утолщение слоя этого субстрата.

В механизме эволюции Земли гранитный и базальтовый слои играют весьма важную роль. Они делают Земной шар более твердым и препятствуют его разрушению. Вместе с этим они препятствуют проникновению в мантию Земли осадочного материала. Если признать теорию об органическом происхождении углеводородов, то получается, что гранитный слой препятствует образованию месторождений нефти и газа. А «дыры» в земной коре, где эти слои разрушены, наоборот, способствуют проникновению осадка в зоны высокого давления и высоких температур. Из рассмотренных нами морей, у которых имеются участки «безгранитного» слоя, особенно богатым нефтепродуктами является Каспийское море (Гагельганц и др., 1958). В море и на его периферии открыто значительное количество месторождений нефти и газа. Открыты, так же, месторождения в Черном и Средиземном морях (Хортов, Шлезингер, 2015; Esina, Khvoroshch, 2010). Следует отметить, что объем углеводородов зависит еще и от концентрации в осадке органических веществ.

Нефтегеологическое районирование и перспективы нефтегазоносности

Нефтегеологическое районирование российской крымско-кавказской части Черного моря проведено в соответствии с выделенными основными структурными элементами (Рис. 1). Черноморская нефтегазоносная провинция (НГП) состоит из двух нефтегазоносных областей (НГО) – Западно-Черноморской и Восточно-Черноморской, разделенных валом Андрусова.

Исходя из анализа совокупности факторов, определяющих возможность образования крупных скоплений УВ, наиболее перспективными участками акватории являются вал Тетяева-Андрусова и вал Шатского. Эти валы обладают прекрасными структурными условиями для образования нефтегазовых скоплений, в их пределах выявлено несколько крупных локальных поднятий. Осадочный чехол представлен всеми регионально нефтегазоносными комплексами от верхнеюрского до миоценового и предполагается наличие нижне-среднеюрских отложений. Перспективные поднятия вала Тетяева-Андрусова расположены между двумя крупными очагами генерации УВ-прогибом Сорокина – Керченско-Таманским прогибом и Западно-Черноморской впадиной. Перспективные поднятия вала Шатского расположены между двумя крупными очагами генерации УВ – Туапсинским прогибом и Восточно-Черноморской впадиной. Основные перспективы связываются с верхнемеловым – эоценовым терригенно-карбонатным комплексом, к которому приурочены значительные по размерам ловушки. Значительные перспективы поисков УВ могут быть связаны и с вышележащими кайнозойскими комплексами. Чрезвычайно высоко оцениваются перспективы майкопских отложений, так как в них были открыты залежи нефти и газа (месторождения Керченского и Таманского полуострова). Майкопские отложения над пластами доолигоценового комплекса образуют пологие антиклинали, а на крыльях структур – зоны выклинивания, представляющие собой ловушки УВ.

Высокие перспективы нефтегазоносности кайнозоя подтверждены открытием морского месторождения Субботина и месторождений Керчи и Тамани. Также высоки перспективы прогиба Сорокина, генетически связанного с Керченско-Таманским прогибом и являющимся его продолжением в юго-западном направлении. Дополнительным доводом в пользу перспективности его кайнозойских образований является выделение на сейсмопрофилях в олигоцен-четвертичном комплексе многочисленных участков аномальной записи типа «яркое пятно».

Рис. 4. Фрагмент временного разреза, показывающий проявления разгрузки углеводородных потоков в осадочных комплексах Западно-Черноморского бассейна (Леончик и др., 2015)

Fig. 4. Fragment of a section showing the manifestations of unloading of hydrocarbon flows in sedimentary complexes of the West Black Sea basin (Leonchik et al., 2015)

Заключение

В статье описан механизм разрушения земной коры и образование орогенных впадин в период нижнего миоцена-голоцена. Во время иссыхания уровень моря понизился на 1500 метров. В результате этого эвстатическое равновесие в земной коре было нарушено и плита, на которой расположено Средиземное море, начала воздыматься, что привело к значительному разряжению в верхней мантии и образованию пустых пространств. Ранее слой базальта лежал на магме, которая силой плавучести удерживала его от отрыва от основного массива. Когда же образовалось разряжение и в верхней мантии сила плавучести исчезла, начался процесс разрушения вначале слоя базальта, а затем и слоя гранита. В образовавшуюся «дыру» в земной коре начали погружаться под действием перепада давлений осадочные породы, определенными порциями, объем которых регулировала сила плавучести. На участках, где происходили значительные поступление осадка в зону подкоркового субстрата, на поверхности осадка образовались орогенные впадины. В результате смещения осадка вниз образовались глубоководные котловины в Черном, и Тирренском и, возможно, в других морях. Если исходить из теории органического происхождения углеводородов, то можно заключить, что описанный выше процесс разрушения базальта и гранита способствует проникновению осадка в зону высоких температур и давлений, и в, дальнейшем, способствует образованию углеводородов. Отрицательное давление так же формируется в мантии в ледниковые периоды, когда ледники тают, а плита всплывает вверх.

Работа выполнена в рамках Госзадания по теме № 0128-2021-0013 «Морские природные системы Черного и Азовского морей: эволюция и современная динамика гидрофизических, гидрохимических, биологических, береговых и литодинамических процессов».

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Список литературы

1. Авдулов М.В. Проблемы эволюции земной коры на примере Кавказа и Крыма. – М.: Наука, 1979. – 100 с.
2. Аллисон А., Палмер Д. Геология: наука о вечно меняющейся Земле. – М.: Мир, 1984. – 555 с.
3. Артюшков Е.В., Шлезингер А.Е., Яншин А.Л. Основные типы и механизм образования структур на литосферных плитах // Бюл. МОИП. Отд. Геол. 1979. Т. 54, №3. С. 3–13.
4. Архипов И.В., Терехов А.А. Развитие представлений о геологической природе и возрасте Черного моря. В // Строение и эволюция земной коры и верхней мантии Черного моря. – М.: Наука, 1989. – С 6–9.
5. Балавадзе Б.К. Геологическое исследование строения земной коры бассейна Черного моря // Глубинное строение Кавказа. – М.: Наука, 1966. С. 125–134.
6. Гагельганц А.А., Гальперин Е.И., Косминская И.П., Кракшина Р.М. Строение земной коры центральной части Каспийского моря по данным глубинного сейсмического зонирования // ДАН СССР. 1958. Т. 123, №3. С. 520–522.
7. Есин Н.В., Есин Н.И., Хортов А.В., Подымов И.С. Возможный механизм формирования глубоководной котловины Черного моря и других морей в период Мессинского кризиса Средиземного моря // Евразийское Научное Объединение. 2020. №8-6 (66). С. 397–402.  DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.4022502 
8. Леончик М.И., Сенин Б.В., Хортов А.В. Перспективы газоносности кайнозоя Черного моря // Вести газовой науки». 2015. № 2(22). С. 54–66.
9. Миндели П.Т., Непрочнов Ю.П., Петария Е.И. Определение области гранитного слоя в Черноморской впадине по данным ГСЗ сейсмологии // Известия АН СССР, серия геология. 1965. №2. С. 7–15.
10. Муратов М.В., Непрочнов Ю.П. Строение дна Черноморской котловины и ее происхождение. Бюлл. МОИП отд. геол. 1967. Т. 42, №5. С. 40–59.
11. Муратов М.В., Субботин С.И. Заключение // Земная кора и история развития Черноморской впадины. – М.: Наука, 1975. – С. 329–331.
12. Непрочнов Ю.П. Глубинное строение земной коры под Черным морем по сейсмическим данным // Бюлл. МОИП. Отдел. геологии. 1960. Т. 35. С. 30–35.
13. Непрочнов Ю.П., Гончаровы В.П., Непрочнова А.Ф. Сейсмические данные о строении земной коры в центральной части Черного моря // ДАН СССР. 1959. Т. 129, №2. С. 408–411.
14. Овчинников И.М., Плахин Е.А., Москаленко Л.В., Негляд К.В., Осадчий А.С., Федосеев А.Ф., Кривошея В.Г. Гидрология Средиземного моря. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – 374 с.
15. Попов В.С. Физические свойства магм и механизм их подъема // Соросовский образовательный журнал. 1995. №1. С. 74–81.
16. Сорохтин О.Г. Геофизика океана. – М.: Геодинамика, 1979. – 200 с.
17. Хаин В.Е. Региональная геотектоника: Альпийский Средиземноморский пояс. – М.: Недра, 1984. – 344 с.
18. Хортов А.В., Шлезингер А.Е. Глубинное строение и особенности образования Черноморской топодепрессии в связи с перспективами нефтегазоносности // Вести газовой науки. 2015. № 2(22).         С. 63–68.
19. Чекунов А.В. Проблемы геологии Черноморской впадины // Строение и эволюция земной коры и верхней мантии Черного моря. – М.: Наука, 1989. – С. 145–162.
20. Coskun S., Erdun M. The tectonic setting on the Black Sea according to the geophysical data // TUKKIOG-2000. Technical Abstracts, 2000. P. 63–69.
21. Esin N.V., Esin N.I. The formation of deep sea features during conditions of Mediterranean Sea desiccation and appearange of negative pressure in the earth’s mantle // IGCP 610 “From the Caspian to Mediterranean: Environmental Change and Human Response during the Quaternary”. – Turkey, 2018. P .50–52.
22. Esina L.A., Khvoroshch A.B. Prospects and structure and of the petroleum resource potential of the Pionerskaya structure based on the seismic study of the northeastern part of the Black Sea // Oceanology. 2010. V.50. No.6. P. 971–974. DOI: https://doi.org/10.1134/S0001437010060172 
23. Garcia-Castellanos D., Estrada F., Jiménez-Munt I., Gorini C., Fernàndez M., Vergés J., DeVicente R. Catastrophic flood of the Mediterranean after the Messinian salinity crisis // Nature. 2009. V 462. P. 778–781. DOI: https://doi.org/10.1038/nature08555 
24. Khortov A.V., Neprochnov Yu.P. Deep structure and some issues of oil and gas content of the southern seas of Russia // Oceanology. 2006. V. 46, No.1, p. 105–113. DOI: https://doi.org/10.1134/S0001437006010127 
25. Starostenko V., Buryanov V., Makarenko I., Rusakov O., Stephenson R., Nikishin A., Georgiev G., Gerasimov M., Dimitriu R., Legostaeva O., PshelarovV., Sava S. Topography of the crust-mantle boundary beneath the Black Sea Basin // Tectonophysics. 2004. V. 381. P. 211–233. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tecto.2002.08.001 
26. Yesin (Esin) N.V., Dmitriyev V.A. On the possible mechanism of formation of the Messinian evaporites in the Mediterranean Sea // International Geology Review. 1987. V. 29, No.3. P. 258–263. DOI: https://doi.org/10.1080/00206818709466143 
27. Yesin (Esin) N.V., Dmitriyev V.A., Shimkus K.M., Ovchinnikov I.M. A model for the messinian events in the Mediterranean sea // International Geology Review. 1986. V. 28, No.1. P. 10–14. DOI: https://doi.org/10.1080/00206818609466245 

Статья поступила в редакцию 07.11.2021
После доработки 23.11.2021
Принята к публикации 24.11.2021

Об авторах

Есин Николай Васильевич – Nikolay V. Esin

доктор географических наук
главный научный сотрудник, Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва, Россия (Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia), Лаборатория экологии, Южное отделение

ovos_oos@mail.ru

https://orcid.org/0000-0001-6434-5938  

Хортов Алексей Владимирович – Alexey V. Khortov

доктор геолого-минералогических наук
ведущий научный сотрудник, Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва, Россия (Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia), Лаборатория геодинамики, георесурсов, георисков и геоэкологии

akhortov@mail.ru

https://orcid.org/0000-0002-4408-6729 

Есин Николай Игоревич – Nikolay I. Esin

кандидат физико-математических наук
научный сотрудник, Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН», Москва, Россия (Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia), Лаборатория экологии, Южное отделение

esinnik@rambler.ru

https://orcid.org/0000-0002-2961-4765 

Корреспондентский адрес: Россия, 353467, Москва, Нахимовский проспект, 36, ИОРАН. Телефон (861)41-280-89.

ССЫЛКА:

Есин Н.В., Хортов А.В., Есин Н.И. О механизме образования «безгранитных» впадин Черного моря // Экология гидросферы. 2021. №1 (6). С. 28–39. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/244

 DOI – https://doi.org/10.33624/2587-9367-2021-1(6)-28-39

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@hydrosphere-ecology.ru

About the mechanism of the granite-free zones formation in the Black Sea

Nikolay V. Esin, Alexey V. Khortov, Nikolay I. Esin

Shirshov Institute of Oceanology RAS (Moscow, Russia)

One of the important unsolved problems related to the evolution of living conditions on Earth is the mechanism of the rapid transformation of the Black Sea from a shallow lake-type sea into a deep-water basin, the earth's crust in the central part of which does not have a granite layer. There is no explanation as to how “granite-free depressions” were formed at the bottom of the sea, which are currently covered by sediment. Investigations of these processes were started in the middle of the last century by scientists-geologists of the Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences and its South. In this article, the authors propose a mechanism for the destruction of the earth's crust and the formation of depressions in the inner seas during the Messinian crisis.

Key words: mantle of the Earth; orogenic processes; formation of hydrocarbons; Black Sea; Caspian Sea; Mediterranean seas.

References

1. Allison A., Palmer D. Geologiya: nauka o vechno menyayushhejsya Zemle [Geology: the science of the ever-changing Earth]. Mir, Moscow, 1984. 555 p. (In Russ.)
2. Arkhipov I.V., Terekhov A.A. Razvitie predstavlenij o geologicheskoj prirode i vozraste Chernogo morya [Development of ideas about the geological nature and age of the Black Sea]. Stroenie i e'volyuciya zemnoj kory i verxnej mantii Chernogo moray [Structure and evolution of the Earth҆s crui and upper mantle of the Black Sea]. Nauka, Moscow, 1989. P. 6–9. (In Russ.)
3. Artyushkov E.V., Schlesinger A.E., Yanshin A.L. Osnovnye tipy i mexanizm obrazovaniya struktur na litosfernyx plitax [The main types and mechanism of the formation of structures on lithospheric plates]. Byul. MOIP, Otd. Geol. 1979. V.54. No.3. P. 3–13. (In Russ.)
4. Avdulov M.V. Problemy e'volyucii zemnoj kory na primere Kavkaza i Kryma [Problems of the evolution of the earth's crust on the example of the Caucasus and Crimea]. Nauka, Moscow, 1979. 100 p. (in Russ.)
5. Balavadze B.K. Geologicheskoe issledovanie stroeniya zemnoj kory bassejna Chernogo morya [Geological study of the structure of the earth's crust in the Black Sea basin]. Glubinnoe stroenie Kavkaza [Deep structure of the Caucasus]. Nauka, Moscow, 1966. P. 125–134. (In Russ.)
6. Chekunov A.V. Problemy Chernomorskoi vpadiny [Problems of the Black Sea Basin]. ]. Stroenie i e'volyuciya zemnoj kory i verxnej mantii Chernogo moray [Structure and evolution of the Earth҆s crui and upper mantle of the Black Sea]. Moscow, Nauka, 1989. P. 145–162. (In Russ.)
7. Coskun S., Erdun M. The tectonic setting on the Black Sea according to the geophysical data. TUKKIOG-2000. Technical Abstracts, 2000. P. 63–69.
8. Esin N.V., Esin N.I. The formation of deep sea features during conditions of meditranean sea desiccation and appearange of negative pressure in the earth’s mantle. IGCP 610 “From the Caspian to Mediterranean: Environmental Change and Human Response during the Quaternary”, Turkey. 2018. P. 50–52.
9. Esin N.V., Esin N.I., Khortov A.V., Podymov I.S. Vozmozhnyj mekhanizm formirovaniya glubokovodnoj kotloviny Chernogo morya i drugih morej v period Messinskogo krizisa Sredizemnogo morya [Possible mechanism for the formation of the deep-sea basin of the Black Sea and other seas during the Messina crisis of the Mediterranean Sea]. Eurasian Scientific Association. 2020. No.8–6 (66). P. 397–402. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.4022502  (in Russ.)
10. Esina L.A., Khvoroshch A.B. Prospects and structure and of the petroleum resource potential of the Pionerskaya structure based on the seismic study of the northeastern part of the Black Sea. Oceanology. 2010. V.50. No.6. P. 971–974. DOI: https://doi.org/10.1134/S0001437010060172 
11. Gagelgants A.A., Galperin E.I., Kosminskaya I.P., Krakshina R.M. Stroenie zemnoj kory central'noj chasti  Kaspijskogo morya po dannym glubinnogo sejsmicheskogo zonirovaniya [The structure of the earth's crust in the central part of the Caspian Sea according to the data of deep seismic zoning]. DAN SSSR, 1958. V.123. No.3. P. 520–522. (In Russ.)
12. Garcia-Castellanos D., Estrada F., Jiménez-Munt I., Gorini C., Fernàndez M., Vergés J., DeVicente R. Catastrophic flood of the Mediterranean after the Messinian salinity crisis. Nature. 2009. V 462. P. 778–781. DOI: https://doi.org/10.1038/nature08555 
13. Khain V.E. Regionalnaia geotektonika: Alpiiskii Sredizemnomorskii poias [Regional geotectonics: Alpine Mediterranean belt]. Nedra, Moscow, 1984. 344 p. (in Russ.)
14. Khortov A.V., Neprochnov Yu.P. Deep structure and some issues of oil and gas content of the southern seas of Russia. Oceanology. 2006. V. 46, No.1, p. 105–113. DOI: https://doi.org/10.1134/S0001437006010127  
15. Khortov A.V., Schlesinger A.E. Glubinnoe stroenie i osobennosti obrazovaniia Chernomorskoi topodepressii v sviazi s perspektivami neftegazonosnosti [Deep structure and features of the formation of the Black Sea topodepression in connection with the prospects of oil and gas potential]. Vesti gazovoi nauki [Lead Gas Science]. 2015. No.2 (22). P. 63–68. (In Russ.)
16. Leonchik M.I., Senin B.V., Hortov A.V. Perspektivy gazonosnosti kainozoia chernogo moria [Prospects for the Black Sea Cenozoic gas content]. Vesti gazovoi nauki [Lead Gas Science]. 2015. No.2 (22). P. 54–66. (In Russ.)
17. Mindeli P.T., Neprochnov Yu.P., Petaria E.I. Opredelenie oblasti granitnogo sloiav Chernomorskoi vpadine po dannym GSZ seismologii [Determination of the area of the granite layer in the Black Sea depression according to the seismology data]. Izvestiia AN SSSR, seriia geologiia [News of the USSR Academy of Sciences, a series of geology]. 1965. No.2. P. 7–15. (In Russ.)
18. Muratov M.V., Neprochnov Y.P. Stroenie dna Chernomorskoi kotloviny i ee proiskhozhdenie [The structure of the bottom of the Black Sea basin and its origin]. Biull.MOIP otd. geol. 1967. V.42. No.5. P. 40–59. (In Russ.)
19. Muratov M.V., Subbotin S.I. Zakliuchenie [Conclusion]. Zemnaia kora i istoriia razvitiia Chernomorskoi vpadiny [The Earth՚s crust and the history of development of the Black Sea basin]. Nauka, Moscow, 1975. P. 329–331. (In Russ.)
20. Neprochnov Yu.P. Glubinnoe stroenie zemnoi kory pod Chernym morem po seismicheskim dannym [Deep structure of the earth's crust under the Black Sea according to seismic data]. Biull. MOIP. Otdel. Geologii. 1960. V.35. P. 30–35. (In Russ.)
21. Neprochnova Yu.P., Goncharovs V.P., Neprochnova A.F. Seismicheskie dannye o stroenii zemnoi kory v tcentralnoi chasti Chernogo moria [Seismic data on the structure of the earth's crust in the central part of the Black Sea]. DAN SSSR. 1959. V.129. No.2. P. 408–411. (In Russ.)
22. Ovchinnikov I.M., Plakhin E.A., Moskalenko L.V., Neglyad K.V., Osadchiy A.S., Fedoseev A.F., Krivosheya V.G. Gidrologiia Sredizemnogo moria [Hydrology of the Mediterranean Sea]. Gidrometeoizdat, Leningrad, 1976. 374 p. (in Russ.)
23. Popov V.S. Fizicheskie svoistva magm i mekhanizm ikh podema [Physical properties of magmas and the mechanism of their ascent]. Sorosovskii obrazovatelnyi zhurnal [Soros educational journal]. 1995. No.1. P. 74–81.
24. Sorokhtin O.G. Geofizika okeana [Geophysics of the Ocean]. Geodinamika, Moscow, 1979. 200 p. (in Russ.)
25. Starostenko V., Buryanov V., Makarenko I., Rusakov O., Stephenson R., Nikishin A., Georgiev G., Gerasimov M., Dimitriu R., Legostaeva O., PshelarovV., Sava S. Topography of the crust-mantle boundary beneath the Black Sea Basin. Tectonophysics. 2004. V.381. P. 211–233. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tecto.2002.08.001 
26. Yesin (Esin) N.V., Dmitriyev V.A. On the possible mechanism of formation of the Messinian evaporites in the Mediterranean Sea. International Geology Review. 1987. V.29. No.3. P. 258–263. DOI: https://doi.org/10.1080/00206818709466143 
27. Yesin (Esin) N.V., Dmitriyev V.A., Shimkus K.M., Ovchinnikov I.M. A model for the messinian events in the Mediterranean sea. International Geology Review. 1986. V.28. No.1. P. 10–14.  DOI: https://doi.org/10.1080/00206818609466245 

Authors

Esin Nikolay V.

Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia

ovos_oos@mail.ru

https://orcid.org/0000-0001-6434-5938 

Khortov Alexey V.

Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia

akhortov@mail.ru

https://orcid.org/0000-0002-4408-6729 

Esin Nikolay I.

Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia

esinnik@rambler.ru

https://orcid.org/0000-0002-2961-4765 

ARTICLE LINK:

Esin N.V., Khortov A.V., Esin N.I. About the mechanism of the granite-free zones formation in the Black Sea. Hydrosphere Ecology. 2021. №1 (6). P. 28–39.  URL: http:// hydrosphere-ecology.ru /244

DOI – https://doi.org/10.33624/2587-9367-2021-1(6)-28-39

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor,please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@hydrosphere-ecology.ru

На ГЛАВНУЮ

К разделу ПУБЛИКАЦИИ