ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2015, № 4, с. 350-361
УДК 552.53
РЕЛИКТЫ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ В ОСАДОЧНОМ ЧЕХЛЕ ЮЖНО-КАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ
© 2015 г. И. С. Гулиев, Д. А. Гусейнов
Институт геологии Национальной академии наук Азербайджана Баку, AZ1143, пр. Г. Джавида, 29-а; E-mail: iguliyev@gia.ab.az, d_huseynov@yahoo.com Поступила в редакцию 11.03.2013 г.
Статья посвящена одному из феноменов молодых осадочных бассейнов, связанных с их неравновесностью, приводящих к формированию субвертикальных осадочных образований. Эти образования авторы статьи предлагают именовать осадочными плюмами. В статье приводятся описания вероятных форм осадочных плюмов, их отражение в сейсмческих полях, возраст и стратиграфические особенности, а также условия формирования. Одной из главных причин формирования плюмов авторы считают процессы разуплотнения осадочных толщ, происходящих в результате фазовых переходов. Образование скоплений углеводородов в свете этих представлений рассматривается как серия последовательных процессов, включающих конвективные перемещения вещества, всплывание разуплотненных глинистых тел, фазовые переходы и сопряженные с ними генерацию, миграцию и аккумуляцию УВ.
DOI: 10.7868/S0024497X15040035
Человечество на протяжении всего периода своего существования сталкивалось с взрывами и извержениями магматических и грязевых вулканов, оползнями, гейзерами и прорывами подземных вод и другими быстротекущими геологическими процессами, наносившими ущерб городам и селам, сельскохозяйственным угодьям и различным постройкам. Причина этих явлений — выделение гигантских масс дезинтегрированных пород и растворов (разуплотненного вещества недр земли), поступающих на поверхность земли и в воды Мирового океана. Широко известны случаи, когда аналогичные проявления были спровоцированы техногенным воздействием на природные образования. К таковым относятся прорывы подземных флюидов по стволам бурящихся скважин и различного характера и масштаба взрывы, происходящие в шахтах и других горных выработках при их проходке и эксплуатации. Одним из наиболее известных в последнее время было извержение вулкана Лузи в Индонезии, спровоцированное бурением скважины.
Следует подчеркнуть, что такие явления характерны не только для регионов активной вулканической деятельности. Они отмечены и в районах с относительно спокойным тектоническим режимом. Универсальной теории, объясняющей эти явления пока нет. Для каждого отдельного случая предлагаются свои механизмы.
Одной из наиболее популярных обобщающих гипотез, наряду с тектоникой плит является гипотеза мантийных плюмов, которые представляют
собой высоко-энергетические потоки вещества, зарождающиеся на границе ядра и мантии.
Близкие по морфологии и характеру проявления субвертикальные потоки осадочного материала описаны при изучении грязевых вулканов, диатрем, флюидизатов, покмарков и других схожих явлений. По характеру проявлений и некоторым чертам происхождения и эволюции эти образования напоминают мантийные плюмы, (существенно отличаясь от них по энергетике, масштабам проявления и происхождения).
ХАРАКТЕРИСТИКА ОСАДОЧНЫХ ПЛЮМОВ
Вероятные формы осадочных плюмов
Грязевые вулканы являются наиболее показательным примером восходящих субвертикальных потоков разуплотненного вещества осадочных пород (по существу осадочных растворов) [Холодов, 2002а, б]. В настоящее время насчитывается более 1000 грязевых вулканов на суще и в Мировом океане. Они выносят на поверхность сотни тысяч м3 осадочного раствора, миллионы м3 газов и вод. Характер и морфология грязевых вулканов достаточно детально изучены поверхностными съемками и бурением.
Диапиры хорошо изучены в нефтегазоносных регионах по данным бурения. Они представляют собой вытянутые куполовидные поднятия, возникшие путем выдавливания снизу солей, глины и др. высокопластичных пород, которые при подъеме прорывают слои, слагающие свод склад-
Рис. 1. СГТ на субмеридиональном сейсмическом профиле осадочного чехла ЮКВ [Исмаил-Заде и др., 2004].
ки. Вертикальное перемещение пластичных осадочных масс происходит под весом вышележащих пород, геодинамических напряжений, давления, образующихся флюидов и т.д.
Диатрема, трубка взрыва — трубообразный вулканический канал, имеющий в плане круглое или овальное очертание и образующийся в результате однократного прорыва газов. При этом имеет место не излияние материала, а его внедрение в подводящий канал, сложенный брекчией т.е. смесью материала внедрения с обломками горных пород из стенок канала.
Покмарки. На дне мирового океана выявлены сотни тысяч покмарков и газовых факелов, которые также представляют собой зоны подъема к поверхности осадочных растворов, насыщенных газом.
Отражение плюмов в сейсмических полях
Ранее на основе интерпретации сейсмических данных нами были выделены различные по морфологи и размерам субвертикальные геологические тела (СГТ), условно названныеплюмами [Гу-лиев, Мамедов, 2003]. Их разделили на три группы.
Первая группа представлена крупными тела диаметром от 3—4 км до 10 км и высотой от 8—10 до 20 км. Они не имеют видимых "корней" и секут весь осадочный чехол до условного фундамента (рис. 1); обычно приурочены к контактным зонам глубинных разломов, рассекающих ЮжноКаспийскую плиту на крупные блоки.
Ко второй группе достаточно уверенно относятся группу плюмы диаметром от нескольких сот метров до километра и высотой в несколько кило-
метров, приуроченные к верхней части осадочного чехла (обычно кайнозойского возраста) (рис. 2). Характерной особенностью таких плюмов является наличие видимых "корней". В ряде случаев наблюдается их отчетливая связь с брахиантикли-нальными структурами, реже с синклиналями и разломами.
Третью группу образуют более мелкие плюмы диаметром от нескольких метров и более и высотой до километра, которые встречаются на всех уровнях разреза, особенно в верхней его части, образуя геологические тела причудливой формы (рис. 3). Во многих случаях это образования полигенного генезиса и связаны с разнообразными физико-химическими процессами, в частности, с миграцией углеводородов, разложением газогидратов, проседаниями и экзогенными процессами. Большинство таких тел имеют размеры на пределе точности и разрешающей способности применяемых методов.
Возраст и стратиграфические особенности
Судя по сейсмическим данным, основное количество плюмов связано с кайнозойским комплексом отложений, хотя некоторые, наиболее крупные, секут весь осадочный чехол, уходя корнями в фундамент. В тех случаях, когда СГТ на поверхности проявляется в виде активного грязевого вулкана, создается возможность идентификации продуктов извержения по возрасту. Наиболее древние фрагменты пород грязевых вулканов идентифицируются как мезозойские. В большинстве грязевых вулканов возрастной диапазон продуктов-выбросов довольно широк. Согласно гео-
Рис. 3. Сейсмограмма отложений с полигенными телами в осадочном чехле ЮКВ [Fowler et al., 2000]. 1— центральный плюм; 2 — Апшеронские отложения; 3 — Акчагыльские отложения; 4 — диатремы; 5 — морское дно; 6 — активный кратер вулкана; 7 — погребенный кратер; 8 — вторичная активность; 9 — круговые нарушения.
химическим и геофизическим данным, глубины формирования газов соответствуют стратиграфическим интервалам залегания палеоген-миоценовых и мезозойских отложений ^иИуеу й а1., 2001; Ншеупоу, Gu1iyev, 2004].
Образование осадочных плюмов
Формирование субвертикальных потоков осадочного материала и флюидов происходит в ло-
кальных и региональных зонах разуплотнения пород. Локальные зоны разуплотнения широко описаны в литературе и связаны с проявлением специфических процессов, связанных с дилатан-сией вещества осадочных пород.
Региональные зоны разуплотнения в осадочном чехле впервые были описаны в Южно-Каспийской впадине при интерпретации данных глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ) [Гу-
лиев и др., 1988]. Наиболее примечательными особенностями сейсмического поля ЮКВ являются наличие региональных слоев с инверсий скоростей сейсмических волн и локальной инверсии конической формы (рис. 4). Во всех случаях они связаны через канал выноса грязевой массы с региональным низкоскоростным пластом.
Региональную инверсию скоростей сейсмических волн можно интерпретировать как зону регионального недоуплотнения (разуплотнения) отложений олигоцен-нижнемиоценового (майкопского) и средне-верхнемиоценового (диатомового) возрастов, связанную со значительным насыщением флюидами, в том числе углеводородами. Этот факт был впервые отмечен ранее [Гулиев и др., 1988]. Было показано, что такие зоны являются генераторами специфических динамических процессов и интенсивного образования углеводородов. Как показывают результаты исследований скоростей распространения сейсмических волн в геологической среде, локальные зоны инверсии и, показанные (см. рис. 4) являются частью грязевул-канической системы, связанной с комплексом диатомовых и майкопских отложений.
В процессе погружения осадочные, метаморфические и кристаллические (магматические) породы претерпевают трансформации, связанные с потерей ими более подвижных компонентов (процесс дефлюидизации). Эти процессы происходят по всему разрезу осадочной толщи и земной коры. Изучение этой, на наш взгляд, актуальной проблемы, целесообразно начинать с наименее погруженных зон где возможно возникновение и развитие таких процессов, глубины залегания которых оцениваются первыми километрами или первым десятком километров. Это позволит, во-первых, непосредственно изучить влияние рассматриваемых процессов на состав вмещающих пород и минералов; во-вторых, оценить реакцию гидравлических систем и связанных с ними полей параметров состояния и концентраций на разуплотнение среды; в-третьих, связать эти наблюдения и оценки с отражениями зон разуплотнения в геофизических полях, подготовив тем самым почву для обоснования наличия аналогичных зон в более глубокозалегающих горизонтах земной коры, где они могут быть охарактеризованы только данными геофизических наблюдений.
ПРИЧИНЫ, ИСТОЧНИКИ И ВОЗМОЖНЫЕ
ПОСЛЕДСТВИЯ РАЗУПЛОТНЕНИЯ ПОРОД (ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ)
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.