ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2004, № 4, с. 67-73
УДК 528.02+550.831
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ, ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ И ДИНАМИКА ГРЯЗЕВОГО ВУЛКАНА ЛОКБАТАН
© 2004 г. Ф. А. Кадиров, А. Ш. Мухтаров
Национальная Академия наук Азербайджана, Институт геологии, г. Баку e-mail: kadirov@excite.com; a.vahab@excite.com Поступила в редакцию 04.03.2003 г.
Анализируются результаты гравиметрических, геодезических, геотермических и радиометрических измерений в зоне грязевого вулкана Локбатан. Исследуются тепловой режим и вертикальные движения. Предлагается двухярусная конвекционно-струйная модели тепломассопереноса и активизации грязевых вулканов.
ВВЕДЕНИЕ
В пределах Азербайджана широко распространены грязевулканические проявления или грязевые диапиры. Число распространенных на суше и море грязевых вулканов более чем 250. Грязевой вулканизм - интересное природное явление. В настоящее время принято, что между проявлениями грязевых вулканов и присутствием нефтегазовых месторождений существует сильная корреляция (поэтому грязевые вулканы рассматриваются одним из признаков нефтегазоносности). Многие грязевые вулканы активны в настоящее время. Из всех грязевых вулканов Азербайджана самым активно действующим является грязевой вулкан Локбатан [Рахманов, 1987]. Первое зарегистрированное его извержение имело место в 1864 г. Последнее извержение этого вулкана произошло 24.10.2001, и до настоящего времени продолжается выход газов и его горение. Сильный гул и взрыв сопровождались воспламенением вырвавшихся на поверхность земли из глубин струй газа.
Исследование механизма формирования и активизации грязевых вулканов до сегодняшнего дня является актуальной проблемой.
Проведение высокоточных повторных гравиметрических, геодезических и геотермических измерений на площадях распространения грязевых вулканов позволит составить модель глубинного строения и исследовать динамику процессов, связанных с их активизацией. К сожалению, несмотря на длительные исследования грязевых вулканов Азербайджана, никакие детальные геофизические исследования над ними не были проведены. Недостаток этих исследований является препятствием для создания моделей формирования и активизации грязевых вулканов.
В настоящей работе изложены результаты детальных геофизических и геодезических измере-
ний на площади распространения грязевых вулканов юго-западного Абшерона (Локбатан, Ахтарма-Пута, Гушхана). Эта зона подвержена различным типам деформаций [Ященко, 1989]. Приводится составленная гравитационная модель глубинного строения и исследуется динамика грязевого вулкана Локбатан.
1. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Для проведения гравиметрических и геодезических измерений на площади распространения грязевых вулканов, выбраны несколько профилей с различными направлениями. Один из исследуемых профилей, начиная из опорного грави -геодезического пункта Локбатан, проходит через грязевые вулканы Локбатан - Ахтарма-Пута -Гушхана в направление EW и имеет длину равную 11 км. Расстояния между пунктами измерений не более 250 м. Измерение разности силы тяжести между пунктами выполнялись гравиметрами типа ГНУ-К2 и ГНУ-КВ по схеме простой петли. Цена деления гравиметров определялась на экзаменаторе УЭГП-3 при различных температурах. При обработке полевых измерений вводились поправки за зависимость цены деления от температуры, за нелинейность шкалы микрометрического винта и за лунно-солнечное притяжение.
Долгота и широта точек измерений определялась с помощью GPS, а высоты этих точек с прецизионным компенсаторным нивелиром NI 002 фирмы Carl Zeiss Jena (средняя квадратическая погрешность на 1км двойного нивелирования ±0.2 мм, 40х).
При вычислении аномалии Буге высота h от-считывалась от низшего уровня (в пункте Локбатан), а значение плотности промежуточного слоя взято равной 1.82 г/см3. Измерения были начаты сразу же после последнего извержения. Одновременно с гравиметрическими и геодезическими из-
67
5*
Рис. 1. Распределение гравиметрических аномалий в редукции Буге и грязевых вулканов.
мерениями проводились также геотермические и радиометрические измерения.
Геотермические измерения были выполнены с применением термозондов длиной 1.5 м. Термочувствительным элементом является терморезистор, который расположен в конце зонда, внутри теплопроводящей головки. Измерения проводились в кратерной зоне вблизи эруптивного аппарата (Мухтаров, Адигезалов, 1997). В этих участках преобладают рыхлые глинистые породы, что способствовало хорошему внедрению зонда. Замеры температуры производились на разных уровнях до глубины 1.5 м. Калибровочные таблицы были составлены с использованием компьютера на основе зависимости электросопротивления терморезистора от температуры
в
Ят = АеТ, (1)
которая позволяет обеспечить погрешность измерения не более чем 0.01°С. Здесь Т - температура по шкале Кельвина, Ят - электросопротивление терморезистора, А и В - калибровочные коэффициенты. Суммарная погрешность измерения температуры в итоге не превышала 0.03-0.05°С.
Радиометрические измерения были выполнены радиометром СРП-68-01, позволяющим измерять гамма излучение в диапазоне 0-3000 мкР/ч.
2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ ЗОН ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ
На рис. 1 дана схема гравитационного поля территории Азербайджана в редукции Буге. На этом рисунке также показано распределение грязевых вулканов. Как видно из этого рисунка грязевые вулканы в основном сосредоточены в зоне, где гравитационное поле имеет отрицательные значения. Здесь поле меняется от -100 мГал до -30 мГал. С востока зона распределения грязевых вулканов ограничена гравитационной ступенью Кызылагач-Лагич [Гаджиев, 1965; Кадиров, 2000].
График аномалий гравитационного поля в редукциях Буге вдоль профиля Локбатан - Ахтар-ма-Пута - Гушхана построен для различных значений плотности промежуточного слоя (1.82; 2.00; 2.30 г/см3). Полученные результаты показывают, что в зонах развития грязевых вулканов Локбатан, Ахтарма-Пута и Гушхана соответственно наблюдаются отрицательные локальные аномалии равные 5; 3 и 2 мГал. Исходный геолого-геофизический разрез осадочного чехла по профилю Локбатан - Ахтарма-Пута - Гушхана представлен семью контактными границами:
1) граница по подошве акчагыла (И2); 2) условный сейсмический горизонт в продуктивной тол-ще( N 2); 3) граница по подошве надкирмакинской песчаной свиты (N 2); 4) граница по подошве кир-
макинской свиты (N); 5) граница разграничивающая толщи средне миоцен-нижне плиоцен и нижне миоцен-олигоцен (Р3 - N|); 6) граница разграничивающая олигоцен (Р3) и эоцен (Р1 + Р2); 7) граница поверхности мезозоя (Ы1). Избыточные плотности на контактных границах соответственно равны 0.01, 0.04, 0.08, -0.2, 0.25, 0.15, 0.3 г/см3 (от верхней до нижней). Рассчитанное по описываемой модели поле показывает, что над грязевыми вулканами наблюдается расхождение между наблюденным и рассчитанным полями. Избыточная масса под грязевыми вулканами в исходной модели разреза компенсировалась введением в этих частях профиля зон разуплотнения и дополнительных контактных границ, идущих из глубин 3 км с избыточной плотностью -0.15 г/см3 (рис. 2).
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПОВТОРНЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ
Проведенные повторные нивелирования за период с декабря 2001 г. по октябрь 2002 г. показали, что восточнее и западнее от жерла вулкана Локбатан происходит интенсивное поднятия с амплитудами соответственно равными 570 мм и 300 мм (рис. 3). С декабря 2001 г. по июнь 2002 г. наблюдается следующая картина: в зоне вулкана происходит поднятие земной поверхности. Однако, вдоль профиля амплитуда поднятия сильно меняется. К востоку от жерла вулкана на расстоянии 1000 м наблюдается поднятие поверхности на 677 мм. Второй максимум поднятия (218 мм) -на западной части жерла на расстоянии ~1000 м. Следует отметить, что область кратера также участвует в общем поднятии, заметно отставая от краевых участков. Результаты нивелировочных работ с декабря 2001 г. по октябрь 2002 г. показывает, что скорость поднятия к востоку от жерла уменьшается, а в зоне кратера и к западу от него увеличивается. Кривая, отражающая движение за период июнь 2002 г. - октябрь 2002 г. показывает, что на востоке от кратера идет опускание, а на западной части профиля наблюдается поднятие. Отметим, что максимальное значения гамма-поля обнаруживается на участке сильных движений (рис. 4). Это может быть объяснено усилением потока флюидов в результате раздробления пород в участке больших градиентов скорости.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОТЕРМИЧЕСКИХ
ИЗМЕРЕНИЙ
Локбатан - один из тех месторождений нефти,
которое хорошо охвачено геотермическими ис-
следованиями. Десятки глубоких скважин охваче-
ны геотермическими исследованиями. Часть из
них долгопростаивающие скважины, в которых
измерена температура на разных глубинах [Мех-тиев и др., 1971; Якубов, Атакишиев, 1973]. По этим данным определена плотность теплового потока [Сухарев и др., 1971] и составлена карта распределения тепловых потоков (рис. 5) по месторождению Локбатан [Якубов, Атакишиев, 1973].
На рис. 6 показано распределение теплового потока вдоль профиля Локбатан, Ахтарма-Пута и Гушхана. На карте и профиле обнаруживаются четкие тепловые аномалии, соответствующие к грязевым вулканам.
Геотермические измерения, проведенные через три дня после извержения, показали, что температура на глубине 0.5 м достигает 70°С. На рис. 7 показано изменение температуры после извержения грязевого вулкана Локбатан для глубин 0.5, 1.0 и 1.5 м. Наблюдения показали, что снижение температуры не носит монотонный характер. Это связано с изменением интенсивности выхода флюидов по каналу грязевого вулкана. В работе Мухтарова и Адигезалова (1997) рассмотрена модель адвекции тепла по каналу грязевого вулкана. По этой модели жерло грязевого вулкана рассматривается как мощный канал выноса тепла из недр Земли. Носителем тепла в этой модели являются глубинные флюиды выносимые на поверхность.
5. ОБСУЖДЕНИЕ
На основе полученных результатов и анализа числа Рэлея для толщи палеоген-миоценовых отложений предложена модель активизации грязевого вулкана Локбатан.
Рассмотрим модель глубинного строения альпийского комплекса отложений р
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.