Рельеф дна материковой окраины Черного моря вблизи поселка джубга (Краснодарский край)

УДК 551.462

РЕЛЬЕФ ДНА МАТЕРИКОВОЙ ОКРАИНЫ ЧЕРНОГО МОРЯ ВБЛИЗИ ПОСЕЛКА ДЖУБГА

Ю.Д. Евсюков, В.И. Руднев

Южное отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Геленджик

Поступила в редакцию 15.09.12

В Российском секторе Черного моря вблизи пос. Джубга на НИС «Акванавт» выполнены детальные исследования рельефа дна. Составлены батиметрическая карта и обзорные профили внешнего шельфа и верхней части материкового склона, основной морфоструктурой которого является каньон Джубга. Морфометрические показатели бровки шельфа вынесены в проекции на вертикальную плоскость, что дает представление о роли неотектоники в преобразовании материковой окраины исследованной площади. Отмечено также, что формирование морфоэлементов шельфа происходило в субаэральных условиях под воздействием абразии, денудации и аккумуляции.

Ключевые слова: рельеф, батиметрия, морфоструктура, неотектоника, разлом, каньон, бровка шельфа, Черное море.

Основные черты морфологического строения, процессы формирования и развития Черноморской впадины известны благодаря фундаментальной монографии В.П. Гончарова с соавторами (1971). Она была подготовлена по материалам региональных эхолотных промеров и геофизических наблюдений. Результаты исследований позже были использованы для составления Международной батиметрической карты Черного моря.

В 32-м рейсе НИС «Витязь» (1960) в этом бассейне впервые были выполнены детальные промеры дна на небольших участках (полигонах) материкового склона и абиссальной равнине бассейна. При этом удалось выявить ряд новых черт развития мезо- и микрорельефа дна.

Осуществленные в последующее время исследования рельефа дна на полигонах Черного моря существенно расширили представления о процессах формирования и развития материковой окраины бассейна (Евсюков, 1996, 2007, 2009). В частности, благодаря этим работам удалось найти подходы к решению проблемы о времени и механизме формирования Черноморского шельфа и материкового склона (Евсюков, Шимкус, 1995; Москаленко, Шимкус, 1976; Шимкус и др., 1980). При этом изучение рельефа дна проводилось как на обширных площадях (Евсюков, 2007, 2009), так и в пределах небольших морфоструктур (Евсюков, Попков, 2007; Евсюков, Шимкус, 2002). В конечном итоге это находило отражение в обобщающих публикациях (Ев-сюков, 2011; Шимкус и др., 2002) или монографиях (Шимкус, 2005).

Продолжением указанных работ являются сравнительно детальные исследования рельефа дна на полигоне в краевой зоне шельфа и верхней части материкового склона вблизи пос. Джубга. Основные задачи

настоящей статьи — детальный анализ первичных материалов эхолотного промера, выяснение общих и специфических черт неотектонических и эрозионно-аккумулятивных процессов, которые существенно отразились на развитии морфологии одного из интересных участков прикавказской зоны Черного моря.

Методика и объем выполненной работы

Измерение глубин на полигоне выполнялось судовым эхолотом F-840 фирмы Japan Marina с точностью определения глубин ±0,5%. Эхолот обеспечен диапазонами: 0—5, 0—10, 0—25, 0—50, 0—250, 0—1000, 0—1600 м и пятью скоростями протяжки ленты самописца. Запись данных о рельефе дна производилась на электротермическую бумагу шириной 220 мм.

На этой ленте автоматически записывались диапазон, год, месяц, число, время и оцифрованные (по глубине) горизонтальные линии. Все эти данные существенно облегчали снятие глубин с лент и общую обработку полученных материалов. Такие характеристики прибора представляют широкие возможности для подробного исследования мезоформ рельефа на различных глубинах.

Во время эхолотной съемки определение координат судна осуществлялось с помощью спутниковой навигационной системы GPS-120XL фирмы GARMIN, точность определения которой составляет ±10 м.

В записях эхолотного промера помимо материалов о рельефе дна можно успешно получать данные по оползневым телам. Для этого необходимо использовать технические возможности судового эхолота, а именно следить за четкой работой прибора и особенно самописца, т.е. постоянно регулировать уровень эхосигнала и контрастность записи. На материковом

Рис. 1. Рельеф дна материковой окраины вблизи пос. Джубга: А — батиметрическая карта полигона: 1 — эхолотные профили, выполненные в 2005 г.; 2 — то же, полученное в 2006 г.; 3 — изобаты; 4 — бровка шельфа. В верхнем левом углу — местоположение полигона. Б — морфометрические показатели бровки шельфа, вынесенные на вертикальную плоскость

склоне Черного моря оползни имеют широкое распространение, что и было показано в ряде публикаций (Евсюков, 2006, 2007, 2009, 2011).

На основе полученных материалов составлена батиметрическая карта (рис. 1, А), приведены обзорные профили рельефа дна материковой отмели (рис. 2) и материкового склона (рис. 3). На рис. 1, Б показаны морфометрические показатели бровки шельфа, вынесенные на вертикальную плоскость, что ранее представлялось для Керченского полигона (Евсюков, Шим-кус, 1995).

Результаты и обсуждение

Рассматриваемый участок акватории примыкает к Западно-Кавказской горно-складчатой области. Он является составной частью мегантиклинория Большого Кавказа, для которого характерна неотектоническая активность с разными знаками движения земной коры (Благоволин, 1975; Гончаров и др., 1971). Здесь прослеживаются протяженные субширотные и мелкие субмеридиональные горные хребты и гряды.

Рис. 2. Обзорные профили рельефа дна материковой отмели вблизи пос. Джубга

Образование последних обусловлено системой разломов ССВ—ЮЮЗ направленности, которые, по-видимому, и определили заложение речных долин и ущелий.

Характерно в этом районе высотное положение горных вершин с запада на восток (расстояние от берега 7—13 км): Гебеус — 735, Свистунова — 464, Гуни-бо — 383 и Дымный Пикет — 501 м. Эти простейшие показатели отмечают прогиб хребта, приуроченный к долине р. Джубги. Две средние вершины от ее русла располагаются на расстоянии около 2 км. Это дает основание предполагать, что образование долины Джубги обусловлено системой разломов, которые находят свое продолжение на материковом склоне в форме одноименного каньона.

В связи с короткими (не более 3—4 суток) рейсами и неблагоприятными погодными условиями эхолотный промер выполнялся в 2005 и 2006 гг. Общая протяженность промера составила около 200 км. Таким образом, в указанном районе выполнены качественные полигонные работы, результаты которых отражают

новые данные о строении рельефа дна исследованной площади.

Шельф. В Российском секторе Черного моря на выполненных полигонах четко прослеживаются прибрежная и материковая отмели (Евсюков, 2003, 2007, 2009). Для рассматриваемого полигона характеристика первой известна по ряду публикаций (Гончаров и др., 1971; Евсюков, 2011; Шимкус и др., 2002), поэтому подробно остановимся на полученных нами данных по рельефу дна материковой отмели.

Здесь выполнено 18 поперечных (относительно бровки шельфа) эхолотных галсов с расстояниями между ними 1—2 км (рис. 1, А). Приведенные обзорные профили рельефа дна (рис. 2) отчетливо показывают, что даже на коротких расстояниях исследованная материковая отмель (глубина 70—110 м) отмечена большим разнообразием и неоднородностью мезорельефа. Так, на расстоянии около 3 км горизонтальное дно характерно только для профиля 6. Доминирующей части профилей свойственны резко отличительные углы наклона: от 10—15' (проф. 5, 10, 11) до 30—40' (проф. 1—3, 15—17) и даже около 1° (проф. 18).

Практически все профили осложнены различно выраженными неровностями дна. Так, для проф. 1, 4, 5, 15 характерны элементы микрорельефа, высота которых составляет 1—3 м. В то же время на профилях

6—8, 12, 16 элементы мезорельефа обладают высотой

7—10 м. Отсутствуют малейшие признаки корреляции этих форм рельефа между профилями, что, очевидно, указывает на локальный характер их распространения, т.е. вероятнее всего это небольшие холмы, образование которых, по-видимому, обусловлено придонными течениями.

По данным сейсмоакустического профилирования известно, что шельф вблизи этого района (траверз Архипо-Осиповки) имеет двухслойное строение. Опорным отражающим горизонтом являются коренные, сильнодислоцированные древние породы (Торгунаков и др., 2002). Верхняя толща представлена рыхлыми глинистыми (с примесью песка) осадками голоцена мощностью 0,8—1,5 м (Торгунаков и др., 2002; Шимкус и др., 2002). Такие отложения легко подвергаются размыву и перемещению придонными вдольберего-выми течениями. Таким образом, рельеф дна формировался здесь под воздействием экзогенных процессов (эрозия, денудация, аккумуляция), что и определило развитие разнообразных морфоскульптур.

Многократно повторявшиеся в плейстоцене регрессивно-трансгрессивные колебания уровня Черного моря соответствовали этапам осушения или затопления шельфа. Предполагается, что в периоды продолжительных замедлений регрессии уровень моря снижался до 80—100 и, возможно, 140 м (Шимкус и др., 1980). Регрессии и трансгрессии существенно влияли на процессы осадконакопления (Торгунаков и др., 2002; Шимкус и др., 2002; Щербаков и др., 1979), формирование эрозионных террас и абразионных уступов. На полигоне Джубга такие террасы отмечены на

Рис. 3. Обзорные профили рельефа дна верховьев каньона Джубга. Наклонная штриховка на профилях — оползневые тела

профилях 3, 9, 10, 13—15. Они разделены слабовыра-женным уступом, в значительной мере преобразованном в новейшее время.

Выразительными элементами рельефа дна материковой отмели являются конусообразные холмы (рис. 2, проф. 5, 8, 10, 11) высотой 10—15 м. Такая форма рельефа известна как краевой вал, природа которого до сих пор неизвестна. Вероятнее всего это локальные морфоэлементы, происхождение которых обусловлено выходами древних коренных пород. Не исключено, что некоторые из них могут быть сложены нелитифи-цированными осадочными образованиями, вершины которых легко подвергались размыву (рис. 2, проф. 13, 16, 17).

Бровка шельфа. Это четкий перегиб дна, который отделяет шельф от материкового склона. А.В. Ильин (1968) отмечал: «...поверхность современного шельфа была образована в период морских трансгрессий, вызванных таянием четвертичных ледников. Формирование четкого перегиба дна связывается с воздействием морской абразии на прибрежную часть материка при низком стоянии уровня океана». Вместе с тем в морфоструктурных и морфоскульптурных особенностях бровки отражаются специфические черты геоморфологии и палеогеографии материковой отмели

(Щербаков, Есин, 1994). В рельефе бровки шельфа чаще всего проявляется новейшая история развития прилегающей суши, шельфа и материкового склона.

Одним из наглядных и эффективных методов представления характера бровки является показ ее батиметрических отметок, вынесенных на вертикальную плоскость. Этот метод был использован при обработке данных рельефа дна Керченского полигона (Евсюков, Шимкус, 1995). Однако намного раньше А.В. Ильиным (1968) был показан график колебаний внешнего края отмели для Атлантического океана.

К настоящему времени детальные исследования рельефа дна выполнены более чем на 45 полигонах (Евсюков, 2011). Для 10 из них бровка шельфа показана в проекции на вертикальную плоскость. Отметим также, что для 197 профилей прослеживаются два типа бровки — резкий или плавный перегиб. Первый чаще всего обусловлен процессами новейшей тектоники и связан со сбросами, второй — сглажен голо-ценовой седиментацией. По результатам исследований на полигонах Черного моря (Евсюков, 1996, 2003, 2006, 2007, 2008, 2009, 2011; Евсюков, Шимкус, 1995; Шимкус и др., 1980, 2002) известны разнообразие и неоднородность строения внешнего шельфа и верхней части материкового склона. Поэтому происходившие в новейшее время морфоструктурные преобразования этих двух зон вполне естественно отражались в специфических чертах строения бровки шельфа.

Бровка шельфа на полигоне Джубга имеет плавный изгиб (рис. 2), а в плане (рис. 1, А) мелкоизвилиста, что обусловлено врезанием в край шельфа сравнительно молодых долин и каньонов. Располагается она на глубине 92—120 м (рис. 1, Б). Относительно контрастные показатели приурочены к верховью каньона Джубга (рис. 3) и сопряженному с ним выступу материковой отмели к востоку от него (рис. 1, А). Такие характерные данные позволяют предполагать, что мор-фоструктурная перестройка материковой отмели в общем и батиметрическое положение бровки шельфа в частности, по всей вероятности, связаны с системой субмеридиональных разломов, которые обусловили образование прогиба передового хребта, формирование долины р. Джубги и одноименного каньона на материковом склоне.

Морфология бровки шельфа к востоку и западу от каньона (рис. 1, Б) демонстрирует наклон поверхности материковой отмели к западу, что, возможно, связано с активизацией разлома, вдоль которого образовался каньон Вулан (Шимкус и др., 2002). Это указывает на влияние неотектонических процессов в морфострук-турном преобразовании исследованной нами материковой отмели.

Материковый склон. Исследованный до глубины немногим более 1000 м материковый склон здесь сильно расчленен густой сетью подводных долин и каньонов с большим числом «притоков». Ориентированы они субмеридионально, а глубже 1100—1200 м их направленность плавно изменяется на субширот-

ную (Шимкус и др., 2002). Глубина их вреза составляет от первых десятков (рис. 3, проф. 2) до 160—210 м (проф. 3—5). Здесь, как и по всему периметру Черного моря, выявлены «гигантские» оползневые тела протяженностью в несколько десятков километров. Эти образования наиболее интенсивно развивались в периоды крупных тектонических опусканий Черноморской впадины (Москаленко, Шимкус, 1976). На полученных нами эхолотных профилях выявлены структуры, которые интерпретированы как оползневые тела (рис. 3, проф. 2—5), известные и на других участках материкового склона (Евсюков, 2003, 2007, 2009). По таким материалам была составлена карта распространения подводных оползней (Евсюков, 2008).

Основной морфоструктурой исследованного полигона является каньон Джубга. Профили рельефа дна (рис. 3) на расстоянии 8 км (по тальвегу) показывают неоднородное его строение от бровки шельфа до глубины 1100 м. На внешнем шельфе к западу и востоку от каньона (рис. 3, проф. 1) эхосъемкой выявлены «холмы», высота которых соответственно 10 и 30 м. Это могут быть выходы коренных пород или аналоги краевого вала. На этом же профиле каньон Джубга состоит из двух русел, которые разделены грядой (высота примерно 65 м). Западный и восточный борта каньона имеют высоту около 90 м, а их крутизна 18—20°. Такое строение верховья каньона Джубга дает основание предполагать, что к его заложению причастна зона разломов, известная на прилегающей суше.

Важно отметить положение бровки шельфа на вершинах бортов каньона — 102 м восточный и 97 м западный. Первый из них имеет плавный изгиб, а второй — четкий угол. Такие же различия характерны для каньонов Вулан (Евсюков, Шимкус, 2002), Адле-ров, Бетта, Пшада (Шимкус и др., 2002) и наиболее выразительно это свойственно верховьям Дунайского каньона (Евсюков, 2006). Это, по-видимому, объясняется тем, что современные осадки размываются придонными течениями и выносятся в русло каньона.

В поперечном сечении каньон Джубга асимметричен. Обусловлено это прежде всего характерными особенностями гряд (хребтов?), которые ограничивают морфоструктуру с обеих сторон. Наиболее выразительно это показано на проф. 2 (рис. 3). Расстояние между гребнями гряд составляет здесь 3,5 км. На различных батиметрических уровнях гряд происходит формирование и накопление оползневых тел (косая штриховка на проф. 2—5, (рис. 3)).

С увеличением глубин строение гряд и склонов каньона Джубга резко изменчиво (рис. 3 (проф. 3—5)). От профиля к профилю (вниз по склону) отчетливо видны различия в строении тальвега каньона — от У-образного (проф. 2, 4) до и-образного с плоским дном (ширина первые сотни метров) с четкими врезами (глубина 8—10 м), которые выработаны, вероятно, суспензионными потоками (проф. 3, 5).

Происхождение и развитие рельефа полигона. На основе детальной эхосъемки и анализа первичных материалов составлены батиметрическая карта и об-

зорные профили рельефа материковых отмели и склона. Эти данные в совокупности с результатами ранее проведенных работ (Евсюков, 2003, 2009; Евсюков, Попков, 2007; Евсюков, Шимкус, 2002) наравне с предварительными обобщениями (Евсюков, 2011; Шим-кус и др., 2002) дают основание предполагать, что происхождение и развитие рельефа полигона обусловлены несколькими рельефообразующими факторами. На различных этапах эволюции это могли быть неотектонические движения разного знака, абразионные и эрозионно-аккумулятивные процессы. На формирование морфоструктур они могли воздействовать как индивидуально, так и во взаимосвязи. Такие особенности характерны также и для других полигонов (Евсюков, 1996; Евсюков, Шимкус, 1995, 2002; Шим-кус и др., 2002).

Так, неоднократно происходившие гляциоэвстати-ческие колебания уровня Черного моря в плейстоцене достигали отметок 100—120 (Шимкус, 2005), 130 (Щербаков и др., 1979), возможно даже 140 м (Шимкус и др., 1980). При этом шельф обнажался, а его формирование и многократная перестройка осуществлялись в суб-аэральных условиях. Накапливавшиеся здесь верхне-плейстоцен-голоценовые отложения многократно подвергались размыву придонными течениями. Однако в это же время происходило развитие разнообразных мелких форм мезорельефа (морфоскульптуры), широко представленных на профилях материковой отмели (рис. 2).

Происходило образование эрозионных террас и абразионных уступов. На материковых отмелях к западу и востоку от Крымского п-ова таких террас насчитывается от 4 (Евсюков, 1996) до 7 (Евсюков, 2007). Террасы и сопряженные с ними уступы на полигоне Джубга выявлены не везде (рис. 3, проф. 3, 7, 9, 13).

Под воздействием эрозии и аккумуляции они потеряли свою первоначальную морфологическую выразительность. Не исключена также вероятность того, что некоторые из них погребены молодыми осадками.

На осредненных (без мелких элементов морфо-скульптуры) поверхностях дна материковой отмели прослеживаются три разновидности профилей — сравнительно ровные (рис. 3, проф. 1, 2, 11, 17, 18), вогнутые (проф. 3, 6, 10) и выпуклые (проф. 4, 9, 16). Такая трансформация внешней зоны шельфа, приведшая к опусканию одних и вздыманию других участков дна, обусловлена, по-видимому, мелкоамлитудными неотектоническими движениями. Не исключена вероятность, что с неотектоникой связан общий наклон внешней зоны шельфа в западном направлении. Это подтверждается также профилем бровки шельфа на вертикальной плоскости (рис. 1, Б), что также характерно для Геленджикского полигона (Евсюков, 2003).

Предполагается, что тектоническая активность субмеридиональной зоны разломов существенно отразилась на морфоструктурной перестройке рассматриваемой материковой окраины. Так, передовой хребет Кавказа испытал прогибание, что способствовало заложению и формированию речной долины Джубга, а на материковом склоне и одноименного каньона. В современном рельефе шельфа зона разломов не отмечена. Вполне вероятно, что она может быть выявлена продольным (относительно берега) сейсмоакусти-ческим профилированием. При этом можно получить интересные материалы о характере залегания верхне-плейстоцен-голоценовых осадков. В совокупности с параллельным пробоотбором донного грунта это вполне надежная перспектива совершенно по-новому определить эволюцию материковой окраины вблизи пос. Джубга.

ЛИТЕРАТУРА

Благоволин Н.С. Современные вертикальные движения земной коры // Земная кора и история развития Черноморской впадины. М.: Наука, 1975. С. 35—45.

Гончаров В.П., Непрочное Ю.П., Непрочнова А.Ф. Рельеф дна и глубинное строение Черноморской впадины. М.: Наука, 1971. 157 с.

Евсюков Ю.Д. Геоморфология участка внешней материковой окраины к юго-западу от Евпатории // Бюл. МОИП. Отд. геол. 1996. Т. 71, вып. 1. С. 88—91.

Евсюков Ю.Д. Детальное строение рельефа дна на Геленд-жикском полигоне // Докл. АН. 2003. Т. 389, № 1. С. 111—114.

Евсюков Ю.Д. Геоморфология верховья Дунайского каньона (северо-западная часть Черного моря) // Экологический вестник научных центров ЧЭС. 2006. № 3. С. 59—63.

Евсюков Ю.Д. Геоморфологическая характеристика и история развития притаманской материковой окраины // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. Киев, 2007. № 2. С. 86—97.

Евсюков Ю.Д. Подводные оползни верхней части материкового склона Черного моря (между поселками Дивно-морское — Бетта) // Наука Кубани. 2008. № 3. С. 52—56.

Евсюков Ю.Д. Геоморфология материковой окраины Черного моря между поселками Дивноморское и Бетта // Бюл. МОИП. Отд. геол. 2009. Т. 84, вып. 3. С. 52—59.

Евсюков Ю.Д. Детальные исследования рельефа дна на полигонах Черного моря // Комплексные исследования Черного моря. М.: Научный мир, 2011. С. 363—378.

Евсюков Ю.Д., Попков В.И. Каньон Шимкуса (северовосточная часть Черного моря) // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. 2007. № 2. С. 57—60.

Евсюков Ю.Д., Шимкус К.М. Новые данные по геоморфологии и неотектонике материковой окраины в районе Керченского пролива // Докл. АН. 1995. Т. 334, № 1. С. 83—86.

Евсюков Ю.Д., Шимкус К.М. Геоморфология шельфа и верхней части материкового склона к югу от Архипо-Осиповки (Черное море) // Океанология. 2002. Т. 42, № 1. С. 152—155.

Ильин А.В. О вертикальных движениях шельфа Атлантического океана в послеледниковое время // Докл. АН СССР. 1968. Т. 182, № 2. С. 422—425.

Москаленко В.Н., Шимкус К.М. О роли крупных оползневых образований олистострим и олистостром в поздне-

кайнозойском осадконакоплении Черного моря // Океанология. 1976. Т. 16, № 4. С. 655—661.

Торгунаков А.В., Мерклин Л.Р., Шимкус К.М. Новые представления о строении шельфа Кавказского побережья от пос. Архипо-Осиповка до пос. Джубга по данным высокоразрешающего сейсмоакустического профилирования // Комплексные исследования северо-восточной части Черного моря. М.: Наука, 2002. С. 358—367.

Шимкус К.М. Процессы осадконакопления в Средиземном и Черном морях в позднем кайнозое. М.: Научный мир, 2005. 280 с.

Шимкус К.М., Евсюков Ю.Д., Соловьева Р.Н. Подводные террасы нижней зоны шельфа Черного моря и их природа //

Геолого-геофизические исследования зоны предокеана. М.: Наука, 1980. С. 81—92.

Шимкус К.М., Москаленко В.Н., Евсюков Ю.Д. и др. О роли неотектоники, оползневых и эрозионно-аккумулятивных процессов в формировании прикавказской материковой окраины // Комплексные исследования северо-восточной части Черного моря. М.: Наука, 2002. С. 402—416.

Щербаков Ф.А., Есин Н.В. Особенности бровки шельфа Северного Кавказа // Океанология. 1994. Т 34, № 2. С. 283—286.

Щербаков Ф.А., Куприн П.Н., Моргунов Ю.Г. Позднечет-вертичный этап развития Черного моря // Бюл. комис. по изуч. четвертич. периода. 1979. № 49. С. 3—16.

BOTTOM RELIEF OF BLACK SEA CONTINENTAL MARGIN NEAR TO SETTLEMENT DZHUBGA

Yu.D. Evsyukov, V.I. Rudnev

In the Russian sector of the Black Sea near to settlement Dzhubga on R/V "Akvanavt" detailed researches of a bottom relief on range are executed. The bathymetrical chart and survey profiles of an outer shelf and upper part of a continental slope are produced. The basic morphostructure is the canyon Dzhubga. Morphometrical parameters of the shelf edge are taken out in a projection to a vertical plane that provides guidance on neotectonics roles in transformation of continental margin in the investigated area. It is noted also that origin of the shelf morphoelements occurred here in subairal conditions under the influence of abrasion, denudation and accumulation.

Key words: relief, bathymetry, morphostructure, neotectonics, fault, canyon, shelf edge, Black Sea.

Сведения об авторах: Евсюков Юрий Дмитриевич — канд. геогр. наук, вед. науч. сотр. лаб. геол.-геофиз. исслед. ЮО Ин-та океанологии РАН; e-mail: evsgeol@rambler.ru; Руднев Валерий Иванович — мл. науч. сотр. лаб. геол.-геофиз. исслед. ЮО Ин-та океанологии РАН.