Грязевые вулканы

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 СО 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 обломки твердых пород, захваченных грязевым потоком из вмещающих пород; их размеры иногда достигают 5- 10 м3.

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 м3.

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.

Одновременно уменьшается  проницаемость той пробки, что запечатывает 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, запечатывающей 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, 
 
 
 

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  и Туркмении 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 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 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.