Число работ по исследованию грязевого вулканизма не сравнимо с таковым по сейсмичности, но библиография достаточно обширная, чтобы убедиться в том, что при попытке решения вопроса о его геологической природе далеко не всегда учитывают весь огромный банк данных, которыми характеризуются регионы активного проявления грязевого вулканизма. Более того, грязевой вулканизм, к сожалению, больше привлекает к себе разнообразием морфологического выражения последствий самих процессов извержения или вообще особенностями проявления на дневной поверхности результатов фактически постоянной, непрерывной деятельности грязевых вулканов. Насколько значителен этот интерес, можно судить вполне определенно по весьма красочным атласам [71, 73] грязевых вулканов двух регионов, различающихся их наибольшей активностью и широким территориальным распространением. Кстати говоря, грязевые вулканы Азербайджана, описанные в исключительно эффектном с изобразительной точки зрения атласе [73], фактически или в основном охватывают западный борт Южно-Каспийской впадины. Очевидно об этой последней структуре (имеется в виду Южно-Каспийская впадина) следует говорить как о регионе максимального развития на Земле рассматриваемого геологического явления. При этом грязевой вулканизм широко распространен здесь не только в бортовых частях впадины, но и в полосе Апшеронского порога — морфологически очень резко выраженного структурного элемента, ограничивающего вместе с Апшеронским полуостровом и полуостровом Челекен с севера и впадину, и акваторию Южного Каспия. Грязевой вулканизм, по-видимому, не менее активен и в глубоководной части последнего.
Выход в свет атласов грязевых вулканов должен был, очевидно, свидетельствовать о высокой геологической изученности этого явления. Однако принципиальный вопрос о возрастном объеме пород, с которыми связан грязевой вулканизм, что определяет стратиграфическую глубину его проникновения (в данном случае весьма удачно употребляется выражение "корни грязевых вулканов"), решается без надежного учета всех имеющихся на этот счет данных и даже без необходимого, логически обоснованного анализа.
И для Южно-Каспийской впадины, и для Керченско-Таманского региона, с которым связано резкое, происходившее в кайнозое погружение структурных элементов Горного Крыма и Большого Кавказа, принципиальное значение приобретает вопрос о залегании корней грязевых вулканов — приурочены ли они к мезозойским отложениям или не выходят за пределы палеогена. И, как ни странно, и в том и в другом случае мезозойский, по крайней мере мел и юра, комплекс отложений рассматривается как интервал разреза, с которым связь грязевого вулканизма выглядит совершенно очевидной. В атласах грязевых вулканов, посвященных этим регионам, такая связь наглядно выражена на региональных геологических профильных разрезах или на поперечных разрезах локальных структур, осложненных грязевыми вулканами, для которых характерно строгое соответствие в условиях залегания кайнозойских и мезозойских отложений, явная унаследованность в структурном выражении кайнозойских отложений относительно структурных особенностей залегания мезозойских пород.
Интересно, что атлас, составленный Е.Ф. Шишковым с соавторами [71], как и аналогичная по своим выводам работа Р.Р. Рахманова [51], был опубликован значительно позднее выхода в свет книги, обобщающей материалы по грязевому вулканизму Советского Союза [74]. В этой книге по результатам анализа геологических, геофизических и геохимических материалов обосновывается связь грязевого вулканизма с приповерхностным или выступающим непосредственно на поверхности мощным комплексом малоплотных пластичных пород, выполняющих крупные прогибы или впадины, или участки этих отрицательных структур, с мощным развитием молодых пластичных комплексов отложений. В Южном Каспии и в зоне сочленения и погружения структурных элементов Большого Кавказа и Горного Крыма этот молодой комплекс представлен только кайнозойскими отложениями. Характеризующийся почти исключительно глинистыми породами палеоген-миоценовый интервал разреза в этих регионах выделяется активными процессами автономного складкообразования, обусловленными протекающими в этом интервале автономными же процессами флюидной динамики, процессами пространственного перераспределения флюидов, как правило углеводородного состава, и вмещающих их пород. Такие процессы уже были описаны выше. Но главное заключается в том, что складчатая структура палеоген-миоценовых, а следовательно, и кайнозойских отложений представляет самостоятельный, построенный совершенно иначе относительно докайнозойского консолидированного складчатого основания, структурный этаж. В геофизических полях — в аномальном поле силы тяжести, на скоростных разрезах земной коры — различия в строении этих разновозрастных структурно-формационных комплексов отложений столь же четко зафиксированы.
И буквально блестящим подтверждением этого могут быть опять-таки материалы грязевого вулканизма. В первую очередь это относится к возрастным определениям пород из брекчии грязевых вулканов по результатам микро- и макро-палеонтологических исследований. Залегание корней грязевых вулканов в мезозойских отложениях, в частности на Юго-Восточном Кавказе и в Южном Каспии, допускалось потому, что в их брекчии действительно была обнаружена мезозойская, в основном меловая, микрофауна. Но почему-то при этом совершенно не принималось во внимание пространственное размещение грязевых вулканов, в брекчии которых встречается мезозойская микрофауна. Перечень соответствующих вулканов не оставляет сомнений в том, что они приурочены к антиклинальным структурам, в строении которых обязательное участие принимает среднеплиоценовая толща, характеризующаяся обычной или исключительно переотложенной, в основном меловой, микрофауной. В брекчии грязевых вулканов, связанных со структурами, в строении которых участвуют отложения древнее среднего плиоцена, никаких свидетельств присутствия докайнозойской микро- или макрофауны нет.
Если рассмотреть по данному поводу Керченско-Таманский регион, то в представлениях о проникновении каналов грязевых вулканов в мезозойские отложения не последнюю, а скорее решающую роль сыграл факт заметного распространения в брекчии грязевых вулканов обломков глауконитовых песчаников [66]. В разрезе земной коры, в условиях коренного залегания, глауконитовые песчаники пользуются в указанном регионе наибольшим развитием в нижнем мелу и в верхней юре. Однако в виде отдельных прослоев они встречаются и в более молодых, в том числе и палеогеновых, отложениях. В этом плане интересными следует считать определения абсолютного возраста обломков глауконитовых песчаников из брекчии грязевых вулканов, приведенные в работе [70]. Повсеместно возраст их оказался не древнее олигоцена, за исключением вулкана Шуго, где жерло грязевого вулкана пересекает покровную пластину, сложенную меловыми, включая нижний мел, отложениями. Микрофаунистические же определения по данному региону не содержат свидетельств развития в брекчии грязевых вулканов пород древнее эоцена.
Палеонтологические анализы брекчии грязевых вулканов представляются исключительно интересными с точки зрения характеристики складчатой структуры отложений, обусловивших активную деятельность грязевых вулканов. В целом по результатам этих анализов возрастной объем пород, с которыми связан грязевой вулканизм, не выходит за пределы толщ поверхностного выполнения орогенных впадин, в разрезе которых существенная роль принадлежит в основном глинистым образованиям и накопление которых происходило на ранней стадии прогибания. Сложный характер складчатой структуры толщи пластичных пород, накопленной в первой половине формирования орогенных впадин, находится в прямой зависимости от ее мощности. Совершенно очевиден автономный, бескорневой, наложенный характер складчатой структуры толщ поверхностного выполнения орогенных впадин или молассовых прогибов. И объясняется это не только четко определенным возрастным объемом пород. В брекчии грязевых вулканов в объеме указанных толщ поверхностного выполнения впадин нередко встречаются породы с палеонтологическими свидетельствами о развитии на глубине более молодых, причем в целом ряде случаев при достаточно резких различиях в возрасте, отложений по сравнению с развитыми непосредственно на поверхности.
Впервые, вероятно, с такими фактами на Керченском полуострове (об этом уже упоминалось ранее) столкнулся А.Д. Архангельский [7], обнаруживший в грязевулканической брекчии понтическую (нижний плиоцен) фауну при распространении на поверхности сарматских (верхний миоцен) отложений. Уже при таких возрастных соотношениях А.Д. Архангельский допускал вероятность наличия регионально прослеживаемого надвига с большой амплитудой горизонтального перемещения по нему. Это предположение теперь можно рассматривать в качестве принципиальной позиции, характеризующей сложную складчатую структуру регионов развития грязевого вулканизма. Это применительно к Керченскому полуострову подтверждают и результаты микрофаунистических анализов пород из брекчии грязевых вулканов Джау-Тепе и Владиславовского, локализованных в пределах Юго-Западной равнины. При развитии на поверхности пород майкопской серии (олигоцен — нижний миоцен) в брекчии были обнаружены породы верхнего миоцена — нижнего плиоцена (меотис-понт и сармат-понт [74]).
Южно-Каспийская впадина и особенно ее северо-западная бортовая часть, где происходит довольно резкое погружение мезозойских структур осевой полосы мегантиклинория Большого Кавказа, предоставляют исследователю исключительно интересный материал, в значимости которого, в силу его конкретности, сомневаться просто невозможно. Речь пойдет в основном о Юго-Западном Апшероне и прилегающей к нему части юго-восточного окончания Большого Кавказа. Здесь, несмотря на широкое распространение грязевого вулканизма и его высокую активность, а также ярко выраженное непосредственно на поверхности сложное геологическое строение и интенсивность смятия кайнозойских и мезозойских отложений в складки, проведен значительный объем бурения, в том числе и глубокого (5000 м и даже более). Несмотря на то что грязевой вулканизм в данном регионе приурочен не только к развитым на поверхности отложениям плиоцен-четвертичного возраста, но и к выходам или залегающим на поверхности образованиям среднего и верхнего миоцена, майкопской серии олигоцена — нижнего миоцена и даже эоцена, зависимость грязевого вулканизма от процессов складкообразования, протекающих исключительно в кайнозойской толще пород, выглядит более чем убедительно.
В подтверждение можно было бы привести очень большой перечень работ, в которых опубликованы конкретные данные поверхностной геологии, бурения и результатов всестороннего изучения брекчии грязевых вулканов. Но достаточно, пожалуй, привести наиболее выразительные из этих фактов. При широком развитии непосредственно на поверхности эо-ценовых отложений, представленных здесь так называемой коунской свитой преимущественно глинистого состава, в выбросах грязевых вулканов, и в частности вулкана Боздаг, выделяющегося своей активностью и большой площадью распространения брекчии (вернее, целого набора разновременных продуктов деятельности названного вулкана), в составе этих продуктов нет никаких свидетельств участия мезозойских пород. В то же время в составе брекчии достаточно широко представлены породы, содержащие палеонтологические остатки из более молодых, в частности миоценовых, отложений.
Ясно, что такие возрастные соотношения между коренными отложениями и брекчией могут быть обусловлены чешуйчатым строением кайнозойских отложений, осложнениями их складчатой структуры пологими надвигами с амплитудой горизонтальных перемещений, измеряемой километрами, а то и одним-двумя десятками километров. Здесь приведены два поперечных профильных разреза (рис. 21, 22)1, характеризующие структурные соотношения между кайнозойскими и мезозойскими отложениями в пределах северо-западной части Южно-Каспийской впадины или, что то же самое, северного борта восточной, примыкающей к Южному Каспию части Куринской впадины.
Разрезы эти достаточно достоверны, по крайней мере, до 5-километровой глубины, поскольку при этом учтены результаты бурения, проведенного здесь на обширной площади, а не только вдоль линии профилей. Нет, к сожалению, конкретных данных относительно глубины залегания поверхности мезозойских (меловых) отложений. Но, думается, что прикидки значений этого параметра представляются вполне приемлемыми. И потому явно надежно обоснованным с принципиальной точки зрения является изображенный на разрезах рельеф поверхности мезозойского консолидированного складчатого основания, находящийся в строгом соответствии с кривой аномального поля силы тяжести (рис. 22).
Чтобы еще раз убедиться в сложностях складчатой структуры кайнозойских отложений, сошлемся на то, что в разрезах скважин четко устанавливается перекрытие молодых отложений более древними, а иногда и частые повторения. На площади Аташкя — Шубаны (ЮЗ Апшерон) дважды повторен разрез: диатомовая свита (верхний и средний миоцен), майкопская серия (нижний миоцен — олигоцен) и коунская свита (эоцен), после чего скважина вошла вновь в диатомовую свиту на глубине около 5000 м, где и была прекращена бурением. Нередкими являются большие, порядка 2500—3000 м, мощности проходимых скважинами отложений майкопской серии и коунской свиты, превышающие их истинные мощности в 2,5—3,0 раза и более, вследствие чего скважины глубиной около 5000 м не достигли меловых отложений, ради чего в первую очередь и проводилось глубокое бурение. При этом отмечаются частые изменения углов падения пород фактически от 0 до 90°, а также нефте- и газопроявления — явные свидетельства пересечения скважинами разрывных нарушений, поскольку разрез почти однообразно глинистый.
Северная часть профильных разрезов требует к себе, пожалуй, особого внимания. Здесь теперь уже и бурением надежно установлено покровное залегание меловых отложений. Исключительная значимость покровного залегания в данном случае меловых отложений на площади протяженностью примерно 100 км, при горизонтальной амплитуде с максимальными значениями до 25—30 км и мощностях аллохтонного комплекса, составляющих как минимум 1,5 км, но, вероятно, достигающих 3,5—4,0 км, позволяет еще раз более подробно проанализировать эту аномальную структурную обстановку.
В пределах указанной площади развития непосредственно на поверхности меловых отложений локализована целая группа грязевых вулканов, относительно равномерно распределенных в пространстве. В свое время этот факт сыграл существенную роль в обосновании мнения о приуроченности корней грязевых вулканов к мезозойским отложениям. Но такой взгляд находился в явном противоречии с положением о связи грязевого вулканизма с мощными толщами пластичных, в основном глинистых, пород. Преимущественно флишевый характер разреза меловых отложений с незначительным преобладанием в отдельных интервалах глинистых пород над различными по составу известняками, песчаниками и алевролитами выглядел относительно этого положения как явление аномальное, как исключение из правила. Когда же в результате тщательного анализа микропалеонтологических остатков из брекчии указанной группы грязевых вулканов выяснилось, что среди них широко и в больших количествах представлены помимо меловой миоценовая и палеогеновая микрофауна, что было подтверждено и бурением (именно через такие скважины проходит профильный разрез на рис. 21), то все встало на свои места. В вопросе о глубине залегания очагов грязевых вулканов на Юго-Восточном Кавказе и, тем более, в Южном Каспии можно было поставить все точки над i [22]. Связь этого явления с активными автономными процессами динамики углеводородов в мощной толще поверхностного выполнения Южно-Каспийской впадины с преимущественным развитием в его разрезе глинистых пород палеоген-миоценового возраста стала более чем убедительной.
Едва ли есть необходимость обосновывать углеводородный состав флюидов, насыщающих толщи пластичных пород, играющих в разрезе земной коры роль волновода и генерирующих проявления грязевого вулканизма в орогенных впадинах или в молассовых прогибах, точнее, в отдельных наиболее прогнутых участках этих впадин, представляющих собой частные прогибы с максимальными в пределах крупных впадин мощностями орогенных комплексов отложений. Выходы газа и нефти из кратеров грязевых вулканов, из многочисленных порой воронок и сальз, происходящие в периоды их относительного покоя, и огромные объемы газа и нефти, выбрасываемые из недр и воспламеняющиеся во время извержений, весьма красноречивы в этом отношении.
Учитывая, что извержения грязевых вулканов сопровождаются большими, нередко огромными объемами выбрасываемых из недр пород, следует говорить об огромном же энергетическом потенциале, концентрируемом в их очаговых зонах. Вот этот парадоксальный характер соотношений, определяемых высокой напряженностью недр в очагах грязевых вулканов и небольшой, по существу приповерхностной, глубиной залегания последних (до 12—15 км при толщине земной коры в основном не менее, а в регионах развития грязевого вулканизма чаще и более 40 км) может быть обусловлен формированием скоплений углеводородов в толщах пластичных пород поверхностного выполнения крупных орогенных впадин, в условиях очевидного отсутствия в их разрезе горизонтов, имеющих хорошие коллекторские свойства.
Как и в сейсмически активных регионах, формирование скоплений или залежей углеводородов, выступающих в роли очагов грязевулканической деятельности, необходимо объяснить жильным характером самих залежей — очевидной представляется приуроченность углеводородных скоплений и в зонах проявления грязевого вулканизма к емкостям, представляющим собой зоны тектонического дробления пород, их высокой трещиноватости. Такие емкости, создаваемые в процессе пластической деформации пород, в процессе их смятия в складки и осложнения последних разрывами, необходимо рассматривать как резервуары или зоны аккумуляции подвижных компонентов, характеризующиеся относительно небольшими объемами пустотного пространства. Естественно, что в таких условиях накопление флюидов и прежде всего углеводородов не может не привести к их высокой концентрации. При достижении аномальных значений концентрации, при которых поровые давления окажутся превышающими геостатические давления, обусловленные нагрузкой вышележащей толщи пород, неизбежной становится разрядка возникшего очага напряженности в виде грязевулканического извержения.
Надо полагать, что в регионах, характеризующихся развитием грязевого вулканизма, а тем более активными его проявлениями, соотношения между суммарным объемом углеводородов, приуроченных к мощным толщам пластичных пород, и возможностями формирования их скоплений в виде залежей представляются весьма и весьма контрастными. Грязевой вулканизм необходимо поэтому рассматривать в качестве процесса, с одной стороны, наглядно подчеркивающего эту контрастность, а с другой — регулирующего эти соотношения. Извержения грязевых вулканов фактически обеспечивают возникновение относительного покоя или относительного равновесия в толщах конвективно неустойчивых пород — волноводах с явно неравномерным распределением флюидов в их объеме.
И еще одно важное значение грязевого вулканизма как природного явления. Оно (это явление) не может быть обусловлено пластовым, стратифицированным, характером нефтегазовых залежей. Очевидна его связь именно с жильными залежами углеводородов, точнее, с приразломными зонами дробления пород, степень насыщения или заполнения которых подвержена постоянным изменениям, происходящим либо постепенно эволюционным путем, либо скачкообразно в виде извержений. И то, что извержения одних и тех же грязевых вулканов, а в целом достаточно большого их числа в ряде регионов земного шара, происходят не единожды, а через разные промежутки времени, измеряемые годами или самыми первыми десятками лет, должно служить указанием активности не только пополнения запасов углеводородов в образованных ими залежах III типа — залежах, формируемых в толщах пластичных, в первую очередь глинистых, пород. Извержения грязевых вулканов — явное свидетельство активности и непрерывности процессов углеводородообразо-вания, протекающих в земной коре, причем в ее осадочном чехле, что подтверждает справедливость мнения Б.А. Соколова [57], а также свидетельство возможности или вероятности накопления в приповерхностных волноводах земной коры глубинных углеводородов, что может быть обусловлено процессами дегазации Земли.
Локализация очагов грязевых вулканов в мощных толщах пластичных пород и их соответствие жильным месторождениям углеводородов свидетельствуют о несомненных перспективах нефтегазоносности этих толщ, лишенных, по крайней мере, практически значимых горизонтов — коллекторов, что позволяет дать более конкретную именно с точки зрения нефтегазоносности оценку рассматриваемого природного явления. Возникшие в свое время и сохраняющиеся, к сожалению, до сих пор различия во взглядах на происхождение грязевого вулканизма и его связь с нефтегазоносностью становятся понятными, если иметь в виду указанную приуроченность очагов грязевых вулканов.
Если обратиться непосредственно к Юго-Восточному Кавказу, который некогда был да и до сих пор остается одним из основных поставщиков материалов по грязевому вулканизму, то различия во взглядах можно было бы объяснить тем, что в подавляющем большинстве случаев прямую связь между высокой нефтегазоносностью среднеплиоценовой продуктивной толщи и грязевым вулканизмом установить было бы не просто. Низкой результативностью сопровождались поисковые работы, включая бурение глубоких скважин, при решении проблемы нефтегазоносности палеоген-миоценовых отложений, несмотря на то что такие структуры осложнены грязевыми вулканами и характеризуются обилием нефтегазопроявлений, как естественных, так и в скважинах поисковоразведочного бурения. Теперь это можно объяснить необходимостью учета различий в структурной позиции нефтегазоносности в плиоценовых и палеоген-миоценовых отложениях — в пластовом, стратиформном характере залежей в первом случае и жильном — во втором. Существенное значение приобретает факт резких, порой пространственных различий в расположении залежей в том и другом комплексах пород (см. рис. 17). Представление о жильном характере залежей нефти и газа, связанных с мощными толщами пластичных пород, т.е. с нижними горизонтами поверхностного выполнения орогенных впадин или молассовых прогибов, следует рассматривать в качестве свидетельства необходимости пересмотра результатов проведенных ранее поисковых работ. Их возобновление с целью выявления жильных месторождений углеводородов станет очевидным подтверждением высоких перспектив нефтегазоносности, в частности, регионов развития и активного проявления грязевого вулканизма.
Примечания
1. Линии профильных разрезов показаны на рис. 4.