Извержение грязевого вулкана

Извержение грязевого вулкана процесс необычный и встречается не так часто. На территории РФ грязевые вулканы встречаются только в Краснодарском края и республике Крым. Для того чтобы увидеть это необычное явление следует приехать на отдых или на Таманский (Краснодарский край) или Керченский (республика Крым) полуостровы. Давайте разберемся в механизмах извержения грязевого вулкана.

Как образуются грязевые вулканы

Научные причины грязевого вулканизма. Внешне грязевые вулканы похожи на своих старших братьев – вулканов магматических. Представляют собой конусы высотой до 150 (ста пятидесяти) метров с усеченной вершиной – кратером (кальдера) с плоским дном. Наружные стены конуса (сопки), как правило, изрезаны лучами оврагами.

Полная аналогия с магматическими вулканами достигается процессом жизни и деятельности грязевого вулкана. Форма конуса меняется после извержения. Если грязь густая – конус надстраивается, вулкан растет вверх, склоны конуса крутые. Если грязь жидкая – конус приобретает форму пологую.

Высота конуса колеблется от нескольких сантиметров до сотни метров. Иногда извержение грязевого вулкана сопровождается огнем (самовоспламенение попутного газа) – это добавляет сходства грязевого вулкана и магматического. Но на этом сходные черты двух типов вулканов обрываются. Грязевые условиями происхождения, динамике вулканического очага, механизму и продуктами извержения кардинально отличаются от магматических.

При каких условиях образуются грязевые вулканы

Предпосылки грязевого вулканизма. Необходимыми условиями проявления грязевого вулканизма являются:

Наличие в разрезе мощных толщ пластичных глин, обязательных для создания диапировых ядер и служащих исходным материалом для образования сопочной брекчии. Для Тамани таковыми являются глины майкопской серии, составляющие толщи пород миоцена, включая тортонскую, сарматскую и меотическую свиты, с которыми связываются все имеющиеся структуры.
Расположение вулканов в зоне окончаний крупных складчатых сооружений, имеющих тектонические нарушения. Таманские складчатые образования являются периферийными зонами Главного Кавказского хребта, нарушенные Благовещенским, Темрюкско-Витязевским тектоническими разломами.
Накопление углеводородных газов в пределах вулканического очага к образованию высоких (аномальных) межпластовых давлений. Именно эти газы поднимают на поверхность глину, водные растворы из областей высокого давления в область разгрузки.
Присутствие водоносного горизонта или пластовых вод, размягчающих глинистые породы. Корни грязевулканических очагов уходят на большую глубину, пересекают мощную толщу осадочных пород неогена, в том числе и все заключенные в ней водоносные горизонты.

Сочетание этих условий достаточно редкое, поэтому грязевые вулканы встречаются на Земле не часто. Как правило, наличие грязевых вулканов свидетельствует о присутствии месторождения нефти и газа. В нашем стране такие условия есть на Таманском и Крымском полуостровах.

Как происходит извержение грязевого вулкана

Механизм грязевого вулканизма. Сущность процесса извержения жидких грязей заключается в следующем: горючие газы (в основном метан), располагающиеся в толще нефтяных месторождений по тектоническим трещинам и разломам поднимаются на поверхность, на своем пути встречают грязи (глиняные брекчии) и выносят их на поверхность. То есть основной причиной возникновения грязевых вулканов надо назвать давление нефтяных газов, сопутствующий фактор – подземные воды, создающий коллоидный раствор из залежей глины и песка.

По типу извержения можно выделить три основные типа вулканов:

спокойные – жидкая грязь тихо наполняет кратер вулкана, переливается через край; часто подземные газы образуют пленку натяжения – над кратером появляется возвышающийся пузырь. Когда давление газа разрывает тонкую пленку, то газ прорывается на поверхность, если в этот момент к кратеру поднести зажженную спичку, то газ загорится;
если консистенция грязевых слоев густая, то грязь буквально выдавливается на поверхность – внешне это напоминает процесс выдавливания крема из тюбика или зубной пасты;
третий тип извержения – взрыв, сопровождающийся самовозгоранием подземных газов, грязь разбрасывается на значительное удаление от кратера, из «буйных» вулканов самым знаменитым является Отман-Бозыдаг (Азербаджан).

Грязевые вулканы по своему механизму идентичны магматическим вулканам. Они распространены как в зоне текторического сжатия (повышенного горного давления), так и зоне растяжения горных пород (пониженного горного давления). В результате горного давления происходит нарушение целостности подлежащих осадочному слою пород, что выражается в повышенной трещиноватости и появлению крупных разломов. Подземный газ (метан) по этим трещинам устремляется вверх, выталкивая на своем пути смесь воды, глинисто-алевритового материала и обломков, слагающих прорываемый осадочный комплекс. Вся эта горная масса разуплотнена, дезинтегрирована и флюидизирована. При выходе на поверхность она слагает грязевые отложения, позволяющие заглянуть в недра глубоководного осадочного бассейна.

Что извергает вулкан?

Можно выделить несколько внешне сходных типов грязевых вулканов.

Самый простой вулкан выглядит как небольшое отверстие-водоем на поверхности земли, сверху эта «лужица» покрыта тонким слоем воды, а вот дна водоем не имеет, определить глубину заполнения жерла вулкана жидкой грязью не представляется возможным. Размеры кратера, а лужица является именно кратером вулкана, колеблются от нескольких сантиметров до нескольких метров в диаметре. Из грязи, заполняющей жерло, выделяются пузыри газов. Внешне процесс напоминает кипение воды. Если грязь густая, то происходит извержение по первому типу – образуются над кратером пузыри, они лопаются и тогда грязь разлетается на небольшом удалении от кратера или поднявшись в воздух падают обратно в воронку. Как следствие вокруг вулкана образуется небольшой кольцевой валик из засохшей грязи.
Небольшие вулканы с просто построенным аппаратом грязевого вулканизма называют грифонами или сальзами. Грифоны или сальзы сопровождают как основной кратер вулкана входя в его состав, так и представляют собой самостоятельные выходы брекчии. Иногда заполняют огромные площади (от нескольких квадратных километров до нескольких гектаров) – такие участки рельефа, как правило, слабо наклонены, возвышаются сопкой над окружающим рельефом (представляют собой сопочные поля). Высота сопки достигает от 30 (тридцати) до 50 (пятидесяти) метров. На фоне зеленого растительного рельефа полупустыни сопочные поля выделяются резкой перпельно-серой окраской и отсутствием любого вида растительности. Данное явление обусловлено присутствием в выбросах вулкана значительного количества соли. Растительность на конусе выброса появляется только после того как дожди вымоют большую часть соляного концентрата. Поверхность сопочного поля – это глины с примесью щебня.

Внешне глинистая масса и раствор песка, извергаемые вулканом, внешне похожи на густую подвижную грязь. Настало время выяснить природу минералов и горных пород, составляющих извергающуюся горную массу.

Для Кавказа, район Керченского полуострова это серая, голубовато-серая или зеленовато-серая глина, с примесью кварцевых песчинок, чешуек слюды, зерен глауконита, обломков различных коренных (исключительно осадочных) горных пород. Всего до 70 (семидесяти) различных минералов, в том числе с примесью бора. Наличие данного химического элемента обуславливает лечебные свойства вулканических грязей. Грязевые сопки юго-западного Туркменистана представлены песками или глинистыми песками.

При выходе на поверхность грязевые массы засыхают, приобретая светло-серую окраску, часто окисляются, становятся бурыми. Глины насыщены солями, так как вода, вытекающая из кратеров грязевых вулканов, часто содержит повышенное количество солей и, стекая к подножию конуса, образует здесь солончак. Вследствие засоленности свежие грязевые потоки и покровы совершенно лишены растительности, и последняя начинает поселяться на них только после достаточного выщелачивания атмосферными осадками.

В зоне нефтяных месторождений газы, являющиеся основным катализатором грязевого вулканизма, состоят из различных углеводородов: преимущественно метана (попутного нефтеносному месторождению газа); иногда азота, СО₂ и СО, сероводорода и фосфористого водорода. Именно фосфатистый водород отвечает за воспламенение газов во время извержения. Извержения нефтеносных месторождений сопровождаются низкотемпературным излитием грязи.

В дельтах рек, где метан (болотный газ) образуется при медленном разложении органических остатков (стволы деревьев, трупы животных, выносимые в низовья водой вниз долины) в зоне недостатка кислорода под толщей речных наносов, иногда встречаются небольшие грязевые вулканы. Чаще они представлены в зоне тропиков.

В областях молодого вулканизма, где грязевой вулкан соседствует с действующим магматическим в состав вулканических газов входят сероводород, углекислый газ и большое количество водяного пара, углеводороды в эманациях таких грязевых вулканов практически отсутствуют. Извергаемая сопочная грязь горячая, она буквально кипит. Данные вулканы являются производной настоящего вулканизма и представляют собой фумаролы проводящие газовые выделения через слои глины или вулканического пепла, насыщенные водой.