Активность грязевых вулканов

Для оценки потока глубинных газов (метана, СО2) в водную толщу и атмосферу выполнены режимные наблюдения грязевых вулканов прибрежно-морской зоны Азовского моря. Для этих целей проведен комплекс газо-геохимических исследований на подводном грязевом вулкане «Темрюкская банка» (Азовское море), грязевом вулкане «гора Гнилая», расположенном на суше в 5 км от берега моря, и воды скважины «Темрюк» глубиной 15 м, расположенной на берегу моря. Вулкан горы Гнилой представляет собой холм, возвышающийся над уровнем моря на 30 км. Диаметр вершинной площадки равен 700 м. Подводные грязевые вулканы Азовского моря составляют единую грязевулканическую провинцию с вулканами суши Керченско-Таманского региона, где насчитывается до 25 грязевых вулканов. Извержения грязевых вулканов на суше обычно спокойные и нешумные, но иногда напоминают извержения настоящих вулканов, так как сопровождаются взрывом. Продукты вулканической деятельности разбрасываются на сотни метров от кратера, а жидкая грязь образует большие потоки. Наблюдения за деятельностью грязевых вулканов суши дают представления о процессах, происходящих в подводных грязевых вулканах. Для оценки влияния сейсмичности региона на дегазацию недр и активность вулканов одновременно выполнена регистрация землетрясений сетью сейсмических станций.

Мониторинг за химическим составом осадков вулкана и воды скважины проведен в течение двух лет (от 30 ноября 2001 года по 25 декабря 2003 года) с периодичностью каждые две недели. Комплекс исследований включал анализ УВГ (метан, этан, этилен, пропан, пропилен, изо- и н-бутаны, изо- и н-бутилены, пентаны и гексаны), двуокиси углерода, гелия; изучение макрокомпонентного состава воды скважины – ионы кальция, магния, натрия, калия, бикарбоната, сульфата; биогенных компонентов – кремнекислоты, фосфатов, нитритов, нитратов; ртути, тяжелых металлов (цинка, меди, свинца, железа, марганца). Особенно интересным является мониторинг за газовым составом грязи, выбрасываемой вулканом, так как содержание и состав газовой фазы отражает периоды активизации и затухания деятельности вулкана.

По результатам мониторинга газового и химического состава воды скважины «Темрюк» и грязевого вулкана «гора Гнилая» в сопоставлении с землетрясениями, зафиксированными сейсмическими станциями, сделаны следующие выводы:
1). За два года наблюдений отмечено пять периодов активизации грязевого вулкана «гора Гнилая» (Gniloy Mountain). Cамый интенсивный протекал за месяц до свершившегося землетрясения (9 ноября 2002 г.) и в период катастрофических явлений в этом регионе в августе 2002 года (смерчи, наводнения, оползни в горах). Активизация вулкана сопровождалась излиянием брекчиевидной грязи и выбросом большого количества углеводородных газов (до 327 см3/кг), его гомологов (до 0,7 см3/кг), нефтяных компонентов и углекислого газа (69 см3/кг). Высокие содержания углеводородных газов в кратере вулкана закономерны, эти грязевые вулканы являются газо-нефтяными, и состав газа всегда характеризуется аномально высокими содержаниями газов нефтяного ряда. Изотопный состав водорода метана (?D = -216 ‰) в грязевом вулкане – горы Гнилой близок к изотопному составу метана (?D = -190 ‰) в газах соседнего Западно-Курчанского месторождения (по данным Валяева, 2004). Суточный дебит газов действующих грязевых вулканов составляет в спокойном состоянии от 350 до 520 м3/сут, во время оживления – от 1500 до 2000 м3/сут. Извержения грязевых вулканов Таманской области имеют продолжительность от десятков секунд до трех суток. Существуют оценки, что за одно извержение грязевой вулкан выбрасывает от 0,5 до 40 млрд. м3 газов. Не исключено, что масштабы газовыделений в морских вулканах соизмеримы с этими.
2). Во время землетрясения 9 ноября 2002 года сейсмическими станциями зарегистрированы толчки с высокой магнитудой (М=5,36 и М=4,39). Накануне (за 50 дней до землетрясения) в течение месяца с 23.09.02 по 22.10.02 года наблюдалось устойчивое аномально высокое содержание гелия (от 14.5 ед. до 136 ед.) с периодически ураганными всплесками, затем в течение 20 дней до толчка практически полное его отсутствие. За месяц перед землетрясением 9.09.02 отмечено ураганное содержание метана.

На следующий день после землетрясения (10 ноября 2002 г.) отмечено:
— полное отсутствие гелия в воде;
— аномально низкое содержание метана;
— аномально высокое содержание тяжелых углеводородов, превышающее фоновые значения в 5 раз;
— экстремально низкие значения сульфатов, карбонатов, кремнекислоты, железа, кальция, магния;
— резкое увеличение в 100 раз содержания ионов водорода (уменьшение рН воды до 6.75 ед.), свидетельствующее о поступлении во время землетрясения кислых газов из глубин и изменения катионного состава воды;
— высокие содержания кремнекислоты, хлор-, сульфат- и фосфат-ионов, ртути и ураганное содержание железа

Таким образом, модель формирования газо-геохимического поля происходит следующим образом: перед землетрясением к подземным водам по разрывным нарушениям поступают минерализованные воды с большими объемами газовой фазы (метана и его гомологов, непредельных углеводородов, гелия), с аномально высокими содержаниями кремнекислоты, сульфат-иона, фосфатов. Перед землетрясением выделяется легкая газообразная составляющая (гелий, метан), поступает ртуть, затем по мере приближения сейсмического толчка происходит разгрузка более тяжелых минерализованных вод, повышается содержание кремнекислоты, сульфатов, кальция, натрия. Далее увеличивается вынос гомологов метана и непредельных углеводородов — этилена, этана, пропана и пропилена; затем увеличивается вынос более тяжелых углеводородных газов – бутанов и парообразных УВ – пентанов и гексанов; затем выброс группы тяжелых металлов (цинка, меди, свинца, железа, марганца).

По результатам обработки геохимических параметров в сопоставлении с каталогом землетрясений, зарегистрированных сейсмическими станциями, предложены геохимические параметры – предвестники землетрясений. К таковым относятся – кремнекислота, ртуть, гелий, углекислый газ, углеводородные газы, группа тяжелых металлов.

опубликовал Алексей Бяков, 27 октября 2006
источник kko.eago.ru