Рельеф дна и геологическое строение. В строении рельефа дна выделяются: шельф, материковый склон и глубоководная котловина. Шельф глубиной 110—160 м
достигает наибольшей ширины (свыше 200 км
) в северо-западной части моря; в остальных районах глубина его обычно менее 110 м
, ширина от 10—15 км
до 2,5 км
(у берегов Турции). Материковый склон сильно расчленён подводными долинами и каньонами; средние его уклоны 5¾8°; в северо-западной части и у Керченского пролива 1—3°. Крутизна отдельных участков достигает 20—30°. Между Синопом и Самсуном почти параллельно берегу протягивается система подводных хребтов длиной более 150 км.
Дно котловины — плоская аккумулятивная равнина, глубины которой постепенно увеличиваются к центру до 2000 м
и более (максимальная глубина моря 2211 м
). Дно включает разнородные и разновозрастные в геологическом отношении части. Б. ч. впадины Ч. м. расположена в пределах Альпийской геосинклинальной (складчатой) области
. Земная кора под котловиной состоит из двух слоев — осадочного и «базальтового», мощность осадочного слоя 10¾16 км
, причём верхняя его часть (не менее 3—4 км
) залегает практически горизонтально. Мощность земной коры в центральных частях котловины составляет 22—25 км
, по периферии, где над «базальтовым» появляется гранитный слой, — 30—35 км.
Северо-западная шельфовая часть Ч. м. охватывает южный край Восточно-Европейской платформы и эпипалеозойскую Скифскую платформу. Образование впадины Ч. м. связывают либо с процессами «океанизации» материковой земной коры, либо с реликтовой природой впадины как остаточного бассейна древнего океана Тетис. Контуры современной впадины наметились в олигоцене, когда поднятия в М. Азии постепенно обособляли её и Каспийское море от океана. В верхнем миоцене Ч. м. входило в цепь опресненных морей-озёр (Сарматский бассейн). После кратковременной связи со Средиземным морем в мэотисе образовалось опреснённое Понтическое озеро. В конце понта Ч. м. разобщилось с Каспийским морем. В течение среднего и верхнего плиоцена это было, вероятно, опреснённое проточное озеро. В середине плейстоцена на короткое время Ч. м. дважды соединялось со Средиземным морем и имело более солёные воды. Во время последнего оледенения образовалось сильно опреснённое Новоэвксинское озеро-море, которое 6—7 тыс. лет назад соединилось со Средиземным морем через проливы, дав начало современному Ч. м. Тектоническая активность проявляется в землетрясениях, эпицентры которых расположены по краям впадины и в прилегающих районах. В прибрежной зоне преобладают грубообломочные отложения: галька, гравий, пески; по мере удаления от берега их довольно быстро сменяют мелкозернистые пески и алевриты. В северо-западной части широко распространены ракушечники и современные ракушечные банки, населённые мидиями, устрицами и другими моллюсками. Для склона и ложа впадины характерны пелитовые илы, карбонатность которых возрастает к центру моря (местами превышая 50%); в карбонатном материале значительную роль играют кокколитофориды. В юго-восточной части моря на глубинах до 2000 м
встречены отложения алевритов и песков, вынесенных мутьевыми потоками. Основные полезные ископаемые: нефть и газ на С.-З. котловины; прибрежные россыпи титаномагнетитовых песков (Тамань, побережье Кавказа).
Климат. В течение года Ч. м. находится под воздействием главным образом континентальных полярных и морских полярных и тропических воздушных масс. Преобладает континентальный полярный воздух. Зимой его вторжение сопровождается сильными северными и северо-восточными ветрами, понижением температуры и частыми осадками; особенно большой силы эти ветры достигают в районе г. Новороссийска, где называются бора. При вторжении морского полярного воздуха с Атлантического океана развивается активная циклоническая деятельность, сопровождаемая шквалистыми ветрами и осадками. Морской тропический воздух приносится юго-западными ветрами из бассейна Средиземного моря, он всегда тёплый, с повышенным содержанием влаги. Основная часть Ч. м. имеет тёплую влажную зиму и жаркое сухое лето. Средняя температура воздуха в январе в центральной части моря около 8 °С, у восточных берегов 6°С, у северо-западных — 3°С, на Ю.-В. и Ю. 6—9°С. Наинизшие температуры в северной части Ч. м. могут достигать —30°С, в южной части —10°С. Снег выпадает зимой во всех районах моря (в Сочи и Хосте до 8 сут
в году). Летом над Ч. м. распространяется отрог Азорского антициклона
, который определяет устойчивую ясную и тёплую погоду. Средняя температура воздуха в июле 22—24°С; наивысшие температуры 30—35°С. Облачность в среднем за год равна 60% с максимумом зимой и минимумом летом. Количество осадков на З. и С.-З. составляет 300—500 мм
в год, на Ю. — 750—800 мм
на В. — 1800—2500 мм.
Осенью бывают смерчи.