ТЕКТОНИКА КРЫМА

Сейсмические исследования Крыма. Результаты зондирований. Поверхность Мохоровичича. Сейсмические границы земной коры

Сейсмические исследования в пределах Крыма выполнялись мето­дом отраженных волн (МОВ) и корреляционным методом преломлен­ных волн (КМПВ). С целью изучения глубинного строения региона в 1960—1963 гг. были произведены исследования методом глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ), а с 1965 г. для изучения сложно-построенных структур Керченского полуострова применяется метод регулируемого направления приема (РНП).

Характеристика сейсмогеологических условий (с данными о стратификации отражающих и преломляющих горизон­тов). Поверхностные сейсмогеологические условия определяются релье­фом дневной поверхности; наличием и составом зоны малых скоростей (ЗМС); условиями возбуждения упругих колебаний, в свою очередь зависимыми от состава приповерхностных отложений, уровня грунто­вых вод и многих других факторов.

В южной части Тарханкутского полуострова приповерхностные от­ложения представлены закарстованными необводненными известняка­ми, что крайне затрудняет бурение взрывных скважин и ухудшает усло­вия возбуждения и приема упругих колебаний. Сейсмические записи отраженных волн в этом районе хаотичны, обеднены отражающими площадками и практически интерпретации не поддаются. Записи пре­ломленных волн здесь несколько отчетливее и позволяют выделить в меловых отложениях отдельные преломляющие границы.

В центральной части равнинного Крыма и в Присивашье, где при­поверхностные отложения представлены глинистыми образованиями неогенового и четвертичного возрастов, условия возбуждения и приема упругих колебаний существенно лучше. Однако наличие сарматских и среднеэоценовых известняков, между которыми мощная толща однород­ных глинистых майкопских отложений, создает на этой значительной территории благоприятные условия для возникновения кратных волн, что существенно усложняет изучение мезозойских отложений МОВ.

Проведенные полевые и тематические исследования показали, что большинство отражений, зарегистрированных после прихода опорного отражения (кумский горизонт верхнего эоцена), частично, либо полно кратны (Гончарова, Гуревич, 1963). Среди кратных регистрируются и нормальные однократные волны от отражающих границ в верхнемело­вых, а при достаточной длине записи и нижнемеловых отложений.

Однако в большинстве случаев некратные отражения ни по интенсив­ности, ни по какому-либо другому признаку резко не отличаются от кратных и выделяются лишь по совокупности всех признаков, обнару­живаемых при анализе сейсмограмм, годографов, скоростей и разре­зов. Между тем, именно на этой территории МОВ и КМПВ удается выделить протяженные коррелирующиеся горизонты в меловых и ниж­непалеогеновых отложениях.

Наиболее выдержанный по площади опорный отражающий гори­зонт На отождествляется с кумской свитой верхнего эоцена (Гуревич, 1959)’. В нижнем палеогене получены отражения от отражающих гори­зонтов в кровле белоглинской свиты (II) и на границе нижнего эоцена с палеоценом (III)[22] [23]. С последним совмещается и преломляющая гра­ница, характеризующаяся граничной скоростью 4,8 км]сек — волна[24].

Стратификация отражающих горизонтов в меловых отложениях (IV—V) не вполне однозначна. На некоторых участках нижний отра­жающий горизонт V, вероятно, отвечает границе меловых и более древ­них отложений. Эта граница является также и преломляющей поверх­ностью: от нее прослеживаются головные волны с граничными скоро­стями от 4,5 до 5,5 км]сек (волна /3). В палеогеновых отложениях так­же отмечается преломляющий горизонт (волна t\ с граничной ско­ростью 3,5 кмісек).

Выделение преломленных волн t\, t2 и t3 весьма осложняется нали­чием сопутствующих им волн-помех (преломленно-отраженные, обмен­ные и др.), создающих интерференцию и крайне затрудняющих выде­ление полезных сигналов. По характерным кинематическим и динамиче­ским признакам относительно уверенно выделяются головные волны от поверхности фундамента и близлежащих границ (t4), а также от гори­зонтов внутри «кристаллической» части земной коры, характеризую­щихся граничными скоростями соответственно 6,8; 7,2 и 8,0 км/сек.

Близкие значения граничных скоростей головных волн, возникаю­щих внутри «гранитного» и «базальтового» слоев, а также на разде­ляющей их поверхности Конрада предопределяют значительную услов­ность их интерпретации.

Волны, отраженные от поверхности Мохоровичича, в большинстве случаев имеют невыдержанную групповую запись, осложненную «внут­ренней» интерференцией; возможности фазовой корреляции их ограни­чены. Анализ волновой картины позволяет судить о том, что эта по­верхность практически представляет собой зону перехода от земной коры к верхней мантии, мощностью около 5 км. Головные волны от нее получены в первых вступлениях на расстоянии свыше 200 км от пункта взрыва в виде очень слабых колебаний (Соллогуб, Чекунов, 1963).

На акваториях Азовского и Черного морей характер сейсмических записей определяется в основном глубинными сейсмогеологическими условиями. Водная среда создает практически однородные условия воз­буждения и регистрации упругих колебаний: упругие свойства отложе­ний морского дна изменяются по площади незначительно, а зона малых скоростей отсутствует. На отдельных участках появляются волны- помехи.

Изучение осадочного чехла сейсморазведкой МОВ. Сейсмические исследования МОВ проведены на значительной части равнинного Крыма, в Присивашье, а также в пределах Азов­ского моря и Каркинитского залива.

По отражающим горизонтам в третичных и меловых отложениях на Тарханкутском полуострове оконтурены линейные, вытянутые в суб­широтном направлении складки, группирующиеся в определенные зоны..

. В центральной части равнинного Крыма (район Джанкоя) выяв­лено множество локальных поднятий различных размеров и амплитуд, в расположении которых намечается значительно менее выраженная линейность северо-западного направления. Локальные поднятия по' горизонтам в меловых отложениях невелики по размерам и амплитуде и имеют неправильную, местами причудливую конфигурацию. Их строение по опорному отражающему горизонту (Pg23km) представ­ляется более простым. Таким образом, устанавливается значительное различие строения локальных структур в отложениях мела и палео­гена (Г. А. Гончарова, Б. Л. Гуревич, Н. И. Краснюк, Т. Б. Пастухова, 1965).

К северу от Тарханкутской и Джанкойской групп складок по кум- скому горизонту намечаются две локальные впадины.

К юго-востоку от Джанкойского поднятия неогеновые отложения погружаются под углом 2—3° и постепенно меняют свое простирание с приближением к западной центриклинали Индоло-Кубанского крае­вого прогиба с почти широтного на субмеридиональное. Наибольшее погружение опорного отражающего горизонта в восточном Крыму превышает 4000 м. Здесь меридиональное простирание вновь сменяется почти широтным. К югу происходит резкий подъем неогеновых отло­жений, в предгорьях Крыма (Гончаровка) они выходят на дневную поверхность, и центриклиналь краевого прогиба по кумскому горизонту осложнена несколькими прогибами, поднятиями и довольно протяжен­ными зонами разрывных нарушений. В пределах приосевой части про­гиба (Керченский полуостров) МОВ устанавливаются структурные несоответствия между различными горизонтами в отложениях Майкопа, эоцена и мела.

В Альминской впадине и на участке, прилегающем к ней с севера, МОВ выявлено строение меловых и юрских отложений. Оконтурен ряд структурных форм и выделены осложняющие их разрывные наруше­ния. Наблюдается упрощение структурных форм в верхнем мелу по сравнению с нижним мелом.

Результаты морской сейсморазведки МОВ указывают на сложность тектоники осадочных отложений под дном Черного и Азовского морей. В северо-западной части Черного моря изучено строение главным образом третичного комплекса пород, имеющего здесь большую мощ­ность. В Каркинитском заливе выделяются крупные структурные формы (поднятия Шмидта и Голицына, Михайловская и Павловская впадины), а к югу от них — хорошо выраженные антиклинальные пере­гибы, фиксирующие продолжение Тарханкутского поднятия на запад. К югу от Тарханкутского полуострова в третичных и меловых отложе­ниях выделяется крупное антиклинальное поднятие, осложненное в сво­довой части разрывными нарушениями. Углы падения крыльев и нару- шенность его с глубиной увеличиваются (Гаркаленко, Безверхов, Богаевский, 1962—1965).

В центральной части Азовского моря МОВ выявлен Азовский вал, протягивающийся в субширотном направлении и ограниченный с севера региональным разрывным нарушением. К югу от вала третичные отло­жения моноклинально погружаются к осевой части Индоло-Кубанского прогиба. В пределах наиболее погруженной части этого прогиба отло­жения палеогена залегают на большой (до 6—7 км) глубине и отра­жения от них не зарегистрированы. Исследованиями МОВ здесь, как и в южной части моря, изучено только строение неогеновых отложений.

Осевая часть прогиба по палеогеновым отложениям располагается в 20—30 км к северу от побережья Керченского полуострова (Мало- вицкий, 1961).

Изучение поверхности фундамента КМПВ. На юж­ном склоне Восточно-Европейской платформы региональными профи­лями КМПВ изучен рельеф поверхности кристаллического фундамента. Было установлено, что в районе г. Скадовска докембрийский фундамент несколько севернее берега Черного моря погружен на значительную глубину. Видимая амплитуда сброса составляет здесь 2,0 км. На про­филе Каховка—Армянск отмечается плавное погружение докембрий- ского фундамента до г. Армянска, затем угол наклона его поверхности увеличивается, и происходит воздымание фундамента в южном направ­лении до регионального сброса, к югу от которого фундамент уже пред­ставлен палеозойскими породами. В районе Ново-Алексеевки докем­брийский фундамент полого погружается в южном направлении.

Эффективность сейсмических исследований КМПВ при изучении поверхности эпигерцинского фундамента Скифской плиты существенно ниже. Интенсивная головная волна с кажущейся скоростью и = 5,7-т- ч-6,5 км!сек, фиксируемая в западной части равнинного Крыма, харак­теризует преломляющую поверхность, расположенную ниже поверх­ности фундамента на глубинах от 500 до 2000 м. Волна от поверхности фундамента характеризуется здесь малой интенсивностью, быстрым затуханием и фиксируется лишь на отдельных участках сейсмических профилей. В восточной части равнинного Крыма преломляющая гра­ница, по-видимому, соответствует поверхности фундамента, что под­тверждается данными глубокого бурения на Новоцарицынском под­нятии.

По данным КМПВ фиксируются зоны тектонических нарушений^ характеризующиеся различной амплитудой, в том числе и региональные разломы, ограничивающие Причерноморскую систему грабенов.

Исследованиями ГСЗ изучалось строение земной коры равнинного Крыма, Присивашья и Черноморской акватории. Полный разрез земной коры изучен по региональному профилю Бело­горск—Ново-Алексеевка и центральным частям некоторых профилей, выполненных в Черном море к югу от Крыма. Выясняется принци­пиальное различие строения земной коры Крыма и глубоководной впа­дины Черного моря.

На южном склоне Украинского щита поверхность Мохоровичича находится на глубине около 35 км\ к югу она постепенно погружается, достигая в пределах Скифской плиты в районе Джанкоя глубины 40 км.

Результаты глубинных сейсмических зондирований

На территории Крыма и прилегающих к нему областей за послед­ние годы выполнен относительно большой объем исследований методом глубинных сейсмических зондирований по профилю Белозерка—Ново- Алексеевка—Джанкой—Белогорск—Приветное (Соллогуб, Чекунов и др., 1963—1964) и на ряде профилей Черноморской акватории (Не- прочнов и др., 1963—1965).

Проведенные исследования свидетельствуют о сложном строении этого участка земной коры, что вполне объяснимо, так как там проис­ходит сочленение Восточно-Европейской платформы со Скифской пли­той, последней — с областью альпийской складчатости, а также резкое изменение типа земной коры от континентального к океаническому, наблюдаемому в пределах центральной части Черного моря. Мощность земной коры на этом участке равна 28—30 км, «гранитный» слой отсут­ствует, а мощность осадочного чехла увеличивается до 12—15 км. Следует отметить, что пластовые и средние скорости распространения упругих колебаний в осадочных образованиях составляют там 3—3,5 км/сек, что свидетельствует о слабой степени их метаморфизма. Осадочные породы залегают непосредственно на поверхности «базаль­тового» слоя и во многих местах осложнены разрывными нарушениями, выявленными МОВ ( 99).

В разрезе земной коры под Черным морем, как известно, гранит­ный слой с игр=6,4 км/сек появляется лишь в 100 км к югу от Крым­ского полуострова. Ближе к полуострову новая сейсмическая граница с игр = 6,0 км/сек условно отождествляется с поверхностью эпигерцин- ского складчатого основания. Поверхность Мохоровичича постепенно погружается в северном направлении. На участке, где появляется предполагаемый эпигерцинский фундамент, углы наклона поверхности Мохоровичича несколько увеличиваются, а мощность земной коры достигает 32—33 км.

Зона распространения очагов крымских землетрясений, по-види­мому, приурочена к крупному разлому, по которому поверхность Мохо­ровичича резко погружается к северу на 15—18 км, в связи с чем мощность земной коры под горным Крымом достигает 50 км. С севера Крымские «горы» также ограничены глубинным разломом, причем при­поднятым крылом здесь уже является северное. Амплитуда сброса несколько меньше, чем на юге, и равна 8—9 км.

В равнинном Крыму поверхность Мохоровичича залегает примерно горизонтально на глубине 40 км. Сочленение Восточно-Европейской и Скифской платформ по поверхности Мохоровичича выражается только в разрыве самой поверхности, без каких-либо вертикальных смещений.

Севернее происходит некоторое локальное погружение поверхности Мохоровичича под древнюю протерозойскую синклиналь (Белозерское железорудное месторождение), причем сама поверхность здесь меньше крымских, между тем как поверхность «базальтового» слоя (Конрада) испытывает более значительные вертикальные перемещения, чем поверхность Мохоровичича. Под дном Черного моря поверхность Кон­рада залегает на юге на глубине 15—16 км, постепенно погружаясь в северном направлении, и на расстоянии 70—80 км от береговой линии достигает глубины 18—19 км. Затем она интенсивно поднимается (до 8—10 км) в сторону Крымских гор. К северу от последних проис­ходит резкое погружение поверхности Конрада, причем севернее г. Белогорска на ней установлен узкий и довольно глубокий прогиб.

Под центральной, наиболее погруженной частью Причерноморской впадины поверхность Конрада образует небольшой выступ. Его север­ное крыло прослеживается примерно до широты г. Мелитополя. Здесь по крупному разлому происходит резкое воздымание сейсмической границы с иГр=7,0 км/сек, которая, по-видимому, характеризует поверх­ность «базальтового» слоя. В Белозерском районе она залегает на глубине 5—8 км, а несколько севернее, также по разлому, погружается на глубину 15—18 км.

Таким образом, Белозерский район представляет собой приподня­тый по поверхности Конрада блок, мощность земной коры в котором несколько увеличена за счет погружения поверхности Мохоровичича. Наблюдаемая интенсивная гравитационная аномалия там обусловлена в основном подъемом «базальтового» слоя и частично породами желе­зисто-кремнистой формации повышенной плотности.

Поверхность фундамента на рассматриваемой территории также весьма разнородна. Под дном Черного моря осадочные отложения, залегающие непосредственно на «базальтовом» слое, имеют значитель­ную (12—15 км) мощность и представлены, по-видимому, молодыми образованиями. В районе Симферополя мощность их невелика, к северу она увеличивается и в центральной части Причерноморской впадины достигает величины 6—8 км. На северном ее склоне мощность осадков постепенно уменьшается, а в районе Белозерки она составляет всего лишь 0,1—0,2 км.

Таким образом, основные сейсмические границы земной коры на рассматриваемой территории залегают неодинаково, а на некоторых участках образуют даже взаимно противоположные изгибы. Так, под Крымскими горами на поверхности Конрада выделяется выступ, между тем как поверхность Мохоровичича залегает в виде впадины. И наобо­рот, под Скифской плитой поверхность фундамента образует впадину, а поверхности Конрада и Мохоровичича — выступ, хотя и небольшой амплитуды. Подобно этому в районе Индоло-Кубанского прогиба поверхность Мохоровичича образует небольшой выступ..

Как видно из 99, плоскости большинства глубинных разломов наклонены к северу, что может быть связано с предполагаемым сме­щением значительного сегмента земной коры, ограниченного глубин­ными разломами — Одесским на западе и Новоцарицынско-Мелито- польским на востоке.