Возможности высокоточной гравиметрии при исследовании

2013 №3
ELMİ ƏSƏRLƏR • PROCEEDINGS • НАУЧНЫЕ ТРУДЫ
УДК 551.1:550.83/87
ВОЗМОЖНОСТИ ВЫСОКОТОЧНОЙ ГРАВИМЕТРИИ
ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ
А.С.Гасанов
(НИПИ «Нефтегаз»)
В статье отмечено, что грязевулканическая деятельность вулканов характеризуется устойчивой
периодичностью. Обычно, распределяется во времени на два периода: период подготовки и
извержения. В большинстве случаев, при извержении из жерла вулкана выбрасываются твердые обломки, содержащие большое количество нефти, сероводорода и рассеянных сульфидов.
Извержение грязевого вулкана может длиться несколько дней и сопровождаться землетрясениями. Иногда непрерывно поставляются на поверхность газ, нефть или её следы. Возле каждого
источника вулканическая масса превращается в миниатюру, наподобие вулкана. Грязевые вулканы формируют гряды или группируются в грязевулканические провинции разных размеров,
как Алятская тектоническая зона в Азербайджане. Подобные зоны характерны сложнейшими
геолого-тектоническими строениями и с трудом удаётся изучить недра Земли геофизическими
методами. В статье приводятся результаты высокоточной гравиметрии при исследовании сложнопостроенной геологии на примере Алятской гряды.
Ключевые слова: высокоточная гравиметрия, грязевой вулкан, извержение, грязебрекчия,
редукция Буге, изотроп, анизотроп, остаточная аномалия.
Адрес связи: [email protected]
DOI: 10.5510/OGP20130300162
Закономерность распространения грязевых вулканов показывает, что большинство грязевулканических провинций тяготеет к активной в сейсмическом
отношении альпийской зоне складчатости. Единой
точки зрения относительно механизма формирования грязевых вулканов не существует. В начале XX
века обозначились три главных направления, в рамках которых предпринимались попытки объяснить
механизм формирования грязевых вулканов.
Одни исследователи, Э.П.Штебер, С.А.Ковалевский,
В.А.Горин, Н.А.Кудрявцев, П.Н.Кропоткин, Б.М.Валяев,
Ш.Ф.Мехтиев, С.Д.Гемп, 3.А.Буниат-Заде, К.К.Уилсон
и др. утверждают, что грязевые вулканы имеют эндогенное магматическое происхождение. Другие геологи, среди которых следует назвать Н.С.Шатского,
М.М.Жукова, Е.В.Милановского, В.Е.Руженцева,
С.Зубера, С.Ф.Федорова, В.Г.Бондарчука, А.Л.Путкарадзе, И.М.Сирыку, Н.Ю.Халилова, А.А.Керимова,
А.Н.Пильчина, Л.Н.Еланского, М.Л.Коппа и др. главным фактором, определяющим возникновение грязевых вулканов, считают геодинамические процессы
- развитие диапировых складок, пологих надвигов
или глубинных разломов. Наибольшее число приверженцев, в группу которых вошли М.К.Калинко,
А.А.Якубов, Pагиб P.Рахманов, Pагид P.Рахманов,
М.М.Зейналов, Е.Ф.Шнюков и др. высказывали мнение, согласно которому образование грязевых вулканов связано с формированием и разрушением
месторождений нефти и газа. При этом, избыточное давление, возникающее в нефтяных залежах и
обуславливающее прорыв грязебрекчий на поверхность через эруптивные каналы грязевых вулканов,
исследователи объясняли избыточным давлением
углеводородных газов, сконцентрированных в недрах [1]. Проявления грязевого вулканизма «привязывалось» им к месторождениям, где сосредоточены углеводороды.
12
Известно, что грязевулканическая деятельность
вулканов характеризуется устойчивой периодичностью и обычно распределяется во времени на два периода: период подготовки и последующего извержения. Во время извержения на дневную поверхность
изливаются потоки полужидких грязебрекчий.
Иногда при извержении из жерла вулкана выбрасываются твердые обломки и глыбы пород, нередко
происходит самовозгорание попутно выходящих
углеводородных газов и над кратером появляется
горящее пламя. Массы грязебрекчий, в которых содержатся большое количество воды, нефти, сероводорода и рассеянных сульфидов, растекаясь на площади, одновременно надстраивают образовавшийся
ранее старый конус, формируют так называемые
вулканические постройки. Извержение грязевого
вулкана может длиться несколько дней и сопровождаться землетрясениями. В период затишья на
кратерной площадке вулкана появляются многочисленные сальны и грифоны, непрерывно поставляющие на поверхность жидкую грязь, газ, воду, иногда
нефть или её следы. Возле каждого источника, пробивающегося на поверхность, откладывается масса
плотных глинистых корок, которые наращиваясь,
превращаются в миниатюру на подобие вулкана и
в дальнейшем становятся фундаментом вулканических построек в виде конусов различной высоты.
Грязевые вулканы очень редко бывают одиночными и обособленными. Гораздо чаще они формируют
гряды или группируются в грязевулканические провинции разных размеров, как Алятская тектоническая зона в Азербайджане.
При этом главной ареной, на которой проявляется грязевой вулкан, в основном, являются предгорные и межгорные впадины (Нижне-Куринская
впадина), в которых накапливаются мощные толщи
терригенно-глинистых пород кайнозойского возрас-
ГЕОЛОГИЯ, ГЕОФИЗИКА И РАЗВЕДКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
20133№3
ELMİ ƏSƏRLƏR • PROCEEDINGS • НАУЧНЫЕ ТРУДЫ
та. Глубина проникновения корней грязевых вулканов может достигать нескольких километров. Состав
газов, в изобилии поставляемых грязевыми вулканами, как во время извержений, так и в сальново-грифоновую стадию, позволяет считать их генетически
связанными с осадочными толщами грязевулканических провинций.
Как отмечено выше, в Азербайджане одна из
крупных грязевулканических провинций располагается в пределах Алятской гряды. Здесь зафиксированы десятки грязевулканических проявлений и
с характерным распространением двух типов вулканической деятельности. Для одного из них характерны извержения с образованием вулканических
построек, формирующихся за счёт периодического
поступления на поверхность полужидких масс грязебрекчий, которые во время очередного извержения растекаются от кратера к периферии вулкана,
надстраивая и увеличивая объём вулканического
конуса. Извержения другого типа сопровождаются
растеканием продуктов выноса по поверхности с образованием луж жидкой грязи, солончаков, заболоченных участков. Заметные вулканические постройки при таком типе вулканической деятельности
крайне редки. Чаще, наоборот, образуются небольшие озерца, в которых выходы нефти и выделения
газов особенно заметны.
Высокоточные гравиметрические работы позволили выявить ряд новых вулканических проявлений,
что и позволило наиболее точно изучить тектонику
района (рис.1÷5) [2]. Работы были выполнены с помощью гравиметров ГНУ-КВ в масштабе 1:50000 и
1:25000 по методу двукратного измерения. По результатам работ была составлена гравиметрическая
карта в редукции Буге при реальном значении плотности пород промежуточного слоя, взятой из скважин, расположенных в изучаемой территории. Для
геологической интерпретации полученных результатов названная карта была трансформирована при
помощи изотропной и анизотропной палетки [3].
Параметры палетки были выбраны исходя из тектоно-геологических особенностей территории.
Однако, следует подчеркнуть, что в этом регионе не все грязевые вулканы выходят на поверхность
земли.
Для уточнения тектонических особенностей отложений осадочного чехла в исследуемом регионе в
радиусах 3 и 5 км нами составлены карты локальных
и остаточных аномалий (рис.1 и 3). Вырисовывается
явное и хаотичное чередование локальных аномалий. Самое интенсивно-хаотичное расположение
аномалий намечается на северо-западной части площади. Это может быть объяснено тем, что именно в
этой части площади активно развит грязевый вулканизм. Интенсивность и амплитуда локальных аномалий меняются в пределах 6-7 мГал, т.е. положительные и отрицательные аномалии резко отличаются
между собой. Это может являться признаком того,
что слои осадочных отложений усложнены грязевой
тектоникой, а не тектонической складчатостью.
С целью выяснения геологической природы локальных аномалий на программе SURFER была составлена 3D модель аномалиобразующей среды
(рис.2). Уместно отметить, что по правилам состав-
ления гравиметрических карт, положительные аномалии отмечаются красным, а отрицательные - синим цветом. Обычно, положительные аномалии обуславливают поднятиями, отрицательные аномалии
- прогибами. В исследуемом регионе это правило не
соблюдено, т.к. осложнённая грязевым вулканизмом
тектоника данного региона находится в противоположном соответствии, т.е. положительные аномалии соответствуют прогибам, а отрицательные
- поднятиям, сформировавшимся в результате процесса грязевых вулканов.
Как видно по 3D модели, самые интенсивные поднятия размещены в северо-западной части площади
и степень активности в юго-восточном направлении
затушевывается. Относительная линия разделения
локального поля на «активную» и «пассивную» части соответствует незаметной градиентной зоне.
Возможно, эта зона обусловлена существующим
глубинным разломом и именно по этому разлому
брекчия грязевого вулкана проникает к поверхности
Земли из глубины. С целью уточнения источника
грязевого вулканизма в радиусах r1 = 3.0 км и r2 = 5.0
км по методу Саксова-Нигарда вычислены остаточные аномалии и составлена соответствующая карта
Δg(3.0; 5.0км) остаточных аномалий (рис.3). При визуальном просмотре эта карта напоминает карту локального поля, построенного по этим же параметрам, но
интенсивность и амплитуда остаточных аномалий
Рис. 1. Карта локальных аномалий
Δg (r1 = 5.0 км, r2 = 10.0 км)
ГЕОЛОГИЯ, ГЕОФИЗИКА И РАЗВЕДКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
13
2013 №3
ELMİ ƏSƏRLƏR • PROCEEDINGS • НАУЧНЫЕ ТРУДЫ
Рис.2. 3D модель, составленная на программе «SURFER» на основе
локальной гравиметрической карты Δg (r1 = 5.0 км, r2 = 10.0 км)
Рис.3. Карта остаточных аномалий.
Метод Саксова-Нигарда (r1 = 3.0 км, r2 = 5.0 км)
14
Рис.4. Карта полных горизонтальных
градиентов (r1 = 5.0 км, r2 = 7.0 км)
ГЕОЛОГИЯ, ГЕОФИЗИКА И РАЗВЕДКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ELMİ ƏSƏRLƏR • PROCEEDINGS • НАУЧНЫЕ ТРУДЫ
20133№3
Условные обозначения:
- грязевой вулкан
- положительные локальные аномалии
- отрицательные локальные аномалии
Рис.5. Карта расположения грязевых вулканов
значительно выше, чем локальных. Это может быть
объяснено плотностной разницей слоёв осадочного чехла или глубинным фактором. Для проверки данного обстоятельства, остаточные аномалии были вычислены и в радиусах r1 = 5.0 км и
r2 = 7.0 км и составлена карта Δg(5.0; 7.0км). Из сопоставлений этих карт явно наблюдается прямая пропорциональность между параметрами трансформаций
и интенсивности, т.е. с увеличением параметров увеличивается интенсивность и амплитуды остаточных
аномалий. Но, при этом размеры аномалий (размещение) как в локальном, так и в остаточном поле,
остаются неизменными. Отсюда можно предполагать, что геологическая природа локальных и остаточных аномалий происходит от единого источника.
В то же время источник не расположен в глубинных
слоях. Потому, что если глубинный фактор был бы
расположен в глубинных недрах, тогда с изменением параметров трансформаций изменились бы
и размеры аномалий. Однако, это не наблюдается,
значит геологическая природа аномалий является
поверхностная тектоника, осложнённая грязевым
вулканизмом.
На картах трансформант гравитационного поля
выделяются две линии расположения и на северной
части площади они входят в единую зону. Возмож-
но, это и есть выражение в гравитационном поле
Алят-Ляньгабизской антиклинальной линии.
Для выяснения тектонических особенностей
исследуемого региона, в двух радиусах r 1 = 3.0 км
и r 2 = 5.0 км были вычислены полные горизонтальные градиенты и составлена карта (рис.4.). По расположению изолиний эта карта напоминает карту
локальных и остаточных аномалий, но вышеотмеченный признак, т.е. разделения поля на две части, здесь
явно вырисовывается. При этом, граничная часть,
т.е. градиент, осложняется ещё цепочными аномалиями. Это свидетельствует о том, что действительно
здесь существует глубинный разлом и по этому разлому брекчия грязевого вулкана генерируется к поверхности.
На рисунке 5 приводится карта сопоставления
гравиметрических локальных аномалий и карта
расположения грязевых вулканов. В целом, ореол грязевых вулканов в плане соответствует отрицательным аномалиям. Наблюдаются некоторые
расхождения между локальными минимумами и
вулканами, что может быть связано с масштабом
составления карт. В исследуемом районе, расположения локальных минимумов, по всей вероятности,
указывают распространение вулканов по площади.
Экстремальные части минимумов могут быть объ-
ГЕОЛОГИЯ, ГЕОФИЗИКА И РАЗВЕДКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
15
2013 №3
ELMİ ƏSƏRLƏR • PROCEEDINGS • НАУЧНЫЕ ТРУДЫ
яснены погребенными вулканами.
Анализируя полученные результаты, можно
придти к следующему заключению:
– из сопоставлений и геологических истолкований вышеотмеченных карт можно предполагать,
что осложнённая грязевым вулканизмом тектоника данного региона находится в противоположном
соответствии, т.е. положительные аномалии соответствуют прогибам, а отрицательные поднятиям,
сформировавшимся в результате процесса грязевых
вулканов;
– экстремальные части минимумов могут быть
объяснены погребенными вулканами.
Литература
1. Грязевые вулканы и их значение в прогнозировании нефтегазоносности недр. М.: Недра, 1987.
[Gryazeviye vulkany i ih znachenie v prognozirovanii neftegazonosnosti nedr. M.: Nedra, 1987]
2. А.С.Гасанов. Возможности гравиметрических исследований для прогнозирования
погребенных грязевых вулканов. //Каротажник. -2007. -№12. -C.59-61.
[A.S.Gasanov. Vozmojnosti gravimetricheskih issledovaniy dlya prognozirovaniya
pogrebennyh gryazevyh vulkanov. //Karotazhnik. -2007. -№12. -S.59-61]
3. Т.С.Амирасланов. Определение параметров возмущающих масс на ЭВМ по гравиметрическим данным //Известия АН Азерб. ССР. Серия наук о Земле. -1982. -№1. -C.108-115.
[T.S.Amiraslanov. Opredelenie parametrov vozmushayuchih mass na EVM po gravimetricheskim
dannim //Izvestiya AN Azerb. SSR. Seriya nauk o Zemle. -1982. -№1. -S.108-115]
Gravimetry enables precision in the study of mud volcanoes
A.S.Hasanov
(“OilGasScientficResearchProject” Institute)
Abstract
The article notes that volcanic mud volcanic activity is characterized by a stable frequency. This
is usually split into two time periods: the period of preparation and eruption. In most cases, the
eruption from the crater of the volcano has ejected solid debris containing large amounts of oil,
hydrogen sulfide and disseminated sulphides. The eruption of a mud volcano may last for several
days and be accompanied by earthquakes. Sometimes, oil or gas may be continuously supplied
to the surface. Next to each source, a volcanic mass becomes like a miniature volcano. Mud
volcanoes form a ridge or different sized groups within a mud volcanic province, for example the
Alat tectonic zone in Azerbaijan. Such zones are characterized by complex geological and tectonic
structures that are challenging for study by geophysical methods. This article presents the results
of high-precision gravity measurements in the study of complex geology built on the example of
the Alat ridge.
Palçıq vulkanlarının tədqiqində yüksəkdəqiqlikli
qravimetriyanın imkanları
Ə.S.Həsənov
(“Neftqazelmitədqiqatlayihə” İnstitutu)
Xülasə
Məqalədə qeyd olunur ki, palçıq vulkan püskürmələri fəaliyyəti müəyyən dövriliklə xarakterizə
olunurlar. Adətən zamana görə iki period büruzə olunur: hazırlanma periodu və püskürmə. Bir
çox hallarda, özündə böyük miqdarda neft, kükürdlü su və parçalanmış sulfidlər cəmləşdirən
bərk materiallar Yer səthinə səpələnirlər. Palçıq vulkanının püskürməsi bir neçə gün davam edir
və bəzi hallarda zəlzələ ilə müşaiyət olunur. Əksər hallarda fasiləsiz olaraq qaz, neft və ya onların
təzahürləri Yer səthinə səpələnirlər. Hər bir mənbənin ətrafında vulkan məhsulları özünəməxsus
forma yaradırlar. Palçıq vulkanları, formalaşaraq silsilə halda və müxtəlif ölçülərdə, Azərbaycanın
Ələt tektonik zonasında olduğu kimi, palçıq vulkanları əyalətləri yaradırlar. Bu cür zonalar
çox mürəkkəb geoloji-tektonik quruluşa malikdirlər və geofiziki metodlarla çətinliklə öyrənilir.
Məqalədə Ələt silsiləsi timsalında yüksək dəqiqlikli qravimetriya ilə mürəkkəb quruluşlu
geologiyanın öyrənilməsinin nəticələri verilir.
16
ГЕОЛОГИЯ, ГЕОФИЗИКА И РАЗВЕДКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ