Some information about the products of mud volcanoes
Russian
На жаль, цей запис доступний тільки на
Russian.
К сожалению, эта запись доступна только на
Russian.
For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.
Комплексные геолого-геохимические исследования продуктов деятельности грязевых вулканов позволяют судить не только о глубинном строении областей развития вулканизма, наличии в пределах исследуемой территории различных видов полезных ископаемых, но дают сведения о геохимических процессах, происходящих в недрах.
В период интенсивных извержений грязевые вулканы выносят на земную поверхность оторванные из различных глубин разновозрастные и разнотипные горные породы, углеводородные газы и минерализованные воды. В промежутках между крупными извержениями вулканов, в периоды так называемой грифонно-сопочной деятельности, также происходит выделение газов, вод и илистой грязи.
В образовании и деятельности грязевых вулканов газы играют главенствующую роль. Это один из основных динамических факторов, приводящих к извержению. Кроме того, газы определяют пульсационный характер проявления извержения. В формировании вулканов не менее важна роль подземных вод, участвующих в образовании грязевулканической брекчии и влияющих на гидрохимические особенности комплекса пород, прорезаемых вулканическим жерлом.
Углеводородные газы, воды, грязевулканическая брекчия — ценнейшие продукты для исследователя земных недр.
Газовая фаза деятельности грязевых вулканов представлена предельными и непредельными углеводородами. Газы эти преимущественно метановые (СН4 до 99%), содержат в небольших количествах тяжелые углеводороды (ТУ), СО2, N2 и другие инертные компоненты (гелий, аргон).
Содержание ТУ до 4,7%. В газах вулканов Прибалханского района юго-западной Туркмении ТУ достигают 7%. Тяжелые углеводороды до С6 в количестве 3—4% содержатся в газах вулканов западной части Керченского п-ва. Для углеводородных газов содержание СО2 обычно не превышает 10%. Количество азота в газах грязевых вулканов варьирует в диапазоне от 0,06 до 13% (Пугачевский вулкан о-ва Сахалин). Углеводородно-азотными являются и газы вулканов Прикаспийско-Кубинской области Азербайджана. Содержание инертных компонентов незначительно и выражается тысячными и сотыми долями процентов. В небольшом количестве в составе газов присутствует водород (Н2), редко достигая 0,02% на вулканах Ахтала (Грузия) и Западный Порсугель (Туркмения).
В пробах газа из некоторых грязевых вулканов, главным образом Керченского и Таманского полуостровов, определен H2S в количестве 0,1—0,3%.
Химический состав газов грязевых вулканов в пределах различных регионов неодинаков и претерпевает изменения в зависимости от ряда геолого-геохимических факторов, прежде всего от термодинамических условий недр и особенностей строения зон развития вулканизма. Даже в пределах одного крупного вулкана, из-за наличия разных подводящих каналов, связанных с различными глубинами залегания источников питания, наблюдаются различные по химическому составу газы. Изменения в химическом составе газов происходят и в процессе миграции их к поверхности из глубин, так как при этом они подвергаются различным физико-химическим воздействиям.
Каждая область развития грязевых вулканов характеризуется определенными для этой зоны газами. Например, в пределах юго-восточного Кавказа газы вулканов Прикаспийско-Кубинской области отличаются наименьшим содержанием СН4, незначительным количеством ТУ и большим количеством азота и инертных компонентов. Эта область находится в осевой зоне Кавказского хребта, с небольшими мощностями геологических образований. По мере перехода к южным и юго-восточным областям развития вулканизма (Апшеронский п-ов, Кобыстан), характеризующимся большими мощностями кайнозойских отложений, тектонической раздробленностью структур, газы обогащаются метаном, содержанием азота и инертных компонентов резко уменьшается.
В ряде регионов (Керченский п-ов, о-ов Сахалин) газы вулканов углекисло-углеводородные; содержание СО2 в них резко возрастает, достигая 90% (Тарханский вулкан). Подобные аномальные содержания углекислоты в составе газов грязевых вулканов ученые объясняют их глубинным происхождением. На это указывают: геологическая приуроченность повышенного содержания СО2к зонам глубинных разломов, связь двуокиси углерода с содержанием в водах грязевых вулканов редких элементов бора, лития и сходного изотопного состава углерода СО2 некоторых вулканов с изотопным составом углерода вулканических (лавовых) газов.
Нами изучались изотопы гелия (Не3Не4) и углерода метана в газах ряда характерных вулканов Азербайджана, Грузии и Туркмении. В целом, отмечается близость изотопных отношений гелия и углерода в газах грязевых вулканов и в природных газах осадочной толщи. Такого же мнения и некоторые другие исследователи. Таким образом, можно констатировать, что генерация газов грязевых вулканов происходит главным образом в осадочной толще. Высокое содержание СО2 в газах вулканов и повышенное содержание ряда элементов: ртути, бора, лития в продуктах извержения вулканов обусловлено геолого-тектоническими условиями развития данного региона и не является показательным для грязевулканического процесса в целом. Обычно повышение в газах содержания СО2 наблюдается в период активизации деятельности вулканов.
Преимущественно метановым составом характеризуются и газы грязевых вулканов зарубежных стран. Так, в составе газа, выделяющегося из грязевого вулкана, расположенного около р. Мангаэху (Новая Зеландия), количество СН4—до93%,С2Н6—до3%. Газ, отобранный на вулкане близ Ормара (юго-восточный Иран), имел химический состав: СН4 — 74,5%, С2Н6— 8,9%, СО2 — 1,4%, N2—13,8% и непредельные углеводороды — 0,7%, что свойственно углеводородным газам органического генезиса.
Жидкая фаза деятельности грязевых вулканов, т.е. грязевулканические воды представлены всеми четырьмя генетическими типами вод5. Это воды: гидрокарбонатно-натриевые (ГКН), хлоркальциевые (ХК), хлормагниевые (ХМ), сульфатно-натриевые (СН). Характерно, что в пределах кратерного поля одного вулкана грифоны выносят на поверхность воды не только различных классов одного и того же типа, но и воды различных генетических типов. Воды грязевых вулканов, так же как и нефтегазовых месторождений, в основном бессульфатны. Воды эти связаны с пластовыми водами различных горизонтов разреза мезокайнозойских отложений.
Общая минерализация вод грязевых вулканов Советского Союза изменяется в пределах 110— 9800 мг-экв/л. Преобладающим и характерным для вод грязевых вулканов являются щелочные воды ГКН типа. Основными компонентами здесь являются хлориды и гидрокарбонаты щелочных металлов. Наибольшей щелочностью выделяются воды грязевых вулканов Южного Сахалина. Присутствие щелочных вод в зоне развития грязевого вулканизма указывает на возможность скоплений углеводорода в недрах и служит одним из критериев нефтегазоносности.
Обычно грязевулканические воды по солевому и компонентному составам идентичны нефтяным пластовым водам, что может служить показателем генетической связи грязевых вулканов с нефтегазовыми месторождениями.
Спектральным анализом в водах грязевых вулканов установлено около 20 микроэлементов, а для грязевулканических проявлений северо-восточной части Керченского п-ва (Тарханская и Булганакская сопки) характерно и присутствие ртути.
Из микрокомпонентов характерными для вод грязевых вулканов, так же как для пластовых вод нефтегазовых месторождений, являются йод, бром, бор, содержание которых изменяется. Максимальное количество йода, брома и бора в водах соответственно 120, 500 и 600 мг/л. Установлена тесная связь их содержания со степенью минерализации вод. Высокие значения бора связаны с щелочными водами брома и йода — с минерализованными водами, щелочными водами гидрокарбонатнонатриевого типа бор лучше выщелачивается из боросодержащих пород.
В водах некоторых вулканов содержание бора значительно больше, чем в нефтяных водах. В этом отношении выделяются воды кеймирской группы грязевых вулканов и Кипящего бугора в Туркмении (более 600 мг/л), Пугачевского вулкана на Южном Сахалине (до 350 мг/л) и некоторых вулканов Керченского п-ва (до 900 мг/л). В период активизации грязевулканической деятельности содержание бора в водах достигает 1000—1800 мг/л (сопки Андрусова, Керченской п-ов). Высокая концентрация бора в грязевулканических водах позволяет высоко оценить перспективы бороносности подземных вод.
Твердая фаза извержения вулканов. Анализы показывают, что продукты извержения вулканов происходят из осадочных пород преимущественно кайнозойского комплекса; лишь незначительная их часть связана с мезозойскими (юрскими и меловыми) отложениями.
Петрографический анализ брекчии показывает, что продукты твердой фазы состоят из элементов осадочных пород подстилающего комплекса. Это мелкообломочные (песчаники, алевролиты), карбонатные (известняки, доломиты и сидериты) породы, реже встречаются глины, мергели и еще реже грубообломочные (гравелиты, конгломераты) породы, опоки, пирокластические (туф, туффиты) и эффузивные (кварцевые порфириты) образования.
Пирокластические породы обнаружены на вулканах Нафтис-Чеби (Грузия) и Алигул (Туркмения). Обломки эффузивных пород найдены в выбросах вулканов: Восточная Кила-Купра (Грузия), Шуго (Западная Кубань) и Булганакский (Керченский п-ов).
В грязевулканической брекчии установлено около 90 минералов, которые по генетическим признакам могут быть разделены на три группы.
К первой группе относятся реликтовые минералы (т. е. унаследованные от переработанных пород), представляющие собой продукты механического разрушения осадочных пород. Это — кварц, полевые шпаты, слюды, минералы глин и другие.
Вторая группа объединяет минералы, которые генетически связаны с процессами, протекающими в твердой фазе продуктов извержений (некоторые из них имеются и в осадочных породах, подстилающих вулканы). Здесь выделяются две подгруппы. Наиболее распространены в минералах первой подгруппы сульфаты и карбонатные образования. Во второй подгруппе особый интерес представляет бор — улексит.
Несколько особняком стоит группа минералов — производных термального метаморфизма брекчии, подвергшейся действию высоких температур горевших газов (1000—1200°С). Это окись кальция, известково-натриевые полевые шпаты и стекло.
Минералогический состав твердых выбросов грязевых вулканов объединяется в следующие классы: сульфиды, окислы, силикаты, карбонаты, фосфаты, бораты, сульфаты и галоиды.
В комплексе изучения продуктов деятельности грязевых вулканов особый интерес представляют геохимические исследования твердых выносов и прежде всего изучение геохимических особенностей органического вещества (ОВ) пород.
Среди продуктов твердой фазы часто попадаются пропитанные нефтью песчаные породы. Нередко встречаются плотные карбонатные породы с включениями в микротрещинах капелек жидкой нефти. Откуда вынесены они, из каких глубин? Какова природа ОВ, заключенного в породе? Выяснение этих вопросов представляет научно-теоретический и практический интерес, так как дает конкретную информацию о статиграфической приуроченности вулканов к местам скоплений углеводородов.
Авторами в геохимической лаборатории Сектора грязевого вулканизма Института геологии АН Азербайджанской ССР проводились комплексные исследования продуктов твердой фазы деятельности грязевых вулканов. Вот некоторые результаты этих исследований.
Сингеиетичные битумоиды встречены в широком диапазоне от верхнего мела до ширакской толщи (верхний плиоцен); они характерны как для терригенных (глины, песчаники), так и для карбонатных пород. В этом отношении выделяются твердые выносы грязевых вулканов Восточной Грузии (Северный Тюльки-тепе, Восточный Аладжик, Байда, Пховели), юго-западной Туркмении (Гек-Патлаук, Кеймирская группа, Гограньдаг) и Керченского п-ва (Джау-тепе, Булганакский, Владиславовский). При этом сингенетичные битумоиды характеризуют преимущественно олигоцен-миоценовый комплекс отложений, прорезаемый жерлом вулкана, и встречены в основном в карбонатных породах.
Полученные данные геохимических исследований органического вещества — выбросов грязевых вулканов используются при оценке перспектив нефтегазоносности зон развития вулканизма.
Впервые проводились и радиометрические, исследования грязевых вулканов Советского Союза; изучалась радиоактивность обломков пород грязевулканической брекчии. В результате этих работ получены данные о сравнительной радиоактивности отдельных комплексов осадочных образований, вскрываемых жерлом вулкана.
Изучены микроэлементы в составе грязевулканической брекчии. В твердых выбросах грязевых вулканов установлено около 30 микроэлементов. Это в основном элементы группы железа (Ni, Cr, V, Мn, Со), металлические и рудные элементы (Сu, Рв, Zn, Mo, Hg), редкие и рассеянные элементы (Li, Rb, Cs, Zr). Характерными элементами для грязевулканической брекчии являются бор, ртуть, марганец, барий, стронций, щелочные металлы — литий, рубидий, цезий.
Выявлена повышенная (до 0,4%) бороносность грязевулканической брекчии во всех районах развития вулканизма. В ряде регионов (Керченский п-ов, о-в Сахалин) с брекчией связаны проявления ртути. Весьма высока и концентрация марганца (до 1 %). Повышенное содержание ряда элементов — бора, ртути, мышьяка, лития, рубидия и цезия в брекчии свидетельствует и о возможности их накопления в процессе грязевулканизма.