Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Грязевые вулканы

Голосов: 0

Грязевые вулканы широко распространены в мире. Они встречаются как на суше, так и в морских бассейнах. Главным условием их формирования является наличие осадочного слоя мощностью в первые километры, а в нем пластичных глинистых толщ, которые служат материнскими формациями для грязевых вулканов. Грязевые вулканы перерабатывают огромные массы осадочного материала и часто служат индикатором глубинных залежей углеводородов.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                                                               НАУКИ О ЗЕМЛЕ

                                                       ГРЯЗЕВЫЕ ВУЛКАНЫ

                                                                  А. Ф. ЛИМОНОВ
                                          Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова



                                                                                            ВВЕДЕНИЕ
                       MUD VOLCANOES                                                      Грязевые вулканы распространены на участках с
                                                                                      мощным осадочным слоем земной коры, особенно в
                       A. F. LIMONOV                                                  пределах нефтегазоносных площадей, где в разрезе,
                                                                                      как правило, присутствуют глинистые породы, служа-
                       Mud volcanoes are widespread in the world.                     щие покрышкой залежей. Наличие глин является не-
                       They are encountered both on land and in                       обходимым фактором развития грязевого вулканизма.
                       marine basins. The principal condition of their                    Грязевые вулканы в какой-то мере являются анало-
                                                                                      гом магматических вулканов, однако в отличие от них
                       formation is the presence of a thick (some kilo-
                                                                                      на поверхность земли извергается не раскаленная лава,
                       metres) sedimentary cover containing plastic                   а в разной степени разжиженные осадочные породы,
                       clay members, which represent source forma-                    которые носят название грязевулканической или со-
                       tions for mud volcanoes. Mud volcanoes remake                  почной брекчии. Сопочная брекчия, как и лавовые по-
                       enormous masses of sedimentary material and                    токи, радиально распространяется из кратера. В целом
                                                                                      продукты грязевого вулканизма аналогично продуктам
                       often serve as an indicator for deep-seated                    магматического вулканизма состоят из твердых, жид-
                       hydrocarbon accumulations.                                     ких и газообразных компонентов.
                                                                                          Широко известна методика изучения геологичес-
                       Грязевые вулканы широко распространены                         кого разреза по шламу при бурении скважин. Шлам
                       в мире. Они встречаются как на суше, так                       сложен мелкими обломками пород, которые выносят-
                       и в морских бассейнах. Главным условием их                     ся на поверхность буровым раствором. В этом отноше-
                       формирования является наличие осадочно-                        нии каждый грязевой вулкан представляет собой при-
                                                                                      родную буровую скважину, которая доставляет на
                       го слоя мощностью в первые километры, а                        поверхность обломки пород практически со всего стол-
                       в нем пластичных глинистых толщ, кото-                         ба питающего его канала. Такого рода буровые особен-
                       рые служат материнскими формациями для                         но важны в глубоководных участках Мирового океана,
                       грязевых вулканов. Грязевые вулканы пере-                      где бурение встречает массу затруднений. В то же время
                                                                                      отбор проб сопочных брекчий, вынесенных глубоко-
                       рабатывают огромные массы осадочного
                                                                                      водными грязевыми вулканами, обходится на несколь-
                       материала и часто служат индикатором                           ко порядков дешевле, чем бурение скважин, и не вызы-
                       глубинных залежей углеводородов.                               вает технических проблем.

                                                                                            РАСПРОСТРАНЕНИЕ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ
                                                                                          Грязевые вулканы можно встретить практически
© Лимонов А.Ф., 2004




                                                                                      повсеместно, где мощность осадочных пород достигает
                                                                                      первых километров. В число таких участков входят как
                                                                                      наземные области, так и акватории морей и океанов –
                                                                                      начиная от шельфовых областей и кончая глубоковод-
                                                                                      ными (более 2–3 км) зонами. Число обнаруженных к
                                              journal.issep.rssi.ru                   настоящему времени действующих (или временно неак-
                                                                                      тивных) грязевых вулканов уже превышает несколько



                                                           Л И М О Н О В А . Ф . Г Р Я З Е В Ы Е В УЛ К А Н Ы                                  63


                                                НАУКИ О ЗЕМЛЕ
     тысяч. Ежегодные исследования, особенно морские,                        газов на поверхности воды. В данном случае метан, вы-
     приносят все новые и новые открытия. Учитывая та-                       делившийся при извержении, проходил через весь вод-
     кую тенденцию, мы можем уверенно сказать, что коли-                     ный столб и попадал под влияние электрического поля
     чество грязевых вулканов на Земле вполне сопостави-                     в атмосфере.
     мо с таковым для магматических вулканов.                                    Активность грязевулканических структур может
          В распределении грязевых вулканов наблюдается                      проявляться также в виде постепенных и непрерывных
     та же закономерность, что и для магматических вулка-                    выходов газов и растворов в виде глинистой пульпы.
     нов – подавляющая их часть приурочена к Альпийско-                      Часто после бурных извержений грязевой вулкан пере-
     Гималайскому и Тихоокеанскому подвижным поясам                          ходит к спокойной стадии развития, сопровождаю-
     (рис. 1). Грязевые вулканы выявлены в зал. Кадиз Вос-                   щейся регулярным выделением небольшого количест-
     точной Атлантики, на побережьях и акваториях Среди-                     ва газов, или вообще прекращает свою деятельность. В
     земного, Черного и Каспийского морей, в Закаспии,                       этом тоже состоит полное сходство с поведением маг-
     Индии и Бирме, на многочисленных островах Тихого                        матических вулканов, у которых стадии активности че-
     океана, в северо-восточной Мексике, Венесуэле, Ко-                      редуются с длительными периодами покоя.
     лумбии, а также в других районах подвижных поясов
     [3]. Найдены грязевые вулканы и в тектонически пас-                           СТРОЕНИЕ И МОРФОЛОГИЯ
     сивных условиях, в частности в районе Мексиканского                           ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ
     залива, на плато Воринг (северо-восточная Атлантика)
     и на континентальной окраине Норвегии. Таким обра-                          Принципиальная схема строения грязевого вулка-
     зом, грязевой вулканизм можно считать глобальным                        на показана на рис. 2. В вертикальном сечении грязе-
     геологическим явлением.                                                 вого вулкана выделяются три главных его элемента:

                                                                                                     Потоки сопочной
                                                                                                         брекчии


                                                                               Кратер                                           Разрывы




                                                                                 Питающий
                                                                                   канал




        Рис. 1. Схема распределения грязевых вулканов на
        земном шаре. Подавляющее большинство вулканов
        связано с тектонически активными поясами – Аль-
        пийско-Гималайским и Тихоокеанским

        ХАРАКТЕР ИЗВЕРЖЕНИЙ
                                                                                                                       Вмещающие
        ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ                                                                                           осадочные породы

         Извержения грязевых вулканов могут носить ката-
     строфический характер с довольно регулярной перио-
                                                                                         Пластичная глинистая толща
     дичностью. При наземных эксплозивных (взрывных)                                      (материнская формация)
     извержениях в воздух выбрасываются огромные массы
     обломочного материала, растворов и газов. Изверже-
                                                                                          Антиклинальная складка
     ния часто сопровождаются сильным гулом. Газообраз-
     ные продукты извержения нередко воспламеняются.
     Воспламение газов иногда происходит и при изверже-                            Рис. 2. Схематический разрез грязевого вулкана.
                                                                                   Диаметр основания вулкана на поверхности состав-
     нии подводных грязевых вулканов. Например, в Чер-                             ляет от нескольких сот метров до 10 км, длина пита-
     ном море неоднократно наблюдались факелы горящих                              ющего канала варьирует в пределах 3–8 км




64                             С О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л , Т О М 8 , № 1 , 2 0 0 4


                                      НАУКИ О ЗЕМЛЕ
грязевулканическая постройка – тело грязевого вулка-
на, которое мы наблюдаем на поверхности земли или




                                                                                   1 км
дне моря (или то, что обычно и обозначается термином
                                                                                                                           3
“грязевой вулкан”); питающий или подводящий ка-                                                               1
                                                                         3
нал; область корней вулкана.
    Грязевулканическая постройка в разрезе обычно                                                    2

имеет вид пологого, часто усеченного конуса. Конус
сложен сопочной брекчией, потоки которой могут                       Ю                                                           С
                                                                                          500 м
иметь несколько генераций. В плане описываемые                                   10 м
структуры более или менее изометричные, округлой
формы. Поперечные размеры грязевых вулканов (диа-
метр их основания) изменяются в широких пределах –
от первых сотен метров до почти 10 км. Так, средний                      Рис. 3. Типичный пример конусовидного грязевого
                                                                         вулкана, имеющего центральный кратер. Показан
поперечный размер грязевых вулканов Керченского                          вулкан “Новороссийск” – один из многочисленной
полуострова составляет несколько менее 1 км. В центре                    группы подводных вулканов на Средиземноморском
Черного моря их размер достигает 1,5–2,5 км. В Азер-                     валу. Вверху – сонограмма (запись локатора боко-
                                                                         вого обзора); внизу – запись донного профилогра-
байджане диаметр основания грязевых вулканов часто
                                                                         фа. Светлая линия, слева направо пересекающая
превышает 3 км, а в восточной части Средиземного мо-                     сонограмму по центру, соответствует траектории
ря нередко встречаются гиганты диаметром 5–7 км и                        движения буксируемого локатора бокового обзора.
более. Высота грязевых вулканов по сравнению с их диа-                   Профиль дна (внизу) приведен для этой линии. Глу-
                                                                         бина воды превышает 2,5 км. Хорошо видны потоки
метром относительно небольшая: даже у самых круп-                        сопочной брекчии, распространяющейся из кратера:
ных из них она редко превышает 300 м, поэтому кру-                       1 – кратер, 2 – потоки сопочной брекчии, 3 – теле-
тизна склонов грязевых вулканов не более первых                          фонный кабель, проложенный через кратер актив-
градусов. Такое соотношение диаметра и высоты объ-                       ного грязевого вулкана. Материалы международной
                                                                         экспедиции TTR-4 (1994 г., судно “Геленджик”).
ясняется низкой плотностью сопочной брекчии, спо-                        П р и м е ча н и е . Здесь и далее приводятся примеры
собной растекаться на расстояние в несколько километ-                    подводных грязевых вулканов. Современные мор-
ров, и ее подверженностью эрозии. Обычно наземные                        ские акустические исследования позволяют дать
грязевые вулканы имеют бульшую высоту по сравне-                         изображения подводных грязевых вулканов, не ме-
                                                                         нее наглядные, чем их фотоснимки на поверхности
нию с подводными. Например, вулканы Тоурагай и Кя-                       земли. Учтите искажения горизонтального и верти-
низадаг в Кобыстане, Боздаг-Гюздек, Отман-Боздаг и                       кального масштабов на поперечных сечениях вул-
некоторые другие на Апшеронском полуострове дости-                       канов
гают высоты в 400–500 м. У таких грязевых вулканов
центрального типа обычно наблюдается хорошо оформ-                    На континентальном склоне у берегов Крыма рос-
ленный кратер поперечником от нескольких десятков                 сийскими учеными с помощью глубоководного букси-
до первых сотен метров (рис. 3). Помимо основного                 руемого локатора бокового обзора были обнаружены
кратера на склонах грязевых вулканов часто встречают-             обширные потоки сопочной брекчии, изливающиеся из
ся мелкие вторичные выходы жидких и газовых компо-                системы параллельных тектонических трещин. Данный
нентов, которые называют сальзами и грифонами.                    пример уникален и больше нигде в мире не встречен.
    Однако описанный пример морфологии тела гря-                      Строение питающих каналов грязевых вулканов
зевых вулканов отнюдь не единственный. Достаточно                 известно в основном по материалам сейсмических ис-
часто извержения грязевых вулканов сопровождаются                 следований и в меньшей степени бурения. В централь-
обрушением их конусов, что создает сложный рельеф                 ной части Черного моря, где осадочный разрез в целом
(рис. 4). Обрушение конуса, а также проседание по-                очень слабо нарушен тектоническими дислокациями,
верхности вокруг жерла вулкана являются реакцией на               морфология питающих каналов выявляется с высокой
вынос с глубины большого объема осадочного матери-                степенью детальности сейсмическими исследования-
ала. Структуры проседания такого рода, носящие на-                ми (см. рис. 2, 5). Эти каналы состоят из серии череду-
звание вдавленных синклиналей, характерны для Кер-                ющихся сужений и расширений, происхождение кото-
ченского полуострова.                                             рых не совсем ясно. Возможно, что при извержении
    Компенсация выноса материала в виде проседания                вулканов происходит латеральное меж- или внутрисло-
происходит не только на поверхности, но и на глубине              евое внедрение сопочной брекчии, которое и образует
вокруг подводящего канала, где геофизическими мето-               эти расширения. Альтернативным объяснением слу-
дами (главным образом сейсмическим) регистрируется                жит периодичность активности вулканов. При такой
чашеобразный изгиб слоев пород (рис. 5).                          трактовке каждое расширение является аналогом



                                       Л И М О Н О В А . Ф . Г Р Я З Е В Ы Е В УЛ К А Н Ы                                            65


                                                  НАУКИ О ЗЕМЛЕ




                                                                                                                                 Двойное время прохож-
                                                                                                                           2,8




                                                                                                                                  дения упругих волн, с
           1 км




                                                                                                                           3,0
                  3

                                                                                                         1

                                                             1                                                             3,2




                                                                                                                           2

       Ю                         4               500 м               С
                      2                 20 м
                                                         1




                                                                                                                  10 км


        Рис. 4. Сонограмма и донный профиль грязевого                                Рис. 5. Сейсмический разрез, иллюстрирующий
        вулкана “Тредмар” (центральная часть Черного мо-                             строение питающего канала грязевого вулкана.
        ря). Вулкан имеет резко асимметричное сечение из-                            Центральная часть Черного моря. Хорошо заметны
        за частичного обрушения кратера после изверже-                               расширения и сужения канала. Диаметр основания
        ния: 1 – просевшая часть грязевого вулкана, 2 – ос-                          вулкана на дне моря составляет более 2 км. Верти-
        татки края кратера; 3 – одна из генераций потоков                            кальный масштаб, как принято в сейсмических ис-
        сопочной брекчии; 4 – точка отбора донных проб,                              следованиях, приведен в секундах двойного време-
        содержащих обильные газовые гидраты (TTR-1991,                               ни прохождения упругих волн. В данном случае 0,2 с
        судно “Геленджик”)                                                           приблизительно соответствуют 190 м: 1 – расшире-
                                                                                     ния и сужения питающего канала; 2 – изгиб слоев в
                                                                                     сторону питающего канала
     поверхностного конуса, который был погребен осадка-
     ми в период покоя, а затем вновь прорван при возоб-
                                                                               на пути к поверхности испытывают существенные фи-
     новлении активности.
                                                                               зические воздействия и постепенно разрушаются. Не-
         Насколько корни грязевых вулканов проникают в                         давние исследования М.К. Иванова показали, что су-
     глубь осадочного чехла? Глубина корней определяется                       щественную роль в разрушении обломков кроме их
     глубиной залегания материнских, или питающих, фор-                        чистого истирания может играть также давление за-
     маций, содержащих мощные пласты глин. Она может                           ключенных внутри них флюидов, которое по мере
     достигать значительной величины. Глубинные сейсми-                        подъема обломков к поверхности начинает превышать
     ческие разрезы в центре Черного моря позволяют про-                       окружающее гидростатическое. Поверхности достига-
     следить питающие каналы грязевых вулканов до 6–8 км                       ют или самые устойчивые обломки, или те из них,
     ниже поверхности дна. Согласно выводам немецких                           которые преодолели наименьший путь. Значительная
     ученых, древнейшие породы грязевулканической брек-                        часть обломков превращается в песок и глину.
     чии, отобранной со Средиземноморского вала к югу от
     о-ва Крит, находились на глубине не менее 5 км ниже                             СОСТАВ ПРОДУКТОВ ИЗВЕРЖЕНИЙ
     дна моря. На Керченском полуострове в составе сопоч-                          Продукты извержений грязевых вулканов включа-
     ной брекчии кроме прочих пород обнаруживаются                             ют твердые, жидкие и газообразные составляющие.
     верхнеюрские и нижнемеловые, которые залегают там                         Твердые компоненты разделяются на основную массу
     также на глубинах порядка 6 км. Отсюда следует, что                       (матрикс) и включенные в него обломки. Матрикс
     обломки пород в сопочной брекчии могут быть очень                         представляет собой наиболее тонкую фракцию обло-
     разнообразными по возрасту, характеризуя почти весь                       мочной составляющей сопочной брекчии. Чаще всего
     стратиграфический диапазон отложений, перекрыва-                          он имеет песчано-алеврито-глинистый состав. Под об-
     ющих (и включающих) материнскую формацию. Со-                             ломками пород подразумевают включения размером от
     хранность этих обломков зависит лишь от их состава и                      гравия до крупных блоков в несколько метров в попе-
     соответственно устойчивости к разрушению. Обломки                         речнике. Количество обломков пород среди твердых



66                               С О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л , Т О М 8 , № 1 , 2 0 0 4


                                      НАУКИ О ЗЕМЛЕ
продуктов извержений, как правило, не превышает                   аккреционная призма, имеет длину свыше 1300 км и
25–30%.                                                           ширину до 300 км. Изучение современных аккрецион-
    Среди жидких продуктов (сопочных вод) грязевых                ных призм, все из которых располагаются ниже уровня
вулканов наибольшим распространением пользуются                   моря, показало, что явление грязевого вулканизма для
воды гидрокарбонатно-хлоридного и хлоридно-натрие-                них универсально.
вого типов, в которых наблюдаются повышенные со-                       Грязевые вулканы, исчисляемые многими десятка-
держания бора, брома, иода, натрия, лития и некото-               ми и даже сотнями, выявлены на таких аккреционных
рых других элементов. В нефтегазоносных областях                  призмах, как Средиземноморский вал, Макранская,
жидкие компоненты почти всегда включают некоторое                 Барбадосская, Каскадия, Нанкайская, Индонезийская,
количество нефти.                                                 Чилийская, Перуанская. Помимо современных приме-
    Состав газов отличается в разных районах грязево-             ров аккреционных призм мы знаем также их древние,
го вулканизма, однако главные газообразные компо-                 ископаемые аналоги, отражающие этапы развития
ненты фиксируются стабильно. Среди сопочных газов                 древних океанов. Породы в аккреционных призмах ин-
преобладает метан (СН4) – его содержание иногда дос-              тенсивно дислоцированы, причем разрывы сплошнос-
тигает 99%. В других местах почти в таком же количест-            ти пород сопровождаются тектоническим меланжем –
ве может присутствовать двуокись углерода (СО2). Азот             скоплениями перетертых обломочных масс пород вдоль
(N) способен составлять до половины количества газо-              плоскостей тектонических разрывов. По виду тектони-
образных компонентов. Другим важным газом являет-                 ческий меланж близко напоминает сопочную брекчию.
ся сероводород (H2S), содержание которого доходит до              В последние годы в литературе неоднократно высказы-
нескольких процентов. Десятые доли процента прихо-                валось мнение, что значительная часть отложений иско-
дятся на благородные газы – аргон и гелий. Геохимиче-             паемых аккреционных призм, относимых к тектоничес-
ский состав газов свидетельствует, что он поступает с             кому меланжу, на самом деле принадлежит продуктам
глубины в несколько километров. Такой же вывод под-               деятельности грязевых вулканов.
тверждается результатами изотопного изучения угле-                     За пределами аккреционных призм в Альпийско-
рода метана.                                                      Гималайском и Тихоокеанском подвижных поясах по-
                                                                  давляющая часть грязевых вулканов также приурочена
   УСЛОВИЯ ПРОЯВЛЕНИЯ                                             к областям латерального тектонического сжатия.
   ГРЯЗЕВОГО ВУЛКАНИЗМА
                                                                       Однако в некоторых районах мира грязевые вулка-
    Как уже отмечалось, для развития грязевого вулка-             ны встречаются в тектонически пассивных условиях. В
низма необходимы наличие осадочного слоя мощнос-                  частности, в Норвежском море обнаружен довольно
тью не менее 3–4 км и присутствие в нем пластичных                крупный грязевой вулкан Хаакон Мосби, много грязе-
глинистых толщ. В то же время статистика распростра-              вых вулканов в районе Мексиканского залива. Помимо
нения грязевых вулканов в мире показывает, что боко-              этого в центре Черного моря, где фиксируется лате-
вое (латеральное) тектоническое сжатие способствует               ральное тектоническое растяжение, имеется около де-
росту грязевых вулканов. В типичной обстановке лате-              сятка крупных грязевых вулканов. Отсюда следует, что
рального тектонического сжатия находятся аккреци-                 боковое тектоническое сжатие способствует развитию
онные призмы, возникающие в зонах субдукции, там,                 грязевого вулканизма, но не является решающим фак-
где тяжелая океанская кора погружается (субдуцирует)              тором в описываемом природном явлении.
под более легкую континентальную. Эти зоны распро-
                                                                       Грязевые вулканы обычно приурочены к глубоким
странены по периферии Тихого океана, имеются они
                                                                  разрывным нарушениям в осадочном чехле, особенно
также в Карибском регионе, на севере и северо-востоке
                                                                  к местам пересечений разрывов разного простирания.
Индийского океана, в Восточном Средиземноморье. В
                                                                  Наконец, там, где сейсмическим методом удается оха-
этих регионах край материка, перекрывающий субду-
                                                                  рактеризовать корни грязевых вулканов, обнаруживает-
цирующую океанскую плиту, подобно ножу бульдозера
                                                                  ся, что вулканы растут над антиклинальными складками
срезает с ее поверхности большую часть осадочного
                                                                  в отложениях, подстилающих материнские формации.
слоя. Эти срезанные осадки наращивают край пере-
крывающей плиты. Данный процесс носит название
                                                                        МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ
“аккреция”, а причленившиеся к краю континенталь-
                                                                        ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ
ной плиты осадки – “аккреционная призма”. Размеры
аккреционных призм достигают величины до многих                       Неоднократные попытки моделировать развитие
сотен километров длиной и первых сотен километров                 грязевого вулкана заканчивались неудачей. Теоретиче-
шириной, а их толщина – до 7–8 км. Например, упо-                 ские же предпосылки говорят о том, что в процессе осад-
минавшийся выше Средиземноморский вал, типичная                   конакопления вместе с минеральными компонентами



                                       Л И М О Н О В А . Ф . Г Р Я З Е В Ы Е В УЛ К А Н Ы                                   67


                                                НАУКИ О ЗЕМЛЕ
     захоранивается большое количество органического ве-                           ЯВЛЕНИЯ, СОПУТСТВУЮЩИЕ
     щества растительного и животного происхождения.                               ГРЯЗЕВОМУ ВУЛКАНИЗМУ
     Это органическое вещество по мере погружения испы-
                                                                                 Наиболее частым явлением, сопровождающим
     тывает созревание, то есть глубокие биогеохимические
                                                                             грязевой вулканизм, служит глиняный диапиризм. Хо-
     преобразования, в конце концов приводящие к воз-
                                                                             тя образование и грязевых вулканов, и глиняных диа-
     никновению скоплений газа и нефти. Глинистые тол-
                                                                             пиров объясняется одной и той же изначальной причи-
     щи наиболее обогащены органическим веществом.
                                                                             ной, а именно наличием АВПД в глубинах недр,
     Среди других осадочных пород глины характеризуются
                                                                             диапиры постепенно внедряются в толщу осадочных
     самой высокой пористостью, которая может достигать
                                                                             пород, изгибая и продавливая пласты перекрывающих
     60%, но при этом глины служат водоупором и почти не-
                                                                             пород. Дополнительным механизмом образования
     проницаемой покрышкой для глубинных скоплений
                                                                             глиняных диапиров служит инверсия плотностей в
     углеводородов. Причина заключается в том, что поры в
                                                                             осадочном разрезе. Плотность осадочных пород обыч-
     глинах мелкие и замкнутые – они не сообщаются меж-
                                                                             но увеличивается с глубиной за счет их уплотнения. Но
     ду собой.
                                                                             иногда менее плотные глинистые отложения перекры-
         По мере созревания органического вещества в гли-                    ваются более плотными, например известняками или
     нах начинается процесс выделения газа. На первых                        песчаниками. В этом случае возникает инверсия плот-
     стадиях это метан, в дальнейшем образуются его более                    ностей, и глины как менее плотные стремятся всплыть.
     тяжелые гомологи. Объем возникающих углеводород-                        Конечный результат внедрения диапиров – куполооб-
     ных компонентов в несколько раз превышает объем                         разные структуры, сложенные пластичной глинистой
     исходного органического вещества. По мере роста гео-                    массой, которые могут прекратить свой рост на каком-
     статического давления (давления вышележащих отло-                       либо уровне, не достигнув земной поверхности, а могут
     жений) и температуры в процессе захоронения глин                        и выйти на поверхность в виде холма. Но и в этом слу-
     последние испытывают существенную трансформа-                           чае глиняные диапиры не сопровождаются потоками
     цию, а в первую очередь теряют воду, которая уходит в                   грязевулканической брекчии. Тесная связь между гли-
     поры. Аккумуляция газа и жидкости (то есть флюидов)                     няными диапирами и грязевыми вулканами видна на
     в порах приводит к тому, что в глинистой толще возни-                   примере прогиба Сорокина в северной части Черного
     кает аномально высокое пластовое давление (АВПД).                       моря, где отдельные крупные диапиры венчаются гря-
     Когда оно превышает некую критическую величину,                         зевыми вулканами [2].
     происходит гидроразрыв пород и флюиды устремляют-                           Приуроченность грязевых вулканов к нефтегазо-
     ся вверх, в область меньших давлений. АВПД возника-                     носным областям известна уже более ста лет. Геологи-
     ет гораздо быстрее и чаще, когда к вертикальному гео-                   нефтяники рассматривают грязевой вулканизм в каче-
     статическому давлению добавляются горизонтальные                        стве одного из важнейших критериев перспективности
     сжимающие напряжения. Гидроразрыв в породах проис-                      того или иного региона на нефть и газ. Такая связь
     ходит в первую очередь вдоль ослабленных зон, которы-                   вполне закономерна: преобразование органического
     ми служат тектонические разрывы. Роль антиклиналь-                      вещества на глубине одновременно продуцирует скоп-
     ных складок в основании грязевых вулканов сводится к                    ления углеводородов и порождает грязевые вулканы.
     тому, что флюиды на глубине имеют тенденцию скап-                           Как уже отмечалось, одним из главных газообраз-
     ливаться в их сводовых частях, и именно здесь концен-                   ных компонентов продуктов извержений является ме-
     трация флюидов и их давление достигают максималь-                       тан. При определенных термобарических условиях
     ной величины.                                                           (низкие температуры и высокие давления) метан спосо-
         Периодичность или непрерывность действия гря-                       бен соединяться с водой, образуя кристаллические газо-
     зевых вулканов зависит от того, насколько перекрыт                      вые гидраты. Такие условия создаются на дне моря на
     доступ глубинных флюидов к поверхности. Грязевые                        глубинах 500 м и более. По виду газовые гидраты схожи
     вулканы подпитываются газами и растворами в облас-                      со льдом. В поверхностных условиях они быстро распа-
     ти своих корней. Если питающий канал вулкана пол-                       даются с выделением метана. Донные отложения мно-
     ностью закупорен продуктами предшествующих из-                          жества глубоководных грязевых вулканов буквально на-
     вержений, вулкан ждет, пока давление флюидов в                          сыщены газовыми гидратами. Если учесть, что газовые
     недрах не станет достаточным для нового прорыва со-                     гидраты рассматриваются как потенциальное углеводо-
     почной брекчии. Если имеется относительно свобод-                       родное сырье, то подводные грязевые вулканы являют-
     ная связь корней вулкана с поверхностью, то происхо-                    ся первоочередными объектами для его разработки.
     дят спокойные и непрерывные излияния материала из                          Сероводород также является важной составляю-
     глубины.                                                                щей газовой фазы. Воды Черного моря насыщены



68                             С О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л , Т О М 8 , № 1 , 2 0 0 4


                                      НАУКИ О ЗЕМЛЕ
сероводородом глубже 150–200 м до самого дна. Орга-              ственным фактором осадконакопления и общего кру-
ническая жизнь ниже уровня 150–200 м в Черном море               говорота веществ в природе.
почти отсутствует. До сих пор причина появления тако-
го огромного количества сероводорода в толще черно-                    ЗАКЛЮЧЕНИЕ
морской воды полностью неясна. Учитывая, что в глу-                  Явление грязевого вулканизма известно еще с
боководной части моря располагается не менее трех                XVIII в., но в течение многих лет ему уделялось удиви-
десятков крупных грязевых вулканов, не исключено,                тельно мало внимания. Заслуженный интерес к нему
что сероводородное заражение черноморских вод свя-               начали проявлять лишь в последние десятилетия.
зано с их активностью.
                                                                     В настоящее время феномен грязевого вулканизма
    Из-за эманаций газов на грязевых вулканах образу-            оценивается с точки зрения рельефообразования,
ется специфическая биологическая обстановка. Выше                осадко- и рудонакопления, как критерий нефтегазо-
было сказано, что в Черном море органическая жизнь               носности, а также как фактор, влияющий на геоэколо-
почти отсутствует ниже глубин 150–200 м. Но при этом             гическое и техногенное состояние среды. Сейчас грязе-
в прогибе Сорокина с некоторых грязевых вулканов                 вой вулканизм входит в перечень опасных природных
были подняты экземпляры бактериальных матов, по-                 явлений, которые должны учитываться при проекти-
крывающих обломки пород сопочной брекчии. Бакте-                 ровании инженерных сооружений. При изысканиях
рии принадлежат к новому виду метанотрофов, то есть              под газопровод “Голубой поток” (Россия–Турция), ко-
организмов, потребляющих метан. Еще более разнооб-               торый проходит по дну глубоководной котловины Чер-
разные хемосинтетические сообщества были обнару-                 ного моря, наличие грязевых вулканов принималось во
жены на некоторых грязевых вулканах северо-востока               внимание в качестве одного из опаснейших природных
Средиземного моря (подводные горы Анаксимандра).                 факторов, потенциально влияющих на стабильность
В их состав кроме специфических микроорганизмов                  конструкции. Таким образом, данное природное явле-
входили особые виды моллюсков-двустворок и черви-                ние постепенно приобретает должную оценку как в
вестиментиферы, живущие в известковых трубках.                   научном, так и практическом аспекте.
Между собой эти организмы образуют замкнутые тро-
фические цепи.                                                         ЛИТЕРАТУРА
                                                                 1. Ахманов Г.Г., Лимонов А.Ф. Грязевулканические отложения:
                                                                 Генетические признаки и роль в осадконакоплении // Вестн.
   РОЛЬ ГРЯЗЕВОГО ВУЛКАНИЗМА                                     МГУ. Сер. 4, Геология. 1999. № 5. C. 22–28.
   В НАКОПЛЕНИИ ОСАДКОВ                                          2. Лимонов А.Ф., Иванов М.К., Мейснер Л.Б. и др. Новые дан-
                                                                 ные о строении осадочного чехла в прогибе Сорокина (Чер-
     Даже грубые оценки дают поразительные цифры                 ное море) // Там же. 1997. № 3. C. 22–28.
объемов пород, перерабатываемых грязевым вулканиз-               3. Шнюков Е.Ф., Гнатенко Г.И., Нестеровский В.А., Гнатен-
мом. Согласно подсчетам П.И. Науменко, общая масса               ко О.В. Грязевой вулканизм Керченско-Таманского региона.
                                                                 Киев: Наук. думка, 1992. 200 с.
сопочной брекчии в Керченско-Таманской области дос-
                                                                 4. Якубов А.А., Ализаде А.А., Зейналов М.М. Грязевые вулканы
тигает 40 млрд м3. В Азербайджане нередки грязевые               Азербайджанской ССР: Атлас. Баку, 1971. 257 с.
вулканы, у которых объем сопочной брекчии превы-
шает 1 млрд м3 [4]. При этом в приведенных цифрах                                  Рецензент статьи В.С. Попов
учитываются площадь сопочных полей и мощность
брекчий, но не принимается во внимание, что питающие                                          ***
каналы вулканов также заполнены этими отложения-
ми. С учетом же объема питающего канала лишь для
                                                                 Анатолий Федорович Лимонов, доктор геолого-мине-
одного вулкана “Южморгеология” в центре Черного
                                                                 ралогических наук, профессор кафедры динамичес-
моря общий объем брекчий оценивается в 17,8 млрд м3              кой геологии геологического факультета МГУ. Область
[1]. По самым минимальным подсчетам, общий объем                 научных интересов – морская геология, структурная
твердых грязевулканических продуктов на Средизем-                геология, геотектоника. Член ряда зарубежных науч-
номорском валу может достигать 250 млрд м3. Таким                ных обществ. Автор и соавтор около 130 научных пуб-
образом, процесс грязевого вулканизма является суще-             ликаций, включая восемь монографий.




                                      Л И М О Н О В А . Ф . Г Р Я З Е В Ы Е В УЛ К А Н Ы                                        69



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика