Перспективы поисков в Азербайджане газовых скоплений, связанных с грязевыми вулканами
М.В. АБРАМОВИЧ
По плану развития нефтяной и газовой промышленности на семилетие 1959-1965 гг. добыча природного газа в Азербайджане должна достигнуть в 1965 г. 11,6 млрд, м3, а разведанные запасы возрасти в 4-5 раз. Для выполнения подобной задачи необходимо выявить и разведать новые значительные ресурсы газа, а именно в восточной части республики, где многочисленные грязевые вулканы, явно свидетельствуют о газоносности недр.
Надо отметить, что отличительным признаком грязевого вулкана со времен работ Г. Абиха [1] считается выделение сопочной брекчии и углеводородных газов. Сопочная брекчия представляет (пользуясь терминологией В.А. Обручева) «месиво» из вязкой глинистой массы и угловатых, неокатанных обломков пород различного состава и геологического возраста разнообразных размеров.
Грязевые вулканы встречаются вообще лишь в нефтегазоносных областях, но свойственны немногим из них; при этом сравнительно многочисленны они лишь в Южно-Каспийской впадине и в Керченско-Таманской области.
За рубежом грязевые вулканы мало исследованы; у нас они стали изучаться по существу лишь после Октябрьской революции. Их морфология, периодические извержения и продукты деятельности описывались неоднократно [2, 11, 13, 15, 16 и др.], но их генезис и связь с месторождениями нефти и газа остаются недостаточно освещенными; проблема возможности эксплуатации скоплений газов, дающих о себе знать деятельностью грязевых вулканов, оставалась в тени.
Изучение грязевых вулканов представляет большой интерес и в отношении освещения вопросов происхождения нефти и газа и формирования их залежей; недаром в программе работ по этим вопросам, принятой на совещании по происхождению нефти в октябре 1958 г., содержится (в шестом разделе) пункт «Грязевые вулканы, связь их с нефтеносностью, происхождение и т. д.».
В закономерностях размещения грязевых вулканов Азербайджана улавливается прежде всего следующая основная черта - грязевой вулкан образуется там, где земная кора рассечена достаточно глубокой трещиной, создающей сообщение между недрами и поверхностью; подобные трещины, прослеживающиеся на значительных протяжениях, могут образоваться в таких складчатых областях, как юго-восточное погружение Большого Кавказа, при формировании региональных антиклинальных поднятий. Трещины, образующиеся при росте отдельных складок не выходят за пределы последних в плане и по вертикали.
Первый исследователь грязевых вулканов Азербайджана Г. Абих отметил [1], что вулканы Кобыстана, Прикуринской области и Бакинского архипелага располагаются по трещинам разломов примерно северо-северо-западного - юго-юго-восточного направления. О связи между вулканами и антиклинальными складками Абих не высказывался. Последующие исследователи указывали на эту связь; генетическую сущность ее осветили И.М. Губкин [9] и С.Ф. Федоров [11]. Подтверждая приуроченность грязевых вулканов к региональным разломам и рассматривая размещение вулканов на Апшеронском полуострове и в Кобыстане, В.А. Горин [7, 8] намечает наряду с направлением разломов, отмеченных Г. Абихом, другое направление - восток-северо-восточное - запад-юго-западное, которое сказывается на Апшеронском полуострове.
Как можно заключить по общей картине строения юго-восточного погружения Большого Кавказа, эти разломы связаны с региональными антиклинальными поднятиями тех же направлений, сложенными отложениями мезозоя и частью палеогена и образующими структурные формы нижнего тектонического этажа, который можно именовать «мезозойским»; эти формы дисгармонично покрываются различно ориентированными складками третичных слоев верхнего «третичного» структурного этажа. Направления складок того и другого этажа то сближаются, то расходятся.
Трещины на сводовых частях антиклиналей третичного этажа ограничены в своем распространении в глубину; сами по себе они не обеспечивают условий для формирования грязевых вулканов, но способны создавать такие условия в сочетании с разломами мезозойского этажа. Этими соображениями можно объяснить такое явление: с одной стороны, все грязевые вулканы в областях распространения покрова третичных отложений приурочены к антиклинальным складкам этих отложений, а с другой - располагаются не на всех из них.
Сущность связи между антиклинальными поднятиями и грязевыми вулканами все исследователи видят в том, что с этими поднятиями в силу гравитационного начала связаны ловушки для газа при его миграции по пластам. Надо отметить, что на Апшеронском полуострове и в Кобыстане встречаются вулканы не только удаленные друг от друга или расположенные цепью, но и целые группы их; иногда на площади в 100 км2 находится группа из пяти-шести вулканов (а в центре Апшеронского полуострова, на Бинагадинском поднятии даже из семи вулканов почти на той же площади); расстояние между вулканами снижается местами до 2-3 км, тогда как в других районах оно составляет десятки и сотни километров.
Надо полагать, что исключительно тесное расположение вулканов на отдельных участках связано с таким геологическим строением этих участков, которое особо благоприятствует накоплению газа со значительных площадей питания и с наличием разломов, способствующих миграции газа в недрах и создающих пути сообщения подземных его скоплений с поверхностью.
Исследователи обломков пород, встречающихся в сопочной брекчии, сходятся на том, что древнейшие из этих обломков, найденные на некоторых вулканах, относятся к юрской системе и что в брекчии значительного большинства вулканов нет пород древнее верхнемеловых. Как видно, «корнями» своими грязевые вулканы уходят в мезозой.
Процесс формирования грязевых вулканов был длительным; в него входили отложение газопроизводящих пород, образование и накопление газа, явления тектогенеза, а затем в ряде случаев и денудации. Вулканы могли зарождаться на многих участках земной коры, но образование их завершалось только там, где этому благоприятствовал известный комплекс литологических, геохимических, тектонических и других условий и соответствующая история геологического развития; при этом действие такого комплекса должно было сохраняться в течение известного периода времени.
Надо заметить, что условия образования сопочной брекчии остаются неясными.
Большой интерес представляет вопрос о причинах, вызывающих периодические извержения газа (причем нет оснований считать, что такие извержения свойственны лишь некоторым из вулканов, отличающимся какими-либо особенностями). Извержения эти, многократно описанные в литературе, говорят о том, что в недрах тех участков толщи осадочных пород, на Которых находятся вулканы, идет процесс накопления газа в некотором ограниченном объеме, что ведет к нарастанию давления газа и к выбрасыванию брекчии, заполняющей пути выхода его на поверхность. Оценить достоверными цифрами давление и объем газа, выделяющегося при извержениях, нельзя, но цифры эти, несомненно, достигают крупных значений. Причину возрастающего давления газа видят в продолжающемся его образовании или в постепенном выдавливании под действием вышезалегающих толщ из газоносных или газопроизводящих пород. Вероятно, процесс продолжающегося в течение долгого времени накопления газа в гнездах грязевых вулканов идет под напором глубинных вод.
На ряде вулканов наблюдается явление постоянного незначительного выделения газа (дебит одного из наиболее богатых выходов газа на вулкане Дашгил Алятского района оценивается менее 1000 м3/сутки [12]), но за все время действия суммарный их дебит должен достигать очень крупных цифр.
Углеводородные газы являются постоянными спутниками нефти, но могут образоваться и скопляться в земной коре независимо от нее. Газы, не связанные с нефтью, отличаются отсутствием или меньшим содержанием тяжелых гомологов метана. Газы грязевых вулканов по составу во многих случаях стоят ближе к последней категории; надо полагать, что они могут образоваться в тех же свитах, к которым приурочены гнезда грязевых вулканов.
Первый исследователь грязевых вулканов Г. Абих безоговорочно признал генетическую связь их с глубинными углеводородными газами, но о связи их с нефтью ясно не высказался. Взгляды на эту проблему последующих авторов отличаются разнообразием. Наиболее конкретные и разработанные представления о генетической связи грязевых вулканов с нефтяными месторождениями изложил И.М. Губкин [9, 10]: «В мощных толщах осадочных пород, содержащих захороненный органический материал и отложившихся в зоне длительного погружения, идут процессы генезиса нефти и газа и роста антиклинальных поднятий; в сводовых частях этих поднятий образуются выдвинутые вверх ядра протыкания более древних слоев (диапировые структуры), создающие систему разрывов и трещин, по которым газ и нефть перемещаются к ядру складки, где и накопляются; с повышением давления газа происходит его извержение. Так возникают грязевые вулканы и связанные с ними нефтяные месторождения».
Необходимо подчеркнуть, что И.М. Губкин не считал именно такой путь образования нефтяных месторождений в области развития грязевых вулканов единственным и обязательным. Он приводит площади, отличающиеся наличием диапировых структур и грязевых вулканов, но на которых нефтяные залежи отсутствуют [9, стр. 48].
Интересны взгляды И.М. Губкина на Бинагадинское месторождение [10, стр. 211]. Два вулкана (Беюкдаг и Кичикдаг), находящиеся на площади этого месторождения, расположены на ядре складки, сложенном отложениями, подстилающими продуктивную толщу. По мнению И.М. Губкина, «газовые извержения Беюкдага и Кичикдага никак нельзя генетически связать с залежами нефти в продуктивной толще».
Развивая это положение, надо заключить, что вулкан Богбога в нижних слоях продуктивной толщи близ подошвы ее не связан с нефтяными залежами, распространенными по этой толще в Ленинском районе (на Балахано-Сабунчино-Раманинском месторождении). От названного района на юг, вдоль известного Кирмаку-Зыхского антиклинального поднятия, мы видим приуроченные к отдельным брахиантиклинальным структурным формам, расположенным на нем, Сураханское и Карачухурское месторождения, на которых грязевые вулканы отсутствуют, и далее на юг Зыхское месторождение с вулканом, прорезающим всю продуктивную толщу. Нет грязевых вулканов и на Калинском и Бузовнинском месторождениях и на о. Артема.
Во всей восточной части Апшеронского полуострова (от Бинагадов на западе до о. Артема на востоке) мы видим, таким образом, единственный пример скоплений нефти в продуктивной толще, на Зыхской площади, прилегающих к аппарату (системе трещин) грязевого вулкана; надо заметить, что как по числу нефтегазоносных горизонтов, так и по размерам в плане залежи этой площади значительно уступают другим. В той же части Апшеронского полуострова (у северо-восточного угла его) находится площадь, являющаяся примером обратного явления - наличия грязевого вулкана на брахиантиклинали, лишенной по имеющимся данным скоплений нефти и газа в продуктивной толще - на так называемой Мардакянской морской складке, покрытой морем. Поисковое бурение на этой площади пока было безуспешным.
Если залежи в продуктивной толще образовались в результате миграции нефти и газа по путям аппарата грязевых вулканов, то не могут сохраниться в непосредственном соседстве с этим аппаратом скопления нефти и газа, дающие фонтаны, когда их вскрывают скважины (например, на месторождениях, к которым территориально приурочены вулканы Локбатан, Карадаг, Кянизадаг и др.). Эти фонтаны показывают, что пути аппарата вулкана не сообщаются с песчаными нефтегазоносными пластами продуктивной толщи, а изолированы от них, как надо полагать, сопочной брекчией. Локбатан служит примером того, что периодические извержения вулкана не отражаются на режиме прорезанных им нефтегазоносных пластов продуктивной толщи; не видно также, как отразились постоянные выделения газа из вулканов Карадагской площади в течение необозримого времени и периодические извержения вулкана Отманбозыдаг (прилегающего к этой площади с запада) на мощных залежах газа (содержащего конденсат) в пластах продуктивной толщи на южном крыле Карадагской антиклинали. Ясна генетическая связь грязевых вулканов Азербайджана. расположенных на отложениях, подстилающих продуктивную толщу с газами, залегающими в породах палеогена или мезозоя. Связь вулканов, расположенных на продуктивной толще или на прикрывающих ее слоях, со скоплениями газа и нефти в этой толще остается гипотетической; в то же время связь их с газами пород, подстилающих продуктивную толщу, сомнений не вызывает. Соседство вулканов с залежами нефти и газа в продуктивной толще, наблюдающееся в ряде случаев, еще не говорит о генетической связи между ними. Зато грязевые вулканы убедительно свидетельствуют о богатстве газом, а также, надо полагать, и нефтью, подстилающих продуктивную толщу слоев, о чем давно говорили И.М. Губкин [9] и другие геологи. Перед нами стоит задача выявить и освоить это богатство. В 1940 г. К.Б. Аширов [4] высказывался за целесообразность поискового бурения на «газовые очаги» грязевых вулканов и рекомендовал [5, 6] для такого бурения ряд площадей на Апшеронском полуострове (Локбатанскую, Кирмакинскую, Богбогинскую, Фатьмаинскую и др.). Надо отметить, что К.Б. Аширов говорил о поисках залежей газа в «поддиапировых коллекторах» или «поддиапировых структурах», исходя из не вызывающего сомнений положения о дисгармонии между складчатостью мезозойских слоев, с одной стороны, и третичных - с другой. Однако в ту эпоху бурение скважин глубиной свыше 3-4 км (необходимое по мнению К.Б. Аширова) было трудно выполнимым, а залежи газа не представляли такого интереса, как в наше время, когда вопросы связи грязевых вулканов с нефтегазовыми залежами переходят из проблем теоретического порядка в область практических задач выявления новых ресурсов газа в Азербайджане.
Необходимы новые детальные и систематические исследования сходства и различия между газом, нефтью и водой, выделяющимися грязевыми вулканами и залегающими в различных свитах стратиграфического разреза.
Разрешение вопроса о роли грязевых вулканов как указателей местоположения залежей газа в отложениях, подстилающих продуктивную толщу, должно входить в общий план разведки мезозойских отложений Азербайджана. Скважины при этом должны размещаться на таких участках, в недрах которых надо ожидать наличия антиклинальных структурных форм, сложенных низами палеогена и мезозоем и располагаться по соседству с грязевыми вулканами, но не у кратеров их во избежание излишних осложнений при бурении; также необходимо считаться с вероятным направлением разломов, с которыми связаны грязевые вулканы, и отступать от кратеров последних в направлении вкрест этих разломов.
Одной из многих подходящих площадей для разведочных скважин этого рода представляется свод Бинагадинской складки в западной ее части с выходами на поверхность перемятых пластов коунской свиты (эоцена). Есть достаточное основание полагать, что глубже смятого ядра складки, видимого на поверхности, проходит крупное антиклинальное поднятие, сложенное низами палеогена и мезозоем; для разведки этих слоев может и не потребоваться сверхглубокое бурение. В отношении соседства с грязевыми вулканами площадь эта расположена особенно благоприятно- она буквально окружена с северо-запада, востока и юга вулканами Кечалдаг, Кейреки, Абиха и Зигильпири (не говоря о более отдаленных). Другие площади аналогичного характера могут быть намечены в западной части Апшеронского полуострова и в Кобыстане. Разведочное поисковое бурение на этих площадях - одна из очередных задач выявления новых газовых ресурсов Азербайджана.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абих Г.О появившемся на Каспийском море острове и материалы к познанию грязевых вулканов Каспийской области. Перевод на русский язык. Тр. Геологического института Азербайджанского филиала АН СССР, т. XI1/63, Баку, 1939.
2. Авдусин П.П. Грязевые вулканы. Изд. АН СССР, 1948.
3. Агаларова Д.А. Корни грязевых вулканов Азербайджана. Азнефтеиздат, 1945.
4. Аширов К.Б. К вопросу о бурении на газовые очаги грязевых вулканов Азербайджана. Нефт. хоз., № 12, 1940.
5. Аширов К.Б. Бурение на поддиапировые коллекторы. Азерб. Нефт. хоз., № 2, 1941.
6. Аширов К.Б. О промышленном использовании газов грязевых вулканов. Известия Всесоюзного Географического о-ва, т. 82, вып. 2, 1950.
7. Горин В.А. Каспийская тектоническая впадина и грязевой вулканизм. Доклады АН Азерб. ССР, т. VII, № 8, 1951.
8. Горин В.А. Генетические зоны нефтегазоносности Южной Каспийской впадины и происхождение нефти и газа. Доклады АН СССР, т. 122, № 4, 1958.
9. Губкин И.М. Тектоника юго-восточной части Кавказа в связи с нефтеносностью этой области. Горгеонефтеиздат, 1934.
10. Губкин И.М. Учение о нефти. Изд. 2, 1937.
11. Губкин И.М. и Федоров С.Ф. Грязевые вулканы Советского Союза. Изд. АН СССР, 1938.
12. Дадашев Ф.Г. Газопроявления на грязевых вулканах Прикуринской низменности и юго-восточного Кобыстана. На азербайджанском языке с резюме на русском языке. Известия АН Азерб. ССР, серия геолого-географическая, № 5, 1958.
13. Ковалевский С.А. Грязевые вулканы южного Прикаспия. Азгостоптехиздат, 1940.
14. Котов В.С. и Суббота М.И. Тектонические движения и жизнь грязевых вулканов. Азерб. Нефт. хоз-во, № 9, 1953.
15. Результаты исследования грязевых вулканов Крымско-Кавказской геологической провинции. Сб. под редакцией И. М. Губкина. Изд. АН СССР, 1939.
16. Ягубов А.А. Грязевые вулканы Азербайджана и их связь с нефтяными месторождениями. На азербайджанском языке с резюме на русском языке. Изд. АН Азерб. СССР, 1948.
Ин-т геологии АН Азерб. ССР