Геотермические разрезы земной коры и верхней мантии Черного моря и его северного обрамления

Abstract

Наведено результати вимірювання теплового потоку і математичного моделювання гео-термічного стану літосфери вздовж двох профілів, які перетинають Західно- і Східночорноморську западини та прилеглі до них з півночі різновікові тектонічні структури. Виявлено, що суттєві варіації температур і теплових потоків у літосфері по латералі, глибині та в часі пов’язані як з геодинамічними процесами, які супроводжуються інтенсифікацією винесення тепла з надр Землі на етапах активізації тектономагматичної діяльності, так і порушенням умов теплоперенесення та розподілу радіогенних джерел у земній корі, спричиненими особливостям її будови та еволюції. В Чорноморському басейні великий вплив на розподіл приповерхневого теплового потоку має тектонічна перебудова літосфери з кінця мезозою — в кайнозої, нагромадження потужних товщ молодих осадків, утворення насувів, динаміка флюїдів та ін. Аномально низькі теплові потоки в Чорноморській мегазападині пов’язані з утворенням потужних товщ пліоцен-четвертинних відкладів. З глибиною ситуація змінюється. Мантійна складова теплового потоку має максимальні значення під «безгранітними» западинами Чорного моря. В їх межах ізотерми займають найвище положення. Потужність геотермічної літосфери змінюється від 80—90 км під Західно- і Східночорноморськими западинами до 180—200 км під південним схилом Східноєвропейської платформи. Положення геотермічної астеносфери зіставлено з результатами сейсмотомографічних досліджень. У поводженні геотермічної астеносфери і шару з пониженими швидкостями сейсмічних хвиль у верхній мантії існують спільні закономірності, які ускладнюються особливостями геологічного розвитку окремих тектонічних елементів.

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

Представлены результаты измерения теплового потока и математического моделирования геотермического состояния литосферы вдоль двух профилей, пересекающих Западно- и Восточно-черноморскую и прилегающие к ним с севера разновозрастные тектонические структуры. Показано, что существенные вариации температур и теплового потока в литосфере по латерали, глубине и во времени связаны как с геодинамическими процессами, сопровождающимися интенсификацией выноса тепла из недр Земли на этапах активизации тектономагматической деятельности, так и нарушением условий теплопереноса и распределения радиогенных источников тепла в земной коре, что вызвано особенностями ее строения и эволюции. В Черноморском бассейне большое влияние на распределение поверхностного теплового потока оказывают тектоническая перестройка литосферы с конца мезозоя - в кайнозое, накопление мощных толщ молодых осадков, образование надвигов, динамика флюидов и др. Аномально низкие тепловые потоки в Черноморской мегавпадине связаны с отложением мощных толщ плиоцен-четвертичных образований. С глубиной ситуация изменяется. Мантийная составляющая теплового потока имеет максимальные значения под "безгранитными" впадинами Черного моря. В их пределах изотермы занимают самое высокое положение. Мощность геотермической литосферы изменяется от 80-90 км под Западно- и Восточно-Черноморской впадинами до 180-200 км под южным склоном Восточно-Европейской платформы. Положение геотермической астеносферы сопоставлено с результатами сейсмотомографических исследований. В поведении геотермической астеносферы и слоя пониженных сейсмических скоростей в верхней мантии прослеживаются общие закономерности, осложненные особенностями геологического развития отдельных тектонических элементов.