4. Грязевой вулканизм

Во время практики на Таманском полуострове мы столкнулись с удивительным процессом, явление которого до сих пор не изучено полностью - грязевой вулканизм.

История общения человечества с грязевым вулканизмом берет свое начало еще в давние времена. Известны древние племена, которые поклонялись грязевым вулканам. О грязевых вулканах писал Гомер в <Одиссее> (Шнюков и др., 1986). По мнению профессора С.А.Ковалевского, одно из двустиший <Одиссеи> рассказывает о посещении аргонавтами Керченско-Таманской области, точнее, Керченского пролива и о плавании <Арго> вдоль грязевых вулканов. Стоит отметить, что наиболее крупные области развития грязевого вулканизма приурочены к Альпийскому, Гималайскому и Тихоокеанскому подвижным поясам. В бывшем СССР в наибольшей степени грязевой вулканизм развит в Азербайджане, в акватории Каспийского моря. Также широко известны грязевые вулканы Керченско-Таманской структурной зоны (Шнюков и др., 1986).

Стоит рассказать подробнее о размещении вулканов на поверхности Земли. Грязевые вулканы очень редко бывают одиночными. Чаще они группируются в наземные или подводные провинции (Холодов, 2002). Наиболее крупные вулканы сосредоточены в юго-восточной и северо-западной частях Кавказа. В пределах Азербайджана закартировано свыше 220 грязевулканических структур. В северо-западной части Западно-Кубанской впадины, на Таманском и Керченском полуостровах располагается еще одна крупная провинция. Здесь зафиксировано свыше 100 грязевулканических проявлений. Среди подводных грязевулканических провинций самая крупная - Южно-Каспийская впадина. Здесь с помощью эхолотов и аэромагнитной съемки выявлено более 136 построек. Менее детально изучены провинции Черного и Средиземного морей. В них соответственно исследовано 25 и 16 грязевулканических сооружений. Подводные грязевые вулканы широко распространены на шельфах океанов и внешних морей. Также, как и холодные потоки углеводородов, они обнаружены в пределах западного и восточного тихоокеанских побережий, на шельфах Атлантического океана, Норвежского и Баренцева морей.

Что же является причиной образования грязевых вулканов именно в этих местах? Чтобы ответить на этот вопрос следует понять, что же представляют собой эти вулканы. Но одной из основных проблем изучения грязевого вулканизма является отсутствие единой терминологии в определении процесса и морфологических форм. Впервые в отечественной литературе грязевые вулканы описывались как пучины, грязевые ключи, пекла, плеваки. О <грязевых вулканах> или <зальцах> одними из первых писали Н. И. Воскобойников и А. В. Гурьев (1832). Уточненный термин <грязевой вулкан> введен Г. П. Гельмерсеном в 1886 году и представляет собой перевод немецкого . Самую точную и ясную формулировку термина <грязевой вулкан> дает геологический словарь: < Грязевой вулкан - большой холм плоскоконической формы, сложенный целиком или только с поверхности сопочными отложениями и обладающий на вершине воронкообразным кратером и уходящим на глубины каналом, из которого периодически или непрерывно выделяется газ, вода, иногда с пленками нефти, обломки пород и сопочная грязь; последняя растекается по склону сопки, наращивая сопочный конус. Через некоторые промежутки времени происходят извержения, сопровождающиеся весьма бурными выделениями газов (взрывами) и выбросами обломков пород на значительную высоту >

Рис. 25. <Старый> конусовидный вулкан на г.Карабетова.

Рис.26. Грязевое озеро на г.Карабетова.

Рис.27. <Молодой> конусовидный вулкан в грязевом озере на г.Карабетова.

Рис.28. Поток, стекающий из грязевого озера в овраг.

Рис.29. Пузырик газа на грязевом озере.

Рис.30. Кусок обожженной глины на горе Карабетова.

Рис. 31. Две стадии извержения грязевого вулкана.1- первая стадия извержения 2- вторая стадия извержения

В середине двадцатого века были предложены точки зрения на условия образования и механизмы действия грязевых вулканов, которые легли в основу современных представлений о грязевом вулканизме.

Важнейшим условием проявления грязевого вулканизма исследователи признают наличие мощных толщ однородных, глинистых пород (Авдусин, 1948). Е. Ф. Шнюков (1971) считает, что образование грязевых вулканов определяется рядом благоприятных условий, важнейшими из которых являются наличие мощных толщ высокопластичных глинистых пород, их высокая обводненность, газовые залежи с аномально высокими давлениями, диапировые структуры и тектонические нарушения. Объясняя механизм действия грязевых вулканов, Е. Ф. Шнюков отмечает, что глубоко в недрах происходит накопление (аккумуляция) газов, чаще всего углеводородов. В результате накопления наступает критический момент, при котором отношение пластового давления к литостатическому достигает предела, достаточного для разрыва сплошных пород. Газовый поток резко устремляется вверх, захватывая с собой глубинные воды, жидкую глину, фрагменты вышележащих пород. При достижении поверхности земли (или морского дна) происходит выброс продуктов вулканизма. Характерной чертой является цикличность процесса - после извержения по мере накопления новых порций газов, в основном засчет миграции из соседних пластов первоначальные условия восстанавливаются. Дальнейший ход процесса приводит к новому извержению.

В настоящее время существует несколько основных точек зрения на механизм действия грязевых вулканов.

По мнению М. Л. Коппа, грязевые вулканы образуются в условиях сжатия (Копл, 1985). Вначале образуется антиклинальная складка в слоях, перекрывающих пластичную толщу. Постепенно пластичный материал выжимается в ядро антиклинальной складки. При дальнейшем сжатии образуется лежачая складка, в ядро которой происходит нагнетание пластичных пород. Горизонтальное сжатие продолжается и происходит запрокидывание складки с образованием поверхности надвига, по которой впоследствии пластичные породы с захваченными обломками разного возраста выходят на поверхность.

М. К. Иванов (1999) считает, что грязевой вулканизм является одним из проявлений зон разгрузки углеводородных потоков (УВ). По мнения М. К. Иванова (1999) основными факторами возникновения грязевых вулканов являются: высокие скорости осадконакопления или тектонического погребения осадков; литологический состав осадочнопородных бассейнов, обеспечивающий высокую флюидную продуктивность; наличие системы открытых разломов. Грязевые вулканы являются прямыми свидетельствами разгрузки фокусированных флюидных потоков в атмосферу или гидросферу. Глубоководные грязевые вулканы являются полными аналогами подобных структур, расположенных на суше. Механизм действия грязевого вулканизма схож с механизмом действия магматического вулкана. Грязевые вулканы распространены как в областях тектонического сжатия, так и растяжения. Разуплотненный, дезинтегрированный и флюидизированный устремляется верх по зонам повышенной трещиноватости и открытым разломам. Во время движения вверх по каналу разжиженная пульпа представляет собой смесь воды, газа (в основном метана), тонкого глинисто-алевритового материала и обломков, представляющих собой части различных пород, слагающие прорываемы осадочный комплекс.

Общим во всех представлениях о механизме грязевого вулканизма является образование грязевулканических отложений. Отложения грязевого вулкана, вынесенные на поверхность, образуются во время прорыва пород вышележащего разреза. Поднимаясь на поверхность, грязевулканические отложения ассимилируют образцы пород разреза. Отложения грязевых вулканов представляют собой смесь материала, прорванного разрезом. Таким образом, грязевые вулканы предоставляют уникальную возможность заглянуть в недра глубоководного осадочного бассейна.

Холодов (2002), используя данные, характеризующие более 500 наземных и подводных грязевых вулканов Крымо-Кавказского и Южно-Каспийского регионов, выделяет среди них четыре морфогенических типов.

К первому типу построек относятся диапировые образования. Обычно это крупные вулканы, в которых грязевулканическая брекчия отличается вязкой консистенцией и выдавливается из кратерного канала, формируя столбообразные некки. Вулканы подобного вида мы в Тамани не наблюдали.

Ко второму типу грязевых вулканов относятся постройки, возникающие засчет периодического поступления на поверхность полужидких масс грязебрекчий. Во время извержения они растекаются от кратера к периферии вулкана, надстраивая его и увеличивая таким образом объем концентрических построенного конуса. Размеры таких грязевых вулканов достигают 30-40 м в высоту и 0.5 км² в основании, а в отдельных случаях - 400-420 м в высоту и 20-25 км² в площади основания. Подобный вулкан мы встретили на горе Карабетова. Он представлял собой грязевой конус практически правильной формы около 4-5 м в диаметре и 4 м в высоту (рис.25). На вершине вулкана кратер отсутствует, а сам конус сложен из рыхлой глины, которая со временем уплотнилась. Это указывает на то, что вулкан образовался достаточно давно.

К третьему типу следует отнести вулканы, в которых вместо грязевулканических 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. Из них постоянно изливается жидкая грязь, реже нефть. Характерный пример этой группы - Булганакский грязевулканический очаг, находящийся в 8-10 км севернее города Керчь. Подобное мы наблюдали и на Таманском полуострове. Данный вулкан представлял собой лужу жидкой грязи овальной формы около 10 м в ширину и 25 м в длину. По длине она ориентирована с юга на север, и самое широкое место (11,5 м) находится в северной ее части (рис.26). Также там есть небольшой конус, около 0.5 м в высоту. Из него периодически извергается глина, которая постепенно надстраивает конус (рис.27). Грязевое озеро находится под наклоном, поэтому юго-восточная ее часть медленно стекает в овраг (рис.28).По всей глиняной луже разбросаны периодически лопающиеся пузырьки газа, расположенные в разных по плотности областях лужи. В самой жидкой части, на северо-западе, располагаются 3 пузырика, которые, скорее всего, обозначают кратеры, они довольно часто лопаются и появляются снова. Если сместиться на восток, в самую густую часть вулкана, то там мы увидим еще 2 пузыря, которые лопаются очень медленно и неохотно. В южной части, где плотность глины средняя, также присутствуют пузыри (рис.29).

Четвертый тип грязевых вулканов представлен вдавленными синклинальными структурами Керченского полуострова. Обычно это крупные и округлые впадины диаметром более 200-300 м, распложенные на относительно ровной поверхности и окруженные кольцевыми разломами. Центральные части впадины заняты водой, которая местами пузырится от поступающих внизу газов. Грязевулканическая структура располагается во вдавленной синклинальной складке второго порядка, которая, как правило, осложняет присводовую часть антиклинальной складки. Здесь по разломам, ограничивающим жерло, осуществляется опускание части грязевулканической постройки, в которой чередуются сопочные брекчии и нормальные осадочные отложения. Такие провалы особенно типичны для грязевых вулканов и складок Керченского полуострова. Первый вулкан такого типа представлял собой маленькое озерцо, диаметром около 1,1 м и глубиной 10 см. Со дна периодически поднимались пузырьки газа, скорее всего, как и в предыдущих случаях, метана, так как этот газ не имел ни цвета, ни запаха, а это признак данного газа. По периметру озерца находятся небольшие глинистые холмики. Возможно, недавно произошло извержение, из-за которого они и образовались. Также благодаря извержению произошло оседание части грязевого вулкана, куда со временем набралась вода, образуя озерцо. Разбросаны куски обожженной глины неправильной формы, некоторые из которых имеют оплавленные края, что может служить доказательством недавнего извержения (рис.30). Внутренняя сторона глиняных холмиков покрыта налетом белого минерала, а вокруг найдены кристаллики пирита, которые подробнее описаны в главе <Минералогия>. На предыдущий был похож еще один вулкан. Он представлял собой озеро жидкой глины, которая образовалась, также как и первая, впоследствии извержения.

Вообще, вулканов данного типа в Тамани большинство, но все они несколько отличаются по внешнему виду. Существует уже потухший вулкан, выглядящий как круг, диаметром около 80 м, покрытый слоем рыхлой глины. Если посмотреть на него чуть внимательнее, то можно увидеть, что этот вулкан образован несколькими извержениями. Первое, более сильное, как раз и образовало круг, диаметром 80 м. Здесь глина более светлая, она плотнее, а по внешнему краю уже появилась скромная растительность. второй круг, поменьше. диаметром около 60 м, образовался из-за более позднего извержения. На это указывает то, что глина. составляющая этот круг. более темная, более рыхлая и, кажется, более мягкая (рис.31).

Наши наблюдения на горе Карабетова подтверждают литературные данные (Шнюков, 1971), что эта гора представляет собой антиклинальную складку, осложненную присводовыми синклинальными складками.