Some information about the products of mud volcanoes

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.

Кривые изменения содержания микрокомпонентов в водах грязевых вулканов

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.

Глыба песчаника, выброшенная грязевым вулканом Бахар

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.

• ← Eruptions of mud volcanoes
• The formation of mud volcanoes →