The crustal structure of the transition from the East Black Sea Basin to the Shatsky Ridge from the reinterpretation of deep seismic sounding data on profiles 14-15-16

• Main Authors: Baranova, E. P., Yegorova, Т. P.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2020
• Subjects: глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ); лучевое моделирование; скоростная модель коры; Восточно-Черноморская впадина; вал Шатского; глибинне сейсмічне зондування (ГСЗ); променеве моделювання; швидкісна модель кори; Східночорноморська западина; вал Шатського; Shatsky ridge; Архангельск*
• Online Access: http://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/204702

The paper represents the results of velocity modeling (ray-tracing modeling) performed for three deep seismic sounding (DSS) profiles 14, 15 and 16 acquired in the eastern part of the Black Sea more than 40 years ago. These profiles represent a system of radial profiles diverging from one common shot point in the East Black Sea Basin (EBSB) and crossing the Shatsky Ridge. The performed modeling showed that thin (~10 km) crystalline EBSB crust, with velocities increasing from 6,5 km/s in the basement to 7,0 km/s on the Moho (20—22 km), is overlain by sediments as thick as ~10 km. The continental crust of the Shatsky Ridge of ~30 km thickness comprises two layers — the upper crust (Vp=6,0÷6,5 km/s) as thick as 15 km and the 10 km thick lower crust (Vp =6,5÷7,0 km/s). The transition from thin EBSB suboceanic crust to the Shatsky Ridge continental crust occurs rather sharply, over an interval of ~25 km, where changes are observed in all crustal layers — from sediments to the Moho. The transition of the two types of the crust is ascribed by a lineament, parallel to the coastline of the eastern part of the Black Sea, and is associated with a collinear Alushta-Batumi magnetic anomaly of the same (NW) strike. These features may testify in favor of the tectonic nature of the transition zone, the formation and activation of which took place during the main stages of evolution of the study region — at the closure of Mesozoic Tethys ocean, during the riftogenic opening of the EBSB in Cretaceous, and during the Alpine orogeny in the compression setting. The wedge-like shape of the EBSB, expanding southeastward up to 160—180 km width, is consistent with the concept of riftogenic opening of the EBSB in the Early Cretaceous as a result of clockwise rotation of the Mid Black Sea Ridge. Приведены результаты скоростного моделирования (ray-tracing modelling) по трем профилям ГСЗ 14, 15, 16, отработанным в восточной части Черного моря более 40 лет назад. Эти профили представляют собой систему радиальных профилей, расходящихся из одного общего пункта взрыва в Восточно-Черноморской впадине (ВЧВ) и пересекающих вал Шатского. Результаты моделирования показали, что тонкая (~10 км) кристаллическая кора ВЧВ со скоростями, увеличивающимися с 6,5 км/с в фундаменте до 7,0 км/с на поверхности Мохо (20—22 км) перекрыта осадками ~10 км мощности. Вал Шатского имеет континентальную кору ~30 км мощности с двумя слоями — верхней корой 15 км мощности (со скоростью 6,0—6,5 км/с) и нижней корой 10 км мощности (6,5—7 км/с). Переход от тонкой субокеанической коры ВЧВ к блоку континентальной коры вала Шатского происходит довольно резко, на интервале ~25 км, где наблюдается изменения во всех слоях коры — от осадков до Мохо. Зона перехода двух типов коры имеет линейный характер, параллельна береговой линии восточной части Черного моря и ассоциируется с линейной магнитной Алуштинско-Батумской аномалией того же (северо-западного) простирания. Указанные особенности могут свидетельствовать в пользу тектонической природы переходной зоны, формирование и активизация которой происходили на главных этапах эволюции региона — при закрытии мезозойского океана Тетис, рифтогенном раскрытии ВЧВ в меловое время, и в ходе альпийского тектогенеза в обстановке сжатия. Клиновидная форма ВЧВ, расширяющаяся в юго-восточном направлении до 160—180 км, хорошо согласуется с идеей рифтогенного раскрытия ВЧВ в раннем мелу в результате ротации Центрально-Черноморского поднятия (вала Архангельского) против часовой стрелки. Наведено результати швидкісного моделювання (ray-tracing modelling) за трьома профілями ГСЗ 14, 15, 16, відпрацьованими у східній частині Чорного моря понад 40 років тому. Ці профілі є системою радіальних профілів, що розходяться з одного загального пункту вибуху в Східночорноморській западини (CЧЗ) і перетинають вал Шатського. За результатами моделювання тонка (~10 км) кристалічна кора СЧЗ, сейсмічні швидкості в якій збільшуються від 6,5 км/с у фундаменті до 7,0 км/с на поверхні Мохо (20—22 км), перекрита осадами потужністю ~10 км. Вал Шатського має континентальну кору ~30 км потужності з двома шарами — верхньою корою 15 км потужності (зі швидкістю 6,0—6,5 км/с) і нижньої корою 10 км потужності (6,5—7 км/с). Перехід від тонкої субокеанічної кори ВЧВ до блока континентальної кори валу Шатського відбувається досить різко, на інтервалі ~25 км, де спостерігаються зміни в усіх шарах кори — від осадів до поверхні Мохо. Зона переходу двох типів кори має лінійний характер, паралельна береговій лінії східної частини Чорного моря і асоціюється з лінійною магнітною Алуштинсько-Батумською аномалією північно-західного простягання. Зазначені особливості можуть свідчити на користь тектонічної природи перехідної зони, формування та активізація якої відбувалися на головних етапах еволюції регіону — при закритті мезозойського океану Тетіс, рифтогенному розкритті СЧЗ у крейдяний період і в ході альпійського тектогенезу в умовах стиснення. Клиноподібна форма CЧЗ, що розширюється у південно-східному напрямку до 160—180 км, добре узгоджується з ідеєю рифтогенного розкриття СЧЗ у ранній крейді в результаті ротації Центрально-Чорноморського підняття (валу Архангельського) проти годинникової стрілки.