Xreferat.com » Рефераты по геологии » О природе грязевых вулканов

О природе грязевых вулканов

Профессор, д. г.-м. н. В.Н.Холодов, Геологический институт РАН, Москва

Грязевые вулканы представляют собой довольно широко распространенное геологическое явление. В настоящее время на нашей планете насчитывается более 1700 надводных и подводных грязевулканических построек. Некоторые грязевые вулканы-гиганты, особенно часто встречающиеся на территории Азербайджана, имеют высоту 400-450 м, площадь кратерной площадки 900-1000 м2, а общий объем твердых выбросов в момент извержения в них превышает 2400 млн м3. Особенно крупных размеров достигают грязевые вулканы Алятской гряды - Туорогай, Большой Кянизадаг, Дашгиль, Котурдаг, Айрантекян, Каракюре, Солахай и др.

Обычная грязевулканическая деятельность четко распадается на два периода. Извержения начинаются со взрыва газов в кратере, разрушения кратерной пробки и поступления на поверхность потоков полужидких грязебрекчий. Одновременно из жерла вулкана выбрасываются твердые обломки и глыбы пород, нередко происходит самовозгорание углеводородных газов и над кратером появляется горящее пламя. Его высота может достигать нескольких сотен метров. Массы грязебрекчий, содержащих большие количества воды, нефти, сероводорода и рассеянных сульфидов, растекаясь на площади, надстраивают старый конус. При этом объемы твердых выбросов огромны.

Извержение вулкана обычно длится несколько дней, сопровождается землетрясением, мощным подземным гулом и иногда распадается на отдельные фазы, в течение которых преобладают то одни, то другие продукты грязевулканической деятельности.

Затем вулкан надолго затихает. На кратерной площадке его появляются многочисленные сальзы и грифоны, непрерывно поставляющие на поверхность жидкую грязь, газ, воду. а иногда и нефть. Здесь у каждого источника, пробивающегося на поверхность, отлагается масса плотных глинистых корок, которые наращиваясь, превращаются в миниатюрное подобие вулкана. Такие сальзы. размерами не более 2-3 м высотой встречаются в кратерах в огромных количествах. Так, в кратере Дашгиль установлено 45 подобных построек, в кратере Айрантекяна - 66, а в кратере Отманбоздага даже 85.

Одновременно на склонах вулканического конуса начинается окисление и эрозия грязевулканических построек. Серые и зеленовато-серые глины, содержащие рассеянные сульфиды окисляются и превращаются в бурые, красновато-бурые породы, обогащенные гидроксидами железа и марганца. Склоны покрываются сетью глубоких оврагов (барранкосов), радиально расположенных по отношению к кратерной площадке; по ним перемещаются как глубинные воды вулканов, поступающие из грифонов и сальз, так и атмосферные осадки временно скапливающиеся в неровностях рельефа.

Таким образом, в грязевых вулканах постоянно чередуются периоды извержении с периодами относительного покоя. Во времени извержения различных грязевых вулканов происходят крайне неравномерно. Так, например, вулкан Джау-Тепе (Керченский полуостров) с 1864 по 1942 г. извергался 7 раз, Туорогай (Азербайджан) с 1841 по 1950 г. - 6 раз, тогда как в течение XX столетия зафиксировано только 2 извержения вулкана Шуго (Тамань). Впрочем, вполне вероятно, что такая неравномерность грязевулканического процесса объясняется неполнотой выполненных наблюдений.

Грязевые вулканы с древнейших времен привлекали внимание геологов; им посвятили свои работы такие выдающиеся ученые как Н.И.Андрусов. И.В.Мушкетов, Г.В,Абих, В.И.Вернадский, А.Д.Архангельский, И,М.Губкин. К.Н.Калицкий, Д,В.Голубятников, В.В.Белоусов, Н.С.Шатский, А,Б.Ронов, П.Н.Кропоткин, В.Е.Хаин, А. И. Косыгин, Е.Ф.Шнюков и др.

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,К,Калинко, А.А.Якубов, М.М.Зейналов, З.А.Буниат-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.

О закономерностях распределения грязевых вулканов

О природе грязевых вулканов

Рис. 1. Распределение грязевых вулканов

Как наземные, так и подводные грязевые вулканы очень редко бывают одиночными; чаще они группируются в грязевулканические провинции разных размеров (рис. 1).

Наиболее крупные провинции грязевых вулканов сосредоточены в юго-восточной и северо-западной частях Кавказа.

В пределах Азербайджана (Апшеронский полуостров, юго-западный Гобустан и Нижнекуринская впадина) закартировано свыше 220 грязевулканических структур. Обычно они связаны с антиклинальными поднятиями, отчасти контролируются тектоническими разломами и иногда пространственно совпадают с крупными нефтяными и газовыми месторождениями[1, 2].

В северо-западной части Западно-Кубанской впадины, на Таманском полуострове, а также в пределах Керченского полуострова располагается еще одна крупная грязевулканическая провинция. Здесь зафиксировано свыше 100 грязевулканических проявлений [3, 4].

Менее крупные грязевулканические провинции, в состав которых входит обычно несколько десятков грязевых вулканов, установлены в Италии (долина р.По, о.Сицилия), в Албании, в Румынии, в западной Туркмении, в пределах Горганской равнины Ирана, на макранском побережье Ирана и Пакистана, в северном Белуджане Пакистана, в Джунгарии (КНР), в западных районах Бирмы, на островах Малайзии и Индонезии, на острове Новая Гвинея. Характерно широкое распространение грязевых вулканов на острове Сахалин, на островах Хонсю и Хоккайдо (Япония), а также в Новой Зеландии.

В западном полушарии грязевые вулканы известны на острове Тринидад (государство Тринидад и Тобаго), в Венесуэле и в северной Колумбии; они установлены также на побережье Мексиканского залива, в Калифорнии, в Гренландии и в Исландии.

Местные названия грязевых вулканов варьируют в очень широких пределах; их именуют сальзами, макалубами, глодурами, болборосами, пыклями (вариетет-пекло), грифонами, потоссами, морнами, буффами, ярдами, эрвидеросами, намарами, порсугелями.

Среди подводных грязевулканических провинций, пожалуй, самой крупной является Южнокаспийская впадина; здесь с помощью эхолотирования, геоакустического профилирования и аэромагнитной съемки выявлено более 136 грязевулканических построек на дне моря.

Менее детально изучены подводные грязевулканические провинции Черного и Средиземного морей; в них соответственно исследовано 25 и 16 грязевулканических сооружений.

Подводные грязевые вулканы довольно широко распространены на шельфах океанов и внешних морей; также как холодные потоки углеводородов ("сипы") они установлены в пределах западного и восточного тихоокеанского побережий, на шельфах Атлантического океана. Норвежского и Баренцева морей ( рис. 1).

В целом, рассматривая закономерности распространения грязевых вулканов на континентах планеты, а также в морях и океанах (рис.1) , нетрудно придти к выводу, что большинство грязевулканических провинций отчетливо тяготеет к альпийской зоне складчатости. Ее распространение также обозначено на рис. 1 и подтверждает вывод, сделанный ранее в работах М.К.Калинко, Р.Р.Рахманова, - современный грязевой вулканизм контролируется расположением альпийских горных сооружений.

При этом главной ареной, на которой проявляется грязевой вулканизм, являются предгорные и межгорные впадины, в которых накапливаются мощные толщи терригенно-глинистых кайнозойских отложений. Так, общеизвестно, что в пределах Мексиканской впадины мощность осадочного чехла оценивается в 10 км, в Южно-Каспийском бассейне она равна I9-20 км, в Западно-Туркменской впадине - 14 км, в Омано-Макранской депрессии - 11 км, а в пределах Иорвадийско-Андаманского региона она колеблется от 14 до 18 км.

Обычно области распространения грязевых вулканов совпадают с наиболее крупными нефтегазоносными бассейнами и соответствующими им элизионными системами [5, 6].

Наконец, следует подчеркнуть, что в грязевулканических провинциях обычно очень широко развиты мощные глинистые толщи и зоны сверхвысоких пластовых давлений флюидов (СВПД). Последнее обстоятельство особенно рельефно доказал М.К.Калинко, установивший их проявления в районах Мексиканского залива и острова Тринидад, в Западно-Кубанской впадине и на Апшеронском полуострове, в Западно-Туркменской впадине, в районе Эльбурса, на Макранском побережье Ирана и Пакистана, в Джунгарской впадине, в Западной Бирме и на острове Ява.

Морфогенетическая типизация грязевых вулканов

О природе грязевых вулканов

Рис. 2.

Если использовать данные, характеризующие 500 и более наземных и подводных грязевых вулканов Крымо-Кавказского и Южнокаспийского регионов, то можно выделить среди них ряд морфогенетических типов (рис.2).

К первому типу грязевулканических построек относятся диапировые образования (I а,б,в). Обычно это крупные грязевые вулканы, в которых грязевулканическая брекчия отличается вязкой консистенцией и выдавливается из кратерного канала, образуя столбообразные некки. Типичными примерами вулканов этой группы могут служить Разнокол (Тамань), Котурдаг (Гобустан), Кобек и Боя-Даг (Западная Туркмения).

О природе грязевых вулканов

Рис 3.1

Разнокольский грязевой вулкан расположен на левом берегу старой протоки р. Кубань, вблизи от села Юрьево. Здесь непосредственно из-под заросшей травой почвы, без каких-либо других следов грязевулканической деятельности, выдавливается огромное колбасоподобное тело, высотой в 2-3 м и шириной в 15-20 м (рис. 3.1). Сползая вниз по откосу берега вязкая грязебрекчия разламывается на блоки и формирует гигантский оползень, длина которого достигает 1.5 км, при ширине в 50-100 м; он под прямым углом пересекает крутой левый берег протоки (рис. 32,3). В плотной глине потока встречены редкие включения обломков пород и глыб размерами от 0.50 х 0.70 до 1.5 х 3 м; они слагаются песчаниками, карбонатными обломками и сидеритовыми конкрециями. По Е.Ф.Шнюкову выдавливание диапира осуществляется неравномерно; в одних частях оно определено в 12 см/мес., в других - до 75 см/мес. Во времени интенсивность процесса тоже меняется, то ускоряясь, то замедляясь.

О природе грязевых вулканов

Рис. 3.2

О природе грязевых вулканов

Рис. 3.3

Грязевой вулкан Котурдаг представляет собой огромную конусовидную гору, осложненную небольшой кратерной площадкой, напоминающей гигантский бархан. Из кратера вулкана выдавливается бугор плотной глинистой грязебрекчии; его ширина достигает 30 м, а высота - 15 м. Так же, как в пределах Разнокола, грязебрекчиевый язык разламывается на фрагменты, прорывает кратерный вал в его южной части и протягивается вниз по склону грязевулканической горы на расстояние 1.5 - 2 км. В плотной глине вулкана видны многочисленные зеркала скольжения; на фоне плотной глинистой массы темно-коричневого цвета разбросаны редкие, но крупные обломки мергелей, зеленовато-серых песчаников и красноцветных глинистых пород. А.А.Якубов и М.М.Зейналов установили, что скорость выдавливания глинистых грязебрекчий в Котур-Даге оценивается в 1.2-1.5 м/мес.; наши замеры в 1987 году позволили рассчитать ее величину в 1 м/мес.

О природе грязевых вулканов
О природе грязевых вулканов

рис. 3.4, 3.5

Существенно отличается от Разнокола и Котурдага строение грязевого вулкана Кобек, расположенного на своде одноименной антиклинали в 1.0-1.5 км северо-восточнее Боядага (Западная Туркмения). По особенностям строения некк вулкана Кобек мало отличается от так называемых "шайтанских садов". Обычно это округлые в плане участки размером 10 х 5 или 25 х 30 м, в пределах которых сконцентрировано большое количество вертикальных труб, сложенных карбонатным песчаником. В длину отдельные тела достигают 1.5-2.0 м, диаметр их колеблется от 1.0 до 25-30 см; они часто сливаются между собой, образуя сооружение, похожее на музыкальный орган, но нередко обособлены друг от друга и тогда становятся подобны останцам стволов деревьев в вырубленной роще. Высота всего некка, состоящего из многочисленных труб, достигает 5-12 м (рис. 34,5).

По существу, столбообразное тело в жерле грязевого вулкана представляет собой песчаную кольматацию*, окаменевшую и превращенную в песчаник вследствие дегазации и падения давления СО2. Формирование подобных систем песчаных 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 является следствием быстрого падения давления в газоводном флюиде, содержащем много растворенных карбонатов. Об этом свидетельствует наличие тонких каналов, фиксирующих движение газов в центральных частях трубок, и частые переходы труб в конкреционные, причудливые по форме, тела.

По сути своей процесс тождественен формированию инъекционных пластических песчаных даек, различные разновидности которых были описаны в работах В.А.Горина, З.А.Буниат-Заде в Азербайджане, В.Н. Холодовым в Восточном Предкавказье, П.И.Иванчуком, В.Н.Холодовым на Челекене и в Западной Туркмении.

О природе грязевых вулканов

рис. 3.6

Некк грязевого вулкана Боя-Даг, известный в литературе под названием Кара-Бурун ("черный нос"), представляет собой каменистый усеченный конус с почти отвесными стенками; высота его достигает 30-40 м, а диаметр основания 20-30 м. Это столбообразное поднятие сложено глыбами и обломками серых и рыжевато-серых песчаников и включениями фрагментов песчаных карбонатных труб. Их размеры колеблются от 0.5 до 3 м, в поперечнике. Вся масса обломков сцементирована глинистой и алеврито-песчаной грязебрекчией.

Некк Кара-Бурун осложняет присводовую часть Боядагской антиклинали. Он хороший географический ориентир в Западно-Туркменской впадине (рис. 3.6 ).

О природе грязевых вулканов

рис. 4.1

Ко второму типу грязевых вулканов (рис. 2, II ) относятся постройки, возникающие за счет периодического поступления на поверхность полужидких масс грязебрекчий; во время очередного извержения они растекаются от кратера к периферии вулкана, надстраивая вулканическое сооружение и увеличивая, таким образом, объем концентрически построенного конуса.

 

О природе грязевых вулканов

рис. 4.2

Размеры таких грязевых вулканов колеблются от 30-40 м в высоту и до 0.5 км2 в основании, но в отдельных случаях достигают 400-420 м в высоту и 20-25 км2 в площади основания. Сравнительно небольшие вулканические постройки часто встречаются в пределах Керченско-Таманской области, а также в некоторых районах Западной Туркмении и Азербайджана. На рис. 4.1 показан внешний вид вулкана Аляты (Бихар), расположенного на берегу Каспийского моря в районе Гобустана; на рис. 4.2 - грязевой вулкан Туорогай, возвышающийся над равниной каспийского побережья.

Кратерные площадки грязевых вулканов второго типа обычно осложнены многочисленными сальзами и грифонами - миниатюрными подобиями материнской грязевулканической постройки. Их внешний вид и детали строения показаны на рис. 4.3, 4.4; они постоянно выделяют воду, жидкую грязь, газовые пузыри и пленки нефти. Общий вид этих образований весьма экзотичен и, группируясь, они напоминают лунный ландшафт.

О природе грязевых вулканов

4.3

К третьему типу следует отнести грязевые вулканы, в которых вместо гряэевулканических сооружений образуются солончаки, заболоченные участки с лужами жидкой грязи, занимающие большие площади и практически не возвышающиеся над окружающим рельефом. Такое грязевое болото обычно бывает осложнено небольшими сальзами или грифонами, размеры которых не превышают нескольких метров в высоту; из них постоянно изливается жидкая грязь,

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: