ПОЛЕВАЯ ТЕКТОНОФИЗИКА В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ТЕРРИТОРИИ УКРАИНЫ

The integrated approach combining kinematic and structural-paragenetic field tectonophysics techniques allows us to construct a continuous time scan of the stress-strain state (SSS) and deformation modes (DM) from sediment lithification to the final orogenic process for the studied areas. Definitions of the continuous sequence of SSS and DM provide for control of the known geodynamic reconstructions and adjustment of geodynamic models. An example is the tectonophysical study of the Alpine structural stage of the Western Mountainous Crimea (WMC) and the Pre-Cambrian complexes of the Ukrainian Shield (USh).Data from WMC allow us to make adjustments to the geodynamic model of the Mountainous Crimea. In particular, trajectories of the principal normal stresses (Fig. 4 and 5), both for shifts and shear faults with reverse components/ normal faults, suggest the reverse nature of movements of the Eastern and Western Black Sea microplates with their overall pushing onto the Crimean peninsula in the south-east, south and south-west (Fig. 7). In the Precambrian USh complexes (Fig. 8), 13 stages of regional deformation are revealed between ≥2.7 and 1.6 billion years ago. Until the turn of 2.05–2.10 billion years, the region was subject to transtension and transpression, as the Western (gneiss-granulite) and Eastern (granite-greenstone) Archean microplates of USh moved to separate from each other in the Neo-Archean and then diverged and converged in the Paleoproterozoic (movements at a sharp angle). It is assumed that in the Archean the Western and Eastern microplates were separated by the oceanic or sub-oceanic lithosphere (Fig. 12, 13). During the period of 2.3–2.4 billion years, the plates fully converged creating a zone of collision. It may be suggested that a possible mechanism for the oceanic window close-up was underthrusting of the upper suboceanic lithosphere layers beneath the crust-mantle plates on gently sloping break-up surfaces (non-subduction option), and one of them is Moho.Spreading of the Western and Eastern microplates of USh began at the turn of 2.05–2.10 billion years, as evidenced by the available tectonophysical data on fields of latitudinal extension of the crust. During spreading 2.1–2.05 billion years ago, emanations and solutions were able to ascend into the upper crust and thus stimulate palingenesis (Novoukrainsky and Kirovogradsky granites), and during repeated spreading 1.75 billion years ago, magma of the basic and acid composition (Pluto gabbro-anorthosite and rapakivi) intruded into the upper crust. The spreading zone coincided with the former collisional suture and became the site wherein the inter-regional Kherson-Smolensk suture was formed; it stretches submeridionally across the East European platform. Комплексный подход, объединяющий кинематический и структурно-парагенетический методы полевой тектонофизики, позволяет строить непрерывную временную развертку напряженно-деформированных состояний (НДС) и деформационных режимов (ДР) изучаемых районов от литификации осадков до завершающего орогенического процесса. Определение непрерывной последовательности НДС и ДР позволяет контролировать уже известные геодинамические построения и корректировать геодинамические модели. Примером может служить тектонофизическое изучение альпийского структурного этажа Западного Горного Крыма (ЗГК) и докембрийских комплексов Украинского щита (УЩ).Данные, полученные в ЗГК, позволяют внести коррективы в модель геодинамического развития Горного Крыма. В частности, траектории главных нормальных напряжений (рис. 4 и 5) как в сдвиговом, так и во взбросовом или сбросовом режимах, указывают на реверсный характер движений Восточно- и Западно-Черноморской микроплит при общем нажиме их на Крымский полуостров с юго-востока, юга и юго-запада (рис. 7). В докембрийских комплексах центральной части УЩ (рис. 8) установлены 13 этапов деформации региона между ≥2.7 и 1.6 млрд лет назад. До рубежа 2.05–2.10 млрд лет назад регион развивался в режиме транстенсии и транспрессии, при котором Западная (гнейсово-гранулитовая) и Восточная (гранит-зеленокаменная) архейские микроплиты УЩ в неоархее расходились, а в палеопротерозое сближались и расходились под острым углом. Предполагается, что Западную и Восточную микроплиты в архее разделяла океаническая или субокеаническая литосфера (рис. 12, 13). В период 2.3–2.4 млрд лет назад плиты сблизились полностью, образовав зону коллизии. Один из возможных механизмов закрытия океанического окна – поддвиг верхних горизонтов субокеанической литосферы под корово-мантийные пластины по пологим поверхностям срыва (несубдукционный вариант), одной из которых является раздел Мохо.На рубеже 2.05–2.10 млрд лет назад начался раздвиг Западной и Восточной микроплит УЩ, который устанавливается тектонофизическими данными по полям субширотного растяжения земной коры. Во время раздвига 2.05–2.10 млрд лет назад эманации и растворы получили возможность подъема в верхнюю кору, стимулируя процессы палингенеза (новоукраинские и кировоградские граниты), а при повторном раздвиге 1.75 млрд лет назад в верхнюю кору интрудировала магма основного и кислого состава (плутон габбро-анортозитов и рапакиви). Зона раздвига совпала с бывшим коллизионным швом и стала местом формирования межрегиональной шовной зоны Херсон – Смоленск, протягивающейся субмеридионально через всю Восточно-Европейскую платформу

Crustal and Upper Mantle Velocity Model along the DOBRE-4 Profile from North Dobruja to the Central Region of the Ukrainian Shield : 1. Seismic Data

For studying the structure of the lithosphere in southern Ukraine, wide-angle seismic studies that recorded the reflected and refracted waves were carried out under the DOBRE-4 project. The field works were conducted in October 2009. Thirteen chemical shot points spaced 35-50 km apart from each other were implemented with a charge weight varying from 600 to 1000 kg. Overall 230 recording stations with an interval of 2.5 km between them were used. The high quality of the obtained data allowed us to model the velocity section along the profile for P-and S-waves. Seismic modeling was carried out by two methods. Initially, trial-and-error ray tracing using the arrival times of the main reflected and refracted P-and S-phases was conducted. Next, the amplitudes of the recorded phases were analyzed by the finite-difference full waveform method. The resulting velocity model demonstrates a fairly homogeneous structure from the middle to lower crust both in the vertical and horizontal directions. A drastically different situation is observed in the upper crust, where the Vp velocities decrease upwards along the section from 6.35 km/s at a depth of 15-20 km to 5.9-5.8 km/s on the surface of the crystalline basement; in the Neoproterozoic and Paleozoic deposits, it diminishes from 5.15 to 3.80 km/s, and in the Mesozoic layers, it decreases from 2.70 to 2.30 km/s. The sub-crustal Vp gradually increases downwards from 6.50 to 6.7-6.8 km/s at the crustal base, which complicates the problem of separating the middle and lower crust. The Vp velocities above 6.80 km/s have not been revealed even in the lowermost part of the crust, in contrast to the similar profiles in the East European Platform. The Moho is clearly delineated by the velocity contrast of 1.3-1.7 km/s. The alternating pattern of the changes in the Moho depths corresponding to Moho undulations with a wavelength of about 150 km and the amplitude reaching 8 to 17 km is a peculiarity of the velocity model.Peer reviewe

ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ СИСТЕМЫ ЗАГРОС

 Structural-paragenetic and kinematic methods of tectonophysics are applied to study earthquake focal mechanisms of the Zagros system. Nodal planes of focal mechanisms are identified as L-, L′- and R-, R′-shears by the first method, whereby coordinates of principal stress axes P, T and N (i.e. in tectonophysics, σ1, σ3 and σ2, if σ1 ≥ σ2 ≥ σ3) are defined. ‘Working’ nodal planes corresponding to activated ruptures are revealed. Axes of the main normal stresses are combined into local groups on the basis of the kinematic identity of planes of seismogenic ruptures (Figure 2). The second method is applied to construct stereograms of the main axes P, T and N, to construct and interpret stereograms of vectors of seismogenic shifts (Figure 3), and to more clearly define coordinates of principal axes σ1, σ3 и σ2. As evidenced by their comparison, coordinates of the principal axes obtained by the two tectonophysical methods are well coincident (see Figure 2). Five groups of seismogenesis are distinguished; they differ in combination of deformation regimes and kinematic conditions. Locations are determined of the areas wherein earthquake foci of similar parameters are located. This means that seismogenic zones are distinguished; structural and kinematic characteristics of such zones are determined by parameters of stereographic models of corresponding types of seismogenesis (Figures 4 and 5). It is established that the region is dominated by shear and upthrust deformation regimes due to regional submeridional compression and SW-NE compression (see Figures 4 and 5). Submeridional subhorizontal compression is explained by the northward movement of the Arabian plate, and SW-NE compression is explained by divergent processes within the limits of the Red Sea rift. The time pattern of the seismogenic processes from 1979 to 2001 shows that submeridional compression and SW-NE compression are associated with different deep mechanisms. Processes of SE-NW compression, which are observed in the northern part of the Arabian plate, are caused by its interaction with the Eastern Black Sea microplate.   При интерпретации механизмов очагов землетрясений системы Загрос применены структурно-параге­нетический и кинематический методы тектонофизики. Первым методом нодальные плоскости механизмов очагов идентифицированы как L-, L′- и R-, R′-сколы, на основании чего уточнены координаты главных осей напряжений P, T и N (в тектонофизике σ1, σ3 и σ2, при σ1 ≥ σ2 ≥ σ3). Определены «рабочие» нодальные плоскости, соответствующие реальным разрывам. Оси главных нормальных напряжений объединены в локальные группы по признаку кинематической идентичности плоскостей сейсмогенных разрывов (рис. 2). Вторым методом построены стереограммы распределения главных осей P, T и N, построены и проинтерпретированы стереограммы векторов сейсмогенных подвижек (рис. 3) и уточнены координаты главных осей напряжений. Сопоставление координат главных осей, полученных двумя тектонофизическими методами, показало их хорошую сходимость (рис. 2). Обосновано пять типов сейсмогенеза, характеризуемых разными комбинаторными сочетаниями деформационных режимов и кинематических обстановок; локализованы участки размещения очагов со сходными параметрами, то есть выделены сейсмогенные зоны, структурно-кинематическая характеристика которых определяется параметрами стереографических моделей соответствующих типов сейсмогенеза (рис. 4, 5). Установлено, что доминирующими в регионе являются сдвиговый и взбросовый деформационные режимы, обусловленные обстановками субмеридионального и ЮЗ-СВ регионального сжатия (рис. 4, 5). Субмеридиональное субгоризонтальное сжатие объясняется движением Аравийской плиты на север, а ЮЗ-СВ сжатие – дивергентными процессами в пределах Красноморского рифта. Временная развертка сейсмогенных процессов за 1979–2001 гг. показывает, что субмеридиональное и ЮЗ-СВ сжатие связано с разными глубинными механизмами. Процессы ЮВ-СЗ сжатия, фиксируемые в северной части Аравийской плиты, обусловлены ее взаимодействием с Восточно-Черноморской микроплитой. 

Плито-плюмовf тектоніка як єдиний механізмгеодинамічного розвитку тектоносфери України і суміжних регіонів

A progress of geodynamic processes in Early Precambrian of the Ukrainian Shield (USh) has been considered. Based on the known data on plate- and plume-tectonic processes of Phanerozoic the following problems have been investigated: 1) what trajectories of material flows in Precambrian mantle might occur; 2) what was an interaction of plumes and regular mantle convection; 3) the time of existence of plumes and are they permanent or pulsating; 4) the time of beginning of Precambrian geodynamic processes comparable with Phanerozoic ones. It has been shown taking as examples the Ukrainian and the Canadian shields that present-day thermochemical and dynamic processes do not completely delete geological-geophysical features of ancient zones of subduction and plumes in solid lithosphere and adjacent areas of mesosphere preserved since Early Precambrian. The Earth crust of these shields was intensely reprocessed by granitization and basification comparable with activity of hot points that were more developed than now. Within the area of USh these processes were the most active in the interval 2,0±0,2 Ga. Two of stages of geodynamic evolution of the USh within the limits of the Bug-Middle Dnieper-Periazov and Volyn-Podolian parts, superimposed in time, have been studied. Comparison of materials of geologic-geophysical mapping of this territory with the data of deep seismic sounding (DSS) and seismography allows refining geodynamic model of the Volyn-Podolian part of the USh along the trans-sect Eurobridge-97 composed earlier. Tectonophysical justification of necessity to include pulsating plumes with which formation of the Korsun-Novomyrgorod and Korosten plutons of gabbro -anorthosites and rapakivi was particularly associated to geodynamic process has been given. Comparison of models of subduction-collision processes within the limits of the USh and the Superior Province (Canada) has shown that independent approaches to solving geodynamic problems give relative results. The materials obtained on the USh do not exhaust all the possible episodes of its Neoarhean –Proterozoic geodynamic development. Trailing of super-modern DSS geo-travers along the axial part of the USh is required for their study.Рассмотрен ход геодинамических процессов в раннем докембрии Украинского щита (УЩ). На основании известных данных по плито- и плюмтектоничних процессов фанерозоя исследованы такие вопросы: 1) которые могли быть траектории потоков вещества в докембрийский мантии; 2) какой была взаимодействие плюмов и регулярной мантийной конвекции; 3) время существования плюмов, постоянное их действие или пульсирующая; 4) время начала докембрийских геодинамических процессов, которые можно сравнивать с фанерозойского. На примере УЩ и Канадского щита показано, что современные термохимические и динамические процессы не полностью стирают геолого-геофизические признаки древних зон субдукции и плюмов в твердой литосфере и прилегающих к ней участках мезосферы, сохранившихся еще с раннего докембрия. Земная кора этих щитов интенсивно перерабатывалась процессами гранитизации и базификации, которые можно сравнить с действием горячих точек, более распространенных, чем сейчас. На терейнах УЩ эти процессы были самыми активными в интервале 2,0 ± 0,2 Ga. Исследовано два запорные во времени этапы геодинамической эволюции УЩ в пределах аист-Среднеприднепровский-приазовской и волынско-подольской частей. Сопоставление материалов геолого-геофизического картирования этой территории с данным глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ) и сейсмотомогафии позволило уточнить составленную ранее геодинамическая модель волынско-подольской части УЩ вдоль геотрансекту Евробридж-97. Тектонофизических обгрунтувано необходимость включения в геодинамический процесс пульсирующих плюмов, с действием которых связано, в частности, образования Корсунь-Новомиргородского и Коростенского плутонов габбро-анортозитов и рапакиви. Сопоставление моделей субдукционных-коллизионных процессов в пределах УЩ и провинции Сьюпериор (Канада) показало, что независимые подходы к решению геодинамических задач приводят к близким результатам. Полученные материалы по УЩ не исчерпывают всех возможных эпизодов его неоархейсько-протерозойского геодинамического развития. Для их изучения необходимо прокладки суперсовременного геотраверсу ГСЗ вдоль осевой части УЩ.Розглянуто хід геодинамічних процесів у ранньому докембрії Українського щита (УЩ). На підставі відомих даних щодо плито- і плюмтектонічних процесів фанерозою досліджено такі питання: 1) які могли бути траєкторії потоків речовини в докембрійскій мантії; 2) якою була взаємодія плюмів і регулярної мантійної конвекції; 3) час існування плюмів, постійна їхня дія або пульсуюча; 4) час початку докембрійських геодинамічних процесів, які можна порівнювати з фанерозойськими. На прикладі УЩ і Канадського щита показано, що сучасні термохімічні і динамічні процеси не повністю стирають геолого-геофізичні ознаки давніх зон субдукції і плюмів у твердій літосфері і прилеглих до неї ділянках мезосфери, що збереглися ще з раннього докембрію. Земна кора цих щитів інтенсивно перероблялася процесами гранітизації і базифікаціі, які можна порівняти з дією гарячих точок, більш поширених, ніж нині. На терейнах УЩ ці процеси були найактивнішими в інтервалі 2,0±0,2 Ga. Досліджено два перекривні в часі етапи геодинамічної еволюції УЩ у межах бузько-середньопридніпровсько-приазовської і волинсько-подільської частин. Зіставлення матеріалів геолого-геофізичного картування цієї території з даними глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ) і сейсмотомогафіі дало змогу уточнити складену раніше геодинамічну модель волинсько-подільської частини УЩ уздовж геотрансекту Євробридж-97. Тектонофізично обгрунтувано необхідність включення в геодинамічний процес пульсуючих плюмов, з дією яких пов’язане, зокрема, утворення Корсунь-Новомиргородського та Коростенського плутонів габро-анортозитів і рапаківі. Зіставлення моделей субдукційно-колізійних процесів у межах УЩ і провінції Сьюперіор (Канада) показало, що незалежні підходи до розв’язання геодинамічних задач приводять до близьких результатів. Отримані матеріали стосовно УЩ не вичерпують усіх можливих епізодів його неоархейсько-протерозойського геодинамічного розвитку. Для їх вивчення необхідно прокладання суперсучасного геотраверсу ГСЗ уздовж осьової частини УЩ

Структура земної кори центральної частини Голованівської шовної зони за даними переінтерпретації матеріалів IV геотраверсу ГСЗ (ПК 295-400)

The paper presents the results of reinterpretation of the materials obtained as a result of studies using the DSS method along the IV geotraverse at the site PK 295—400. The reinterpretation was carried out purposefully to clarify the seismic cross section in the area of the Holovanivsk gravity maximum (PK 320—360). A number of seismic sites and diffraction points were additionally identified in the crust at the depths of 2—60 km, which made it possible to form an objective idea of the deep structure of the considered part of geotraverse. The observations were carried out according to the method of continuous profiling, which provided for the registration of a system of direct and inverse hodographs of the main waves, linked at the inter-points. Compared to previous interpretations, the cross-section of the crust was significantly specified. The identification of additional diffraction points and a large number of short reflecting elements at the depths of 2—8 km made it possible to clarify the position of snaps in the cross section of the Talnivska zone. A series of short steeply inclined reflecting elements was identified in the central part of the cross-section (PK 338—355) at the depth of 8—26 km. Together with horizontally and obliquely lying elements (at the depth of 2—9 km and 24—44 km), they form an environ area that differs according to its features from the host rocks at the depth of 2—44 km, which made it possible to retrace the listric shear zone that continuously extends from the depth of 8 km at PK 355 to 44 km at PK 304. Taking into account the seismic tomographic data, it was suggested that the Talnivska zone of snaps can be retraced to the depth of 100—600 km as a boundary between blocks with different velocities VP and steps and breaks in the Golitsyn—Geyko layer. Close by the daylight surface, the listric shear zone is connected to the main part of the Talnivska fault zone. According to the latest version of the reinterpretation of the DSS data, the feeder of the intrusive body of hyperbasites is quite narrow at the depth of 60—33 km and expands to a thickness of about 15 km only starting from 30 km and almost to the body surface. This is precisely the width of the hyperbasites outbreaks onto the surface of the crystalline basement in the area to the south of the IV geotraverse. Focusing on the area of relatively high velocities VP at the depth of 2—33 km, it can be assumed that the main body of the intrusion of hyperbasites and basit-dunites, peridotites, pyroxenites, gabbro and amphibolites, the density of which exceeds the density of the host rocks by 0.1—0.22 g/cm3, is located particularly at these depths along the axis of the central part of the Holovanivsk suture zone.Представлены результаты переинтерпретации материалов, полученных при исследованиях методом ГСЗ по IV геотраверсу на участке ПК295―ПК400. Переинтерпретация выполнена целенаправленно для уточнения сейсмического разреза в районе Голованевского максимума силы тяжести (ПК320―ПК360). В земной коре на глубинах 2―60 км дополнительно выделены сейсмические площадки и точки дифракции, что дало возможность составить объективное представление о глубинном строении рассматриваемой части геотраверса. По сравнению с предыдущими интерпретациями разрез земной коры значительно уточнен. Выделение дополнительных точек дифракции и большого количества коротких отражающих элементов на глубинах 2―8 км позволило уточнить положение в разрезе Тальновской зоны разломов. В центральной части разреза (ПК338―ПК355) на глубинах 8―26 км выделена серия коротких крутонаклонных отражающих элементов. В совокупности с горизонтально и наклонно залегающими элементами (глубины 2―9 и 24―44 км) они формируют область среды, которая на глубинах 2―44 км по характеристикам отличается от вмещающих пород. В результате прослежена листрическая зона скалывания, которая непрерывно простирается с глубины 8 км на ПК355 до 44 км на ПК 304.С учетом сейсмотомографических данных предполагается, что Тальновская зона разломов прослежена до глубин 100―600 км в виде границы между блоками с разными скоростями VР, и ступенями и разрывами в слое Голицына―Гейко. Вблизи земной поверхности листрическая зона скалывания соединяется с основной частью Тальновской зоны разломов.Согласно последнему варианту переинтерпретации данных ГСЗ, подводящий канал интрузивного тела гипербазитов на глубинах 60―33 км достаточно узок и только начиная с 30 км и почти до поверхности тело расширяется до мощности около 15 км. Именно такова ширина выходов гипербазитов на поверхность кристаллического фундамента на участке южнее геотраверса IV. Ориентируясь на область относительно повышенных скоростей VР на глубинах 2―33 км, можно предположить, что на этих глубинах вдоль оси центральной части Голованевской шовной зоны расположено основное тело интрузии гипербазитов и базит-дунитов, перидотитов, пироксенитов, габбро, амфиболитов, плотность которых превышает плотность вмещающих пород на 0,1―0,22 г/см3.Представлені результати переінтерпретації матеріалів, отриманих при дослідженнях методом ГСЗ по IV геотраверсу на ділянці ПК295-ПК400. Переорієнтація виконана цілеспрямовано для уточнення сейсмічного розрізу в районі Голованівського максимуму сили тяжіння (ПК320-ПК360). У земній корі на глибинах 2-60 км додатково виділені сейсмічні майданчики і точки дифракції, що дало можливість скласти об'єктивне уявлення про глибинну будову розглянутій частині геотраверса. У порівнянні з попередніми інтерпретаціями розріз земної кори значно уточнено. Виділення додаткових точок дифракції та великої кількості коротких відображають елементів на глибинах 2-8 км дозволило уточнити положення в розрізі Тальнівської зони розломів. У центральній частині розрізу (ПК338-ПК355) на глибинах 8-26 км виділена серія коротких крутонахилених відображають елементів. У сукупності з горизонтально і похило залягають елементами (глибини 2-9 і 24-44 км) вони формують область середовища, яка на глибинах 2-44 км за характеристиками відрізняється від порід, що вміщають. В результаті простежено лістріческіх зона сколювання, яка безперервно простягається з глибини 8 км на ПК355 до 44 км на ПК 304.З урахуванням сейсмотомографіческіх даних передбачається, що Тальнівська зона розломів простежено до глибин 100-600 км у вигляді кордону між блоками з різними швидкостями VР, і ступенями і розривами в шарі Голіцина-Гейко. Поблизу земної поверхні лістріческіх зона сколювання з'єднується з основною частиною Тальнівської зони розломів.Згідно з останнім варіантом переінтерпретації даних ДСЗ, підвідний канал інтрузивні тіла гипербазитов на глибинах 60-33 км досить вузький і тільки починаючи з 30 км і майже до поверхні тіло розширюється до потужності близько 15 км. Саме така ширина виходів гипербазитов на поверхню кристалічного фундаменту на ділянці на південь від геотраверса IV. Орієнтуючись на область щодо підвищених швидкостей VР на глибинах 2-33 км, можна припустити, що на цих глибинах вздовж осі центральної частини Голованівської шовної зони розташовано основне тіло интрузии гипербазитов і базит-дунитов, перідотітов, пироксенитов, габро, амфіболіти, щільність яких перевищує щільність порід, що вміщають на 0,1-0,22 г / см3

Once again about the nature of the Crimean gravity anomaly

Materіals of gravіmetrіc survey of the scale 1:50 000 of the Crіmean penіnsula are generalіzed here. A map of Bouguer’s anomalіes at the densіty of the іntermedіate layer of 2,3 g/cm3 and a map of resіdual anomalіes receіved after theіr averagіng іn a slіdіng square wіndow of 24×24 km was buіlt. Contours and structure of the Crіmean gravіty maxіmum wіth 110 mGal іntensіty have been specіfіed. Quantіtatіve іnterpretatіon of two profіles crossіng the Steppe and Mountaіn Crіmea as well as the Black sea shelf has been executed. It іs shown that the orіgіn of the Crіmean anomaly іs related to the formіng of crust-mantle mіxture on the border of the crust and mantle and subsequent extrusіon of the ultra basіc and basіc rock іnto mіddle and upper part of the crust as a mantle dіapіr. The penetratіon of protrusіons of mantle dіapіr іnto the rocks of granіtіc layer and Paleozoіc caused the raіsіng of Mesozoіc structural floor and formatіon of antіclіnorіa buіlt by the rocks of the Tavrіc serіes. It іs assumed that the raіsіng of the Crіmean mountaіns has been connected wіth thіs process. The orіgіn of the Black-sea trough because of rіftіng-spreadіng, the formatіon of the West-East-Black-sea mіcro plates, theіr reversed movement towards the North and an іndentered pressure on the Crіmean penіnsula under the іnfluence of the Arabіan plate were the cause of the formatіon of the crust-mantle mіxture and mantle dіapіr on the border of the Scythіan and Black-sea plates

FIELD TECTONOPHYSICS IN SOLUTIONS OF GEODYNAMIC EVOLUTION PROBLEMS OF THE UKRAINE TERRITORY

The integrated approach combining kinematic and structural-paragenetic field tectonophysics techniques allows us to construct a continuous time scan of the stress-strain state (SSS) and deformation modes (DM) from sediment lithification to the final orogenic process for the studied areas. Definitions of the continuous sequence of SSS and DM provide for control of the known geodynamic reconstructions and adjustment of geodynamic models. An example is the tectonophysical study of the Alpine structural stage of the Western Mountainous Crimea (WMC) and the Pre-Cambrian complexes of the Ukrainian Shield (USh).Data from WMC allow us to make adjustments to the geodynamic model of the Mountainous Crimea. In particular, trajectories of the principal normal stresses (Fig. 4 and 5), both for shifts and shear faults with reverse components/ normal faults, suggest the reverse nature of movements of the Eastern and Western Black Sea microplates with their overall pushing onto the Crimean peninsula in the south-east, south and south-west (Fig. 7). In the Precambrian USh complexes (Fig. 8), 13 stages of regional deformation are revealed between ≥2.7 and 1.6 billion years ago. Until the turn of 2.05–2.10 billion years, the region was subject to transtension and transpression, as the Western (gneiss-granulite) and Eastern (granite-greenstone) Archean microplates of USh moved to separate from each other in the Neo-Archean and then diverged and converged in the Paleoproterozoic (movements at a sharp angle). It is assumed that in the Archean the Western and Eastern microplates were separated by the oceanic or sub-oceanic lithosphere (Fig. 12, 13). During the period of 2.3–2.4 billion years, the plates fully converged creating a zone of collision. It may be suggested that a possible mechanism for the oceanic window close-up was underthrusting of the upper suboceanic lithosphere layers beneath the crust-mantle plates on gently sloping break-up surfaces (non-subduction option), and one of them is Moho.Spreading of the Western and Eastern microplates of USh began at the turn of 2.05–2.10 billion years, as evidenced by the available tectonophysical data on fields of latitudinal extension of the crust. During spreading 2.1–2.05 billion years ago, emanations and solutions were able to ascend into the upper crust and thus stimulate palingenesis (Novoukrainsky and Kirovogradsky granites), and during repeated spreading 1.75 billion years ago, magma of the basic and acid composition (Pluto gabbro-anorthosite and rapakivi) intruded into the upper crust. The spreading zone coincided with the former collisional suture and became the site wherein the inter-regional Kherson-Smolensk suture was formed; it stretches submeridionally across the East European platform

TECTONOPHYSICAL INTERPRETATION OF EARTHQUAKE FOCAL MECHANISMS OF THE ZAGROS SYSTEM

Structural-paragenetic and kinematic methods of tectonophysics are applied to study earthquake focal mechanisms of the Zagros system. Nodal planes of focal mechanisms are identified as L-, L′- and R-, R′-shears by the first method, whereby coordinates of principal stress axes P, T and N (i.e. in tectonophysics, σ1, σ3 and σ2, if σ1 ≥ σ2 ≥ σ3) are defined. ‘Working’ nodal planes corresponding to activated ruptures are revealed. Axes of the main normal stresses are combined into local groups on the basis of the kinematic identity of planes of seismogenic ruptures (Figure 2). The second method is applied to construct stereograms of the main axes P, T and N, to construct and interpret stereograms of vectors of seismogenic shifts (Figure 3), and to more clearly define coordinates of principal axes σ1, σ3 и σ2. As evidenced by their comparison, coordinates of the principal axes obtained by the two tectonophysical methods are well coincident (see Figure 2). Five groups of seismogenesis are distinguished; they differ in combination of deformation regimes and kinematic conditions. Locations are determined of the areas wherein earthquake foci of similar parameters are located. This means that seismogenic zones are distinguished; structural and kinematic characteristics of such zones are determined by parameters of stereographic models of corresponding types of seismogenesis (Figures 4 and 5). It is established that the region is dominated by shear and upthrust deformation regimes due to regional submeridional compression and SW-NE compression (see Figures 4 and 5). Submeridional subhorizontal compression is explained by the northward movement of the Arabian plate, and SW-NE compression is explained by divergent processes within the limits of the Red Sea rift. The time pattern of the seismogenic processes from 1979 to 2001 shows that submeridional compression and SW-NE compression are associated with different deep mechanisms. Processes of SE-NW compression, which are observed in the northern part of the Arabian plate, are caused by its interaction with the Eastern Black Sea microplate

Some features of the structure of the mantle of the Eastern Mediterranean and their geodynamic interpretation

We consider specific velocity anomalies and the corresponding mantle structures of the East Mediterranean-Black Sea-Caspian region. The anomalies are located on latitudinal and longitudinal seismic tomography sections obtained by constructing 3D P-velocity model of Eurasia applying the Taylor approximation method. The depth of the study is of 50—2900 km. The accuracy of determination of the velocity VP is about ± 0.015 km/s. Velocity sections are shown in residual values ΔVP. Physical and mineralogical mantle model of Pushcharovsky was used for the cross sections specification.In the 25—30° E cross sections between latitudes of the 34—48°N high-velocity slabs sinking from the northern edge of the African plate and the southern parts of the East-European plate towards each other are seen. Slabs are connected at a depth of about 600 km in the upper mantle transition zone  in the area of 42—43° N. Below the slabs junction  high-velocity mantle zone thickens and extends to a depth of 1000—1200 km that occurs as a result of slabs relatively high-velocity  material accumulation. From this area down-welling begins which can be traced on latitude sections of 35—45° N as an almost continuous inclined layer of ~1100 km width   and ~ 1900 km length. Down-welling submerges from a depth of 450—550 km at Moesian and Aegean micro-plates area to a depth of 1600—1900 km beneath the East Black Sea, Anatolian micro-plates and the northern part of the Arabian plate. The mechanism of the inclined layer formation is discussed with the involvement of global seismic tomography data, and the numerical simulation performed by L. I. Lobkovsky.In the 42—44° N and 34—36° E sections we trace column type vertical structure, which crosses almost the entire mantle at depths of 50—100 to > 2500 km. In the middle of the column on its axis there is a relatively high-velocity anomaly, which reduces in size and values downward. The shape and structure of the mantle column resembles a "tornado". We consider two possible alternative mechanisms of its formation: a) steep subduction of the West Black Sea micro plate beneath the Central Black Sea Ridge, "wedging" of the mantle and the extension  stresses occurrence  in  border zone I and  middle mantle;  b) rising of the plume from  zone D'',  formation of  extension area in  middle and upper mantle,  lithosphere pulling inward  and  the  subduction zone formation