Обсуждение и основные выводы по результатам моделирования термической эволюции литосферы Чёрного моря

Численные реконструкции термической эволюции литосферы разнородных структур Чёрного моря: западной и восточной впадин, а также валов Шатского и Андрусова, осуществлённые с учётом последних данных по строению и структуре осадочной толщи и подстилающей литосферы бассейна, и принимающие во внимание консолидацию осадков и изменение петрофизических свойств пород с глубиной, позволили уточнить результаты предшествующих моделей формирования своеобразного теплового режима района. Выраженная нестационарность термического режима, отмечавшаяся в работе (Галушкин и др., 2006) для восточной впадины, является характерной для всей глубоководной части Черноморской котловины (рис.7-15, 8-15). Она обусловлена как внутрилитосферными процессами типа интенсивного утонения коры в результате растяжения или эрозия коры снизу, тепловых реактивизаций и поверхностными процессами типа осадконакопления и прорыва тёплых вод Средиземного моря.

Применение системы моделирования осадочных бассейнов ГАЛО к восстановлению температурной истории осадочной толщи и фундамента Западной впадины Чёрного моря, а также валов Андрусова и Шатского, показало, что вариант термического развития литосферы региона, рассмотренный нами ранее для Восточной впадины, согласуется и с термическим развитием литосферы тектонически различных структур глубоководной части Чёрного моря. Структуры объединяют как Западную и Восточную впадины моря с безгранитной корой, сформированной в процессе задугового спрединга, так и валы Шатского и Андрусова, с континентальным типом коры. Предполагаемый вариант геодинамического развития региона включает начальный этап рифтового прогревания литосферы в конце мела и три этапа тепловой реактивизации плиты, сопровождаемые тремя последовательными этапами утонения коры в кайнозое. Последние имеют следствием постепенное изменение глубины моря до её современного значения 2.2 км. В отсутствии видимого нарушения осадочной толщи бассейна разломами можно предполагать, что заметная часть утонения коры осуществлялась за счёт механизма фазового перехода пород гранулитовых фаций в более плотный эклогит, как предполагается в (Артюшков, 1993; 2000; 2003). Замещение пород коры породами мантии должно облегчаться в периоды «размягчения» литосферы под влиянием инфильтрации активных флюидов из мантийных диапиров (Артюшков, 2003). В Чёрном море такая модификация мантии могла быть связана с процессами пододвигания, сопровождавшими закрытие океана Тетис, и последующей релаксацией поглощённой литосферы.

Рассмотренная модель развития Черноморского бассейна связывает быстрое погружение глубоководной части бассейна в плиоцен-четвертичное время с утонением его консолидированной коры (за счёт растяжения или/и эрозии снизу гранулито-базальтового слоя по механизму, предложенному Е.В. Артюшковым), и является дальнейшим развитием имеющихся исследований в регионе (Nikishin et al., 2003) и др.. В последней работе был предложен механизм погружения, объясняющий его природу изгибом литосферы бассейна в состоянии регионального сжатия, характерного для рассматриваемого периода развития бассейна. Из оценок работы следует, что эффективно-упругая толщина литосферы центральной части бассейна составляет в настоящее время примерно 60-70 км, тогда как на окраинах она близка к 30 км. Соответствующую разницу (около 15-25 км) в глубине эквивалентной поверхности эффективно-упругой литосферы авторы считают обязанной изгибу под действием сжимающих напряжений (Nikishin et al., 2003). Не вызывает сомнения, что этот механизм даёт вклад в погружение бассейна, однако оценки этого вклада, приводимые в цитированной работе, нуждаются в уточнении. В самом деле, в своих расчётах авторы работы исходили из представления о том, что низкие значения поверхностного теплового потока в глубоководной котловине Чёрного моря отражают низкотемпературный режим литосферы бассейна. Наши расчёты показывают, однако, что Чёрное море является довольно прогретым районом, так что термическая (а не упругая) толщина его литосферы составляет около 60 км (рис. 8-15). Распределение гравитационных аномалий в свободном воздухе (Фая) также говорит не в пользу механизма прогибания литосферы, предложенного в работе (Nikishin et al., 2003). Эти аномалии лишь слегка отличаются от нормальных по всей площади моря и только в узких краевых участках типа Туапсинского прогиба и впадины Сорокина достигают заметных величин (60 – 90 мгал (Starostenko et al., 2004). Последние отражают процессы надвигания блоков, обрамляющих Черноморский бассейн с севера и востока, на литосферу моря. Антиизостатический прогиб литосферы с амплитудой 15-25 км, предполагаемой в работе (Nikishin et al., 2003) в качестве механизма формирования быстрого плиоцен-четвертичного погружения бассейна, должен бы вызвать появление широкомасштабных аномалий гравитационного поля высокой амплитуды, сравнимых с теми, что наблюдаются над блоком Южно-Каспийской впадины, который антиизостатически задавливается вниз структурами Кавказа и Копед-Дага, надвигающимися с северо-запада и востока (Kazmin, 1997).

Следует признать, что адекватная модель быстрого погружения Чёрного моря в плиоцен-четвертичное время, будет создана лишь по мере поступления дополнительных данных о строении литосферы, осадочного чехла и их температурного режима. Поэтому все современные модели, в том числе и представленная в данной главе, могут рассматриваться лишь как этап на пути к созданию будущей модели эволюции региона. В то же время настоящая работа является хорошим примером применения системы моделирования ГАЛО к анализу сложных проблем геотермии нефтегазоносных осадочных бассейнов, подобных тем, что рассматривались выше на примерах Западно-Сибирского и Башкирского бассейнов.