Геология

Грязевые вулканы

В течение семи последних лет под наблюдением российских ученых находился каскад извержений грязевых вулканов на Таманском полуострове (западная оконечность Кавказа). Недавно они провели исследования микроэлементного состава массы потоков этих природных явлений, определив тем самым их конкретные предвестники и причины возникновения.

Суть активности грязевых вулканов* состоит в том, что метан, водород, углесероводороды, радон, накапливаясь в осадочном чехле планеты, стремятся вырваться на ее поверхность. И когда это случается, они выносят с собой глубинные флюиды, другие вещества, в том числе металлы, снимая таким образом напряжение в земной коре, не давая ему накапливаться для разрушительных толчков. Если исходить из того, что на Таманском полуострове грязевых вулканов много, становится ясно, почему крупные землетрясения здесь довольно редкие, а мелкие, наоборот, - достаточно частые.

Первые данные о зафиксированном малом толчке, вызванном грязевым извержением, относятся к IV в. до н. э. О нем писали древнегреческие мудрецы Феопомп Синопский в книге "О землетрясениях" и Флегонт Траллийский в труде "Об удивительных явлениях", дошедших до наших дней лишь в цитатах.

Так вот, в сочинении Феопомпа Синопского отмечалось, что в Киммерийском Боспоре (Керченском проливе) при внезапном землетрясении распался один холм и обнажились кости огромных размеров. Сложенный скелет оказался длиной 2,4 локтя**, и окрестные варвары (так греки называли народы, не владевшие их письменностью) бросили кости в Миотическое озеро (Азовское море). Холм, очевидно, и представлял собой действующий грязевой вулкан.

Давно замечено: эти природные феномены в жаркое лето покрываются коркой сухой потрескавшейся глины и могут показаться твердыми, безопасными. Но под ней находятся жидкая и вязкая грязь, а в центре, как правило, глубокий канал. Если провалишься здесь, то выбраться очень трудно, ибо края кратера обламываются, ноги вязнут в грязи, все рядом колышется, как в болоте. Не случайно у людей с давних времен такие места пользуются дурной славой: здесь постоянно гибли звери, домашний скот. Недавно на возвышенности Синей Балки, что на берегу Азовского моря, найдены скелеты еще допотопных животных. Кстати, и древние греки хорошо знали об опасностях грязевых вулканов. Так, в "Географии" Стробона (64/63 до н. э. - 23/24 н. э.) находим: "За Киммерийским Боспором... живут люди в дыму".

Георадарный снимок вулкана Миска и поток водорода.

Георадарный профиль вулкана Карабетова гора перед извержением.

В некоторых исторических фолиантах есть ссылки на то, что легендарная Фанагория*** была разрушена землетрясением в 63 г. до н. э. Российские ученые еще 15 лет назад доказали, что именно поток жидкой грязи от вулкана залил дома и улицы этого города. Тщательному исследованию подвергся микроэлементный состав почвы из разных слоев археологических разрезов, выброшенной на поверхность земли. В одном из них присутствовали повышенные (троекратно) концентрации микроэлементов (в основном брома), характерных для состава массы вулкана. Это подтвердил и грунт второго слоя, взятый из участка, залитого грязью. Значит, есть все основания говорить, что именно сопочная брекчия частично решила судьбу Фанагории и возможно привела к опусканию дна залива.

Разрушительные способности грязевых монстров проявлялись множество раз. Вот лишь некоторые факты, известные из сравнительно недалекой истории. Вспомним, например, извержение малого вулкана Восход, произошедшее в 1930 г. в районе города Керчь. Оно привело к полному затоплению нескольких домов - от фундамента до крыши. А вот жителям близлежащей деревни в 1982 г. повезло, так как мощный грязевой поток от очередного пробуждения Восхода отвернул в сторону, обрушив лишь часть построек и опустив поверхность земли примерно на 50 см.

Высокую активность проявлял в прошлом вулкан Карабетова гора, который только с 1818 по 1821 г. сотрясал землю 5 раз, а спустя без малого 200 лет повторил серию извержений. Он расположен близ станицы Тамань на высоте 142 м над уровнем моря и представляет собой неправильный кольцевой вал с большим диаметром 2500 м и малым - 900 м. В настоящее время на нем шесть действующих грязевых источников. В южном его секторе в 1985 г. выросла пятиметровая сальза****. После почти двадцатилетнего молчания она проснулась. Мощное извержение произошло в мае 2001 г. Оно сопровождалось взрывом газа, дымом, выбросом мелких грязевых брызг на высоту примерно 100 м с образованием плотного облака. В результате на земле появился кратер диаметром свыше 15 м, заполненный жидкостной массой синевато-серого цвета, возникла система трещин длиной более 1500 м, глубиной до 10 м.

Через год извержение повторилось, но уже в меньшем масштабе. Вверх взметнулось двухметровое пламя и, как свидетельствуют очевидцы, "загорелась" гора. Огонь в считанные минуты расплавил куски грязевулканической брекчии, оставшиеся от прошлых аналогичных событий, а температура поднималась выше 1000°C.

Примерно такая же картина наблюдалась в июне 2004 г. Здесь почти на ровном месте началось фонтанирование жидкой грязи, в результате чего образовался холм площадью 4000 м, высотой примерно 15 м. Куски брекчии весом до 100 кг разлетались на расстояние до 150 м.

Рост количества извержений таманских грязевых вулканов в период 2000 - 2007 гг., как предполагают ученые, совпал с повышением солнечной активности. Помимо пробуждения Карабетовой горы, весьма агрессивно проявил себя и вулкан Пучина (Западные Цымбалы), относящийся к Анастасиевско-Краснодарской антиклинальной***** зоне. Он расположен на расстоянии 4,3 км от юго-западной окраины станицы Сенная. Извержение началось, по рассказам жителей, 14 февраля 2002 г., в ходе которого образовался поток грязи, устремившийся на север. Его ширина составляла 150 м, длина достигла 400 м. 20 февраля взрыв повторился, языки пламени газа достигали 3 м. В завершение поток перекрыл дорогу к заводу формовочных изделий, свалил четыре высоковольтные опоры и почти дошел до магистрального газопровода. А это было уже опасно.

Надо сказать, на рельефе действующие грязевые вулканы просматриваются хорошо и выглядят в виде холмов или кальдер******. Спящие тоже имеют свои особенности: поток флюидов в них ослаблен, хотя продолжает медленно двигаться, стимулируя тем самым скрытые оползневые процессы.

Впервые ученые изучили структуру подводящих каналов к этим природным феноменам с помощью новых типов георадаров серии "Лоза" (ИЗМИРАН), что позволило исследовать подповерхностные слои грунта глубиной до сотни метров, проследить разрывы глинистых участков в ходе протыкания их водонефтегазовыми струями.

Принцип действия этих приборов основан на излучении сверхширокополосных электромагнитных импульсов, направленных в подстилающую вулкан среду, и регистрации их отражений. Отличительной особенностью "Лозы" по сравнению с другими отечественными и зарубежными аппаратами является ее большая энергетическая мощность, позволяющая работать в сложных сферах, например, в суглинке или влажной глине.

Первая экспедиция с нашим георадаром состоялась в 2004 г. Она была посвящена изучению Бугазского разлома (Таманский полуостров) с грязевулканическими структурами. Здесь, вдоль побережья Черного моря, на протяжении нескольких километров, сосредоточены всевозможные грифоны, сальзы, наблюдаются прорывы на поверхность земли газов, флюидов, мутной воды. Иными словами, тут находятся наиболее активные тектонические площадки.

В 2004 - 2006 гг. на вулкане Карабетова гора были получены георадарные снимки и измерен микроэлементный состав брекчии, доказано, что состав выброшенной на поверхность грязи периодически менялся. Если в 2004 г. он находился в пределах нормы, то за неделю до извержения этого вулкана концентрация микроэлементов возросла почти на два порядка за счет увеличения доли бария, кальция, железа, магния, марганца, стронция и снижения наличия меди, никеля, свинца. Спустя год измерения показали: микроэлементный состав грязевых потоков стабилизировался.

Словом, изучение глубинных разломов земной коры и выяснение временного хода тектонической активности являются важными проблемами инженерной геологии в сейсмоопасных районах нашей планеты. Они весьма актуальны и для Таманского полуострова, где во многих подземных точках идет непрерывная разгрузка флюидов и подпочвенных вод. Для своевременного их обнаружения, оповещения населения о возможных извержениях разрушительного характера важно иметь свежую информацию с глубин Земли до сотен метров и с горизонтов, на которых расположены влажные почвы. Ее можно получать с постоянно действующих научно-исследовательских станций, оборудованных новейшими приборами.

В заключение хотелось бы обратить внимание на то, что грязевые вулканы - не только опасные монстры природы. Потоки веществ, которые они выбрасывают на поверхность Земли, обладают высокими целебными свойствами. Известно, что до 1917 г. на Гнилой горе (Кубань) успешно действовала грязелечебница. Аналогичное медицинское учреждение функционировало в 1930-х годах в станице Голубицкая. Представляется, что благодатный Краснодарский край при избытке целебной грунтовой массы, благодаря здоровому сухому климату, теплым ласковым Черному и Азовскому морям, может стать курортом всероссийского значения. Таманский полуостров является также подходящим местом для создания на его территории первого в мире музея грязевого вулканизма.

* См.: Ю. Казанцев, Т. Казанцева. Загадки грязевых вулканов. - Наука в России, 2004, N 5; Е. Дубинина, В. Лаврушин. Грязевые вулканы: по следам геологической истории. - Наука в России, 2008, N 1 .

** Локоть - старинная мера длины = 0,5 м .

*** См.: В. Кузнецов, В. Латарцев. Подводные исследования в Фанагории. - Наука в России, 2001, N 5 .

**** Сальза - небольшой вулкан или невысокая сопка, периодически извергающая газы и грязевые массы, часто с мутной водой с газами или нефтью .

***** Антиклиналь - складка слоев горных пород, обращенная выпуклостью вверх; в ядре содержит более древние породы, чем на крыльях .

****** Кальдера - котлообразная впадина глубиной в десятки метров с крутыми склонами и относительно ровным дном; является обычно следствием провала вершины вулкана (а иногда и прилегающей к нему местности) при взрыве газа.

Кандидаты физико-математических наук Владимир и Нина АЛЕКСЕЕВЫ, Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований, кандидат физико-математических наук Павел МОРОЗОВ, Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)