Як утворилася западина Чорного моря

Максимальна глибина Чорного моря — 2212 метрів, а площа власне моря, без Азовського, становить близько 436 тисяч км². Під цією водою в західній улоговині лежить осадова товща понад 12–14 кілометрів. Як утворилася западина Чорного моря, видно саме в цій різниці: море — це вода в готовій чаші, а западина — сама чаша в земній корі, старша за сучасний рівень і солоність.

Плутанина починається зі слова. Западиною називають і широку Причорноморську низовину з шельфом, і глибоководну улоговину дна, і навіть короткий епізод, коли Середземне море прорвалося через протоки. Це різні речі. Геологічна форма виникла через розтяг кори в тилу давньої зони субдукції. Вода, яка її заповнює сьогодні, змінювалася вже після того, як чаша існувала.

Нижче — механізм, а не переказ легенди про «провал». Спершу що саме видно на карті глибин, потім чому кора тут тонша, ніж під суходолом, далі як басейн змінювався після розкриття, і нарешті що з цієї будови випливає для сучасного моря, а що потребує окремої розмови.

Западина як геологічна форма

Западина Чорного моря в геологічному сенсі — це Чорноморська глибоководна западина, велика депресія дна всередині Альпійсько-Гімалайського поясу. На батиметричній карті вона виглядає як майже пласка абісальна рівнина з глибинами понад 2000 метрів. Вісь найбільших глибин зміщена до півдня, ближче до анатолійського берега. Рівнина така рівна не тому, що кора «просіла рівно», а тому, що потужні осади засипали первинний рельєф фундаменту.

Форма овальна, стиснута між Кримом і Малою Азією. Довжина глибоководної частини перевищує 1100 кілометрів, ширина змінюється приблизно від 150 до 300 кілометрів. Структурно її ділить вал Андрусова — центральне підняття, яке разом із валом Архангельського утворює Середньочорноморське підняття. На захід від нього лежить Західночорноморська улоговина, на схід — Східночорноморська. На поверхні дна цей поділ майже не читається: обидві улоговини злиті в одну рівнину.

Від моря западина відрізняється межею. Море включає шельф, материковий схил і глибоководну рівнину. Широкий північно-західний шельф України, місцями обмежений ізобатою близько 100–130 метрів, до глибоководної западини не належить. Причорноморська западина — ще інша структура: крайовий прогин платформи, куди входять степ, Азовське море і лише мілководна смуга Чорного моря. Змішувати ці назви означає плутати фундамент Східноєвропейської платформи з розтягнутою корою глибокого басейну.

Типова помилка виглядає просто: будь-яку «яму» на карті глибин вважають самою западиною, а шельф — її берегом. На практиці це закінчується хибним висновком, що Одеська затока і глибоководна рівнина мають одну й ту саму кору й один вік. Правильний критерій інший. Шельф — це затоплене продовження континентальної кори з невеликою товщею молодих осадів. Глибоководна западина починається за бровкою схилу, де кора потоншена або океанічного типу, а осади вимірюються кілометрами.

Тектонічна основа Чорноморського басейну

Основа западини — не один провал і не удар. Більшість моделей описує Чорноморський басейн як задуговий: розтяг кори позаду магматичної дуги, коли океанічна плита Неотетісу занурювалася на північ під південний край Євразії. Дуга, з якою цей розтяг пов’язують, проходила по лінії Понтид. Коли край плити відкочувався назад, висяче крило розтягувалося, кора тоншала, і на її місці відкривалися два басейни.

Послідовність у поширеній моделі така. Континентальний рифтинг припадає переважно на ранню крейду, приблизно від барему–апту до альбу. Розкриття з утворенням океанічної або субокеанічної кори в західній улоговині найчастіше відносять до сеноману — середини сантону, тобто до пізньої крейди. Східна улоговина в багатьох реконструкціях відкривалася майже одночасно, але кора там, за геофізичними даними, ближча до сильно потоншеної континентальної. У центрі західної улоговини гранітного шару немає: під осадами лежать породи основного складу, а поверхня Мохо піднімається приблизно до 20 кілометрів. По периметру басейну вона знову опускається до 40 кілометрів і більше.

Важливо. Вік розкриття досі спірний. Частина сейсмічних інтерпретацій відсуває завершення розтягу на палеоцен і вважає океанічну кору обох улоговин третинною. Розбіжність не скасовує задуговий механізм, але не дає права називати одну дату «точною».

Результат залежав від того, яка кора розтягувалася і наскільки сильно. Західний басейн закладено в межах кори, пов’язаної з Мізійською платформою та причленованими блоками. Східний формувався в іншій доменовій обстановці, з більшою участю зсувів уздовж центрального підняття. Тому дві улоговини — не дві однакові «дірки», а два результати одного регіонального розтягу на різному фундаменті. Пізніше, вже в кайнозої, регіон стискався: з’явилися вали, інверсія рифтових розломів, складчасті структури по бортах. Западина не застигла в крейді.

У спеціальному томі Geological Society, London, Special Publications басейн послідовно розглядають як задугову структуру крейди — палеогену, пов’язану з субдукцією Неотетісу під Понтійську дугу. Це не єдина школа, але саме вона задає рамку, від якої відштовхуються пізніші суперечки про вік кори.

Перетворення давнього басейну

Після розкриття чаша не лишилася порожньою ямою. У неї одразу почали надходити осади з навколишнього суходолу. У західній улоговині пострифтове заповнення оцінюють у понад 12–14 кілометрів, у східній — приблизно у 8–12 кілометрів. Старіші оцінки підошви осадів на заході доходять до 15–19 кілометрів. Водний стовп у 2 кілометри — лише верхня, видима частина цієї геологічної товщі.

Зв’язок із сусідніми морями змінювався разом із тектонікою проток і кліматом, але сам басейн уже існував. У пізній крейді та палеогені тут накопичувалися морські відклади. З олігоцену Чорноморський регіон увійшов до системи Паратетісу — залишкових басейнів на місці Тетису, що закривався. Це вже історія водного тіла й фауни, а не народження улоговини. Стиснення еоцену підняло вали Андрусова і Шатського; частина сучасної глибоководної зони тоді була відносно мілководною або навіть осушувалася на окремих блоках.

Глибока вода сучасного вигляду — пізній етап. Дослідження українського сектора показують, що швидке занурення глибоководної частини посилилося в пліоцені, а подекуди тривало в плейстоцені. Механічна відповідь на це занурення пожвавила старі розломи біля Кримських гір. Тобто кора розтягнулася десятки мільйонів років тому, а звична глибина понад два кілометри доросла пізніше, коли осадонакопичення не встигало за прогинанням.

Поширена підміна виглядає так: западину «створив» прорив середземноморської води близько 7–8 тисяч років тому. Зовні це зручна історія з однією датою і однією протокою. Закінчується вона тим, що крейдовий розтяг, кілометри осадів і два різні типи кори випадають з пояснення. Прорив через Босфор changes рівень, солоність і сполучення з Середземним морем. Він не вирізає улоговину в літосфері. Правильний порядок зворотний: спершу чаша, потім змінна вода в ній.

Давня будова і сучасне море

Геологічне походження пояснює те, що не вивести з погоди й течій. Чому дно майже пласке при великій глибині — бо осади вирівняли фундамент. Чому північний шельф широкий, а південний біля Туреччини вузький і крутий — бо борти басейну різні: платформовий край на півночі й активніший альпійський край на півдні. Чому під глибокою водою кора тонша, ніж під Одесою чи Кримом — бо там пройшов розтяг, а місцями й спрединг. Чому землетруси й складчасті структури є і на борту, хоча море виглядає спокійним — бо після розкриття регіон стискався і стискається досі на контакті з Кавказом і Понтидами.

Та сама будова не пояснює сучасну стратифікацію води, колір, штормовий режим чи рибні запаси. Сірководневий шар нижче приблизно 150–200 метрів — наслідок слабкого обміну з Середземним морем і великого річкового стоку, а не прямий «продукт» крейдового рифту. Рівень моря в голоцені, дельти Дунаю і Дніпра, каньйони на схилі — це вже надбудова над готовою улоговиною. Каньйон Дніпра, наприклад, з’єднує зовнішній шельф із глибокою рівниною, але сам по собі западини не створював.

Для берега України практичний висновок вузький і конкретний. Північно-західний шельф і глибоководна западина — сусіди, а не одна форма. На шельфі фундамент ближчий, осади тонші, глибини малі. За бровкою схилу починається інша кора і інша товща порід. Рибалка чи відпочивальник цього поділу не бачить з пляжу, але будь-яка карта глибин його показує: ізобата близько 200 метрів — робоча межа між шельфом і схилом, а не «початок безодні» в побутовому сенсі.

Хронологія розкриття лишається розвилкою, яку не закриває жоден популярний переказ. Якщо брати сейсмічні розрізи, калібровані свердловинами на Середньочорноморському піднятті, фінальний розтяг може бути палеоценовим. Якщо брати стратиграфію Понтид, Криму і румунського берега, рифтинг читається вже в ранній крейді, а спрединг — у пізній. Критерій простий: дата має спиратися на конкретний горизонт і конкретний профіль, а не на загальну фразу «море давнє». Поки профілі читають по-різному, чесна відповідь містить обидві рамки й не підміняє їх історією протоки.

Що від цього залежить читачеві, теж ділиться надвоє. Для розуміння форми дна, ширини шельфу і потужності осадів достатньо задугового розтягу та пізнього прогинання — тут школи згодні. Для віку найглибшої кори і для того, чи був басейн глибоким уже в крейді, потрібне окреме джерело, а не узагальнення. Западина Чорного моря — результат довгого розтягу і заповнення, а не однієї події, після якої море «стало таким, як зараз».

Морем каже. За Britannica, найбільша глибина моря перевищує 2210 метрів і лежить у південно-центральній частині; водночас підошва осадів у західній улоговині — на 12–14 кілометрів нижче за дно. Вода займає лише верхній шар геологічної западини.