Весомый вклад в изучение геохимических, литолого-минералогических характеристик и вещественного состава донных осадков Черного моря внесли работы Е.Ф.Шнюкова, А.Ю. Митропольского, В.П. Усенко, С.П. Ольштынского, И.И. Волкова, М.А. Глаголевой, А.А. Безбородова, В.Х. Геворкяна, Б.Ф. Зернецкого В.А. Емельянова и др.
Многолетние исследования Черного моря, проведенные под руководством академика НАН Украины Е.Ф. Шнюкова, позволили создать серию монографий «Геология шельфа УССР». Продолжением этих исследований явилось изучение строения континентального склона и Черноморской впадины в рейсах НИС «Академик Вернадский» (1988-1992), «Михаил Ломоносов» (1989), «Профессор Водяницкий» (1994, 2001), «Ихтиандр» (1993), «Киев» (1995-1997), «Топаз» (1986-2006). Причерномор ГРГП и ГГП «Одесморгеология» и проводит региональные сейсмические исследования северо-западного шельфа и континентального склона с целью выявления перспективных участков залежей углеводородов с борта НИС «Искатель», а также бурение картировочных и инженерно-геологических скважин с борта НИС «Диорит» (1997-2007).
Разнообразие и многоплановость задач геологического изучения Черноморского бассейна обусловили сложность и многообразие методик работ, особенно в шельфовой зоне. Однако при преобладающем комплексном изучении отдельных районов получение целостной картины, особенно для континентального склона и глубоководной части, было затруднено и материалы исследований носили фрагментарный характер. Ограниченность исходных данных и объемы проведенных работ, особенно в глубоководной части, до настоящего времени не позволяли дать полную, равномерную литолого-фациальную характеристику донных отложений северо-западной части Черного моря.
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Раздел содержит общие сведения о климатических условиях изучаемой акватории, температурном режиме поверхностных и придонных вод, их солености, которой свойственна пространственно-временная изменчивость, режиме течений.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА МОРСКИХ ЭКСПЕДИЦИОННЫХ И ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
В разделе приводится методика морских, лабораторных исследований, а также методы математической и графической обработки полученных результатов.
Морские экспедиционные работы. Морские экспедиционные исследования проводились с борта НИС «Топаз» методами сейсмоакустического профилирования, донного пробоотбора прямоточной трубкой и дночерпателем. Сейсмоакустические работы включали в себя опытно-методические работы и непрерывное сейсмоакустическое профилирование (НСАП) с помощью САК-3. НСАП позволило установить основные черты геологического строения осадочного покрова на глубину до 400-500 м и тектонические особенности района. При этом была установлена морфометрия геологических тел в разрезе, их взаимоотношение, относительные размеры по мощности и абсолютные по горизонтальному положению. Уточнен рельеф морского дна, выявлены погребенные речные долины.
Донный пробоотбор прямоточной трубкой проводился на глубинах моря от 100 до 2200 м. Прямоточная трубка углублялась в грунт на глубину до 4,5 м. До глубин моря 1200-1500 м профили закладывались с севера на юг вкрест простирания основной морфоструктуры – континентального склона по сети 6,4Х3,2 км. Подножье континентального склона и глубоководная впадина исследовались по сети 12,8Х6,4 км также с севера на юг. Детализация сети производилась в связи со сложной морфологией рельефа дна и частой сменой литологических границ в донных осадках в пределах верхней части континентального склона.
Лабораторно-аналитические исследования. Состав и распределение литологических разностей донных отложений изучались на основе гранулометрического (n=1172) и минералогического анализов (n=31). Минеральный состав пелитовых фракций изучался с помощью электронно-микроскопического и рентгено-структурного анализов (ДРОН-3,0) для определения соотношения глинистых минералов, слюд, карбонатов, полевых шпатов и др. Минералогия новообразований (аутигенные минералы) изучались методами оптической микроскопии.
Комплексные исследования, включающие палеофаунистический (И.В. Чаус), диатомовый (А.П. Ольштынская) и палинологический (М.С. Комар) анализы, позволили четко стратифицировать донных отложений и выделить в них новоэвксинский горизонт, нижнечерноморский и верхнечерноморский подгоризонты верхнечетвертичной системы.
Геохимические особенности разновозрастных донных отложений изучались методом рентгено-спектрального анализа (АРФ-6). В ходе исследований было обработано и использовано 1202 результата рентгено-спектрального анализа на следующие химические элементы – Sr, U, Th, Pb, Rb, Y, Mo, Nb, Zr, Sc, As, из которых: 438 – в отложениях новоэвксинского возраста, 426 – в отложениях древнечерноморского возраста и 338 – в отложениях новочерноморского возраста. Все аналитические исследования проводились в лабораториях ГРГП «Причерноморгеология» и ИГН НАН Украины.
Обработка результатов морских и лабораторных работ. Полученные результаты обрабатывались методами математической обработки. Рассчитывались базовые статистические параметры, такие как среднее, стандартное отклонение, медианное значение.
В процессе обработки и обобщения материалов использовалось современное программное обеспечение, предназначенное для обработки данных и построения графических изображений на ПЭВМ. Автором разработаны различные варианты графического обобщения материала, что позволило построить карты донных отложений новоэвксинского, древнечерноморского и новочерноморского возраста с геологическими разрезами, а также структурно-геоморфологическую схему, схемы литофаций и распределения мощностей. Для построения автором использовались специализированные графические редакторы и ГИС-пакеты (ArcView 3.2, регистрационный номер 636780103448).
Помимо базовых статистических параметров для выделения ассоциаций химических элементов использовался метод факторного анализа (метод главных компонент), который позволил выделить ряд групп данных (факторов) каждая из которых отличается от другой по характеру распределения и способам накопления. Для построения схем распределение не одного элемента, а всей ассоциации, в состав которой могут входить различные элементы, была применена методика построения интегральных карт. Для определения основных тенденций в распространении химических элементов для донных отложений был применен метод аппроксимации карт распределения выделенных ассоциаций при помощи тренд–поверхностей.
На основе обобщения существующих данных и полученных результатов с помощью выбранных методик автором были сделаны выводы, приведенные в работе.
ОЧЕРК ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ
В геологическом строении верхней части покрова района исследований принимают участие четвертичные образования, которые расчленяются на новоэвксинский и черноморский горизонты (В.Г. Иванов, 1987).
Стратиграфическая характеристика донных отложений. В разрезе отложений условно выделены две пачки – верхняя и нижняя. Верхняя пачка представлена илами, ракушечниками и песками, Эти образования установлены – на шельфе, перегибе шельфа и континентального склона и в верхней части самого склона. Нижняя пачка новоэвксинских отложений представлена глинами и развита повсеместно.
Голоценовые осадки сплошным чехлом перекрывают все нижележащие образования. Представлен голоцен отложениями черноморского горизонта, который включает два подгоризонта: нижнечерноморский и верхнечерноморский.
Нижнечерноморский подгоризонт залегает в основании голоценового разреза. Представлен он в основном сапропелем и сапропелевыми илами, изредка на бровке шельфа присутствуют терригенные илы и мелкие ракушечники.
Верхнечерноморский подгоризонт развит практически повсеместно и перекрывает все нижележащие образования. В большинстве случаев верхнечерноморские отложения залегают на образованиях нижнечерноморского подгоризонта. Но есть участки, расположенные на шельфе, на которых верхнечерноморские отложения с размывом залегает на отложениях новоэвксинского горизонта. В составе верхнечерноморского подгоризонта можно выделить несколько стратонов мелкого порядка – мидиевые илы и ракушечники (с руководящей фауной Mytilus galloprovincialis (L.), фазеолиновые илы (с руководящей фауной Modiolus phaseolinus (Phil.), кокколитовые илы, терригенные илы.
Структурно-тектоническая характеристика региона. Сравнительный анализ современного и доголоценового рельефа позволяет утверждать, что в его формировании принимали участие глобальные региональные, а так же неотектонические и современные геодинамические процессы. В особенности ярко эти факторы проявляются в области современного континентального склона Черного моря. Анализ мощностей и фаций верхнечетвертичных отложений свидетельствует об унаследованном характере неотектонических и современных движений, а также об определяющей роли разломно-блоковой структуры шельфа, континентального склона и глубоководной впадины в распределении мощностей и фаций четвертичных отложений, как по площади, так и по возрасту.