Доклад: Грязевые вулканы. Полезные свойства грязевых вулканов Сообщение о грязевых вулканах

Грязевой вулканизм занимает скромное место среди опасных, и тем более катастрофических явлений. Действие его локально и не связано с каким-либо серьезным ущербом, наносимым окружающей среде. Тем не менее, изучение этого явления в контексте природных опасностей представляет большой интерес, поскольку пространственное распределение грязевых вулканов имеет четкую приуроченность к тектонически-активным областям, где они занимают определенное положение (рис. 2.5). Эти же области характеризуются повышенной сейсмической опасностью (рис. 2.6). Кроме того, грязевые вулканы являются индикаторами потенциальной нефтегазоносности территории, что служит стимулом для детального изучения состава газов и воды, непременных компонентов сопочной брекчии, а также условий и механизма формирования самого процесса извержения. Грязевые вулканы, являясь, по сравнению с «настоящими» магматическими вулканами, более поверхностными образованиями, позволяют изучать особенности истинных вулканических извержений.

Рис. 2.5. Районы развития грязевых вулканов, связанных с углеводородными

скоплениями в глубокозалегающих слоях:

1 – Северная Италия; 2 – о-в Сицилия; 3 – Албания; 4 – Румыния; 5 – Керченский и Таманский п-ова;

6 – Восточная Грузия; 7 – юго-восточное погружение Большого Кавказа; 8 – Южный Каспий;

9 – Юго-Западная Туркмения; 10 – Горганская равнина (Иран); 11 – Макранское побережье

(Иран и Пакистан); 12 – Белуджистан; 13 – провинция Пенджаб; 14 – Джунгария (КНР);

15 – Ассамская область (Индия); 16 – Бирма; 17 – Андаманские и Никобарские о-ва;

18 – Южный Сахалин; 19 – о. Хоккайдо; 20 – о. Тайвань; 21 – о. Суматра; 22 – о. Ява;

23 – о. Калимантан; 24 – о. Сулавеси; 25 – о. Тимор; 26 – о. Новая Гвинея; 27 – Новая Зеландия;

28 – Мексика; 29 – Эквадор; 30 – Колумбия; 31 – Венесуэла; 32 – о. Тринидад

В глобальном распределении областей развития грязевых вулканов обнаруживается их четкая тектоническая приуроченность. Во всех случаях явления грязевого вулканизма возникают в передовых и межгорных прогибах, вблизи молодых орогенов, в районах относительно слабо расчлененного предгорного рельефа, где накопились мощные (сотни и тысячи метров) толщи преимущественно глинистых пород. Обычно это формация, которую принято относить к нижней молассе.

Районы и области развития грязевого вулканизма приурочены к современным подвижным поясам – Альпийско-Гималайскому и Тихоокеанскому, хотя и проявляются здесь отдельными дискретными пятнами. Издавна известны грязевые сопки Керченско-Таманской области, где они приурочены к южному краю Индоло-Кубанского прогиба и осложняют северо-западное погружение мегаантиклинория Большого Кавказа. Широким развитием пользуются грязевые вулканы на юго-восточном погружении, занимая Апшеронский полуостров, а также прилежащий к орогенному поднятию край Кусаро-Дивичинского прогиба; с юга от орогенного поднятия они располагаются на севере Нижне-Куринской впадины, в Шемахино-Гобустанском районе, а также западнее в пределах Средне-Куринской впадины, в междуречье Куры и Йори. Явления грязевого вулканизма продолжаются и в акватории Каспия, вдоль Апшероно-Красноводского порога, переходя дальше на восток в Туркмению, и на меридионально вытянутом Бакинском архипелаге, вдоль западного ограничения Южно-Каспийской впадины.

Явления грязевого вулканизма имеют широкое, хотя и неравномерное распространение по пространству современных подвижных поясов Земли. Подавляющее большинство известных грязевых вулканов (более 50 %) сосредоточено в Кавказском регионе – в Азербайджане и Керченско-Таманской области – в регионе Южного Каспия.

Рис. 2.6. Схема распространения грязевого вулканизма

и сейсмичности в Каспийском регионе:

1 – эпицентры землетрясений;2 – границы сейсмоактивной зоны;

3 – грязевые вулканы;4 – зона проявления грязевого вулканизма

Грязевые вулканы представляют обычно сравнительно небольшие пологие сопки, возвышающиеся над местностью на несколько метров – 2–3, но иногда высота их достигает 50–60 м. Конус грязевой сопки сложен продуктами ее извержения, сопочной брекчией, в которых удается различить отдельные потоки. На вершине расположен кратер (один или несколько) от полуметра до 2–3 м в диаметре. В некоторых случаях грязевой вулкан не образует возвышения в рельефе, а представляет собой поле высохшей грязи, становящейся зыбкой и жидкой по мере приближения к жерлу – грифону. В своем поверхностном выражении грязевые сопки демонстрируют большое разнообразие видов и являются моделями «настоящих» магматических вулканов.

По характеру извержений и консистенции выбрасываемой грязи различают «густые» и «жидкие» сопки. «Густые» образуют той или иной высоты конус и извержения их характеризуются более или менее регулярной периодичностью, которая может составлять от 2–3 до 6–8 лет. В периоды покоя сопочная брекчия высыхает и может закупоривать жерло, но при этом может продолжаться слабое выделение газов по трещинам. При следующем извержении образовавшаяся пробка взламывается взрывным образом, а вырвавшаяся вместе с разжиженной грязью струя газа иногда самовозгорается. Бурная стадия извержения продолжается несколько минут, хотя более спокойное излияние грязи может продолжаться несколько суток. В «жидких» сопках извержения происходят более спокойно, как излияния из переполняющегося сосуда. В периоды же покоя таких сопок в кратере происходит пульсирующее выделение газовых пузырей. На плоских полях сопочной брекчии также можно наблюдать непрерывно пульсирующие грифоны. Такие сопки всегда находятся в активном состоянии.

По составу продуктов извержения грязевые вулканы обнаруживают связи с нефтяными и газонефтяными залежами и могут служить индикаторами потенциальной нефтегазоносности территории. В составе газов преобладающую роль играет метан, в то же время наблюдается небольшое количество углекислоты и сернистых газов. Сопочные воды являются, в основном, хлоридно-гидрокарбонатно-натриевыми и близки к типичным нефтяным водам. То обстоятельство, что грязевые сопки распространены в нефтяных и газовых районах, позволяет заключить, что сходство нефтяных и сопочных вод свидетельствует об их генетическом родстве. Грязевые вулканы обладают одним важным преимуществом по сравнению с остальными нефтегазопроявлениями – это их закономерная связь с диапировыми складками, которые представляют собой благоприятный объект для образования нефтяных и газовых залежей. Поэтому грязевые сопки могут служить не просто индикаторами нефтеносности района, но и критерием для оценки его структурных особенностей, влияющих на распределение нефтеносности.

Твердая составляющая выбросов грязевых вулканов представляет собой измельченные частицы окружающих и подстилающих пород, которые вместе с водой и газами образуют сопочную грязь, превращающуюся впоследствии в сопочную брекчию. Жидкая грязь содержит единицы процентов твердых частиц (4–6 %), а твердая – до 40–50 %. Помимо глинистого тонкодисперсного вещества в сопочной грязи часто содержится некоторое количество более крупных обломков щебенки, обычно отвечающих по составу более твердым и хрупким породам самой продуктивной толщи, но иногда и из покрывающих эту толщу пород.

Специфические признаки грязевых вулканов – это периодичность действия, относительно спокойное состояние после бурного извержения и процесс накопления новой энергии. Эволюция грязевого вулкана после того, как он уже сформировался и существует ослабленная зона его канала для выброса продуктов вулканизма, может определяться как тектоническими причинами – неравномерным давлением, так и гидродинамикой, управляющей режимами флюида. Условия периодичности работы грязевых вулканов вполне аналогичны условиям работы гейзеров. Все районы развития грязевого вулканизма располагаются в сейсмически активных зонах различной потенциальной опасности.

Различные физические свойства среды размещения очагов грязевых вулканов и землетрясений дают возможность предположить следующую картинуих взаимодействия. В том случае, когда оба очага находятся в динамически неустойчивом состоянии, вблизи критической точки разрядки, а энергия очага землетрясения превосходит энергию очага грязевого вулкана, может произойти землетрясение, сопровождаемое извержением грязевого вулкана. Сейсмическая энергия в этом случае будет частично израсходована на грязевулканический эффект.

В том случае, когда оба очага находятся в близкритическом состоянии, но очаг грязевого вулкана ближе к своему пределу, извержение может предварять сейсмический толчок, а поле напряжений в районе несколько снижается, что может снизить эффект воздействия землетрясения. В некоторых случаях землетрясение может и не произойти. Тогда грязевулканическое извержение служит способом разрядки напряжений. Но, в то же время, если очаг грязевого вулкана, либо очаг землетрясения, далек от своего критического состояния извержения, то сейсмические толчки могут происходить и независимо друг от друга.

Извержения грязевых вулканов связаны с напряженным состоянием недр и отражают его динамику, и деятельность грязевых вулканов может быть использована как индикатор этого напряженного состояния.

Грифоны - это своеобразные мини-вулканы, до 3 м в высоту, которых обычно не превышают полуметра. Грифоны извергают ил, газ, воду, нефть и совсем не поднимают на поверхность твердые обломки пород. Как правило, их выбросы - это грязь различной консистенции - от густого сметаноподобного раствора до жидких сопочных илов. Грязевые вулканы, широко распространенные как в западном, так и в восточном полушариях нашей планеты, являются для геологов своеобразными «бесплатными разведочными буровыми». глубина, с которой они доставляют на поверхность различные горные породы, газы и минерализованные воды, достигающая порой 10-12 км, недоступна для современной техники бурения. Грязевой вулканизм - очень интересное и загадочное природное явление, находящееся в тесной связи с тектоническим развитием вулканических областей, а также с нефтегазоносностью недр. Механизм образования таких вулканов сложен и до сих пор не вполне ясен. Сам же термин «грязевой вулкан» долгое время был спорным и утвердился в геологической литературе сравнительно недавно. Общее количество грязевых вулканов, известных на Земле, превышает 700. Значительное их число расположено на Кавказе. Наиболее крупной областью их развития является Азербайджан. Есть они на Сахалине, в Крыму, в Мексике, Колумбии, Италии, Индии, Японии, Китае и на Малайском архипелаге. Известно, что зарождаются грязевые вулканы на территориях, где активно проявляются складчатые движения и имеются мощные толщи осадочных пород. И это не случайность - для их образования необходимы сеть разрывных нарушений, создающая возможности для прорыва газов сквозь пласты осадочных пород, многометровая глинистая толща, способствующая возникновению аномально высоких пластовых давлений газов в недрах, и водоносные горизонты. Разрывные нарушения для залежей газов и водоносных горизонтов играют роль каналов миграции. Газы и вода увлекают за собой глинистые и твердые породы и в процессе транспортировки к поверхности перерабатывают их в глины, содержащие различное количество твердых обломков.

Помимо наземных известны и подводные грязевые вулканы. Их извержения часто приводят к образованию островов, быстро размываемых волнами. Участки моря, на которых находятся грязевые вулканы, опасны для судоходства и обязательно отмечаются в лоциях. Некоторые грязевые вулканы активны более или менее постоянно, другие извергаются периодически. Извержения грязевых вулканов, как правило, не угрожают жизни людей и не приносят материального ущерба. На фото: извержение 2001 г. грязевого вулкана Локтабан. Азербайджан. Сальзами обычно называют заполненные илом воронки в виде недоразвитых полуконусов. Самые крупные из них, превышающие в диаметре 30 м, принято относить к грязевулканическим озерам. О приближающемся извержении обычно свидетельствуют подъем кратерного вала вулкана на заметную высоту, активные выходы грязи, газов, а также гул и грохот. Эти признаки позволяют заблаговременно покинуть опасное место. Бурное извержение грязевого вулкана - это разгрузка скопившихся в недрах углеводородных газов, которые, освободившись от давления, устремляются вверх по трещинам. На поверхности Земли происходит их самовозгорание. Высота столба пламени при этом может достигать более 500 м, а температура горения 1200°С. Вместе с огнем высоко в небо выбрасывается огромное количество грязи, обломков горных пород и воды. Это классическая картина извержения грязевого вулкана. На фото: грязевой котел в Долине гейзеров, Камчатка. Столб пламени и потоки грязи, сопровождавшие извержение грязевого вулкана Локбатан в октябре 2001 года.

Несмотря на довольно локальный характер извержения грязевых вулканов, известно несколько случаев гибели людей и животных. Так, в 1902 году во время внезапного извержения вулкана Боздаг-Кобийского в Азербайджане погибли 6 пастухов и 2 000 овец. Это случилось из-за того, что пастухи решили вместе со стадом заночевать в кратере вулкана, где было расположено солоноватое озеро, служившее для водопоя. И люди, и животные сгорели заживо в пламени, внезапно вырвавшемся из-под земли. В 1932 году в печати появились сообщения о человеческих жертвах при взрыве вулкана Свиной в Каспийском море. Все грязевые вулканы расположены вдоль крупных тектонических зон и несут информацию о нефтегазоносности района. Кроме того, отмечено, что активизация грязевулканической деятельности нередко сопровождает землетрясениям или предшествует им, а также извержениям магматических вулканов. Недалеко от города Усу, расположенного в Синьцзян-Уйгурском автономном районе (Западный Китай), найдена группа из 40 грязевых вулканов. Это крупнейшее скопление подобных вулканов, обнаруженное на территории Китая. Грязевые вулканы - прямые признаки существования мощных залежей нефти и газа. Установлена связь грязевого вулканизма и с другими полезными ископаемыми, в первую очередь с месторождениями железных руд осадочного происхождения, а также с проявлениями серы, ртути, мышьяка и некоторых редких металлов. Кстати говоря, вулканическая грязь находит широкое применение в медицине. Установлено, что она, обогащенная минеральными солями, органическими веществами и микроэлементами, благотворно влияет на человеческий организм и используется для лечения людей, страдающих заболеваниями нервной системы, желудочно-кишечного тракта, полиартритами и полинефритами. © Вокруг света

Профессор, д. г.-м. н. В.Н.Холодов, Геологический институт РАН, Москва

Грязевые вулканы представляют собой довольно широко распространенное геологическое явление. В настоящее время на нашей планете насчитывается более 1700 надводных и подводных грязевулканических построек. Некоторые грязевые вулканы-гиганты, особенно часто встречающиеся на территории Азербайджана, имеют высоту 400-450 м, площадь кратерной площадки 900-1000 м 2 , а общий объем твердых выбросов в момент извержения в них превышает 2400 млн м 3 . Особенно крупных размеров достигают грязевые вулканы Алятской гряды - Туорогай, Большой Кянизадаг, Дашгиль, Котурдаг, Айрантекян, Каракюре, Солахай и др.

Обычная грязевулканическая деятельность четко распадается на два периода. Извержения начинаются со взрыва газов в кратере, разрушения кратерной пробки и поступления на поверхность потоков полужидких грязебрекчий. Одновременно из жерла вулкана выбрасываются твердые обломки и глыбы пород, нередко происходит самовозгорание углеводородных газов и над кратером появляется горящее пламя. Его высота может достигать нескольких сотен метров. Массы грязебрекчий, содержащих большие количества воды, нефти, сероводорода и рассеянных сульфидов, растекаясь на площади, надстраивают старый конус. При этом объемы твердых выбросов огромны.

Извержение вулкана обычно длится несколько дней, сопровождается землетрясением, мощным подземным гулом и иногда распадается на отдельные фазы, в течение которых преобладают то одни, то другие продукты грязевулканической деятельности.

Затем вулкан надолго затихает. На кратерной площадке его появляются многочисленные сальзы и грифоны, непрерывно поставляющие на поверхность жидкую грязь, газ, воду. а иногда и нефть. Здесь у каждого источника, пробивающегося на поверхность, отлагается масса плотных глинистых корок, которые наращиваясь, превращаются в миниатюрное подобие вулкана. Такие сальзы. размерами не более 2-3 м высотой встречаются в кратерах в огромных количествах. Так, в кратере Дашгиль установлено 45 подобных построек, в кратере Айрантекяна - 66, а в кратере Отманбоздага даже 85.

Одновременно на склонах вулканического конуса начинается окисление и эрозия грязевулканических построек. Серые и зеленовато-серые глины, содержащие рассеянные сульфиды окисляются и превращаются в бурые, красновато-бурые породы, обогащенные гидроксидами железа и марганца. Склоны покрываются сетью глубоких оврагов (барранкосов), радиально расположенных по отношению к кратерной площадке; по ним перемещаются как глубинные воды вулканов, поступающие из грифонов и сальз, так и атмосферные осадки временно скапливающиеся в неровностях рельефа.

Таким образом, в грязевых вулканах постоянно чередуются периоды извержении с периодами относительного покоя. Во времени извержения различных грязевых вулканов происходят крайне неравномерно. Так, например, вулкан Джау-Тепе (Керченский полуостров) с 1864 по 1942 г. извергался 7 раз, Туорогай (Азербайджан) с 1841 по 1950 г. - 6 раз, тогда как в течение XX столетия зафиксировано только 2 извержения вулкана Шуго (Тамань). Впрочем, вполне вероятно, что такая неравномерность грязевулканического процесса объясняется неполнотой выполненных наблюдений.

Грязевые вулканы с древнейших времен привлекали внимание геологов; им посвятили свои работы такие выдающиеся ученые как Н.И.Андрусов. И.В.Мушкетов, Г.В,Абих, В.И.Вернадский, А.Д.Архангельский, И,М.Губкин. К.Н.Калицкий, Д,В.Голубятников, В.В.Белоусов, Н.С.Шатский, А,Б.Ронов, П.Н.Кропоткин, В.Е.Хаин, А. И. Косыгин, Е.Ф.Шнюков и др.

При объяснении механизма формирования собственно грязевых вулканов в начале XX века обозначилась три главных направления.

Одни исследователи, традиционно развивая идеи Г.В.Абиха, продолжали утверждать эндогенный, магматический генезис вулканов, акцентируя внимание на отдельных, не всегда однозначно объяснимых особенностях этого явления (Э.П.Штебер, С.А.Ковалевский, В.А.Горин, Н.А.Кудрявцев, П.Н.Кропоткин, Б.М.Валяев, Ш.Ф.Мехтиев, С.Д.Гемп, 3.А. Буниат-Заде, К.К.Уилсон и др.).

Другие геологи, вслед за академиками А.Д.Архангельским и, отчасти, И.М. Губкиным предлагали тектоническое решение задачи и главным фактором, определившим возникновение грязевых вулканов, считали геодинамику - развитие диапировых складок, пологих надвигов или глубинных разломов (Н.С.Шатский, М.М.Жуков, Е.В.Милановский, В.Е.Руженцев, С.Зубер, В.А.Горин, С.Ф.Федоров, З.А.Буниат-Заде, В.Г.Бондарчук, А.Л.Путкарадзе, Ч.А.Зейналов, И.М.Сирыка, Н,Ю.Халилов, А.А.Керимов, А.Н.Пильчин, Л.Н.Еланский, М.Л.Копп и др.).

Наконец, наиболее популярным оказалось представление геологов-нефтяников, которые в соответствии с взглядами В.Н.Вебера, К.П.Калицкого, В.Д.Голубятникова и И.М.Губкина связывали образование грязевых вулканов с формированием и разрушением месторождений нефти и газа (М,К,Калинко, А.А.Якубов, М.М.Зейналов, З.А.Буниат-Заде, P.P. Рахманов, Б.В.Григорьянц, Е.Ф.Шнюков и многие др.). При этом, избыточное давление, возникающее в нефтяных залежах и обуславливающее прорыв грязебрекчий на поверхность через эруптивные каналы вулканов многие исследователи объясняли избыточным давлением углеводородных газов, сконцентрированных в недрах.

О закономерностях распределения грязевых вулканов

Как наземные, так и подводные грязевые вулканы очень редко бывают одиночными; чаще они группируются в грязевулканические провинции разных размеров (рис. 1).

Наиболее крупные провинции грязевых вулканов сосредоточены в юго-восточной и северо-западной частях Кавказа.

В пределах Азербайджана (Апшеронский полуостров, юго-западный Гобустан и Нижнекуринская впадина) закартировано свыше 220 грязевулканических структур. Обычно они связаны с антиклинальными поднятиями, отчасти контролируются тектоническими разломами и иногда пространственно совпадают с крупными нефтяными и газовыми месторождениями.

В северо-западной части Западно-Кубанской впадины, на Таманском полуострове, а также в пределах Керченского полуострова располагается еще одна крупная грязевулканическая провинция. Здесь зафиксировано свыше 100 грязевулканических проявлений .

Менее крупные грязевулканические провинции, в состав которых входит обычно несколько десятков грязевых вулканов, установлены в Италии (долина р.По, о.Сицилия), в Албании, в Румынии, в западной Туркмении, в пределах Горганской равнины Ирана, на макранском побережье Ирана и Пакистана, в северном Белуджане Пакистана, в Джунгарии (КНР), в западных районах Бирмы, на островах Малайзии и Индонезии, на острове Новая Гвинея. Характерно широкое распространение грязевых вулканов на острове Сахалин, на островах Хонсю и Хоккайдо (Япония), а также в Новой Зеландии.

В западном полушарии грязевые вулканы известны на острове Тринидад (государство Тринидад и Тобаго), в Венесуэле и в северной Колумбии; они установлены также на побережье Мексиканского залива, в Калифорнии, в Гренландии и в Исландии.

Местные названия грязевых вулканов варьируют в очень широких пределах; их именуют сальзами, макалубами, глодурами, болборосами, пыклями (вариетет-пекло), грифонами, потоссами, морнами, буффами, ярдами, эрвидеросами, намарами, порсугелями.

Среди подводных грязевулканических провинций, пожалуй, самой крупной является Южнокаспийская впадина; здесь с помощью эхолотирования, геоакустического профилирования и аэромагнитной съемки выявлено более 136 грязевулканических построек на дне моря.

Менее детально изучены подводные грязевулканические провинции Черного и Средиземного морей; в них соответственно исследовано 25 и 16 грязевулканических сооружений.

Подводные грязевые вулканы довольно широко распространены на шельфах океанов и внешних морей; также как холодные потоки углеводородов ("сипы") они установлены в пределах западного и восточного тихоокеанского побережий, на шельфах Атлантического океана. Норвежского и Баренцева морей (рис. 1).

В целом, рассматривая закономерности распространения грязевых вулканов на континентах планеты, а также в морях и океанах (рис.1) , нетрудно придти к выводу, что большинство грязевулканических провинций отчетливо тяготеет к альпийской зоне складчатости. Ее распространение также обозначено на рис. 1 и подтверждает вывод, сделанный ранее в работах М.К.Калинко, Р.Р.Рахманова, - современный грязевой вулканизм контролируется расположением альпийских горных сооружений.

При этом главной ареной, на которой проявляется грязевой вулканизм, являются предгорные и межгорные впадины, в которых накапливаются мощные толщи терригенно-глинистых кайнозойских отложений. Так, общеизвестно, что в пределах Мексиканской впадины мощность осадочного чехла оценивается в 10 км, в Южно-Каспийском бассейне она равна I9-20 км, в Западно-Туркменской впадине - 14 км, в Омано-Макранской депрессии - 11 км, а в пределах Иорвадийско-Андаманского региона она колеблется от 14 до 18 км.

Обычно области распространения грязевых вулканов совпадают с наиболее крупными нефтегазоносными бассейнами и соответствующими им элизионными системами .

Наконец, следует подчеркнуть, что в грязевулканических провинциях обычно очень широко развиты мощные глинистые толщи и зоны сверхвысоких пластовых давлений флюидов (СВПД). Последнее обстоятельство особенно рельефно доказал М.К.Калинко, установивший их проявления в районах Мексиканского залива и острова Тринидад, в Западно-Кубанской впадине и на Апшеронском полуострове, в Западно-Туркменской впадине, в районе Эльбурса, на Макранском побережье Ирана и Пакистана, в Джунгарской впадине, в Западной Бирме и на острове Ява.

Морфогенетическая типизация грязевых вулканов

Рис. 2.

Если использовать данные, характеризующие 500 и более наземных и подводных грязевых вулканов Крымо-Кавказского и Южнокаспийского регионов, то можно выделить среди них ряд морфогенетических типов (рис.2).

К первому типу грязевулканических построек относятся диапировые образования (I а,б,в). Обычно это крупные грязевые вулканы, в которых грязевулканическая брекчия отличается вязкой консистенцией и выдавливается из кратерного канала, образуя столбообразные некки. Типичными примерами вулканов этой группы могут служить Разнокол (Тамань), Котурдаг (Гобустан), Кобек и Боя-Даг (Западная Туркмения).

Рис 3.1

Разнокольский грязевой вулкан расположен на левом берегу старой протоки р. Кубань, вблизи от села Юрьево. Здесь непосредственно из-под заросшей травой почвы, без каких-либо других следов грязевулканической деятельности, выдавливается огромное колбасоподобное тело, высотой в 2-3 м и шириной в 15-20 м (рис. 3. 1). Сползая вниз по откосу берега вязкая грязебрекчия разламывается на блоки и формирует гигантский оползень, длина которого достигает 1.5 км, при ширине в 50-100 м; он под прямым углом пересекает крутой левый берег протоки (рис. 3 2,3). В плотной глине потока встречены редкие включения обломков пород и глыб размерами от 0.50 х 0.70 до 1.5 х 3 м; они слагаются песчаниками, карбонатными обломками и сидеритовыми конкрециями. По Е.Ф.Шнюкову выдавливание диапира осуществляется неравномерно; в одних частях оно определено в 12 см/мес., в других - до 75 см/мес. Во времени интенсивность процесса тоже меняется, то ускоряясь, то замедляясь.

Рис. 3.2

Рис. 3.3

Грязевой вулкан Котурдаг представляет собой огромную конусовидную гору, осложненную небольшой кратерной площадкой, напоминающей гигантский бархан. Из кратера вулкана выдавливается бугор плотной глинистой грязебрекчии; его ширина достигает 30 м, а высота - 15 м. Так же, как в пределах Разнокола, грязебрекчиевый язык разламывается на фрагменты, прорывает кратерный вал в его южной части и протягивается вниз по склону грязевулканической горы на расстояние 1.5 - 2 км. В плотной глине вулкана видны многочисленные зеркала скольжения; на фоне плотной глинистой массы темно-коричневого цвета разбросаны редкие, но крупные обломки мергелей, зеленовато-серых песчаников и красноцветных глинистых пород. А.А.Якубов и М.М.Зейналов установили, что скорость выдавливания глинистых грязебрекчий в Котур-Даге оценивается в 1.2-1.5 м/мес.; наши замеры в 1987 году позволили рассчитать ее величину в 1 м/мес.

рис. 3.4, 3.5

Существенно отличается от Разнокола и Котурдага строение грязевого вулкана Кобек, расположенного на своде одноименной антиклинали в 1.0-1.5 км северо-восточнее Боядага (Западная Туркмения). По особенностям строения некк вулкана Кобек мало отличается от так называемых "шайтанских садов". Обычно это округлые в плане участки размером 10 х 5 или 25 х 30 м, в пределах которых сконцентрировано большое количество вертикальных труб, сложенных карбонатным песчаником. В длину отдельные тела достигают 1.5-2.0 м, диаметр их колеблется от 1.0 до 25-30 см; они часто сливаются между собой, образуя сооружение, похожее на музыкальный орган, но нередко обособлены друг от друга и тогда становятся подобны останцам стволов деревьев в вырубленной роще. Высота всего некка, состоящего из многочисленных труб, достигает 5-12 м (рис. 3 4,5).

По существу, столбообразное тело в жерле грязевого вулкана представляет собой песчаную кольматацию*, окаменевшую и превращенную в песчаник вследствие дегазации и падения давления СО 2 . Формирование подобных систем песчаных трубок скорее всего следует связывать с многократным продавливанием жидкой песчаной пульпы сквозь проницаемую песчаную или глинистую пробку в жерле вулкана. Само же образование трубы несомненно является следствием быстрого падения давления в газоводном флюиде, содержащем много растворенных карбонатов. Об этом свидетельствует наличие тонких каналов, фиксирующих движение газов в центральных частях трубок, и частые переходы труб в конкреционные, причудливые по форме, тела.

По сути своей процесс тождественен формированию инъекционных пластических песчаных даек, различные разновидности которых были описаны в работах В.А.Горина, З.А.Буниат-Заде в Азербайджане, В.Н. Холодовым в Восточном Предкавказье, П.И.Иванчуком, В.Н.Холодовым на Челекене и в Западной Туркмении.

рис. 3. 6

Некк грязевого вулкана Боя-Даг, известный в литературе под названием Кара-Бурун ("черный нос"), представляет собой каменистый усеченный конус с почти отвесными стенками; высота его достигает 30-40 м, а диаметр основания 20-30 м. Это столбообразное поднятие сложено глыбами и обломками серых и рыжевато-серых песчаников и включениями фрагментов песчаных карбонатных труб. Их размеры колеблются от 0.5 до 3 м, в поперечнике. Вся масса обломков сцементирована глинистой и алеврито-песчаной грязебрекчией.

Некк Кара-Бурун осложняет присводовую часть Боядагской антиклинали. Он хороший географический ориентир в Западно-Туркменской впадине (рис. 3. 6).

Размеры таких грязевых вулканов колеблются от 30-40 м в высоту и до 0.5 км 2 в основании, но в отдельных случаях достигают 400-420 м в высоту и 20-25 км 2 в площади основания. Сравнительно небольшие вулканические постройки часто встречаются в пределах Керченско-Таманской области, а также в некоторых районах Западной Туркмении и Азербайджана. На рис. 4. 1 показан внешний вид вулкана Аляты (Бихар), расположенного на берегу Каспийского моря в районе Гобустана; на рис. 4 .2 - грязевой вулкан Туорогай, возвышающийся над равниной каспийского побережья.

Кратерные площадки грязевых вулканов второго типа обычно осложнены многочисленными сальзами и грифонами - миниатюрными подобиями материнской грязевулканической постройки. Их внешний вид и детали строения показаны на рис. 4 .3, 4.4 ; они постоянно выделяют воду, жидкую грязь, газовые пузыри и пленки нефти. Общий вид этих образований весьма экзотичен и, группируясь, они напоминают лунный ландшафт.

Во время извержений вулканов этой группы очень часто образуются потоки жидкой грязи, напоминающие сели (сили). В вулканическую грязь обычно бывают включены обломки твердых, преимущественно осадочных пород.

Характерно проседание отдельных участков грязевулканического поля. Нередко в пределах области развития грязевых брекчий образуются неглубокие озера и лужи, концентрирующие в себе поверхностные воды.

В Азербайджане эта группа грязевых вулканов представлена Астраханской, в Западной Туркмении - Кипящим бугром, а в Керченской области - Булганакскими и, возможно, Солдатско-Восходовскими вулканическими очагами.

Булганакский грязевулканический очаг находится в 8-10 км севернее г. Керчь, восточнее озера Чокрак, на южном крыле Бондаренковской антиклинали, в непосредственной близости от берега Азовского моря. Он занимает площадь в 4км 2 ,причем в центральной его части расположен огромный грязевулканический солончак (рис.4 .5). Его глубина превышает 25 - 30 м, центральная часть непрерывно бурлит и поставляет на поверхность более 100 м 3 /сут. углеводородных газов и около 5000 л жидкой грязи (Шнюков и др., 1986). В северной части очага располагаются сальзы или сопки Андрусова, Павлова, Тищенко, Абиха, Вернадского, в южной части - сопки Обручева, Булганак и Ольденбургского, а на западе - Трубецкого и Шилова. Самая крупная сопка Андрусова возвышается над местностью на 5 - 7 м, имеет диаметр основания в 300 м и кратерную площадку в 50 м. Геологическое строение района, скрытого Булганакским полем грязебрекчий, во многом неясно. Е.Ф.Шнюков предполагает здесь существовалие "вдавленной синклинали", которая скрыта мощным чехлом сопочных брекчий.

рис. 4.6

Четвертый тип грязевых вулканов представлен вдавленными синклиналями Керченского п-ова и порсугелями Челекена (рис. 2, IV. г, д).

Вдавленные синклинали представляют собой грязевулканическую структуру второго порядка, обычно осложняющую присводовую часть антиклинали; здесь по разломам, ограничивающим жерло вулкана, осуществляется опускание части грязевулканической постройки, в которой чередуются сопочные брекчии и нормальные осадочные отложения. Такие провалы особенно типичны для грязевых вулканов и складок Керченского полуострова, хотя встречаются также в пределах Западно-Кубанского прогиба и в ряде других грязевулканических провинций Мира.

Еще в позапрошлом веке Н.А.Головкинский предположил, что такие вторичные опускания участков структуры связаны с извержением большой массы грязебрекчий и соответствующей убылью объемов пород на глубине. В настоящее время после работ К.А.Прокопова, Г.А.Лычагина, а также Е.Ф.Шнюкова принято считать, что грязевой вулканизм обеспечивает избыток массы грязебрекчий на поверхности и дефицит ее на глубине; вследствие создавшейся ситуации начинается формирование кольцевых разломов и грабенов, вовлекающих в процесс опускания фрагменты нормально залегающих осадочных отложений, грязебрекчий и оползни.

Очень близки к вдавленным синклиналям грязевые вулканы острова Челекен (Западный Порсугель, Розовый Порсугель), а также Куринской впадины (озера севернее вулкана Дуздаг) и Керченского полуострова (озеро Чокрак).

Обычно это крупные и округлые впадины диаметром в 200-300 м и более, расположенные на относительно ровной поверхности и окруженные кольцевыми разломами. По разломам отдельные блоки пород опущены сверху вниз. Центральные части впадин заняты водой, которая местами пузырится от поступающих снизу газов (рис. 5. 6).

Описанные выше типы грязевых вулканов одновременно можно рассматривать как разные стадии единого процесса, поскольку нередко в. результате очередного грязевулканического извержения на месте крупной грязевулканической постройки может образоваться озеро, а вместо крупного озера - возникнуть новый конус грязевулканической постройки.

Не останавливаясь на многочисленных примерах подобных метаморфоз, следует подчеркнуть, что предложенная морфогенетическая типизация грязевых вулканов позволяет считать, что в целом грязевулканические процессы реализуются не только при избытке давлений в недрах, но и при их дефиците Этот вывод существенно ограничивает представления о механизме формирования грязевых вулканов и заставляет серьезно задуматься о расположении, строении, состоянии и преобразованиях грязевулканического очага, питающего вулкан.

*Кольматацией принято называть пробку, возникающую в трубах в результате выпадения в осадок компонентов из циркулирующих по трубам растворов.

О корнях грязевых вулканов

Систему вертикальных и наклонных каналов, по которым на поверхность поступает масса грязебрекчий разной консистенции, воды, жидких и газообразных углеводородов, газов и др. компонентов в геологической литературе принято называть корнями грязевых вулканов. Глубины, на которые проникают корни, определялись несколькими независимыми методами.

С помощью сейсмического профилирования глубина проникновения корней грязевых вулканов была установлена в западной Туркмении и в Южно-Каспийской впадине. В первом районе, по данным А.М.Сунгурова, она оказалась равной 5 - 7 км, во втором Л.С.Кулакова и Л.Н.Лебедев обнаружили их на глубине 9 км. Так как мощность осадочного чехла и в том и в другом случае колеблется от 14 до 20 км можно определенно утверждать, что корневая система вулканов не выходит за пределы стратисферы - осадочной и вулканогенно-осадочной оболочки Земли.

Косвенные, но очень интересные данные о генезисе грязевых вулканов можно получить путем исследования состава газов, участвующих в процессах извержений или поступающих на поверхность в результате сальзово-грифонной деятельности. Результаты многочисленных анализов газов вулканов Кавказа, Туркмении и острова Сахалин позволяют заключить, что как правило в них преобладает метан; количество азота и тяжелых углеводородных газов очень невелико, а инертные аргон, ксенон и криптон присутствуют лишь в долях процента.

Только в некоторых вулканах Керченского региона и о-ва Сахалин, наряду с метаном,получает распространение углекислота.

В отличие от грязевых вулканов истинные или магматогенные вулканы практически не выделяют метан. В их газовой фазе обычно накапливаются хлориды, углекислота, азот, сероводород, сернистый газ и даже фториды, однако метан, как правило, отсутствует.

В последнее время геохимические исследования газовой фазы грязевых вулканов были усилены изотопическими исследованиями гелия. В работах А.А.Якубова и др., а также В.Ю.Лаврушина и др. было установлено отсутствие в природных газах мантийного гелия, что по мнению авторов однозначно указывает на коровый источник всех газовых составляющих, включая углеводороды.

В целом, очевидно, что состав газов в изобилии поставляемых грязевыми вулканами как во время извержений, так и в сальзово-грифоновую стадию позволяет считать их генетически связанными с осадочными толщами грязевулканических провинций.

Оценку расположения корней грязевых вулканов многие исследователи пробовали установить по стратиграфической привязке твердых выбросов, в том или ином количестве, всегда присутствующих среди грязебрекчий. В этом случае предполагалось, что возраст самых древних включений должен соответствовать максимальной глубине проникновения корней вулканов в осадочный чехол.

Если следовать чисто формальным построениям, то по материалам А.Н.Шарданова, В.Т.Малышека, В.П.Пекло, Е.Ф.Шнюкова, П.И.Науменко, Ю.С.Лебедева, А,А.Якубова, А.А.Ализаде, М.М.Зейналова, Б.В.Григорьянца, А.А.Алиева и др. геологов можно думать, что корни грязевых вулканов Керченского полуострова не опускаются глубже миоценовых отложений, а корни вулканов Тамани и Западно-Кубанской впадины, по--видимому, прослеживаются в эоцен-палеоценовых толщах и даже в мелу.

Обратная картина наблюдается в положении очагов грязевых вулканов Апшерона, Кобыстана и Южно-Каспийской впадины. Корни большинства грязевых вулканов Азербайджана связаны с меловыми и палеоген-миоценовыми отложениями. Однако по направлению к центру Южно-Каспийской впадины они переходят в более молодые плиоцен-четвертичные отложения.

В этой условной схеме большие сомнения вызывает меловой возраст наиболее глубоко проникающих корней вулканов. Дело заключается в том, что во многих районах юго-восточного и северо-западного Предкавказья в палеогеновых отложениях широко развиты олистостромовые горизонты, в которых глины содержат глыбы и обломки меловых пород; одни исследователи рассматривают их как палеогеновые фации береговых обвалов и оползней, другие - как тектонические брекчии или "горизонты с включениями".

Каков бы ни был механизм образования олистостромовых горизонтов, ясно одно: в них широко распространены обломки меловых известняков, поступивших сюда в более позднее время, когда меловые карбонатные формации уже сформировались. Захваченные в момент извержения грязевого вулкана и вынесенные на поверхность они заставляют сильно "удревнять" привязку корней вулканов.

Все сказанное позволяет предполагать, что корни грязевых вулканов Азербайджана, а также Тамани и Западно-Кубанской впадины не опускаются ниже глинистых отложений Майкопа. Что же касается Южно-Каспийской впадины, то здесь они, по-видимому, оказываются связанными с глинистыми плиоцен-четвертичными толщами.

В целом, данные по привязке твердых включений грязебрекчий к стратиграфической шкале региона хорошо согласуются с материалами геофизики и геохимии, рассмотренными в начале этого раздела.

Строение и механизм образования грязевулканических очагов

Как это было показано выше, скопления грязевых вулканов тяготеют к нефтегазоносным впадинам альпийской зоны складчатости, в которых накапливаются терригенно-глинистые осадочные отложения и формируются мощные толщи глин со сверхвысокими пластовыми давлениями флюидов (СВПД). Грязевулканйческие провинции Крымо-Кавказского и Кавказско-Каспийского регионов не являются в этом отношении исключением.

Действительно, в районе Керченского полуострова мощность майкопских глин достигает 1500 м, в Прикаспийско-Кубанской области майкопские и подстилающие их коунские глины имеют мощность в 2000 м, на Апшероне - 1600 м, а в Шемахино-Кобыстанском районе - более 2000 м. Для всех этих районов особенно типичны огромные СВПД.

Нам представляется, что избыточные давления флюидов в мощных толщах глин формируются главным образом за счет фазового преобразования глинистых минералов в области высоких температур (и давлений) и, в первую очередь, за счет иллитизации смектита.

рис. 5

В схеме этот процесс можно представить себе так, как он изображен на рис. 5. В верхней части рисунка приведен макет образования зоны разуплотнения и сверхвысоких поровых давлений (СВПД) в глинах. Здесь мощный пласт преимущественно смектитовой глины опускается в глубь осадочно-породного элизионного бассейна, последовательно занимая положение А, Б, В и Г по отношению к той зоне критических температур и давлений, ниже которой смектитовая фаза существовать не может.

В микромасштабе процесс, что реализуется в глинах при фазовых превращениях глинистых минералов, изображен в левой части графика. Здесь показано, как блоки смектитовой глины (1,2,3,4) при погружении превращаются в иллитовые (1,2,3,4), уменьшаясь в объеме и выделяя кристаллизационную воду в зоне критических температур и давлений. В результате этого процесса, вблизи от границы иллитизации закладывается зона разуплотнения глин - пласт, в котором иллитовые блоки взвешены в выделившейся, кристаллизационной воде.

Глубже новообразованные блоки иллита сближаются между собой под действием возросшего геостатического давления и вся поровая вода отжимается вверх, в зону разуплотнения. В результате иллитовая глина уплотняется, а над ней возрастает поровое давление жидкости - в зоне разуплотнения глин образуется область СВПД.

Мощность зоны разуплотнения глин и величина пластовых давлений в ней в значительной степени зависят от мощности преобразуемой глинистой толщи и от ее положения по отношению к границе критических температур и давлений. Изначально зона разуплотнения и СВПД сравнительно невелика. Но по мере того, как опускающаяся в глубь стратисферы глинистая толща все больше охватывается иллитизацией, область разуплотнения становится все мощнее, а СВПД - возрастают.

Процесс по сути своей в какой-то степени напоминает "зонную плавку", предложенную А.П.Виноградовым и А.А.Ярошевским для объяснения. происхождения значительных масс гранитной магмы, выплавляющейся из мантии.

Изучение структурно-геохимических глин позволяет предположить, что мощность зоны разуплотнения может достигать 400-500 м и более .

В реальных условиях элизионных систем предложенная нами идеализированная схема фазовых превращений глинистых минералов существенно усложняется :

I. Количество смектита в трансформирующихся глинах не обязательно должно резко преобладать над всеми остальными глинистыми минералами; расчеты показывают, что при исходном содержании 25-30 % смектита иллитизация 1 м 3 глины сопровождается выделением 17-20 кг Н 2 0+. Нетрудно понять, что глинистые толщи мощностью в 1.5-2.0 км могут создать весьма значительную зону обводнения в осадочном чехле.

3. Формирование подземных глинистых плывунов резко увеличивает проницаемость отдельных участков глинистой толщи и стимулирует усиление реакций термолиза и термокатализа рассеянного органического вещества, гидролиза карбонатов и растворения силикатного - всех тех процессов, что происходят в главную фазу нефте- и газообразования.

4. Пластовое давление в грязевулканическом очаге растет за счет поступающего в него газа и нефтяных углеводородов; осуществляется интенсивная интеграция парциальных давлений и относительная гомогенизация всех составляющих, включенных в систему. В зонах разуплотнения образуются не воды, а сложные по составу газоводные флюиды.

5. В зоне разуплотнения глин протекает интенсивное упорядочение ориентировки частиц глинистых (и терригенных) минералов и перераспределение химических элементов, меняющих свои формы нахождения.

Здесь рождаются новые ассоциации аутигенных минералов, отражающие особенности новой физико-химической среды.

В ходе погружения глинистых толщ в глубь осадочного бассейна и иллитизации смектита рост поровых давлений прекращается тогда, когда в область СВПД попадает разлом, вертикальная зона трещиноватости или песчаный пласт-коллектор. Тогда поровые флюиды, накопленные в зоне разуплотнения, устремляются в поровые пространства песков или уходят по плоскости разломов, а поровые давления в глинах падают до обычных для данных глубин.

При существенной разнице поровых давлении в глинах и коллекторах могут, по-видимому, возникать коллизии, существенно меняющие текстуру и характер залегания не только глин, но и других осадочных пород в разрезе. В нижней части рис. 5 приведена схема, характеризующая предположительный механизм формирования кластических даек и горизонтов с включениями; на ней чередование песков и смектитовых глин опускается в зону иллитизации, последовательно занимая положение А, Б, В и Г.

Очевидно, что когда пласт песка I входит в область разуплотнения и СВПД, он превращается в плывун, пластичность песчаника и глины выравнивается, и они оба деформируются как весьма пластичные и сходные образования.

Иногда перепад поровых давлений в глинах и песчаниках настолько велик, что их соприкосновение приводит к более ярким гидроразрывам; под огромным давлением разжиженный песок инъецируется в трещины, заполняет их и после декомпрессии цементируется компонентами, растворенными в пульпе.

Именно так формируются песчаные дайки, горизонты с включениями, диапировые апофизы и др. консеквентные тела, описанные нами в ряде предшествующих работ. Они нередко ассоциируются именно с грязевыми вулканами и это приводит к мысли, что в очаг подобных образований помимо разжиженных флюидами глин могут входить также разжиженные пески-плывуны. Их проявления особенно типичны для грязевых вулканов Туркмении, где грязебрекчии часто содержат тела песчаников самой причудливой формы.

Такям образом, очаг грязевого вулкана представляет собой тело, сложенное глинами, реже - песками, часто содержащими большое количество твердых обломков вмещающих пород и разжиженных гомогенизированными газоводными флюидами (вода, нефть, газы разного состава); оно формируется на больших глубинах за счет саморазвития элизионных систем и может при благоприятных обстоятельствах "питать" корни грязевулканических построек.

Потенциальные возможности таких грязевулканических очагов хорошо раскрываются при исследовании аварий нефтяных скважин.

Первый очень распространенный случай описан А.Г.Дурмишьяном и Н.Ю. Халиловым в связи со сверхвысокими пластовыми давлениямн в структурах Бакинского архипелага. Здесь при бурении ряда скважин наблюдался прихват инструмента, сужение ствола скважины, выбросы труб и выпирание глинистой массы на поверхность. Так, например, бурение скв. 42 на грязевом вулкане Дашгиль завершилось тем. что из забоя была выброшена вся колонна бурильных труб длиной в 2500 м, которая силой выброса оказалась кольцеообразно уложенной вокруг буровой вышки. Значительно чаще из забоя скважины бурильный инструмент вытеснялся пластичной глинистой массой, напоминавшей грязебрекчии, а затем эти скопления грязи выдавливались из ствола наподобие диапира.

Другой случай ассоциируется с появлением так называемых "буйных скважин", широко распространенных в США (штаты Техас и Луизиана), а также в Бакинском районе. Аварии в этом случае сопровождаются внезапным выделением большого количества воды и газа, провалом буровой и образованием округлых воронок диаметром 200-250 м. В течение длительного времени после аварии (8-10 лет) вода вы-носит на. поверхность огромное количество глинистого материала.

Различия между этими двумя крайними случаями заключаются в составе и строении самого грязевулканического очага, а также в условиях его вскрытия скважинами. В первом случае грязевулканический очаг реагирует на введение забоя скважины как единое тело, стремящееся занять больший объем, а во втором - из него удаляется вода и газ, падает давление, образуется свободное пространство в недрах, которое отражается у устья скважины формированием кальдеры обрушения и проседанием пластов.

Можно думать, что эти два разных случая вскрытия очага грязевого вулкана скважинами до некоторой степени аналогичны формированию крайних морфогенетических типов грязевых вулканов в предложенной нами типизации. Первый случай сходен с образованием группы диапировых вулканов и вулканов с мощными грязевулканическими постройками, а второй - с "вдавленными синклиналями" и порсугелями, всегда близкими по форме к кальдерам обрушения.

Очевидно, что аналогия в поведении буровых скважин и грязевых вулканов косвенно подтверждает наши представления об условиях и механизме формирования грязевулканических очагов.

С геологической точки зрения очаги грязевулканической деятельности можно рассматривать как разжиженные и линзовидные слои-волноводы, залегающие примерно в соответствии с напластованием слоев, но местами пересекающие стратиграфические границы. В тех местах, где они пересекаются системой трещин и разломов в них образуются консеквентные ответвления - собственно корни грязевых вулканов. Выше эти образования (ответвления) сменяются жерловыми грязебрекчиями, а уже на поверхности - полями кратерных и сопочных грязебрекчий, нередко формирующими вулканические постройки,

Динамика развития грязевого вулкана

В развитии подавляющего большинства грязевых вулканов можно отчетливо различить три стадии: 1) стадию формирования грязевулканического очага, обусловленную особенностями развития элизионной системы; 2) стадию извержения грязевого вулкана, в значительной степени отражающую состав и условия залегания грязевулканического очага; 3) стадию пассивной грифонно-сальзовой деятельности, видоизменяющую последствия извержения грязевого вулкана и подготавливающую следующее его извержение.

Первая стадия протекает на фоне аккумуляции терригенно-глинистых отложений, углубления впадин и поступления флюидогенерирующих глин в области повышенных температур и давлении. При этом первичные свойства захороняемых глин предопределяют те соотношения компонентов во флюидах грязевулканического очага, которые играют большую роль в определении типа извержения и даже морфогенетического типа грязевого вулкана; в этом отношении грязевой вулканизм очень похож на лавовый. в котором, как известно, кислотность - щелочность магмы и коэффициент эксплозивности предопределяют особенности извержения и характер вулканической постройки.

Очень большое значение в деятельности грязевых вулканов играет величина суммарного СВПД, возникающего в очаге. Оно, так же как и компонентный состав фдюидов в значительной степени зависит от первичных, палеогеографических, седиментационно-диагенетических, фациальных и тектонических условий залегания глинистых пород, слагающих элизионные системы.

В целом, формирование грязевулканического очага направлено в сторону интеграции и гомогенизации твердых, жидких и газообразных компонентов и в условиях закрытой физико-химической системы создает отличную от вмещающих отложений потенциально активную и подвижную среду слоя-волновода.

Вторая стадия развития грязевого вулкана начинается с вскрытия грязевулканическою очага системой разломов и трещин, что связывает переход закрытой физико-химической системы в открытую. Этот процесс сопровождается фазовой дифференциацией вещества и одновременным движением масс от очага к дневной поверхности.

Главным фактором, регулирующим извержение, является падение давления, связанное с перемещением грязевулканической массы по каналу от очага к дневной поверхности. Снижение давления очень интенсивно воздействует на пластичность разжиженных глин; как известно. уменьшение его превращает полужидкую массу в плотное глинистое тело.

Очень большую роль во время извержения вулкана играет потеря га-зовой составляющей; она меняет свойства остаточного раствора и неред-ко приводит к образованию аутигенных минералов, кольматирующих канал вулкана. Так, например, потеря газообразного СОо вблизи от дневной поверхности смещает карбонатные равновесия в сторону выпадения твердой фазы карбонатов. Последние цементируют до этого подвижные пески-плывуны и образуется пробка-кольматация, перекрывающая грязевулканический канал. Многократное повторение осаждения карбонатов и про-давливание сквозь сформировавшуюся песчано-карбонатную пробку газо-водных песчаных плывунов может создать целую систему карбонатных песчаных труб, известных под наименованием "шайтанские сады" (Западная Туркмения).

Потеря метана способствует концентрации тяжелых углеводородов и формированию кировых и асфальтовых образований цементирующих пески.

Очень большое значение при извержении грязевого вулкана имеет поведение трудносжимаемой воды. Ее резкое выделение из грязебрекчий и уход по каналу вулкана к поверхности может вызвать эффект "бешеной скважины", способствовать образованию дефицита массы на глубине и возникновению кальдеры проседания вокруг кратера вулкана.

В некоторых случаях запечатывание каналов вулкана происходит чисто механическим путем, так.как в них могут застрять глыбы и об-ломки твердых пород, захваченных грязевым потоком из вмещающих по-род; их размеры иногда достигают 5- 10 м 3 .

Очень часто кратер вулкана забивается грязебрекчиями, объемы которых необычайно велики. По подсчетам А.А.Якубова и А,Д.Алиева масса грязебрекчий выброшенных на дневную поверхность в результате деятельности 220 вулканов Азербайджана составила I00-II0 млн м 3 .

Как бы то ни было, но процесс извержения грязевого вулкана, в целом, направлен на разделение компонентов, интегрированных в грязе-вулканическом очаге. Он вызывает существенное падение СВПД в области питания системы, завершается запечатыванием ранее активно действую-щего канала и переходом к следующему, относительно спокойному этану развития.

Третий. сальзово-грифонный этап развития грязевого вулкана с одной стороны можно рассматривать как завершение извержения, а с другой - как подготовку следующего катаклизма. В этот период на глубине, в области очага вулкана, регенерируется СВПД, поскольку развивающиеся элизионные процессы в условиях замкнутой физико-химической системы способны восстанавливать свои исходные параметры (Р.Т).

Одновременно уменьшается проницаемость той пробки, что запеча-тывает грязевулканический канал.

Следует подчеркнуть, что грязебрекчий, перекрывающие каналы вулкана и формирующие кратерную площадку редко представляют собой полностью непроницаемую систему; в них часто обнаруживаются трещины, зоны повышенной проницаемости и каналы, по которым в первую очередь двигаются и разгружаются газы. В истории многих грязевых вулканов известны длительные периоды существования огненных факелов, которые в течение значительного отрезка времени, уже после завершения активных извержений, украшали кратерные площадки. Они несомненно представляют собой результат миграции газообразных углеводородов, сгорающих при выходе на дневную поверхность.

По следам мигрирующих газов в сальзово-грифонный этап развития грязевых вулканов устремляются воды. Они выносят из запечатывающих эруптивный канал вулкана грязебрекчий большое количество тонкого глинистого материала, расширяя и совершенствуя пути разгрузки. В то же время они захватывают, частично растворяя в себе, такое большое количество глинистого материала, что превращаются в настоящий глинистый раствор искусственно создаваемый нефтяниками для нужд бурения.

Газоводные смеси, несущие массы пелитового глинистого материала, постепенно разрушают сплошность грязевулканической пробки, за-печатывающей эруптивный канал вулкана. С другой стороны, их выход на дневную поверхность сопровождается отложением глинистых скоплений со всех сторон окружающих канал разгрузки и постепенно формирующих конусообразные постройки в миниатюре напоминающие грязевой вулкан.

В целом сальзово-грифонные воды грязевых вулканов по составу очень похожи на пластовые воды нефтяных и газовых месторождений региона. Любопытно также, что в пределах одного и того же кратерного поля каждая сальза выносит воды разного класса и типа.

Таким образом, период усиленной сальзово-грифонной деятельности нарушает монолитность грязевулкавических скоплений запечатывающих кратер грязевого вулкана, делает их рыхлыми, пронизанными многочисленными вертикальными каналами и полостями. В результате эта разрыхленная масса грязебрекчий оказывается не в состоянии противостоять давлению грязевулканического очага и при первом же землетрясении, сейсмическом толчке, тектонической подвижке или другом нарушении равновесия вовлекается в новое извержение.

Грязевой вулкан - геологическое образование, представляющее собой отверстие или углубление на поверхности земли (сальза) либо конусообразное возвышение с кратером (грязевая сопка), макалуба, из которого постоянно или периодически на поверхность Земли извергаются грязевые массы и газы, часто сопровождаемые водой и нефтью.

Кратер одного из грязевых вулканов в районе села Бондаренково. Фото мая 2016 года

Подобный тип вулканов встречается в основном в нефтеносных и вулканических областях, часто являются фумаролами , проходящими сквозь слои глины и вулканического пепла. Выделяющиеся вместе с грязью газы могут самовозгораться, образуя факелы. Систему вертикальных и наклонных каналов, по которым на поверхность поступает масса грязебрекчий разной консистенции, воды, жидких и газообразных углеводородов, газов и др. компонентов в геологической литературе принято называть корнями грязевых вулканов. Косвенные, но интересные данные о генезисе грязевых вулканов можно получить путем исследования состава газов, участвующих в процессах извержений или поступающих на поверхность в результате сальзово-грифонной деятельности. Результаты многочисленных анализов газов вулканов Кавказа, Туркмении и острова Сахалин показали, что как правило в них преобладает метан; количество азота и тяжелых углеводородных газов очень невелико, а инертные аргон, ксенон и криптон присутствуют лишь в долях процента (в некоторых вулканах Керченского региона и о-ва Сахалин, наряду с метаном, получает распространение углекислота). В отличие от грязевых вулканов истинные или магматогенные вулканы практически не выделяют метан.

Для возникновения грязевого вулканизма необходимы мощные пластичные толщи, присутствие пластовых вод, скопление непрерывно поступающих газов, существование тектонических разрывов, аномально высокое пластовое давление. Когда грязевые вулканы находятся в районах активного вулканизма, как например, в Сицилии на склонах Этны или в Исландии, они могут сопровождать обычные вулканические извержения и извергаются потоками горячей жидкой грязи. По мнению известного геолога проф. С.А. Ковалевского "между грязевым вулканизмом и вулканической деятельностью существует такая же зависимость, как между пламенем очага и кипением кастрюли". Подтверждением его слов является Этна, на склонах которой в виде побочных кратеров можно найти и обычные вулканические и макалубы. То есть, вулканические газы могут выходить на поверхность горячими и образовывать фумаролы, сольфатары, мофеты, или охлаждаться по пути, взаимодействовать с грунтовыми водами и органикой. Поэтому по мере удаления от кратера вулканические выходы Этны постепенно преобразуются в грязевые вулканы.

Распространены в бассейнах Каспийского (Апшеронский п-ов и восточная Грузия), Чёрного и Азовского морей (Таманский п-ов, Керченский п-ов), в Европе (Италия, Исландия), в Новой Зеландии и Америке. Крупнейшие грязевые вулканы имеют диаметр 10 км и высоту 700 м. На Таманском полуострове известны вулканы на горах Миска и Гнилая в Темрюке, а также вулкан у станицы Голубицкой с лечебной грязью (объекты посещения экскурсий из Анапы и других курортов). На Керченском полуострове более 50 действующих вулканов, извергающих грязь: высоких и почти плоских, периодических и действующих постоянно. Самое значительное скопление грязевых вулканов на Керченском п-ове находится в 8 км к северу от г. Керчь у села Бондаренково (б. Булганак); Булганакское поле с группой из 7 грязевых вулканов - пустынная котловина поперечником около 400 м. в почти равнинной местности с разбросанными холмиками конической формы, в центре котловины круглое озеро, заполненное грязью.

Грязевые вулканы (вулканоиды) - спутники нефти и газа

Грязевые вулканы - это своеобразные восходящие источники. Помимо воды, газа, нефти при их извержении на поверхность выбрасывается сопочная грязь, состоящая не только из раздробленной глины, смешанной с водой, и кусков разнообразных осадочных пород. Вода, входящая в состав сопочной грязи, испаряется, и на склонах вулкана и у его подножий остается то, что называют сопочной брекчией, - обломки выброшенных пород, сцементированные глинистым материалом, оседающим из грязи. Сопочная брекчия - очень рыхлая горная порода.

Большое количество грязевых вулканов (вулканоидов) известно в пределах СССР. Особенно много их па Кавказе - встречаются они на Таманском полуострове, в Грузии, в Азербайджане и в других местах. В Восточном Азербайджане и прилегающей к нему акватории Каспийского моря сосредоточено 220 грязевых вулканов.

Изучением грязевых вулканов занимался еще И. М. Губкин. В системе Академии наук Азербайджанской ССР организован сектор грязевого вулканизма, которым руководил ученик И. М. Губкина А. А. Якубов.

Грязевые вулканы Юго-Восточного Кавказа можно отнести к уникальным явлениям природы. С незапамятных времен они привлекают внимание человека.

Какие же факторы обусловливают грязевулканические проявления вообще и в Азербайджане в частности?

А. А. Якубов, отвечая на этот вопрос, к основным условиям грязевулканических проявлений относит:

1. наличие в разрезе мощных толщ пластичных глинистых пород, служащих исходным материалом для образования сопочной брекчии;
2. присутствие пластовых вод, размягчающих глинистые породы;
3. наличие мощных источников углеводородных газов, накопление которых в определенных очагах приводит к образованию больших давлений, т. е. создает активную движущую силу;
4. наличие тектонических разрывов, создающих пути для выбросов сопочного материала с больших глубин на дневную поверхность.

Все это чаще всего встречается в пределах нефтяных месторождений, приуроченных к диапировым складкам. Здесь имеются и трещины-разломы, и массы брекчиевидного материала, получающегося в результате протыкания ядром складки вышележащих пород, и газы, и нефть, и вода. Ясно, что газы, вырывающиеся по трещинам и разломам, увлекают за собой воду из водоносных горизонтов, а также брекчиевидный материал.

На рис. 7 приведен геологический профиль через грязевой вулкан Локбатан. Он расположен в сводовой части антиклинальной складки и приурочен к местам тектонических нарушений. Жерло вулкана прорывает комплекс отложений от верхнего плиоцена до верхнего мела до глубины 6 км. Рис. 7 является наглядной иллюстрацией связи грязевого вулканизма с нефтегазоносностью осадочных толщ.

Грязевые вулканы периодически извергаются, причем периодичность извержений зависит от колебательных тектонических движений земной коры и от скорости накопления давления газа в жерлах вулканов.

Газы, выделяемые грязевыми вулканами Азербайджана, состоят в основном из метана и других углеводородных газов, а также сопутствующих им СО 2 и N 2 .

Извержение грязевых вулканов в большинстве случаев сопровождается излиянием грязевых потоков, воспламенением газов и появлением над вулканами огненных столбов. Вместе с сопочной грязью выносятся обломки твердых пород, которые, вырываясь с большой скоростью из жерла вулкана, нагреваются до высокой температуры и воспламеняют извергаемые газы. Грязевые вулканы Азербайджана обычно имеют форму усеченного конуса высотой от 5-150 до 400-500 м. Внешне они напоминают магматические вулканы. На рис. 8 изображена одна из сопок грязевого вулкана Астраханка. Из сопки и грифонов периодически выделяются вода, газ и грязь.

В периоды извержения грязевые вулканы представляют собой грандиозное зрелище. Свыше полувека пребывал в спокойном состоянии морской грязевой вулкан каспийского о-ва Лось - один из крупных в системе вулканов Бакинского архипелага. Пробудившись, он взметнул в атмосферу тысячеметровый столб пламени, отсвет которого смогли увидеть на расстоянии до 70 км многие бакинцы. По свидетельству очевидцев, извержение началось мощным подземным гулом, над островом появился черный дым, выросло грибообразное облако водяных паров. На ряде буровых скважин, расположенных в 800 м от острова, нефтяники ощущали жар вспыхнувшего пламени. О мощности вулкана свидетельствовало и то, что мелкие частицы глинистых пород и пыли были отнесены на о-в Булла, находящийся в 15 км от места извержения. Приборы сейсмостанции "Баку" зафиксировали локальное сотрясение земной коры. По силе, продолжительности и объему выброшенных пород это извержение является одним из самых значительных на островах Бакинского архипелага за последние десятилетия.

В октябре 1977 г. с грозным гулом и мощным выбросом на высоту более 200 м "проснулся" грязевой вулкан Локбатан, расположенный неподалеку от столицы Азербайджана. Локбатан - один из самых мощных грязевых вулканов, отличающийся большой активностью. Извержение в 1977 г. было семнадцатым за последние полтора столетия. Выброшенные из земли толщ породы насыщены нефтью, что свидетельствует о наличии нефти и газа на больших глубинах в этой и других частях Азербайджана.

Близ пос. Сенной на Тамани на высоту полтора метра поднимается кратер небольшого грязевого вулкана, о котором упоминается в "Путевых записках по многим российским губерниям" литератора Г. Геракова - современника А. С. Пушкина: "Съездили на гору, которая ровно за два года до этого при пламени и густом дыме выбрасывала грязь и каменья". Старожилы помнят, как в 1920-х и 1940-х гг. со взрывом газы вырывались из земли, столбы пламени наблюдались по нескольку дней. В последний раз г. Карабетка снова проявила себя взрывом такой силы, что в летнем домике овцеводов повылетали стекла. Образовалось озеро вулканической грязи, на южном склоне горы появилась новая маленькая горка в форме конуса. Нынешняя новая горка - такой же грязевой вулкан, но пока более или менее спокойный.

Считают, что "корни" некоторых грязевых вулканов Азербайджана достигают глубины 10-11 км. Таким образом, вулканы несут на поверхность Земли геологическую информацию о нефтегазоносности глубоких горизонтов без бурения специальных сверхглубоких скважин. Можно сказать, что жерла грязевых вулканов являются природными скважинами, ибо продукты извержения вулканов - горные породы, насыщенные нефтью и газом, являются надежными критериями нефтегазоносности недр.