Деякі відомості про продукти діяльності грязьових вулканів

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.

• ← Виверження грязьових вулканів
• Утворення грязьових вулканів →