ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………….…….7
ГЛАВА 1. ГРЯЗЕВУЛКАНИЧЕСКИЕ ПРОВИНЦИИ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ
КАВКАЗСКОЙ КОЛЛИЗИОННОЙ ЗОНЫ, СЕВЕРНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ И О.САХАЛИН:
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ОБЪЕКТОВ.…………………………………………………………………………………………...14
1.1. Керченско-Таманская грязевулканическая провинция……………………………….…….16
1.1.1. Краткий геологический очерк………………………………………….........................16
1.1.2. Климат…………………………………………………………………………………...22
1.1.3. Ключевые объекты…………………………………………………………….……......22
1.2. Сахалинская грязевулканическая провинция…………...……………….…………………..36
1.2.1. Краткий геологический очерк…………………………………………….…………....36
1.2.2. Климат………………………………………………………….……...……..………....39
1.2.3. Ключевые объекты………………………………………………………...……….…..40
1.3. Илийская грязевулканическая провинция……………………………….………….……….46
1.3.1. Краткий геологический очерк…………………………………………..………….…..46
1.3.2. Климат…………………………………………………………………….………….....53
1.3.3. Ключевые объекты……………………………………………………….………..…...53
1.4. Каспийская грязевулканическая провинция…………………………………..………….…55
1.4.1. Краткий геологический очерк…………………………………………………….........55
1.4.2. Климат……………………………………………………………………….……….…57
1.4.3. Ключевые объекты………………………………………………………….………….58
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ……………………..........……………….61
2.1. Обоснование выбора объектов исследования……………………………………….………61
2.2. Полевые работы и пробоотбор…………………………………………………………..……64
2.2.1. Полевое обследование объектов и характеристика коллекций………….…………..64
2.2.2. Пробоотбор…………………………………………………………………….…….….67
2.2.3. Полевые методы исследования……………………………………………….……….69
2.3. Лабораторные методы исследования……………………………………………..………….69
2.4. Эксперименты…………………………………………………………………..……………..77
2.5. Моделирование и расчеты……………………………………………………..……………...77
2.6. Терминологические замечания……………………………………………………..………...79
ГЛАВА 3. СПЕЦИФИКА ГРЯЗЕВУЛКАНИЧЕСКИХ ВОД И ГАЗОВ………………….………..82
3.1. Грязевулканические воды: особенности макро-, микро- и изотопного состава; условия и
факторы формирования……………………………………………………………………………82
3
3.1.1. Особенности химического и изотопного (H, O и C в HCO3-) состава вод Керченско
Таманской провинции (Керченский полуостров)…………………………………………..82
3.1.2. Геотермические условия и глубины формирования грязевулканических вод
Керченско-Таманской провинции……………………………………….…………………..97
3.1.3. Особенности химического и изотопного (H, O и C в HCO3-) состава вод Южно
Сахалинского и Пугачевского грязевых вулканов (о. Сахалин)………………………….100
3.1.4. Геотермические условия, глубины формирования и источники вещества
грязевулканических вод о. Сахалин……………………………………………………...…104
3.2. Грязевулканические газы: особенности макро-, микро- и изотопного состава; условия и
факторы формирования…………………………………………………………………..………107
3.2.1. Углеводородные и углекислые струи на грязевых вулканах Керченско-Таманской
провинции и о. Сахалин……………………………………………………………..………108
3.2.2. Микрокомпонентный состав газов грязевых вулканов Керченско-Таманской
провинции и о. Сахалин…..…………………………………………………………………111
3.2.3. Ртутные эманации грязевых вулканов Керченско-Таманской провинции……..…121
3.2.4. Холодный газотранспортный перенос микроэлементов CO2- и CH4- газами грязевых
вулканов Керченского п-ва и о. Сахалин……………………………………………..……125
3.3. Резюме к Главе 3……………………………………………………………………………...129
ГЛАВА
4.
ТВЕРДЫЕ
ПРОДУКТЫ ВЫБРОСОВ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ:
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ И ГЕОХИМИЧЕСКИЙ АСПЕКТЫ…………………………………..131
4.1. Керченско-Таманская грязевулканическая провинция……………………………………132
4.1.1. Макро- и микрокомпонентный состав грязевулканических выбросов……………132
4.1.2. Минералогия грязевулканических выбросов: общие сведения……………………134
4.1.2.1. Слоистые силикаты……………………………………………………….……146
4.1.2.2. Карбонаты………………………………………………………………….…...148
4.1.2.3. Сульфиды и самородные металлы……………………………………….……154
4.1.3. Выбросы грязевых вулканов Керченского полуострова: источники минерального
вещества, микроэлементная специфика, уровни выноса осадков…..…………..….…….166
4.1.3.1 Источники сноса материала в западное окончание Индоло-Кубанского прогиба
в ходе майкопской седиментации……………………………………..………………166
4.1.3.2. Карбонаты и сульфиды в майкопских осадках и выбросах грязевых
вулканов……………………………………………………….……………….………..167
4.1.3.3. Ртуть в грязевулканических выбросах: источники, особенности распределения
и формы нахождения ………………………………………..........................................172
4
4.1.3.4 Бор в майкопских осадках и грязевулканических выбросах: факторы
аномального обогащения ………………………………………………….…………...178
4.1.4. Резюме……………………………………………………………………….………...182
4.2. Сахалинская грязевулканическая провинция………………………………….…………..184
4.2.1. Макро- и микрокомпонентный состав грязевулканических выбросов……………184
4.2.2. Минералогия шлиховой фракции грязевулканических выбросов……………........191
4.2.2.1. Карбонаты………………………………………………………………….…...194
4.2.2.2. Сульфиды и сульфосоли………………………………………………….……203
4.2.3. Природа и условия образования сульфидной и карбонатной минерализации и
источники вещества в выбросах грязевых вулканов о. Сахалин...………………….……216
4.2.4. Резюме………………………………………………………………………….……...224
ГЛАВА 5. ПРОДУКТЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ИЗ ГРЯЗЕВУЛКАНИЧЕСКИХ ВОД:
МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ……..226
5.1. Боратная минерализация грязевых вулканов Керченского полуострова……….………..226
5.1.1. Минералогия солей, кристаллизующихся из грязевулканических вод……….…...226
5.1.2. Аккумуляции боратов, генетические связанные с процессом грязевого вулканизма,
и факторы, ответственные за их формирование………………………………….………...237
5.2. Сезонная минерализация грязевых вулканов Илийской, Каспийской и Сахалинских
провинций………………………………………………………………………………….……..240
5.3. Травертины, генетически связанные с грязевулканическими системами Керченского
полуострова…………………………………………………………………………………….....247
5.3.1. Общая характеристика травертиновых комплексов…………………….………….247
5.3.2. Характеристика вод травертиновых источников………………………….………..258
5.3.3. Характеристика спонтанных газов травертиновых источников………….………..261
5.3.4. Фазовый состав травертинов и морфология минеральных агрегатов………..……261
5.3.5. Химический состав кальцита, слагающего травертины……………………….……266
5.3.6. Особенности микроэлементного состава травертинов…………………….……….269
5.3.7. Характеристика изотопного состава С и О кальцита травертинов……….………..271
5.3.8. Реконструкция источников С и О, задействованных в травертинообразовании……….273
5.4.
5.3.9. Травертины как маркер грязевулканического процесса……………………….…...276
Минералогическая продуктивность современных эвапоритов грязевулканических
систем………………………………………………………………………………….………….279
ГЛАВА 6. ПИРОГЕННЫЕ ПОРОДЫ, ВОЗНИКШИЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ
РАЗГРУЗКИ И ВОСПЛАМЕНЕНИИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СТРУЙ……………..…….………284
5
6.1. Вступление к Главе 6 …………..………………………………………….………………..284
6.2. Крупномасштабное валовое плавление карбонато-силикатных осадков на поверхности в
поле стационарного термического воздействия гигантского газового факела (нефтегазовое
месторождение Тенгиз)………………………………………………………………………......291
6.2.1. Сценарий аварийного события (пожара) на скважине №37……………………..…291
6.2.2. Строение пирогенного комплекса…………………………………………..………..293
6.2.3. Минералого–геохимическая характеристика пирогенных пород……………..…...294
6.2.4. Эксперименты по прогреву и плавлению………………………………….………...308
6.2.5. Реконструкция режима термометаморфизма осадков……………….……………..308
6.2.6. Теплофизическая модель…………………………………………………….……….310
6.3. Обжиг индивидуальных фрагментов пелитовых пород в гигантском газовом факеле
(грязевый вулкан Карабетова Гора)……………...……………………………………………...317
6.3.1. Сценарий огненного извержения грязевого вулкана Карабетова Гора, 6 мая 2000
года……………………………………………….………………………………..………….317
6.3.2. Особенности распределения пирогенных пород……………………….…………...321
6.3.3. Минералого–геохимическая характеристика пирогенных пород………….………321
6.3.4. Термический режим обжига пелитовых осадков в газовом факеле…………….…337
6.3.5. Теплофизическая модель……………………………………………….…………….339
6.4. Плавление пелитового субстрата в высокоградиентном тепловом поле, созданном
единичным стационарным заглубленным метановым факелом (грязевый вулкан
Шихзарли)………………………………………………………………………………...………341
6.4.1. Сценарий извержения грязевого вулкана Шихзарли 13 марта 2011 года……..…....341
6.4.2. Строение пирогенного комплекса………………………………………….………...341
6.4.3. Минералого–геохимическая характеристика пирогенных пород…………….……345
6.4.4. Состав продуктов горения газового факела, законсервированных в виде включений
в пирогенных породах……………….....................................................................................353
6.4.5. Эксперименты по прогреву и плавлению……………………………………………353
6.4.6. Реконструкция режима термометаморфизма осадков………………………………355
6.4.7. Теплофизическая модель……………………………………………………………..356
6.5. Плавление пелитового субстрата в присутствии флюса (карбонатов и сульфатов Na) в поле
термического воздействия системы мелких горящих струй (грязевулканическое поле Алтын
Эмель)……………………………………………………………………………………….….…360
6.5.1. Строение пирогенных комплексов и реконструкция сценариев огненных
палеоизвержений грязевых вулканов Илийской впадины (поле Алтын-Эмель)………...360
6
6.5.2. Минералого–геохимическая характеристика пирогенных пород………………….365
6.5.3. Эксперименты по прогреву и плавлению…………………………………………....379
6.5.4. Реконструкция режима термометаморфизма осадков………………….…………...380
6.5.5. Теплофизическая модель…………………………………………………….……….386
6.6. Плавление фрагментов пелитового субстрата в присутствии морской воды в гигантском
газовом факеле (грязевый вулкан о. Гарасу)……………………………………….…………...389
6.6.1. Сценарий извержения грязевого вулкана о. Гарасу 28 марта 1977 г………………389
6.6.2. Минералого–геохимическая характеристика пирогенных пород……………….…389
6.6.3. Состав продуктов горения газового факела, законсервированных в виде включений
в пирогенных породах…………………………………………………….…………………391
6.6.4. Реконструкция режима термометаморфизма осадков………………….…………..398
6.7. Минералогическая продуктивность пирогенных пород, возникших под действием
горящих газовых факелов…………………………………………………………….………….400
6.8. Резюме к Главе 6………………………………………………………………….………….411
ГЛАВА 7. ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССА ГРЯЗЕВОГО ВУЛКАНИЗМА НА СОПРЕДЕЛЬНЫЕ
ЛАНДШАФТЫ: ЭКОГЕОХИМИЧЕСКИЙ АСПЕКТ……………………………….….………...414
7.1. Грязевые вулканы как геологический источник ртути……………………………………414
7.2. Грязевые вулканы как геологический источник метана……………………….………….421
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….………………..428
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………….……………….…….....................431
