В Таганрогском заливе структура поверхности фундамента практически не изучена. По материалам гравиметрических исследований фундамент прогнозируется на глубине от 600 до 2000 м. В северо-западной части залива предположительно выделяется узкий прогиб северо-восточного простирания, выходящий на сушу в районе Таганрога, огибающий с севера Ростовский свод и сливающийся с западным звеном Кумо-Манычской системы грабенов. В юго-восточной части залива предполагаются раздробленные на блоки фрагменты Ростовского и Ейского докембрийских массивов, разделенные широкой субширотной седловиной, лежащей на продолжении Ирклиевской впадины /11/.
К зоне сочленения Восточно-Европейской платформы со Скифской плитой приурочена система узких асимметричных депрессий, получивших общее название Северо-Азовского прогиба. Крутой южный борт прогиба осложнен Главным Азовским нарушением, по которому проводится граница между разновозрастными платформами. На сейсмических записях это нарушение проявляется в виде взбросо-надвига со смещением пластов до 800÷1000м.
Наиболее древние породы Северо-Азовского прогиба, установленные скважинами на суше, относятся к нижнему мелу. Материалы бурения на Ейском полуострове и на косах северного побережья позволяют с достаточной уверенностью говорить о том, что нижнемеловые отложения здесь непосредственно ложатся на кристаллические докембрийские образования. В морской части прогиба скважина Матросская вскрыла архейские плагиограниты на глубине 1949 м после 40-метровой пачки триасовых отложений. В приразломной зоне мощность мезозойско-кайнозойского осадочного выполнения достигает 2500-2700м.
Депрессии, составляющие Северо-Азовский прогиб, разделяются выступами докембрийского фундамента /3/, к которым тяготеют антиклинальные складки осадочного чехла. Так, к Олимпийско-Ударному выступу приурочена эшелонированная система линейных асимметричных складок, связанных со взбросо-надвигами и наклоненных на север. Амплитуда смещения пластов по взбросам достигает 1500 м. В строении антиклинальных складок Северо-Азовского прогиба принимают участие меловые и палеоцен-эоценовые отложения. Размеры структур от 20 до 150 кв. км, амплитуды от 100м до 800 м. Отложения майкопской серии облекают и сглаживают складчатый рельеф, а более поздние отложения не деформированы.
В последние годы получены новые сейсмические данные, в частности по объекту 5-98, которые вынуждают вносить коррективы в сложившиеся представления о тектонике района. В южной части Северо-Азовского прогиба ниже подошвы мезозойского чехла прослежены отражающие границы от нормально-слоистой толщи, погружающиеся до глубины 6.0 с. На этом основании авторы отчета /11/ выделяют Северо-Кубанский прогиб, выполненный промежуточным осадочным комплексом протерозойско-палеозойского возраста. Прогиб закартирован на расстоянии 30 км при ширине около 50 км и, по мнению авторов, может быть продолжением Тузлово-Манычского грабена, разделяющего Приазовский выступ и Ростовский свод. Присутствие архейских пород в Матросской скважине авторы объясняют надвиганием и сдваиванием разреза, имевшими место в начальной стадии формирования прогиба. Главное Азовское нарушение интерпретируется не как шовная зона, разделяющая Восточно-Европейскую платформу и Скифскую плиту, а как один из рядовых надвигов, осложняющих Северо-Кубанский прогиб.
Изложенные представления, если они справедливы, значительно расширяют стратиграфический интервал возможной нефтегазоносности северной части Азовского моря. Дальнейшее изучение палеозойского разреза является одной из задач планируемых исследований Таганрогского залива.
Центральную часть моря занимает Азовский вал – крупная асимметричная структура, южный пологий склон который постепенно переходит в северный борт Индоло-Кубанского прогиба. На восточном берегу продолжением Азовского вала служит Каневско-Березанский вал, а продолжением Индоло-Кубанского прогиба – Западно-Кубанский прогиб. Эти крупные геологические структуры являются составной частью эпигерцинской Скифской плиты. Дислоцированные, в различной степени метаморфизованные и прорванные интрузиями осадочно-вулканогенные комплексы палеозоя образуют складчатое основание плиты, а нерасчлененные дислоцированные отложения триаса и нижней юры рассматриваются здесь в качестве переходного комплекса. Нигде в акватории Азовского моря складчатое основание не вскрыто бурением. Исключение составляет Сигнальная площадь, где скважина 208 на глубине 829 метров вскрыла интрузивные породы палеозоя.
Сейсмические материалы последних лет исследований позволяют рассматривать Азовский вал как крупную тектоническую пластину, надвинутую по Главному Азовскому взбросо-надвигу на южные погруженные участки Восточно-Европейской платформы. Его сводовая часть является фронтальной частью тектонической пластины, где на обширной площади отложения от среднеюрских до палеоцен-эоценовых размыты, а отложения майкопской серии перекрывают нерасчлененную толщу триаса и нижней юры. Породы переходного триас-нижнеюрского комплекса вскрыты на Обручевской, Электроразведочной, Октябрьской, Небольшой и других площадях на глубинах от 497 метров до 1127 метров. У восточного побережья Азовского моря (Западно-Бейсугская площадь) в разрезе осадочного чехла Азовского вала появляются отложения мела и эоцена. Эти отложения присутствуют и в разрезе западных участках вала (Стрелковая площадь). На Азовском валу закартированы многочисленные локальные поднятия сравнительно небольших размеров и амплитуды. Большая их часть тяготеет к зоне Главного Азовского нарушения.
Индоло-Кубанский прогиб расположен в южной части моря. В его разрезе преобладают отложения майкопской серии. Осевая линия прогиба намечается вдоль южного берега моря. Домайкопские отложения здесь сейсмическими исследованиями не изучены. На региональном профиле МОГТ, пройденном на суше, в осевой части Западно-Кубанского прогиба отражения от палеоцен-эоценового комплекса зафиксированы на времени более 5.0 с, т.е. эти отложения залегают на глубине 7000÷7500 метров. Это позволяет считать, что у южного берега Азовского моря подошва майкопских отложений находится на глубинах такого же порядка.
В поперечном сечении Индоло-Кубанский прогиб асимметричен. Вдоль пологого северного борта закартирована полоса с косой слоистостью – клиноформами среднего майкопа. На востоке северный борт прогиба осложнен Тимашевской ступенью. В майкопских и неогеновых отложениях Индоло-Кубанского прогиба изучены небольшие по размерам локальные поднятия – Северо-Керченское, Сейсморазведочное, Прибрежное, Геленджикское и другие. В большинстве своем они имеют малую амплитуду (десятки – первые сотни метров) и близкую к изометричной форму в плане. Лишь вблизи береговой черты Темрюкского залива отмечается продолжение в море высокоамплитудных брахиантиклиналей, развитых на Таманском полуострове (Мыса Каменного, Северное Пекло, Тиздар и др).
Присутствие отложений палеозойского возраста (верхний девон – нижний-средний карбон) в разрезе переходного комплекса предполагается по аналогии со стратификацией домеловой части разреза сопредельной суши. Здесь в составе разреза доальбского субстрата выделены три комплекса: 1 - палеозойский, 2 - верхнетриасовый и среднеюрский, 3 – верхнеюрский. Фаунистически палеозойские (турне-визе) отложения впервые были установлены в Песчанокопской опорной скважине, где они представлены углисто-серицитовыми и углисто-карбонатно-хлоритовыми сланцами с прослоями аркозовых кварцитовидных песчаников и окремнелых известняков. Палеозойские отложения развиты в северо-восточной части Западного Предкавказья (Тихорецко-Кропоткинский район) и на западе – западном участке Ейской впадины (Ясенская, Щербиновская, Албашинская, Ново-Минская Бейсугская площади). Аналогичные по внешнему облику породы вскрыты на Неизвестной площади в пределах акватории Азовского моря. На всех перечисленных площадях палеозойские отложения фаунистически не охарактеризованы. Только сходство этих пород по их составу и степени метаморфизованности с породами палеозоя в разрезе Песчанокопской опорной скважины, а также с каменноугольными отложениями Донбасса, позволило отнести их к палеозою. Неразделенные отложения триаса-нижней юры, относимые к переходному комплексу, представлены аргиллитами с редкими прослоями песчаников и карбонатных пород. Эти образования вскрыты скважинами на всем протяжении Азовского вала от Стрелковой площади на западе до Западно-Бейсугской площади на востоке. Вскрытая мощность изменяется от 72 м до 988 м.
Среднеюрские отложения нигде в Азовском море не обнаружены, кроме Западно-Бейсугской площади, где они предполагаются в единой толще с триасовыми и нижнеюрскими отложениями. С учетом того факта, что средняя юра регионально вулканогенна, в тех районах моря, где она может быть вскрыта глубоким бурением (северный борт Индоло-Кубанского прогиба), средняя юра будет представлена терригенно-вулканогенными образованиями.
В поздней юре область Азовского моря, Степной Крым и районы к северу от них представляли собой сушу /4/. Мелководные отложения верхней юры, в том числе и в рифовых фациях, отлагались в районах к югу от Азовского моря, на месте современного Горного Крыма и в Закавказком массиве.
Меловые отложения вскрыты глубокими скважинами на Обиточной и Бердянской косах, на Ейском, Таманском и Керченском полуостровах, в Степном Крыму и в других приморских районах. В Азовском море эти отложения пройдены скважинами на Стрелковой и Западно-Бейсугской площадях, а также на поднятии Морское-1. На значительной части Азовского вала меловые отложения размыты.