Деякі відомості про продукти діяльності грязьових вулканів
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
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.