Грязевые вулканы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский Государственный университет имени М.В. Ломоносова»

Геологический факультет

Курсовая работа

Грязевые вулканы

Студент 204 группы

Малышонок Алексей Михайлович

Руководитель:

Полудеткина Елена Николаевна



Оглавление

Введение

Глава 1. Грязевой вулканизм

1.1 Определение грязевого вулкана

1.2 Строение грязевого вулкана. Морфологические признаки

1.3 Типы грязевулканичеких построек

1.3.1 Первый тип грязевулканичеких построек

1.3.2 Второй тип грязевых вулканов

1.3.3 Третий тип грявулканических сооружений

1.3.4 Четвертый тип грязевых вулканов

1.4 Формирование грязевого вулкана

Глава 2. Связь грязевых вулканов с нефтегазоносностью

Глава 3. Распространение грязевых вулканов

Заключение

Список литературы



Введение

Грязевой вулканизм - сложное, во многом до сих пор загадочное геологическое явление. Грязевые вулканы широко распространены в мире, они известны в Азербайджане, Туркмении, Дагестане, Грузии, Ставропольском и Краснодарском краях, в Крыму, на Сахалине и во многих других уголках планеты. 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.

Грязевые вулканы в какой-то мере являются аналогом магматических вулканов, но, в отличие от ни,х на поверхность земли извергается не раскаленная лава, а в разной степени разжиженные осадочные породы, которые называются грязевулканической или сопочной брекчией. Сопочная брекчия, как и лавовые потоки, радиально распространяется из кратера. В целом продукты грязевого вулканизма аналогично продуктам магматического вулканизма состоят из твердых, жидких и газообразных компонентов.

Тема данной работы очень актуальна на текущий момент, так как при грязевулканических извержениях наблюдаются нефтепроявления. Грязевые вулканы служат своего рода индикатором нефтяных и газовых залежей в недрах земли, поэтому изучение грязевых вулканов поможет нам в поисках нефтяных и газовых месторождений, в том числе и на морском дне.

Целью данной работы является изучение явления грязевого вулканизма.

Для достижения заявленной в данной работе цели были поставлены следующие задачи:

1) описать распространение грязевых вулканов;

2) рассмотреть строение и морфологию грязевых вулканов;

3) рассмотреть типы грязевых вулканов;

4) описать связь грязевого вулканизма с нефтегазоносностью.

грязевой вулкан нефтегазоносность



Глава 1. Грязевой вулканизм

1.1 Определение грязевого вулкана

Первыми исследователями грязевых вулканов были П. Паласс, А. Гумбольдт, Г. Абих, Ф. Малле, К. Гюмбель. Дальнейшее развитие учение о грязевом вулканизме получило в трудах Д. В. Голубятникова, А. Д. Архангельского, И. М. Губкина, С. Ф. Федорова, С. А. Ковалевского, А. А. Якубова, П. П. Авдусина, А. Б. Ронова и др. Ведущая роль в исследовании грязевого вулканизма принадлежит ученым и геологам Азербайджана, в пределах которого сосредоточено около 1/3 грязевых вулканов земного шара. (Рисунок 1)

Рисунок 1. Грязевой вулкан Коттурдаг, Азербайджан (фото Полудеткина Е.Н.)

Термин «грязевой вулканизм» введён Гельмерсеном (от нем. Mudvulkan) в 1886г. Эти объекты именовались тогда также «псевдовулканами», «вулканитосами», «вулканоидами», а их морфологическое выражение в рельефе-«сопками». В глубь истории уходит идея связи с грязевыми вулканами нефтегазоносности, которую наиболее чётко сформировал И.М. Губкин (1937 г.), считавший, что «газово-нефтяные проявления и грязевой вулканизм- суть функции одних и тех же причин, именно геологического строения, в частности особых форм тектоники- диапировых структур».

В настоящее время данному явление даётся следующее определение:

Грязевой вулкан - большой холм плоскоконической формы, сложенный целиком или только с поверхности сопочными отложениями и обладающий на вершине воронкообразным кратером и уходящим на глубину каналом, из которого периодически или непрерывно выделяются газ, вода иногда с плёнками нефти, обломки пород и сопочная грязь; последняя растекается по склону сопки, наращивая сопочный конус. Через некоторые промежутки времени происходят извержения, сопровождающиеся весьма бурными выделениями газов (взрывами) и выбросами на значительную высоту обломков пород. После извержения в кратере остаются мелкие сопочки. Небольшие грязевые вулканы называются вулканическими сопками. [2]

Говоря своими словами, грязевой вулкан-это в какой-то мере аналог магматических вулканов, однако в отличие от них на поверхность Земли извергается не раскаленная лава, а в разной степени разжиженные осадочные породы, которые носят название грязевулканической или сопочной брекчии, состоящей из твёрдых составляющих, а также жидких и газообразных компонентов.

1.2 Строение грязевого вулкана. Морфологические признаки

Грязевой вулкан представляет собой образовавшееся в земле отверстие или сопку с кратером, куда по жерлу из недр нашей планеты поднимаются грязевые массы и газы, нередко смешанные с подземными водами и нефтью.

Высота грязевых вулканов по сравнению с их диаметром относительно небольшая: даже у самых крупных из них она редко превышает 300 м (вулканы-гиганты достигают 400-450м), поэтому крутизна склонов грязевых вулканов не более первых градусов. Такое соотношение диаметра и высоты объясняется низкой плотностью сопочной брекчии, способной растекаться на расстояние в несколько километров, и ее подверженностью эрозии.

Принципиальная схема строения грязевого вулкана показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема строения грязевого вулкана (Karoly Nemeth, 2012)

В вертикальном сечении грязевого вулкана выделяются три главных его элемента: грязевулканическая постройка - тело грязевого вулкана, которое мы наблюдаем на поверхности земли или дне моря (или то, что обычно и обозначается термином «грязевой вулкан»); питающий или подводящий канал; область корней вулкана. В разрезе грязевулканическая постройка обычно имеет вид пологого, часто усеченного конуса. Конус сложен сопочной брекчией, потоки которой могут иметь несколько генераций. В плане описываемые структуры более или менее изометричные, округлой формы. Поперечные размеры грязевых вулканов (диаметр их основания) изменяются в широких пределах - от первых сотен метров до почти 10 км. Так, средний поперечный размер грязевых вулканов Керченского полуострова составляет несколько менее 1 км. В центре Черного моря их размер достигает 1,5-2,5 км. В Азербайджане диаметр основания грязевых вулканов часто превышает 3 км, а в восточной части Средиземного моря нередко встречаются гиганты диаметром 5-7 км и более.

Обычно наземные грязевые вулканы имеют большую высоту по сравнению с подводными. У грязевых вулканов центрального типа обычно наблюдается хорошо оформленный кратер поперечником от нескольких десятков до первых сотен метров. Помимо основного кратера на склонах грязевых вулканов часто встречаются мелкие вторичные выходы жидких и газовых компонентов, которые называют сальзами и грифонами. [7]

Очень часто вершины грязевых вулканов увенчаны кальдерами оседания. Иногда вулканы или сопки располагаются обособленно, но чаще всего группами, имеющими общий глубинный эруптивный очаг. Группу вулканов или сальз целесообразно называть грязевулканическим очагом. На рисунке 3 показаны морфологические элементы грязевых вулканов, выделяемые с учётом их формы, размеров и соподчинённости. Грязевулканические проявления следует воспринимать в их геологическом развитии, понимая современный срез как характеристику наблюдаемого момента геологической истории грязевулканического очага. Также на рисунках 4 и 5 представлены фотографии, иллюстрирующие данные геоморфологичские элементы: рисунок 4-грязевой вулкан Эйн с отрицательной структурой, а на рисунке 5-грязевой вулкан Напак, с положительной структурой.

Рисунок 3. Основные геоморфологические элементы грязевых вулканов. I-грязевой вулкан: а-положительная форма, б-отрицательная форма; II-сопка (сальза): а-положительная форма, б-отрицательная форма; III-вторичные гомологические элементы грязевого вулкана: а-положительная форма (грифон), б-отрицательная форма (Шнюков, Соболевский и др., 1986)

Рисунок 4. Грязевой вулкан Эйн, Иран. Диаметр кальдеры - 500 м (фото Полудеткина Е.Н., 2015)

Рисунок 5. Грязевой вулкан Напак, Иран. Высота - 120 м, ширина - 250 м (фото Полудеткина Е.Н., 2014)

Для грязевых вулканов свойственны многие другие морфологические признаки. Так, на космических и аэрофотоснимках отчетливо видны значительные по размерам кольцевые структуры. (Рисунок 6) Меньшие по масштабам кольцевые нарушения можно наблюдать в пределах сопочных очагов. Они образуются при катастрофических извержениях грязевых вулканов, сопровождающихся землетрясением. При этом образуется также сеть радиально-расходящихся трещин, воронки проседания и вертикальные смещения пород.

Рисунок 6. Грязевой вулкан в Северной Ирландии с кольцевой структурой

Склоны грязевых сопок часто изрезаны глубокими промоинами-барранкосами, на дне которых скапливается обломочный материал. Для крупных грязевулканических построек, имеющих кольцевой вал вокруг кальдеры, характерно наличие промыва-промоины в теле вала, через которую из внутреннего сопочного поля вытекает сопочная и атмосферная вода. Для сопочных полей характерны также многочисленные белые пятна выцветов (минералы бора, галоиды и др.), нефтяные чёрные пятна и потоки.

Существуют подводные грязевые вулканы. (Рисунок 7) Находятся они, как правило, на мелководных участках дна, приурочены они к диапировым структурам и могут служить признаком нефтегазоносности данного участка шельфа. В спокойном состоянии они выделяют газ, пузыри которого поднимаются на поверхность вместе с мутью, обнаруживая место нахождения вулканов. Извержения этих вулканов часто приводят к образованию островов, которые быстро размываются волнами. На месте размытых грязевулканических островов, на дне остаётся и со временем накапливается обломочный материал. Обломки обрастают водорослями и ракушкой - образуются морские подводные банки грязевулканического происхождения. Участки моря, на которых находятся грязевые вулканы, опасны для судовождения. Они наносятся на карты и указаны в лоциях [9].

Рисунок 7. Грязевой вулкан имени МГУ в центральной части Черного моря

Так, в 1952 году западнее станицы Голубицкой, в 5 км от берега, в результате грязевулканической деятельности был образован грязевой остров, размытый в последствии морскими волнами. (Рисунок 8) [1].

Рисунок 8. Грязевой остров в Азовском море

Значительный интерес представляет механизм образования наложенных отрицательных структур - вдавленных синклиналей, образовавшихся в результате грязевулканической деятельности. Стадии развития вдавленных синклиналей показаны на рисунке 9. Согласно схеме К. А. Прокопова завершение формирования антиклинальной структуры и проявление грязевого вулканизма создают исходные предпосылки для возникновения компенсационного прогиба. Деятельность грязевого вулкана неминуемо формирует в любых палеогеографических условиях, в морской или субъаэральной среде, депрессию и приводит к изгибам пластов пород, слагающих сводовую часть антиклинали. [9]

Рисунок 9. Схема развития вдавленных синклиналей (Шнюков, Соболевский и др., 1986)

1.3 Типы грязевулканичеких построек

Шнюков (1986) выделяет 4 основных типа грязевулканических построек: диапиры; конусовидные постройки из покровов грязебрекчий; вулканы, образующие полужидкий покров и провалы грязевулканических построек. В основе его классификации лежит морфологический признак. Некоторые из типов, выделяемых в классификации подразделяются на подтипы. Классификация же Холодова (2002) строится на основании литологии, т.е. материала, который будет подводиться на поверхность.

1.3.1 Первый тип грязевулканичеких построек

К первому типу грязевулканических построек относят диапировые образования (рис. 10: I а, б, в). Обычно это крупные грязевые вулканы, в которых грязевулканическая брекчия отличается вязкой консистенцией и выдавливается из кратерного канала, формируя столбообразные некки. [6] Типичный пример -- вулкан Борборок (Рисунок 11), расположенный в Иране, а также вулкан Напак. (Рисунок 12) Здесь без каких-либо других проявлений грязевулканической деятельности, выдавливается огромное тело высотой 2--3 м и шириной 15--20 м. Сползая вниз по откосу, вязкая масса разламывается на блоки и формирует гигантский оползень. Он под прямым углом пересекает крутой левый берег протоки. В плотной глине встречены редкие обломки пород размерами от 0.5х0.7 до 1.5х3 м², сложенные песчаниками, карбонатами и сидеритовыми конкрециями. Флюид почти отсутствует. (Рисунок 13, 14) [9] По Е.Ф.Шнюкову, выдавливание диапира осуществляется неравномерно. В одних частях оно определено в 12 см/мес, в других -- до 75 см/мес.

Посуществу столбообразное тело в жерле грязевого вулкана представляет собой песчаную кольматацию*, окаменевшую вследствие дегазации и падения давления СО2. Формирование подобных систем 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, следствие быстрого падения давления в газоводном флюиде, содержащем много растворенных карбонатов. Об этом свидетельствует наличие тонких каналов, фиксирующих движение газов в центре трубок, и частые переходы последних в причудливые конкреционные тела.

По сути своей процесс тождествен формированию инъекционных пластических, песчаных даек, разновидности которых были описаны в Азербайджане, Восточном Предкавказье, на Челекене и в Западной Туркмении.

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

Рисунок 10. Морфологические типы грязевых вулканов I-диапиры: а-глинистый, б-песчаный, в-конгломератоглыбовый; II-конусовидные постройки из покровов грязебрекчий; III-вулканы, образующие полужидкий покров; IV-провал грязевулканической постройки: г-вдавленная синклиналь, д-кратерное озеро (Шнюков, Соболевский и др.,1986)

Рисунок 11. Грязевой вулкан Борборок, Иран (фото Полудеткина Е.Н., 2014)



Рисунок 12. Грязевой вулкан Напак, Иран (фото Полудеткина Е.Н., 2014)

Рисунок 13. Твёрдая брекчия, грязевой вулкан Напак, Иран. (фото Полудеткина Е.Н.)

Рисунок 14. Твёрдая брекчия, грязевой вулкан Коттурдаг, Азербайджан. (фото Полудеткина Е.Н.)

1.3.2 Второй тип грязевых вулканов

Ко второму типу грязевых вулканов (рисунок 10: II) относятся постройки, возникающие за счет периодического поступления на поверхность полужидких масс грязебрекчий; во время извержения они растекаются от кратера к периферии вулкана, надстраивая вулканическое сооружение и увеличивая, таким образом, объем концентрически настроенного конуса [6].

Размеры таких грязевых вулканов колеблются от 30-40 м в высоту и до 0.5 км квадратных в основании, но в отдельных случаях достигают 400-420 м в высоту и 20-25 км квадратных в площади основания. Сравнительно небольшие вулканические постройки часто встречаются в пределах Керченско-Таманской области, а также в некоторых районах Западной Туркмении и Азербайджана. Ярким примером является вулкан Дашгиль в Азербайджане. (Рисунок 15, 17)

Кратерные площадки грязевых вулканов второго типа обычно осложнены многочисленными сальзами и грифонами-миниатюрными подобиями материнской грязевулканической постройки. Их внешний вид показан на рисунке 14; в отличие от первого типа, эти вулканы постоянно выделяют воду, жидкую грязь, газовые пузыри, пленки нефти-флюид. (Рисунок 18) Общий вид этих образований весьма экзотичен и, группируясь, они напоминают лунный ландшафт [9].

Рисунок 15. Вулкан Дашгиль, Азербайджан. (фото Полудеткина Е.Н.)

Рисунок 16. Грифон на грязевом вулкане Дашгиль, Азербайджан (фото Полудеткина Е.Н., 2004)

Рисунок 17. Грязевулканическая брекчия, грязевой вулкан Дашгиль, Азебайджан. (фото Полудеткина Е.Н.)

Рисунок 18. Грязевой вулкан Дашгиль, Азербайджан (фото Полудеткина Е.Н., 2004)

1.3.3 Третий тип грявулканических сооружений

К третьему типу (рисунок 10: III) относятся грязевые вулканы, в которых вместо грязевулканических сооружений образуются солончаки, заболоченные участи с лужами жидкой грязи, занимающие большие площади и практически не возвышающиеся над окружающим рельефом. [6] Такое грязевое болото обычно бывает осложнено небольшими сальзами или грифонами, размеры которых не превышают нескольких метров в высоту; из них постоянно изливается жидкая грязь, вода, реже нефть.

Во время извержений вулканов этой группы очень часто образуются потоки жидкой грязи, напоминающие сели (сили). В вулканическую грязь обычно бывают включены обломки твёрдых, преимущественно осадочных пород. Содержание флюида преобладает над первыми двумя типами. (Рисунок 20)

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

Встречаются в Азербайджане - Астраханка, Западной Туркмении - Кипящий бугор, на Керченском полуострове - Булганакский грязевулканический очаг (Рисунок 17), а также Эйн в Иране. (Рисунок 21) [9]

Рисунок 19. Булганакский вулканический очаг (Шнюков, Соболевский и др., 1986)

Рисунок 20. Грязевой вулкан Эйн, Иран. (фото Полудеткина Е.Н.)

Рисунок 19. Несколько грязевулканических потоков, вулкан Дашгиль, Азербайджан. (фото Полудеткина Е.Н.)

1.3.4 Четвертый тип грязевых вулканов

Четвертый тип грязевых вулканов представлен вдавленными синклиналями. (Рисунок 10: IV) Такие провалы типичны для вулканов Керченского полуострова. [6]

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.

Ещё в позапрошлом веке Н.А.Головкинский предложил, что такие вторичные опускания участков структуры связаны с извержением большой массы грязебрекчий и соответствующей убылью объёмов 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 её 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, а также Куринской впадины и Керченского полуострова.

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. (Рисунок 22) [9] К данному типу относится вулкан Сэнд в Иране (Рисунок 23).

Рисунок 22. Грязевой вулкан Нафтличе, Юго-Восточный Каспий, Иран (фото Полудеткина Е.Н.)

Рисунок 23. Грязевой вулкан Сэнд, Иран (фото Полудеткина Е.Н., 2014)

1.4 Формирование грязевого вулкана

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. Калинко, А.А. Якубов, М.М. Зейналов, З.А.Б униат-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

В развитии подавляющего большинства грязевых вулканов А.А. Якубов различает три стадии:

1) стадия формирования грязевулканического очага, обусловленная особенностями развития элизионной системы;

2) cтадия извержения грязевого вулкана, в значительной степени отражающая состав и условия залегания грязевулканического очага;

3) cтадия пассивной грифонно-сальзовой деятельности, видоизменяющая последствия извержения грязевого вулкана и подготавливающая следующее его извержение.

Первая стадия протекает на фоне аккумуляции терригенно-глинистых отложений, углубление 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 экспозивности предопределяют особенности извержения и характер вулканической постройки.

Вторая стадия развития грязевого вулкана начинается с вскрытия грязевулканического 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 и температура. Снижение давления очень интенсивно воздействует на пластичность разжиженных глин.

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 физико-химической системы способны восстанавливать свои исходные параметры (Р, Т). Одновременно уменьшается проницаемость той пробки, которая запечатывает грязевулканический канал.

Однако Р.Р. Рахманов выделяет две стадии: пассивную - грифонно-сальзовую и активную - пароксизмальную.

На первой стадии происходит спокойное и продолжительное выделение сравнительно небольшого объема газов, грязи и воды (в отдельных случаях с пленкой нефти) из вторичных эруптивных центров. Вторая стадия характеризуется мощным выбросом газов и излиянием на поверхность большого количества брекчии и протекает обычно кратковременно.

Грифонно-сальзовая стадия. На этой стадии грязевые вулканы в одних случаях выделяют газ, воду или грязь (ил), в других - еще и нефть (чаще в виде пленок). Причем интенсивность и объем флюидов, выделяющихся из вторичных эруптивных центров вулканов - сопок, сальз и грифонов, обычно непостоянны. Они меняются даже в течение небольших отрезков времени.

Стадия пароксизма. Обычно извержение начинается внезапно. Ему предшествует подземный гул или громоподобный грохот. Через некоторое время после этого происходит выброс относительно небольшого объема грязевулканической брекчии. Затем следует прорыв газа (часто самовозгорающегося) с образованием столба пламени высотой в несколько сот метров и далее происходит излияние основной массы брекчии.

После бурного извержения давление флюидов в нефтегазоносных толщах, питающих вулкан, резко снижается, и движение газа, воды и брекчии в жерле вулкана замедляется, а затем совсем прекращается. Это вызывает оседание сопочной брекчии, происходит частичная или полная закупорка жерла. [13]

Схема формирования грязевых вулканов выглядит следующим образом: (Рисунок 24)

Рисунок 24. Схема формирования грязевого вулкана (Маццини, 2009)

A-Формируется избыточное давление в непроницаемых осадочных породах, формируется диапировая структура;

B-Избыточное давление в диапире достигает критической точки. Перегруженные породы не могут сдерживать насыщенный газом диапир и образуется зона АВПД;

C-Происходит взрыв, разгрузка пород позволяет большому количеству флюида и газа достичь поверхности;

D-Происходит извержение вулкана и грязебрекчия выходит на поверхность после первоначального взрыва. Медленное просачивание продолжается даже во время спящего периода и оставшиеся жидкость выходит на поверхность [15]

Глава 2. Связь грязевых вулканов с нефтегазоносностью

Грязевые вулканы развиты во многих районах земного шара. Все они расположены в пределах тех или иных нефтегазоносных бассейнов. Тем не менее далеко не все нефтегазоносные бассейны являются областями развития грязевого вулканизма. По подсчётам Р.Р. Рахманова, грязевой вулканизм проявился в 25 нефтегазоносных бассейнах, тогда как примерно в 170 бассейнах подвижных поясов грязевых вулканов нет. [9]

Долгое время грязевые вулканы рассматривались не как поисковый признак на нефть и газ, а скорее, как негативный показатель разубоженности в прошлом богатых газовых залежей. Считалось, что грязевулканическая деятельность свидетельствует о последних стадиях разрушения нефтегазоносных залежей. Фонтан нефти, полученный в 1933 г. на грязевулканическом поле вулкана Локбатан, был одним из первых фактов, опровергавших эти утверждения. Более того, бурение глубоких, до 5000 м, эксплуатационных скважин, разработка залежи практически не уменьшили активность грязевого вулкана Локбатан. Многочисленные дальнейшие находки нефтяных и газовых месторождений в районах развития грязевых вулканов в Азербайджане окончательно поколебали этот тезис. Но вот Р. Р. Рахманов обратил внимание на показательный факт: в грязевых вулканах часты выбросы газов, но никогда не наблюдались фонтаны нефти, хотя выбросы небольших количеств нефти с водой, возникновение Кировых шляп -- распространенное явление. Этот факт позволяет ему отрицать непосредственную связь грязевого вулканизма с залежами нефти и ограничивает его проявление только взаимосвязью с газовыми залежами. [1]

На рисунке 25 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. Также сам вулкан представлен на рисунке 26.

Рисунок 25. Геологический профиль через грязевой вулкан Локбатан 1 - нефть, 2 - газ, 3 - брекчия, 4 - разломы

Рисунок 26. Грязевой вулкан Локбатан, Азербайджан (фото Полудеткина Е.Н.)

Еще в 1932 г. Н. И. Воскобойников и А. В. Гурьев указывали на закономерную связь между грязевыми вулканами и нефтяными месторождениями Азербайджана и Таманского п-ова. Г. В. Абих, говоря о магматическом происхождении грязевых вулканов, не исключал их взаимосвязь с нефтеносностью. Геологи-нефтяники рассматривают грязевой вулканизм в качестве одного из важнейших критериев перспективности того или иного региона на нефть и газ. Такая связь вполне закономерна: преобразование органического вещества на глубине одновременно продуцирует скопления углеводородов и порождает грязевые вулканы.

Детальное изучение продуктов деятельности грязевых вулканов в регионах позволило установить учёным генетическую связь между грязевыми вулканами и нефтегазоносностью недр. При этом одни исследователи приписывают грязевым вулканам созидательную, а другие, наоборот, разрушительную роль в процессах формирования залежей нефти и газа. Также давно известно, что зоны развития грязевого вулканизма характеризуются не только проявлениями нефти и газа, но и их месторождениями. Вместе с тем очевидным является и такой факт, как приуроченность наиболее крупных и активно действующих вулканов к складкам, сложенным глинистыми толщами нижних горизонтов молассовых разрезов. Анализ пространственного размещения нефти и газа в продуктивной толще и истории развития средне- и верхнеплиоценового бассейнов осадконакопления и характера дизъюнктивных дислокаций, а также сравнительное изучение складок, осложненных и не осложненных грязевыми вулканами, позволяют присоединиться к мнению исследователей, считающих залежи нефти и газа в продуктивной толще.

В ходе исследований учёных замечено, что восстановительная, слабовосстановительная или нейтральная геохимическая обстановка - одно из важнейших условий превращения захороненного органического вещества в УВ и образования сингенетично нефтеносных (нефтепроизводящих) свит. Благоприятная геохимическая обстановка создается при трансгрессивном характере осадконакопления, обеспечивающем быстрое захоронение органического материала.

Пространственное размещение залежей нефти и газа в локальных складках показывает, что залежи располагаются на их любых участках. Время миграции углеводородов в определенных свитах неразрывно связано с накоплением необходимой мощности осадков. В зависимости от мощности миграции флюидов в пределах тех или иных свит протекает или синхронно с их седиментацией, или позднее, после перекрытия их более молодыми осадками. Также установлено, что размещение залежей нефти и газа как по разрезу, так и по площади обусловлено комплексом литологических, тектонических, геохимических, гидрогеологических и других факторов, а типы ловушек - условиями накопления осадков и последующим развитием тектонических движений и разрывных нарушений.

Было также установлено, что наиболее благоприятными условиями нефтегазообразования характеризуются горизонты, в которых песчано-алевритовые осадки чередуются с глинами. Учитывая, что первичная миграция нефти и газа из нефтематеринской толщи начинается при критической нагрузке, отвечающей приблизительно глубинам 1,5-2 км, следует считать, что к началу акчагыльского века в нижних горизонтах уже началась миграция УВ и происходило скопление их в ловушках. Для средне- и позднеапшеронского времени характерны интенсивное погружение синклиналей, рост антиклинальных зон, увеличение амплитуды продольных разрывов и образование поперечных нарушений, существенно влияющих на процесс формирования нефтяных и газовых залежей.

Процесс разрушения залежей нефти и газа особенно усиливается в антропогене, когда происходит интенсивный рост антиклинальных складок, резкое увеличение амплитуды продольных нарушений, образование многочисленных поперечных и радиальных разрывов. Из этого следует, что в пределах основных нефтегазоносных областей формирование и размещение залежей нефти и газа в локальных складках, как и образование и деятельность грязевых вулканов, контролировалось тектоническим развитием областей накопления ОВ, определяющим региональное направление миграции нефтегазопродуктов и литофациальную изменчивость пород. Поэтому грязевой вулканизм следует рассматривать как прямой признак нефтегазоносности недр [12].



Глава 3. Распространение грязевых вулканов

Рисунок 27. Схема распространение грязевых вулканов (Karoly Nemeth, 2012)

Грязевые вулканы можно встретить практически 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 глубоководными (более 2-3 км) зонами. К настоящему времени число обнаруженных действующих (или временно неактивных) грязевых вулканов уже превышает несколько тысяч. В распределении грязевых вулканов наблюдается та же закономерность, что и для магматических вулканов - подавляющая их часть приурочена к Альпийско-Гималайскому и Тихоокеанскому подвижным поясам.

Грязевые вулканы выявлены в заливе Кадиз Восточной Атлантики, на побережьях и акваториях Средиземного, Черного и Каспийского морей, в Закаспии, Индии и Бирме, на многочисленных островах Тихого океана, в Северо-Восточной Мексике, Венесуэле, Колумбии, а также в других районах подвижных поясов. Найдены грязевые вулканы в тектонически пассивных условиях, в частности а районе Мексиканского залива, на плато Воринг (северо-восточная Атлантика) и на континентальной окраине Норвегии.

Большая часть мест расположения грязевых вулканов приурочены к обстановкам континентального шельфа, также, в виде единичных исключений встречаются грязевые вулканы, находящиеся в зонах повышенной вулканической активности. [14]

Таким образом, грязевый вулканизм можно считать глобальным геологическим явлением.



Заключение

Явление грязевого вулканизма известно еще с XVIII в., но в течение многих лет ему уделялось удивительно мало внимания. Заслуженный интерес к нему начали проявлять лишь в последние десятилетия.

В настоящее время феномен грязевого вулканизма оценивается с точки зрения рельефообразования, осадко- и рудонакопления, как критерий нефтегазоносности, а также как фактор, влияющий на геоэкологическое и техногенное состояние среды. Сейчас грязевой вулканизм входит в перечень опасных природных явлений, которые должны учитываться при проектировании инженерных сооружений. Таким образом, данное природное явление постепенно приобретает должную оценку как в научном, так и практическом аспекте.

Грязевые вулканы, несмотря на сходство внешних форм с настоящими и эффективный характер извержения, в момент которого происходит взрыв и возгорание, имеют ряд специфических черт и совершенно отличаются от них по условиям происхождения, динамике вулканического очага, механизму и продуктам извержения.

Так, необходимыми условиями проявления грязевого вулканизма:

1. Наличие в разрезе мощных толщ пластичных глин, обязательных для создания диапировых ядер и служащих исходным материалом для образования сопочной брекчии.

2. Прироченность области распространения грязевых вулканов к зонам окончаний крупных складчатых сооружений, имеющих тектонические нарушения.

3. Накопление углеводородных газов, приводящих в пределах вулканического очага к образованию высоких (аномальных) межпластовых давлений. Они представляют активную транспортирующую силу для переноса глинистого материала, водных растворов и газов из областей высокого давления в область разгрузки.

4. Присутствие пластовых вод, размягчающих глинистые породы.



Список литературы

1. Борисов, В. И., & Капитонов, Е. И. (1973). Азовское море. ККИ.

2. Геологический словарь. В 2-х томах. (1973). Недра.

3. Иванов, М. К. (1999). Фокусированные углеводородные потоки на глубоководных окраинах континентов. Автореферат.

4. Копп, М. Л. (1985). Генетические связи глиняных диапиров, грязевых вулканов и структур горизонтального сжатия. Геотектоника.

5. Короновский, Н. В., & Брянцева, Г. В. (2011). Общая геология в рисунках и картинках.

6. Лебедева, И. А. (2016). Атлас. Грязевые вулканы России. Вологда.

7. Лимонов, А. Ф. (2004). Соросовский образовательный журнал, том 8, №1. Грязевые вулканы.

8. Рундквист, Н. (2014). Широко шагая. Квист.

9. Холодов, В. Н. (2002). О природе грязевых вулканов. Природа, 11.

10. Холодов, В. Н., & Недумов, Р. И. (2001). Литология и полезные ископаемые. №6.

11. Шнюков, Е. Ф., Соболевский, Ю. В., Гнатенко, Г. И., Науменко, П. И., & Кутний, В. А. (1986). Атлас. Грязевые вулканы Керченско-Таманской области. Киев: Наукова думка.

12. Якубов, А. А., Али-Заде., А. А., & Григорьянц, Б. В. (1978). Грязевые вулканы нефтегазоносных областей Азербайджанской ССР. Баку.

13. Якубов, А. А. (1979). Динамика развития грязевого вулканизма.

14. Lyobomir I. Dimitrov (2009). Mud volcanoes--the most important pathway for degassing deeply buried sediments.

15. Mazzini (2009). Mud volcanoes: generalities and proposed mechanisms.

Размещено на Allbest.ru