О природе грязевых вулканов

Динамика развития грязевого вулкана

В развитии подавляющего большинства грязевых вулканов можно отчетливо различить три стадии: 1) стадию формирования грязевулканического очага, обусловленную особенностями развития элизионной системы; 2) стадию извержения грязевого вулкана, в значительной степени отражающую состав и условия залегания грязевулканического очага; 3) стадию пассивной грифонно-сальзовой деятельности, видоизменяющую последствия извержения грязевого вулкана и подготавливающую следующее его извержение.

Первая стадия протекает на фоне аккумуляции терригенно-глинистых отложений, углубления впадин и поступления флюидогенерирующих глин в области повышенных температур и давлении. При этом первичные свойства захороняемых глин предопределяют те соотношения компонентов во флюидах грязевулканического очага, которые играют большую роль в определении типа извержения и даже морфогенетического типа грязевого вулкана; в этом отношении грязевой вулканизм очень похож на лавовый. в котором, как известно, кислотность - щелочность магмы и коэффициент эксплозивности предопределяют особенности извержения и характер вулканической постройки.

Очень большое значение в деятельности грязевых вулканов играет величина суммарного СВПД, возникающего в очаге. Оно, так же как и компонентный состав фдюидов в значительной степени зависит от первичных, палеогеографических, седиментационно-диагенетических, фациальных и тектонических условий залегания глинистых пород, слагающих элизионные системы.

В целом, формирование грязевулканического очага направлено в сторону интеграции и гомогенизации твердых, жидких и газообразных компонентов и в условиях закрытой физико-химической системы создает отличную от вмещающих отложений потенциально активную и подвижную среду слоя-волновода.

Вторая стадия развития грязевого вулкана начинается с вскрытия грязевулканическою очага системой разломов и трещин, что связывает переход закрытой физико-химической системы в открытую. Этот процесс сопровождается фазовой дифференциацией вещества и одновременным движением масс от очага к дневной поверхности.

Главным фактором, регулирующим извержение, является падение давления, связанное с перемещением грязевулканической массы по каналу от очага к дневной поверхности. Снижение давления очень интенсивно воздействует на пластичность разжиженных глин; как известно. уменьшение его превращает полужидкую массу в плотное глинистое тело.

Очень большую роль во время извержения вулкана играет потеря га-зовой составляющей; она меняет свойства остаточного раствора и неред-ко приводит к образованию аутигенных минералов, кольматирующих канал вулкана. Так, например, потеря газообразного СОо вблизи от дневной поверхности смещает карбонатные равновесия в сторону выпадения твердой фазы карбонатов. Последние цементируют до этого подвижные пески-плывуны и образуется пробка-кольматация, перекрывающая грязевулканический канал. Многократное повторение осаждения карбонатов и про-давливание сквозь сформировавшуюся песчано-карбонатную пробку газо-водных песчаных плывунов может создать целую систему карбонатных песчаных труб, известных под наименованием "шайтанские сады" (Западная Туркмения).

Потеря метана способствует концентрации тяжелых углеводородов и формированию кировых и асфальтовых образований цементирующих пески.

Очень большое значение при извержении грязевого вулкана имеет поведение трудносжимаемой воды. Ее резкое выделение из грязебрекчий и уход по каналу вулкана к поверхности может вызвать эффект "бешеной скважины", способствовать образованию дефицита массы на глубине и возникновению кальдеры проседания вокруг кратера вулкана.

В некоторых случаях запечатывание каналов вулкана происходит чисто механическим путем, так .как в них могут застрять глыбы и об-ломки твердых пород, захваченных грязевым потоком из вмещающих по-род; их размеры иногда достигают 5- 10 м³.

Очень часто кратер вулкана забивается грязебрекчиями, объемы которых необычайно велики. По подсчетам А.А.Якубова и А,Д.Алиева масса грязебрекчий выброшенных на дневную поверхность в результате деятельности 220 вулканов Азербайджана составила I00-II0 млн м³.

Как бы то ни было, но процесс извержения грязевого вулкана, в целом, направлен на разделение компонентов, интегрированных в грязе-вулканическом очаге. Он вызывает существенное падение СВПД в области питания системы, завершается запечатыванием ранее активно действую-щего канала и переходом к следующему, относительно спокойному этану развития.

Третий. сальзово-грифонный этап развития грязевого вулкана с одной стороны можно рассматривать как завершение извержения, а с другой - как подготовку следующего катаклизма. В этот период на глубине, в области очага вулкана, регенерируется СВПД, поскольку развивающиеся элизионные процессы в условиях замкнутой физико-химической системы способны восстанавливать свои исходные параметры (Р.Т ).

Одновременно уменьшается проницаемость той пробки, что запеча-тывает грязевулканический канал.

Следует подчеркнуть, что грязебрекчий, перекрывающие каналы вулкана и формирующие кратерную площадку редко представляют собой полностью непроницаемую систему; в них часто обнаруживаются трещины, зоны повышенной проницаемости и каналы, по которым в первую очередь двигаются и разгружаются газы. В истории многих грязевых вулканов известны длительные периоды существования огненных факелов, которые в течение значительного отрезка времени, уже после завершения активных извержений, украшали кратерные площадки. Они несомненно представляют собой результат миграции газообразных углеводородов, сгорающих при выходе на дневную поверхность.

По следам мигрирующих газов в сальзово-грифонный этап развития грязевых вулканов устремляются воды. Они выносят из запечатывающих эруптивный канал вулкана грязебрекчий большое количество тонкого глинистого материала, расширяя и совершенствуя пути разгрузки. В то же время они захватывают, частично растворяя в себе, такое большое количество глинистого материала, что превращаются в настоящий глинистый раствор искусственно создаваемый нефтяниками для нужд бурения.

Газоводные смеси, несущие массы пелитового глинистого материала, постепенно разрушают сплошность грязевулканической пробки, за-печатывающей эруптивный канал вулкана. С другой стороны, их выход на дневную поверхность сопровождается отложением глинистых скоплений со всех сторон окружающих канал разгрузки и постепенно формирующих конусообразные постройки в миниатюре напоминающие грязевой вулкан.

В целом сальзово-грифонные воды грязевых вулканов по составу очень похожи на пластовые воды нефтяных и газовых месторождений региона. Любопытно также, что в пределах одного и того же кратерного поля каждая сальза выносит воды разного класса и типа.

Таким образом, период усиленной сальзово-грифонной деятельности нарушает монолитность грязевулкавических скоплений запечатывающих кратер грязевого вулкана, делает их рыхлыми, пронизанными многочисленными вертикальными каналами и полостями. В результате эта разрыхленная масса грязебрекчий оказывается не в состоянии противостоять давлению грязевулканического очага и при первом же землетрясении, сейсмическом толчке, тектонической подвижке или другом нарушении равновесия вовлекается в новое извержение,

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект N 01-05-64722 и 00-15-98483.