Грязевой вулкан

Грязевые вулканы широко распространены в мире, как на суше, так и под водой. Это небольшие формы рельефа, часто имеющие местные названия. Грязевые вулканы зафиксированы в разных странах западного и восточного полушарий. В зависимости от языков выделяются следующие местные названия^[3]:

Грязевые вулканы распространены в зонах тектонической активности с повышенным уровнем сейсмичности и вулканизма и в основном приурочены к зонам альпийской складчатости^[5]. Кроме этого, грязевые вулканы часто приурочены к нефтегазоносным месторождениям и к областям краевых прогибов, заполненных глинистыми массами^[1][2].

На глубине около 6 км формируются крупные резервуары. За счёт обильного выделения газов, тектонических подвижек и высокого межпластового давления на поверхность по трещинам в осадочных породах грязь вместе с водой устремляется наверх^[4].

Большинство из известных на Земле грязевых вулканов возникло 5—10 млн лет назад. Во второй половине XX века на полуострове Челекен, появился вулкан Восточный Дагаджик. Геологи связывают его образование с землетрясением в Юго-Западном Туркменистане 18 мая 1978 года, которое активизировало недра^[8].

Газы, выделяющиеся из кратера грязевого вулкана, различаются в зависимости от состава горных пород и магмы на глубине. Грязевые вулканы, расположенные в вулканических областях, выбрасывают преимущественно сероводород без углеводородных газов и углекислый газ. В нефтегазоносных провинциях вулканологи отмечают выбросы метана, иногда азота, окиси углерода и в меньшей степени углекислого газа. Вода, выделяющаяся при извержении грязевого вулкана, содержит бром, иод, бор и другие химические элементы^[2]. Грязебрекчии, выделяющиеся при извержении включают в себя воду, глину, обломки твёрдых горных пород и часто нефть^[9]. В отличие от изливающих лаву вулканов и гейзеров грязебрекчии имеют температуру, близкую к температуре окружающей поверхности^[4].

Механизм образования грязевых вулканов привлекали и привлекают пристальное внимание геологов и геологов-нефтяников. В XX веке сформировалось три основных теории их происхождения.

Немецкий геолог, один из основоположников изучения геологии Кавказа, Герман Вильгельмович Абих (1806—1886) утверждал, что в основе активности грязевых вулканов лежат эндогенные процессы и действие близко расположенной к поверхности Земли магмы. В результате нагрева газы и вода поднимаются на поверхность, увлекая за собой твёрдые фракции. Эту «магматическую» гипотезу поддерживали такие учёные, как Эдуард Альбертович Штебер, Сергей Александрович Ковалевский, Виктор Афанасьевич Горин, Николай Александрович Кудрявцев, Пётр Николаевич Кропоткин, Борис Михайлович Валяев, Шафаят Фархадович Мехтиев, Сергей Дмитриевич Гемп, Зия Алиевич Буниат-Заде и другие^[3][10].

Академиками Андреем Дмитриевичем Архангельским и Иваном Михайловичем Губкиным была предложена другая гипотеза, которую часто называют «тектонической». Учёные связывали образование грязевых вулканов с развитием диапировых складок, глубинных разломов и надвигов. Диапировые складки образуются в слоях горных пород при внедрении в них из недр пород и веществ, обладающих низкой вязкостью или низкой плотностью. К таким веществам относятся соли, гипс, ангидрит и насыщенные водой глины. Глинистые толщи с большим количеством воды имеют высокую пластичность и высокое пластовое давление, что приводит к изливанию грязи на поверхность^[3][11].

Сторонники этой теории: Николай Сергеевич Шатский, Михаил Михайлович Жуков, Евгений Владимирович Милановский, Василий Ермолаевич Руженцев, Станислав Рудольфович Зубер, Виктор Афанасьевич Горин, Сергей Филиппович Фёдоров, Владимир Гаврилович Бондарчук, Амбберкий Лукич Путкарадзе, Нусрат Юсиф оглы Халилов, Ибрагим Ахмедович Керимов, Аркадий Нисонович Пильчин, Леонид Николаевич Еланский, Михаил Львович Копп и другие, в том числе Зия Алиевич Буниат-Заде^[3].

Грязевые вулканы изучались и описывались в контексте исследования нефтеносных и газоносных структур. Приуроченность областей грязевого вулканизма к нефтегазоносным провинциям и анализ данных привели к появлению теории, согласно которой образование грязевых вулканов связано с формированием и разрушением месторождений нефти и газа. Сконцентрированные на глубине в нефтяных залежах углеводородные газы создают высокое давление, благодаря которому на поверхность поднимаются грязебрекчии и разжиженная грязь с примесью нефти^[3][10]. При изучении нефтегазоносности региона проводится минералогический, петрографический и геохимический анализ выброшенного вулканом вещества, на основании результатов которого оценивается перспективность района^[4].

Сторонники этой теории: Валериан Николаевич Вебер, Казимир Петрович Калицкий, Владимир Дмитриевич Голубятников, Иван Михайлович Губкин, Михаил Кузьмич Калинко, Ахад Алекперович Якубов, Мирсааб Миркязим Зейналов, Зия Алиевич Буниат-Заде, Рагиб Рамиз Рахманов, Бабкен Вартанович Григорьянц, Евгений Фёдорович Шнюков и многие другие^[3].

Окончательно причины, обуславливающие образование и деятельность грязевых вулканов, до сих пор ещё не вполне выяснены^[3]. Исследования ведутся учёными Российской Федерации, Азербайджана, Туркменистана, США, Китая, стран Европы. В частности изучаются процессы метанообразования, механизмы взаимодействия флюидов и горных пород, зависимость формы вулкана от параметров подземных резервуаров, откуда поднимается грязебрекчия^[4].

Перспективны следующие направления изучения грязевых вулканов:

• Грязевые вулканы как экосистемы позволят увидеть особенности поведения микроорганизмов в экстремальных условиях глубинных резервуаров, а также расширить представления о границах биосферы.
• Изучение механизмов образования и выбросов метана, включая бактериальную деградацию углеводородов. Эти исследования могут помочь в разработке климатических моделей и уточнении прогнозов изменения климата.
• Активность грязевых вулканов как индикатор тектонической активности и элемент системы раннего предупреждения о землетрясении^[4].

Грязевые вулканы расположены преимущественно групповыми ареалами, образуя наземные или подводные провинции.

В восточном полушарии крупные грязевулканические провинции находятся в юго-восточной и северо-западной частях Кавказа в предгорных прогибах на территории Азербайджана (Нижнекуринская впадина, полуостров Апшерон и юго-западный Гобустан). В этой области зафиксировано и нанесено на карту более 200 грязевых вулканов. Ещё одна крупная провинция, включающая более 10 грязевулканических структур, находится в северо-западной части Западно-Кубанской впадины, на Таманском и Керченском полуостровах (Россия)^[3].

Менее крупные провинции, насчитывающие несколько десятков грязевых вулканов, расположены в следующих странах восточного полушария.

В западном полушарии грязевые вулканы зафиксированы на территории следующих государств:

Подводные грязевые вулканы распространены преимущественно в шельфовой зоне океанического дна. Отмечены на восточном и западном побережье Тихого океана, на шельфе Баренцева, Норвежского и других морей Атлантического океана.

Самой крупной грязевулканической провинцией является Южно-Каспийская впадина. При помощи эхолотов, аэромагнитной съёмки и геоакустического профилирования здесь выявлено более 136 грязевых вулканов. Провинции Чёрного и Средиземного морей изучены менее детально. Здесь зафиксировано соответственно 25 и 16 грязевых вулканов^[3].

География провинций грязевых вулканов подтверждает теорию о том, что появление и активность этих геологических структур приурочены к зонам современного горообразования (альпийской складчатости), а именно к краевым прогибам и межгорным впадинам, в которых накапливаются мощные толщи кайнозойских отложений, содержащих в том числе глину^[3].

Мощность терригенноглинистых отложений в грязевулканических провинций варьируется от примерно 2 до 18 км. Например, в пределах впадины Мексиканского залива мощность осадочного чехла составляет 10 км, в Западно-Туркменской впадине — 14 км, в Омано-Макранской депрессии — 11 км, на территории Ирравадийско-Андаманского нефтегазоносного бассейна в западной части полуострова Индокитай — от 14 до 18 км^[3].

В грязевулканических провинциях в результате давления осадочных отложений формируется сверхвысокое межпластовое давление, которое выталкивает на поверхность пластичные породы (глины, эвапориты, чёрные сланцы, торфы, мергели, некоторые известняки, угли) в виде флюидов^[12].

Области распространения грязевулканических провинций совпадают с наиболее крупными нефтегазоносными провинциями. Например, нефтегазоносный бассейн Мексиканского залива^[13],Антильско-Карибская нефтегазоносная провинция^[14], Маракайбский нефтегазоносный бассейн^[15], Предкарпатско-Балканский нефтегазоносный бассейн^[16], Джунгарский нефтегазоносный бассейн^[17], Новозеландская нефтегазогеологическая провинция^[18], Предкавказско-Крымская нефтегазоносная провинция (по Бакирову), Прикаспийская нефтегазоносная провинция и другие^[19]. Геологи Акиф Агамехти Ализаде и Нурназар Оразович Назаров после многолетнего исследования грязевых вулканов Западного Туркменистана установили, что наличие этих геологических структур является прямым признаком нефтегазоносности района^[20].

Грязевой вулкан представляет собой плоскоконический холм с часто изрезанными выделяющимися жидкими массами склонами. В верхней части холма находится кратер, от которого вглубь уходит подводящий канал. В глинистой массе в кратере часто находятся обломки различных горных пород, так называемой сопочной брекчии. Высота грязевых вулканов может быть разной: от небольших бугорков до 300—500 метров. Диаметр основания конуса грязевого вулкана может достигать пяти — шести километров^[1]. Распространены и плоские вулканические структуры, когда зеркало кратера находится на одном уровне с окружающей территорией или даже ниже^[3].

На примере грязевых вулканов Таманского и Керченского полуостровов можно выделить две основные формы грязевулканических структур: конусовидные вулканы и плоские сопочные поля^[21].

Различают два подтипа конусовидных вулканов: насаженные и насыпные формы.

В основе насаженных вулканов находится диапировая складка. Относительная высота таких конусов колеблется в пределах 60—100 м, а диаметр основания до 1—1,5 км. Форма вулкана конусовидная или караваевидная с округлой вершиной. В верхней части расположен кратер-провал или кратерное плато. Плоскость кратера-провала по отношению к вершине вулкана углублена на несколько метров. Во время извержения жидкая сопочная брекчия скапливается на вершине в виде шапки и/или стекает по склонам.

Примеры насаженных конусовидных вулканов: Мыска, Бориса и Глеба, гора Карабетова, гора Цимбала, гора Нефтяная. У вулканов Мыска и Бориса и Глеба выражен кратер-провал, у вулканов Карабетова и Цимбала — кратерное плато^[21].

Насыпные вулканы имеют форму правильного конуса, на вершине небольшой кратерный провал или кратерное плато с несколькими грязеизливающими конусами. Относительная высота насыпных грязевых вулканов около 100 м. Внешне и внутренне насыпные вулканы напоминают классический стратовулкан. Крутизна склонов редко превышает 20—25°. Края кратеров часто «порваны» текущими радиально потоками.

Отличительным признаком насыпных конусов грязевых вулканов является их цвет. В основании сопки находятся застывшие и засохшие древние потоки буро-коричневого цвета. По мере приближения к вершине цвет склонов становится коричневато-серым и голубовато-серым. Молодые потоки сопочной брекчии имеют серо-голубой цвет, который под воздействием окисления и по мере старения пород становится буро-коричневым.

Примеры насыпных грязевых вулканов: гора Горелая, Шуго, Ахтанизовская сопка и Джау-Тепе^[21].

Возвышающее над окружающей поверхностью примерно на 20 м плато площадью от 1 км², на котором находится несколько мелких сопок грязевых вулканов. Их конусы усечены почти у самого основания, а относительная высота не превышает 20—30 м. Крутизна склонов мелких сопок достигает 45—50°^[21].

Наряду с сопками грязевых вулканов на плато присутствуют сальзы, грифоны, грязевые чечевицы и озёра.

• Сальзы представляют собой плохо выраженные конусы, заполненные сметанообразной грязью. Высота сальз — 0,5—1,0 м.
• Грифоны проявляются в виде выделения воды и газа в небольших лунках или ваннах.
• Грязевые чечевицы выглядят как плоские лепёшки из застывшей жидкой грязи. Их толщина составляет 50—60 см, а диаметр до 10—12 м^[21].

Озёра на сопочном плато имеют обычно округлую форму диаметром до 40—50 м. Они заполнены солёной водой или жидкой грязью. Существует мнение, что образование таких озёр является маркером угасания грязевулканической деятельности.

Примеры сопочных полей: Гнилая Гора на окраине Темрюка, Булганакская и Тарханская группы сопок на Керченском полуострове^[21].

Внешний вид грязевых вулканов зависит от их морфогенетических типов, которые можно рассматривать как разные стадии единого процесса развития вулкана. На основе данных, описывающих более 500 наземных и подводных грязевых вулканов Крымо-Кавказского и Южнокаспийского регионов выделяется четыре морфогенетических типа грязевых вулканов^[3].

Крупные вулканы, у которых из канала в кратер выдавливается вязкая грязевулканическая брекчия, образуя столбообразные некки (возвышения в виде столбов в жерле вулкана^[22]). Примеры грязевых вулканов первого морфогенетического типа: Разнокол (Тамань), Котурдаг (Гобустан), Кобек и Боя-Даг (Западная Туркмения)^[3].

Вулканы размером от 30—40 до 400—420 метров в высоту и от 0,5 до 25 км² в основании. Конус, сложенный массами грязебрекчий, хорошо выражен. В кратерах много сальз и грифонов, через которые постоянно идёт поступление на поверхность жидкой грязи, воды, газовых пузырей и небольшого количества нефти.

Примеры грязевых вулканов второго морфогенетического типа: вулкан мыса Аляты (Азербайджан), Туорогай (Азербайджан), вулканы Керченско-Таманской области (Мыска, Гнилая гора^[23] и др.), вулканы Западной Туркмении (Геок-Патлаук, Ак-Патлаук, Чикишляр, вулкан Калицкого, Туйнукли, Кеймирская группа, Порсы и др^[24].)^[3].

Плоские или невысокие вулканы, в которых вместо грязевулканических сооружений образуются солончаки или заболоченные участки, из которых постоянно изливается грязь, вода и изредка нефть. Относительная высота самого высокого грязевого вулкана на Керченском полуострове — сопки Андрусова — 5—7 м, диаметр основания — 300 метров, диаметр кратера — 50 м. В местах изливания встречаются невысокие сальзы и грифоны. В вулканической грязи встречаются твёрдые обломки осадочных горных пород. Места активности часто проседают, образуя понижения в рельефе^[3]. Примеры грязевых вулканов третьего морфогенетического типа: Астраханка (Азербайджан), Кипящий Бугор (Западная Туркмения), Булганакское поле грязевых вулканов на Керченском полуострове (вулкан Обручева, Вернадского, Андрусова, Павлова, Тищенко, Булганак, Ольденбургского, Трубецкого, Шилова, Джау-Тепе^[25])^[3].

Крупные округлые впадины диаметром более 200—300 м, расположенные на относительно ровной поверхности и окружённые кольцевыми разломами. В центральной части впадин — вода, которая местами пузырится от поступающих из недр газов. Впадины грязевых вулканов 4-го типа приурочены к синклиналям. Здесь по разломам, ограничивающим жерло, идёт опускание части грязевулканической постройки^[3].

Примеры грязевых вулканов четвёртого морфогенетического типа: вулканы Керченского полуострова, вулканы острова Челекен: Западный Порсугель, Розовый Порсугель (Западный Туркменистан), вулканы Куринской межгорной впадины (Азербайджан)^[3].

Извержения грязевых вулканов происходят неравномерно. Они чередуются с периодами относительного покоя. Во время активности различают две стадии извержения грязевого вулкана: эксплозивную и грифонную^[1][3].

Во время эксплозивной стадии происходит кратковременный мощный выброс разжиженной грязекаменной массы и газов. Высота выбросов на этой стадии в отдельных случаях может достигать нескольких километров^[1]. При таком активном извержении идёт разрушение кратерной пробки. Помимо разжиженной массы, из канала вулкана могут подниматься и твёрдые горные породы. Извергнутый материал растекается по склонам вулканического холма или застывает в пространстве кратера. Часто происходит самовозгорание углеводородных газов, и над кратером видно пламя. Эксплозивная стадия может длиться несколько суток. Активность вулкана в этот период сопровождается подземным гулом и землетрясением^[3].

После бурной эксплозивной стадии грязевой вулкан надолго затихает, и начинает развиваться грифонная стадия активности. В районе кратера появляются многочисленные каналы и струи (грифоны и сальзы), по которым на поверхность медленно поднимаются жидкая грязь, газ, вода и иногда нефть, формируя новые источники. Поскольку изливаемая масса состоит не только из жидкости, вокруг каждого источника формируется небольшой конус размером не более двух — трёх метров. Размещаются такие конусы, как правило, в самом кратере грязевого вулкана^[3].

Одновременно с образованием новых источников в кратере, на склонах происходит окисление пород и эрозия. Серые и зеленовато-серые глины, содержащие рассеянные сульфиды, в результате окисления и обогащения гидроксидами железа и марганца меняют цвет, становятся бурыми и красновато-бурыми. Эрозия проявляется в появлении сети глубоких оврагов (барранкосов), радиально расходящихся от кратера. Росту барранкосов способствуют как изливаемые жидкие или полужидкие массы, так и атмосферные осадки^[3].

Грязевые вулканы используются как рекреационные объекты. В частности, многие из них включены в экскурсионные маршруты. Помимо этого, научно доказаны лечебные свойства вулканической грязи. За счёт концентрации йода, брома, серы, магния, фтора, селена и других химических элементов и веществ, грязевые ванны показаны при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, нарушении кровообращения нижних конечностей, периферической нервной системы, а также при кожных, гинекологических и урологических заболеваниях. Принимать грязевые ванны рекомендуется в несколько подходов по 15 минут и в положении лёжа, чтобы снизить нагрузку на ноги^{[4][26][27][28]}.

Вулканические грязи отличаются тонкой дисперсностью и высокой способностью удерживать влагу. При хранении сохраняют свои свойства до шести месяцев. В большинстве случаев не вызывают аллергию. Туристы набирают грязь для того, чтобы использовать её дома в лечебных и косметологических целях. За счёт высокой плотности грязи, утонуть в ней нельзя^[4][27][28]. По классификации грязь относится к гидрокарбонатно-хлоридно-натриевому типу^[29]. В то же время стоит помнить, что не вся вулканическая грязь полезна и безопасна. В некоторых случаях она может содержать тяжёлые металлы и токсичные микроорганизмы в высоких концентрациях.

Людям с заболеваниями сердечно-сосудистой системы и варикозом перед грязелечением необходимо проконсультироваться с врачом. Эта же рекомендация относится и к другим категориям людей^[4][28]. Принятие грязевых ванн противопоказаны при беременности, гипертонической болезни 2—3 степени, туберкулёзе, острых воспалительных процессах, онкологических заболеваниях, болезнях крови и сердечно-сосудистых заболеваниях в стадии декомпенсации^[29].

Наиболее комфортное время для осмотра грязевых вулканов в южных регионах и странах — с конца марта до начала мая и с середины сентября до начала ноября. В эти периоды можно совместить купание и наблюдение. Летом процессы могут быть осложнены большим количеством отдыхающих и жарой. Зимой комфортно наблюдать грязевые вулканы, но принимать ванны холодно^[29].

Некоторые грязевые вулканы оборудованы купальнями, раздевалками и душем. Рядом находится парковка. Посещение может быть как организованным, так и самостоятельным. Вход в купальни может быть платным, как например, к комплексам у вулканов Тиздар (другие названия Синяя Балка^[30], Азовская сопка^[31]), Гнилая Гора (Гефест)^[28] и Шуго в Краснодарском крае^[29].

Принимать грязевые ванны непосредственно в кратере вулкана опасно, так как, во-первых подводящий канал грязевого вулкана уходит вглубь на несколько километров, во-вторых, вместе с грязью из жерла поступает метан, который при смешивании с воздухом образует взрывоопасную смесь. По этой же причине около вулканов нельзя разводить огонь и пользоваться спичками или зажигалкой^[27].

Правила безопасности при посещении грязевых вулканов и принятии ванн:

• Длительность процедуры — 15—20 минут.
• После процедуры нужно смыть грязь пресной водой.
• Нельзя нырять.
• Нужно исключить попадание грязи в глаза.
• Принимать грязевую ванну нужно в нежаркую погоду и при отсутствии прямых солнечных лучей.
• До и после принятия грязевой ванны нужно пить воду.
• Во время купания металлические украшения желательно снять, чтобы они не поменяли цвет.
• Грязь может оставить трудновыводимые пятна на купальном костюме. К этому нужно быть готовым и использовать старые или тёмные плавки и купальники.
• После принятия грязевых ванн желательно отдохнуть 1—2 часа перед дальнейшими активностями^[29].