2.2.6. Грязевой вулканизм

Грязевой вулканизм занимает довольно скромное место среди опасных и тем более катастрофических явлений. Действие его, как правило, локально и не связано с каким-либо либо серьезным ущербом окружающей среде. Никто никогда не относил грязевые вулканы или сопки к грозным силам природы. Однако распределение грязевых вулканов имеет совершенно четкую приуроченность к тектонически-активным областям (рис. 2.5).

162

Рис. 2.5. Географическое положение грязевых вулканов на земном шаре: 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 – Горганскаяравнина (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-в Хоккайдо, 20 – о-в Тайвань, 21 – о-в Суматра, 22 – о-в Ява, 23 – о-в Калимантан, 24 – о-в Сулавеси, 25 – о-в Тимор, 26 – о-в Новая Гвинея, 27 – Новая Зеландия, 28 – Мексика, 29 – Эквадор, 30 – Колумбия, 31 – Венесуэла, 32 – о-в Тринидад

Эти же области характеризуются повышенной сейсмической опасностью, что в последние годы привлекло внимание к анализу пространственно-временных связей и взаимодействия землетрясений и грязевулканических явлений (рис. 2.6).

163

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

Кроме того, грязевые вулканы являются индикаторами потенциальной нефтегазоносности территории, что тоже требует 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 и более доступными для наблюдения и изучения самого процесса, могут в известной мере служить уменьшенными моделями последних, по которым можно изучать многие особенности истинных вулканических извержений.

Г

164

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

Районы и области развития грязевого вулканизма относятся 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. Грязевые вулканы на юго-восточном погружении занимают 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. Есть основания полагать, что явления грязевого вулканизма продолжаются и в акватории Каспия, вдоль Апшероно-Красноводского (Прибалханского) порога, переходя дальше на восток в Туркмению, и на меридионально вытянутом Бакинском архипелаге, вдоль западного ограничения Южно-Каспийской впадины.

В

165

Тихоокеанском подвижном поясе области грязевого вулканизма немногочисленны и также дискретны, как в Аль-пийско-Гималайском. Помимо упомянутых районов в Индонезии – на Суматре, Калимантане, Яве – известны грязевые вулканы на Сахалине и на северном острове Новой Зеландии. В пределах восточной ветви Тихоокеанского пояса области грязевого вулканизма тяготеют к Мексике и Карибскому региону, где они расположены во впадинах Веракрус, Гуаякиль, Нижней Магдалены и в Тринидаде. Во всех случаях это впадины во многокилометровых толщах осадочных пород, верхняя часть которых сложена обычно глинистыми и песчано-глинистыми, молодыми, слабо консолидированными осадками.

Явления грязевого вулканизма широко, хотя и очень неравномерно, распространены по пространству современных подвижных поясов Земли. Большинство известных грязевых вулканов (более 50 %) сосредоточено в Кавказском регионе – в Азербайджане и Керченско-Таманской области – и в регионе Южного Каспия.

Механизм и динамика грязевых вулканов. Грязевые вулканы – это 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 при определенных условиях удается различить отдельные потоки. На вершине расположен кратер (один или несколько) от полуметра до 2-3 м в диаметре. Иногда в кратере в период покоя образуется озерцо или просто лужа. 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 в некотором смысле являются как бы моделями настоящих магматических вулканов.

П

166

о характеру извержений и консистенции выбрасываемой грязи различают «густые» и «жидкие» сопки. «Густые» сопки имеют конус той или иной высоты, и извержения их характеризуются более или менее регулярной периодичностью – 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 обычно несколько минут, а более спокойное излияние грязи может быть несколько суток.

В «жидких» сопках извержения происходят более спокойно, как излияния из переполняющегося сосуда. В периоды покоя в кратере сопок происходит пульсирующее выделение газовых пузырей. На плоских полях сопочной брекчии также можно наблюдать непрерывно пульсирующие грифоны. Такие сопки всегда находятся в активном состоянии, и к ним относится характерное у местных жителей название – «плевако».

По характеру извержений грязевые вулканы представляют широкое разнообразие различных типов, и здесь тоже могут быть намечены определенные аналогии с проявлениями магматических вулканов. Но было бы ошибкой считать на этом основании, что между ними существует генетическая или причинно-следственная связь.

Н

167

апротив, по составу продуктов извержения грязевые вулканы обнаруживают, прежде всего, связи с нефтяными и газо-нефтяными залежами и могут служить индикаторами потенциальной нефтегазоносности территории. В составе газов преобладает метан, и имеется сравнительно небольшое количество углекислоты и сернистых газов. А это как раз прямо противоположно составу газов магматических вулканов, но характерно для нефтяных и газовых провинций. То же самое наблюдается и в составе воды: сопочные воды являются в основном хлоридно-гидрокарбонатно-натриевыми, и, следовательно, близки к типичным нефтяным водам. То обстоятельство, что грязевые сопки распространены исключительно в нефтяных и газовых районах, позволяет заключить, что сходство нефтяных и сопочных вод не является случайным, а свидетельствует об их генетическом родстве. В некоторых случаях на воде, выброшенной из сопок, отмечаются даже пленки нефти, что служит дополнительным индикатором нефтеносности района. Грязевые вулканы обладают одним важным преимуществом по сравнению с остальными нефтегазопроявлениями – это их закономерная связь с диапировыми складками, которые благоприятны 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 обычно содержит единицы процентов твердых частиц (4-6 %), а твердая – десятки (до 40- 50 %). По механическому составу сопочная грязь Таманской области близка к глинам майкопского состава, которые и дают основной материал для сопок этого района. Помимо глинистого тонкодисперсного вещества в сопочной грязи часто содержится некоторое количество более крупных обломков щебенки, обычно соответствующих по составу более твердым и хрупким породам самой продуктивной толщи, но иногда и из покрывающих эту толщу пород. Обычно обломки в сопочной брекчии имеют неправильную остроугольную форму.

Г

168

рязевой вулканизм развивается в областях развития диапировых складок, которые обычны для передовых и межгорных прогибов, периклинальных погружений орогенов. Асами грязевые вулканы возникают, над ядрами таких складок или вблизи них. Это установлено для Кавказского региона – в Азербайджане и в Керченско-Таманском регионе, в Южном Каспии и прилегающих к нему районах. Области диапи-ровых складок, совпадающие с явлениями грязевого вулка­низма, обнаружены в Северной Италии, Предкарпатском прогибе, Макране и в Индонезии. Очевидно, наличие диапиров в верхней части осадочного разреза имеет решающее значение для возникновения и развития грязевого вулканизма. Условиями развития диапиризма по окраинам развивающегося орогенного поднятия являются крайне неравномерное давление и наличие мощной пластической толщи – нижней молассовой формации. В регионах, прилегающих к Кавказу, такой толщей является майкопская свита, в которой и развиваются все диапировые складки на периклиналях мегаантиклинория.

В процессе развития диапира породы, формирующие его ядро и внедряющиеся в вышележащие толщи, раздробляют­ся и превращаются в брекчию, оказываясь в подготовленном для грязевого вулканизма состоянии. Это тот необходимый и, может быть, решающий тектонический фактор, который обеспечивает возникновение грязевых вулканов. Но одного диапиризма недостаточно для образования грязевого вулкана. Далеко не каждая диапировая складка сопровождается грязевыми вулканами, в том числе и в майкопской толще, окружающей молодой ороген Большого Кавказа. Необходимо, кроме того, наличие газово-водяной смеси, находящейся в условиях повышенного давления. Это те зоны или линзы аномально высоких пластовых давлений, которые известны и широко распространены на разных глубинах в осадочных толщах нефтеносных районов. Таким образом, условия возникновения грязевых вулканов определяются сочетанием и пространственным совпадением тектонической подготовленности пород, обычно вовлечением их в процесс диапиризма, и зоны аномально высоких пластовых давлений. Когда при таком совпадении давление во флюиде начинает превосходить литостатическое давление вышележащей нагрузки, происходит прорыв водногазовой смеси, увлекающей и брекчированные объемы твердого вещества.

С

169

пецифические признаки грязевых вулканов – это периодичность действия, относительно спокойное состояние после бурного извержения (постумная стадия) 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. Видимо, условия периодичности действия грязевых вулканов вполне аналогичны условиям действия гейзеров.

Более сложна взаимосвязь грязе-вулканических явлений с сейсмичностью. Все районы развития грязевого вулканизма располагаются в сейсмически активных зонах различной потенциальной опасности. На основании исследований в Азербайджане сложилось представление, что районы грязевого вулканизма представляют собой асейсмичные участки внутри зоны повышенной сейсмической опасности. Но более детальный анализ взаимосвязи землетрясений и грязевулканических явлений показал, что районы концентрации грязевых вулканов нельзя считать полностью асейсмичными, хотя в целом интенсивность сейсмических событий здесь снижается. Видимо, какая-то часть эндогенной энергии, накапливающейся в очаге землетрясения, разряжается путем активизации грязевого вулканизма, снижая тем самым сотрясаемость на поверхности

Грязевулканические извержения по связи с сейсмическими событиями могут быть разделены на три вида: сопровождающие землетрясения, предваряющие их и происходящие после землетрясений. Причем речь идет только о тех землетрясениях, очаги которых расположены внутри или вблизи районов локализации грязевых вулканов, хотя сильные сейсмические события и на значительном расстоянии могут повлиять на напряженное состояние района грязевого вулканизма.

В

170

то время как источники (очаги) грязевых вулканов размещаются внутри толщи неконсолидированных осадков и глубина их составляет 2-4 км, большинство внутрикоровых очагов землетрясений располагается на глубинах 15- 20 км и приурочено к консолидированной коре. В некоторых случаях очаги грязевых вулканов могут иметь двухъярусное строение, когда относительно приповерхностная камера (на глубинах до 2 км) снизу как бы подпирается зоной аномально высоких пластовых давлений внутри осадочной толщи на глубине 10-12 км.

Различное структурное положение, а главное, различные физические свойства среды размещения очагов грязевых вулканов и землетрясений дают возможность представить картины их 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, а иногда землетрясения может и не быть. Тогда грязевулканическое извержение служит способом разрядки напряжений. Но 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, несомненно, связаны с напряженным состоянием недр и отражают его динамику, а деятельность грязевых вулканов может быть использована как индикатор этого напряженного состояния. Однако для того, чтобы этот индикатор мог быть использован в практических целях (в том числе и как критерий сейсмической опасности), необходима более глубокая проработка этих вопросов и организация сети детальных наблюдений за деятельностью грязевых вулканов.

171