О некоторых результатах исследований, развивающих идею В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации
Обсуждены проблемы и направления современного развития идеи В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли в аспекте поверхностных и приповерхностных проявлений дегазации. Показано пути миграции геофлюидов и структуры, которые при этом возникают на земной поверхности и в припоповерхностном сл...
Saved in:
| Published in: | Геологічний журнал |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геологічних наук НАН України
2013
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158553 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | О некоторых результатах исследований, развивающих идею В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации / В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко // Геологічний журнал. — 2013. — № 3. — С. 7-25. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-158553 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Шестопалов, В.М. Макаренко, А.Н. 2019-09-05T16:48:52Z 2019-09-05T16:48:52Z 2013 О некоторых результатах исследований, развивающих идею В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации / В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко // Геологічний журнал. — 2013. — № 3. — С. 7-25. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. 0367-4290 DOI: https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2013.3.139179 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158553 567.5 Обсуждены проблемы и направления современного развития идеи В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли в аспекте поверхностных и приповерхностных проявлений дегазации. Показано пути миграции геофлюидов и структуры, которые при этом возникают на земной поверхности и в припоповерхностном слое. Дегазация Земли, в частности, из-за ее холодной ветви, имеет значительные масштабы. Обговорено проблеми і напрями сучасного розвитку ідеї В. І. Вернадського про "газове дихання" Землі в аспекті поверхневих і приповерхневих проявів дегазації. Показано шляхи міграції геофлюїдів і структури, які при цьому виникають на земній поверхні і в приповерхневому шарі. Дегазація Землі, зокрема через холодну її гілку, має значні масштаби. The problems and current lines of development are discussed, concerning the V. I. Vernadsky's idea about "gas breathing" of the Earth, in particular, surface and nearbsurface manifestations of degassing. Paths of geofluids migration are shown, as well as structures resulting on the Earth surface and in the nearbsurface layer. Degassing of the Earth, particularly through its cold branch, is of considerable scale. ru Інститут геологічних наук НАН України Геологічний журнал О некоторых результатах исследований, развивающих идею В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации Про деякі результати досліджень, що розвивають ідею В. І. Вернадського про "газове дихання" Землі. Стаття 1. Поверхневі та приповерхневі прояви аномальної дегазації Some results of studies developing the V. I. Vernadsky's idea about "gas breathing" of the Earth. Paper 1. Surface and near-surface manifestations of anomalous degassing Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
О некоторых результатах исследований, развивающих идею В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации |
| spellingShingle |
О некоторых результатах исследований, развивающих идею В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации Шестопалов, В.М. Макаренко, А.Н. |
| title_short |
О некоторых результатах исследований, развивающих идею В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации |
| title_full |
О некоторых результатах исследований, развивающих идею В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации |
| title_fullStr |
О некоторых результатах исследований, развивающих идею В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации |
| title_full_unstemmed |
О некоторых результатах исследований, развивающих идею В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации |
| title_sort |
о некоторых результатах исследований, развивающих идею в. и. вернадского о "газовом дыхании" земли. статья 1. поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации |
| author |
Шестопалов, В.М. Макаренко, А.Н. |
| author_facet |
Шестопалов, В.М. Макаренко, А.Н. |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геологічний журнал |
| publisher |
Інститут геологічних наук НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Про деякі результати досліджень, що розвивають ідею В. І. Вернадського про "газове дихання" Землі. Стаття 1. Поверхневі та приповерхневі прояви аномальної дегазації Some results of studies developing the V. I. Vernadsky's idea about "gas breathing" of the Earth. Paper 1. Surface and near-surface manifestations of anomalous degassing |
| description |
Обсуждены проблемы и направления современного развития идеи В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли в аспекте поверхностных и приповерхностных проявлений дегазации. Показано пути миграции геофлюидов и структуры, которые при этом возникают на земной поверхности и в припоповерхностном слое. Дегазация Земли, в частности, из-за ее холодной ветви, имеет значительные масштабы.
Обговорено проблеми і напрями сучасного розвитку ідеї В. І. Вернадського про "газове дихання" Землі в аспекті поверхневих і приповерхневих проявів дегазації. Показано шляхи міграції геофлюїдів і структури, які при цьому виникають на земній поверхні і в приповерхневому шарі. Дегазація Землі, зокрема через холодну її гілку, має значні масштаби.
The problems and current lines of development are discussed, concerning the V. I. Vernadsky's idea about "gas breathing" of the Earth, in particular, surface and nearbsurface manifestations of degassing. Paths of geofluids migration are shown, as well as structures resulting on the Earth surface and in the nearbsurface layer. Degassing of the Earth, particularly through its cold branch, is of considerable scale.
|
| issn |
0367-4290 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158553 |
| citation_txt |
О некоторых результатах исследований, развивающих идею В. И. Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации / В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко // Геологічний журнал. — 2013. — № 3. — С. 7-25. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT šestopalovvm onekotoryhrezulʹtatahissledovaniirazvivaûŝihideûvivernadskogoogazovomdyhaniizemlistatʹâ1poverhnostnyeipripoverhnostnyeproâvleniâanomalʹnoidegazacii AT makarenkoan onekotoryhrezulʹtatahissledovaniirazvivaûŝihideûvivernadskogoogazovomdyhaniizemlistatʹâ1poverhnostnyeipripoverhnostnyeproâvleniâanomalʹnoidegazacii AT šestopalovvm prodeâkírezulʹtatidoslídženʹŝorozvivaûtʹídeûvívernadsʹkogoprogazovedihannâzemlístattâ1poverhnevítapripoverhnevíproâvianomalʹnoídegazacíí AT makarenkoan prodeâkírezulʹtatidoslídženʹŝorozvivaûtʹídeûvívernadsʹkogoprogazovedihannâzemlístattâ1poverhnevítapripoverhnevíproâvianomalʹnoídegazacíí AT šestopalovvm someresultsofstudiesdevelopingthevivernadskysideaaboutgasbreathingoftheearthpaper1surfaceandnearsurfacemanifestationsofanomalousdegassing AT makarenkoan someresultsofstudiesdevelopingthevivernadskysideaaboutgasbreathingoftheearthpaper1surfaceandnearsurfacemanifestationsofanomalousdegassing |
| first_indexed |
2025-11-24T16:49:09Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:49:09Z |
| _version_ |
1850487020003000320 |
| fulltext |
7ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
Введение
Более 100 лет назад (в 1911 и 1912 гг.) [3, 5]
В. И. Вернадский обосновал существование
явления, названного им "газовым дыханием
планеты", заключающегося в выходе летуb
чих веществ к поверхности Земли вследb
ствие дегазации ее недр. Результатом "гаb
зового дыхания" является наличие у нашей
планеты внешних ее оболочек, состоящих
из летучих – гидросферы и атмосферы.
В общих чертах можно говорить о двух
ветвях дегазации. Воbпервых, вполне очеb
видно извержение газов несколькими тысяb
чами регулярно возобновляющих свою деяb
тельность наземных и подводных вулканов.
Несогласованность темпов ухода газов из
атмосферы в сравнении с их поступлением
вследствие вулканической деятельности
показывает, что, помимо такого "горячего
выдыхания Земли", существуют еще и "фоb
новая", невулканическая, менее заметная,
но, возможно, еще более масштабная форb
ма дегазации планетных недр – "холодное
"выдыхание" Земли" [8, 14, 18].
Изучая геохимические особенности
горных пород, В. И. Вернадский пришел к
выводу о вероятном восстановительном
характере самых глубоких сфер Земли в
сравнении с вышележащими слоями и
предположил решающую роль в этом водоb
рода и его соединений: "Наши представлеb
ния о термодинамических и химических усb
ловиях глубин нашей планеты заставляют
нас видеть в них среды, благоприятные для
существования водородных тел. Здесь акb
тивность химических реакций уменьшаетb
ся, кислород быстро сходит на нет, начинаb
ют все более и более преобладать металлы
типа железа и, поbвидимому, растет колиb
чество водорода. В то же самое время темb
пература и давление повышаются. Все это
должно привести к сохранению в этих глуb
бинах водородных соединений, и в том
числе растворов водорода в металлах" [4,
с. 13].
Обговорено проблеми і напрями сучасного розвитку ідеї В. І. Вернадського про "газове
дихання" Землі в аспекті поверхневих і приповерхневих проявів дегазації. Показано шляb
хи міграції геофлюїдів і структури, які при цьому виникають на земній поверхні і в припоb
верхневому шарі. Дегазація Землі, зокрема через холодну її гілку, має значні масштаби.
Ключові слова: "газове дихання" Землі, поверхневі прояви дегазації, шляхи міграції
геофлюідів, западини.
The problems and current lines of development are discussed, concerning the V. I.
Vernadsky's idea about "gas breathing" of the Earth, in particular, surface and nearbsurface
manifestations of degassing. Paths of geofluids migration are shown, as well as structures
resulting on the Earth surface and in the nearbsurface layer. Degassing of the Earth, particub
larly through its cold branch, is of considerable scale.
Key words: "gas breathing" of the Earth, surface manifestations of degassing, paths of
geofluids migration, depressions.
© В. М. Шестопалов, А. Н. Макаренко, 2013
УДК 567.5
О НЕКОТОРЫХ РЕЗУЛЬТАТАХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
РАЗВИВАЮЩИХ ИДЕЮ В. И. ВЕРНАДСКОГО
О "ГАЗОВОМ ДЫХАНИИ" ЗЕМЛИ
В. М. Шестопалов1, 2, А. Н. Макаренко2
Статья 1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ПРИПОВЕРХНОСТНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ
АНОМАЛЬНОЙ ДЕГАЗАЦИИ
Идея В.И. Вернадского относительно
вероятного значительного содержания соеb
динений водорода в самых глубоких слоях
земных недр и их важной роли в геологичесb
ких процессах получила дальнейшее развиb
тие в трудах отечественных и зарубежных
специалистов – А. П. Виноградова, Н. П. Сеb
мененко, Н. А. Кудрявцева, В. Б. Порфирьеb
ва, П. Н. Кропоткина, Э. Б. Чекалюка, А. А.
Маракушева, Ф. А. Летникова, П. Ф. Гожика,
А. Е. Лукина, Д. Стевенсона, Б. М. Валяева,
Г. И. Войтова, В. О. Краюшкина, А. М. Портb
нова, В. Н. Ларина, А. Е. Дмитриевского,
О. Ступки, Е. Такахаши, П. Джонеса, Г. Голb
да, А. Джиарядини, Е. Охтани, Ю. Шибазаки,
Х. Терасаки и др.
Здесь мы попытаемся прежде всего
обобщить имеющиеся сведения о проявлеb
ниях дегазации, зафиксированных на повеb
рхности Земли и в относительно неглубоких
частях земной коры, а затем о процессах
мобилизации и преобразования газов на
больших глубинах.
При этом в проблеме "газового дыхания
планеты" мы, образно сравнивая Землю с
живым существом, будем акцентировать наb
ше и, разумеется, читателя внимание лишь
на процессе "выдыхания", т. е. выхода газов
с больших глубин к поверхности. Наши знаb
ния о "вдыхании" – т. е. миграции газов в
глубь земной тверди – замыкаются в основb
ном на приповерхностных средах и по своей
значимости для эволюции планеты, безусb
ловно, уступают процессу "выдыхания".
Поверхностные проявления
аномальной холодной дегазации
на суше
В связи с мелиоративными и сельскохозяйb
ственными задачами аномальные пути
фильтрации влаги и миграции различных
веществ в почвах и зоне аэрации были
предметом внимания многих исследоватеb
лей в течение длительного времени. При
этом рассматривались в основном небольb
шие неоднородности размером n�10–3 –
n�10–1 м, и генезис их связывался с различb
ными экзогенными процессами.
Более крупные аномальные образоваb
ния – западины (рис. 1) (а также поды,
блюдца и т. п.) с поперечным размером
n�101 – n�103 м были описаны еще М. Ф. Леb
ваковским в 1867 г. в Харьковской губернии
[24]. О генезисе этих образований высказаb
ны различные предположения. Так, И. П. Геb
расимов, Г. И. Воронова и другие ученые
считали, что причиной их возникновения явb
ляются тектонические нарушения, осложb
ненные суффозионными и карстовыми
процессами. Большое значение в их обраb
зовании придавалось термокарстовым проb
цессам (А. А. Величко, И. Г. Пидопличко,
И. И. Молодых и др.). Полигенетические гиb
потезы их образования нашли распростраb
нение начиная с 80bх годов ХХ ст. (Ф. Н.
Мильков, Ю. Г. Данцов, В. Н. Бублясь и др.).
Перед нашими исследованиями [23, 24
и др.], в связи с Чернобыльской аварией,
первоначально ставилась задача максиb
мально детального изучения роли западин в
аномальном поглощении поверхностного
стока и загрязнений геологической среды
радионуклидами. В частности, было показаb
но, что, несмотря на то, что суммарная плоb
щадь западин в Киевском регионе составb
ляет 3–10%, питание подземных вод
поверхностными через них может достигать
30–40%, а поступление загрязнений – до
40–60%. Уделялось внимание и генезису заb
падин. В Киевской области влияние термоb
карста на формирование западин в большиb
нстве случаев хорошо прослеживается. Но в
южных районах оно постепенно исчезает.
А в Бразилии, где западины также широко
встречаются, термокарстовый фактор
просто невозможен. Следовательно, терb
мокарст не является повсеместной причиb
ной образования западин.
Выполнение комплекса сопутствующих
геофизических исследований [24] позволиb
ло выявить аномальные корни западин до
глубин 50–60 м, а в отдельных случаях до
кровли кристаллического фундамента (боb
лее 400 м). Было установлено, что в центb
ральной части западин имеется обычно субb
вертикальная вытянутая зона рыхлых
относительно более проницаемых пород
(рис. 2). К ней нередко приурочена аномаb
лия радона. У нижней части склона западиb
ны в пределах субгоризонтальной кольцеb
вой зоны также зачастую прослеживаются
измененные породы, к которым нередко
приурочены проявления дегазации радона.
Установлено, что морфология поверхb
ности западин обычно отражает степень их
8 ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
эволюции. Были выявлены заb
падины погребенные, отмираb
ющие, стабильные и активно
развивающиеся. Распростраb
нение западин характерно для
равнинных слабо расчлененb
ных территорий. По мере увеb
личения расчлененности
местности овражноbбалочной
системой, которая обычно
связана с геодинамическими
процессами, количество и
плотность западин резко
уменьшаются вплоть до их
полного исчезновения.
В ряде случаев прослежиb
вается четкая или более завуb
алированная связь западин с
разломной тектоникой, глоb
бальной и локальной трещиb
новатостью (линейной разупb
лотненностью) подстилающих пород.
Региональное выборочное изучение косb
моснимков различных стран и материков
показало наличие крупных (субрегиональb
ных) и локальных группировок (сгущений)
западин. Так, наибольшее сгущение запаb
дин (до 10–15% площади выделенной терb
ритории) отмечается в пределах смежных
территорий Киевской, Черниговской, Черb
касской и Полтавской областей (рис. 3).
Вся эта территория приурочена к югоb
западному борту ДнепровскоbДонецкой
впадины. При этом западины расположены
на различных террасах Днепра и водоразb
деле.
Южнее Конотопа
Сумской области обнаb
ружено скопление неb
больших западин, котоb
рые связаны между
собой линеаментами в
виде цепочек или сеток
(рис. 4).
Иными словами, есb
ли исключить эрозионb
ную расчлененность
местности, то геоморb
фологические различия
территории, возможно,
вносят свои корректиb
вы, но не являются опb
ределяющими в отноb
шении плотности размещения западин.
В пределах той же ДнепровскоbДонецкой
впадины обнаружены и более мелкие групb
пировки западин, развитые в Харьковской
области (например, вблизи городов Изюм и
Балаклея), на севере Полтавской области.
Много скоплений западин на отдельных
территориях обнаружено в Германии, Польb
ше, Беларуси, США, Канаде, Аргентине,
Бразилии. Интересные результаты получеb
ны группой В.Н. Ларина по России [15, 16].
Западины здесь обнаружены в различных
областях (Московской, Воронежской, Лиb
пецкой, Волгоградской и др.). Но главное
заключалось в том, что изученные западины
9ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
Рис. 1. Общий вид западины в окрестностях с. Беневка (зона
отчуждения ЧАЭС) [24]
Рис. 2. Георадарный разрез с аномальной зоной под западиной [24]
Рис. 3. Распространенность западин в югоbвосточной части Киевской области: А – проявления
западин на топокарте, Б – проявления западин на космоснимке
ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
A
Б
10
газировали водородом, изb
меренная концентрация коb
торого достигала 1,5–1,7%, а
предполагаемая реальная
могла составлять 2,0–2,5%.
Авторы этого интересного
исследования отметили, что
в период 2007–2008 гг. был
обнаружен тренд роста конb
центраций водорода. Был
также отмечен эффект уничb
тожения водородом органиb
ки почв в виде кольцевого
их выбеливания [15, 21] и
угнетения растительности
(рис. 5). Аналогичный эфb
фект обнаружен и на ряде заb
падин Украины.
Примененный этими авb
торами метод микросейсмического зондиb
рования позволил выявить под одной из заb
падин канал диаметром 350 м, уходящий на
глубину более 7 км (рис. 6). Поглощение
микросейсмических волн и уменьшение их
скорости прохождения свидетельствуют о
высокой пористости (скважности) тела каb
нала, заполненного флюидаb
ми. Как и в других случаях, в
центре этой западины концеb
нтрация водорода в почвенb
ном воздухе достигала 1,6%.
Отмеченные выше и мноb
гие другие исследования
свидетельствуют о том, что в
пределах равнинных терриb
торий значительная часть заb
падин (а также поды, блюдца
и т. п.) являются прежде всеb
го поверхностными проявлеb
ниями глубинной дегазации
Земли. Конечно, последуюb
щие процессы влияют на эвоb
люцию западин, предопредеb
ляют их аномальную роль в
вертикальном массообмене
не только в связи с дегазациb
ей недр. Было, в частности,
установлено [23], что в запаb
динах происходит аномальb
ный процесс перевода части
твердого вещества пород в
миграционно активную форb
му и транспортирование его с
интенсивно (по сравнению с фоном) форb
мирующимися подземными водами в геоb
логическую среду. Отмечено также, что хиb
мический состав грунтовых вод западин и
фоновых отложений не идентичен в связи с
различной активностью взаимодействия в
системе вода – порода.
11ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
Рис. 4. Западины в Сумской области. Видна связь западин
с линейными зонами
Рис. 5. "Водородное выбеливание" гумуса в черноземах [15] (леb
сопосадки и черноземное поле в североbвосточном пригороде
г. Липецк; диаметры кольцевых структур – от 100 до 250 м, глубиb
на – не более 4 м)
Можно предположить, что цикличность
процессов нисходящего (экзогенного) и
восходящего (эндогенного) массообмена в
западинах происходит в противофазе. Увеb
личение концентрации газа (водорода, меb
тана и др.), поbвидимому, существенно увеb
личивает подъемную силу газоbводной
смеси и, возможно, приводит ее к эффекту
"эрлифта". В результате не только сущестb
венно усиливается выделение газа из
западин, но и происходит подъем более
метаморфизованных глубинных вод в залеb
гающие выше водоносные горизонты по
подзападинным вертикальным каналам
миграции.
В периоды спада активности
газовыделений должно происb
ходить увеличение вертикальb
ного нисходящего движения
подземных вод и растворенных
в них веществ. Именно такой
эффект был обнаружен после
Чернобыльской аварии, когда
спустя короткое время аварийb
ные радионуклиды были обнаb
ружены в подземных водах на
глубинах 200–320 м. Объяснеb
ние этому феномену может быть
дано лишь при условии признаb
ния вертикальных аномальных
путей фильтрации и миграции.
Следует также учитывать, что
нисходящая ветвь водообмена
подчинена общим гидродинамиb
ческим закономерностям этажb
но залегающих взаимодействуb
ющих водоносных горизонтов и
лишь усилена повышенной проb
ницаемостью соединяющих их
подзападинных вертикальных
каналов. В восходящей же ветви
массообмена газоbводная смесь
в связи с ее высокой подъемной
силой преодолевает гидрогеоb
динамические силы системы,
периодически нарушая устоявb
шиеся связи между ее элеменb
тами. В результате следует ожиb
дать периодического развития
восходящих газогидрохимичесb
ких и газогидродинамических
аномалий.
На упомянутых участках и в
ряде других областей Украины было обнаb
ружено, что местами отдельные западины
образуют полные или незамкнутые цепоb
чечные кольцевые структуры (рис. 7). Поb
видимому, формирование таких западин
происходило из одного газового очага. По
мере приближения газа к поверхности он
разделялся на отдельные газовые струи, в
результате чего возникшие под влиянием
этих струй западины сохраняли в той или
иной мере округлую форму поперечного
контура газового очага.
Не так однозначна и проблема формиb
рования многочисленных проявлений терb
мокарста. Анализ космоснимков северных
12 ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
Рис. 6. Результаты исследований подзападинного канала
дегазации (газовой трубы) [15]
приморских равнинных райоb
нов Сибири свидетельствует
не только о массовом развиb
тии западин термокарстового
генезиса, но и о некоторой их
упорядоченности, ориентиb
ровке их групп. Поbвидимому,
глубинный геодинамический
фактор и связанный с ним
процесс дегазации играли опb
ределяющую роль в зарождеb
нии термокарста и формироb
вании здесь многочисленных
термокарстовых западин.
Вероятно, имеет право на
проверку и гипотеза В. Н. Лаb
рина о газовоbгеодинамичесb
ком факторе формирования феномена мноb
гочисленных (общим числом около
полумиллиона) западин Каролина Бейс на
востоке США, аналогичном условиям севеb
ра Сибири (рис. 8).
Судя по нынешнему состоянию значиb
тельной части наблюдаемых западин, можb
но предположить, что их массовое возникb
новение, возобновление и развитие, обусb
ловленное существенным ростом и проявb
лением дегазации, связано с деградацией
оледенения. Освобождение обширных терb
риторий от давления ледника и деградация
мерзлоты грунтов, игравшей барьерную
13ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
Рис. 7. Цепочечные кольцевые структуры западин
Рис. 8. Западинные формы рельефа Carolina Bays на восточном побережье США
роль в отношении глубинной дегазации,
приводили к перераспределению напряжеb
ний на пространствах, существенно преb
вышающих ареалы распространения оледеb
нения, к некоторому разуплотнению
отложений и увеличению их проницаемосb
ти. В дальнейшем периодическая активизаb
ция дегазации и развития западин, поbвиb
димому, тоже происходила, но она уже не
имела такого массового и интенсивного хаb
рактера.
Можно предположить, что и после дегb
радации более ранних оледенений возникаb
ли наиболее значительные проявления деb
газации, следы которых, вероятно, можно
найти в соответствующих по возрасту отлоb
жениях. Признаки периодической активизаb
ции дегазационного процесса обнаруживаb
ются по вторичным морфологическим
формам западин. О современной активизаb
ции рассредоточенной дегазации недр по
западинным формам рельефа свидетельb
ствуют и результаты наблюдений группы
В. Н. Ларина.
Иные поверхностные проявления
аномальной дегазации
Явления дегазации зафиксированы не тольb
ко в виде образования западин. В. Н. Лариb
ным и его коллегами были обнаружены на
территории Московской области многочисb
ленные холмики весьма пористой земли выb
сотой до 0,5 м. Насыщенность почвы этих
холмиков необычно крупными порами достиb
гает 40–50%. Все они обусловлены сосредоb
точенными интенсивными выходами газа.
Более мощные всплески газовыделеb
ния, приведшие к образованию смеси греb
мучего газа (водорода более 4% в воздухе)
и взрывам разной мощности с образованиb
ем крупных взрывных воронок, оптическиb
ми, звуковыми, сейсмическими эффектами,
были отмечены этими же авторами в г. Саb
сово Рязанской области (объемноbвакуумb
ный взрыв мощностью около 30–50 т тротиb
ла с образованием воронки диаметром
28 м, произошедший в 1991 г.), у с. Ушаково
и вблизи пос. Фатеж Курской области
(1999 г.), в окрестностях Курской АЭС (две
воронки диаметром 7–8 м и глубиной 3 м) в
1994 г., вблизи г. Марлен (Франция) в 1967 г.
и др.
В пределах той же тектонически слабоb
активной ВосточноbЕвропейской платфорb
мы и во многих других местах неоднократно
наблюдались случаи спорадического нагреb
ва подземных вод, следы возгорания растиb
тельности явно эндогенной природы, выбb
росы пламени, необычные свечения в
атмосфере, случаи точечного выпадения
осадков при ясной погоде, некоторые аноb
малии экологического характера, которые,
вероятно, связаны с активным выходом гаb
зов из земных глубин.
Безусловно, дегазация происходит не
только по точечным, сосредоточенным или
канальным путям. Имеется достаточно
много данных, свидетельствующих о дегаb
зации и повышенном флюидообмене по лиb
нейным геодинамическим зонам. В овражb
ноbбалочной системе, контролируемой
геодинамической системой линейных напb
ряжений и растяжений, во многих случаях
фиксируются аномальные проявления раb
дона, гелия. А судя по выбеливанию гумуса
вдоль бортов этих форм, можно предполоb
жить и о дегазации водорода.
Интересные результаты получены при
анализе аварийности газовых сетей в
г. Одесса [22]. Было установлено, что значиb
тельная часть аварий происходит не в связи
с техническим состоянием газового хозяйb
ства, а под влиянием геодеформационных
процессов вдоль тектонических нарушений в
земной коре. Выполненные здесь наблюдеb
ния за выделением газов показали совпадеb
ние с периодами повышенной аварийности
газовых систем выделения газов глубинного
естественного происхождения, свидетельb
ствующего о периодическом увеличении
раскрытости недр на значительные глубины.
Выявлено, что повышенная аварийность и
выделение естественных газов связаны с:
– сезонными периодами (май – июнь и
октябрь – декабрь), обусловленными внутb
ригодовыми изменениями скорости вращеb
ния Земли;
– крупными землетрясениями в смежb
ных регионах (скачок аварийности в десятки
раз выше фоновых и весьма активное выдеb
ление природных газов).
В частности, землетрясение в Турции
спровоцировало мощное выделение газов в
русле р. Дунай, протекающей по крупному
разлому.
14 ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
Таким образом, наблюдения за динамиb
кой эманации газов литосферы могут с усb
пехом использоваться для диагностики акb
тивизации геодеформационных процессов.
Проявления аномальной
дегазации в океане
Развитие исследований в области морской
геологии привело к массовому выявлению
прямых и косвенных следов дегазации на
обширных морских просторах.
Весьма интересными объектами изучеb
ния оказались так называемые покмарки
(англ. – pockmarks – оспины, выбоины)
(рис. 9). По своей конфигурации и размеb
рам они близки к западинам на суше. Учиb
тывая их генетическое единство, о чем скаb
зано ниже, будем их также называть
устоявшимся термином – западины.
Впервые донные западины были исслеb
дованы у берегов Новой Шотландии (Канаb
да) в 60bх годах ХХ ст. (Lew King, Brian
McLean). В последнее время они были обb
наружены в больших количествах в Атлантиb
ческом океане у берегов Западной Африки
[30], североbзападнее Иберийского полуоb
строва [27], у восточного побережья Канады
[25], в Средиземном море близ устья р. Нил
[28], в Чукотском море [17] и во многих друb
гих местах.
В районе восточных эстуариев Канады
выявлено 7470 западин в рыхлых голоценоb
вых отложениях. Было установлено, что глуb
бина западин (у) связана с мощностью гоb
лоценовых отложений (х) корреляционной
зависимостью у � 0,4 х при коэфициенте
корреляции 0,6. R. Pilchen,
J. Argent [30] обобщили данb
ные 57 публикаций и получили
логарифмическую зависиb
мость между диаметром и
глубиной западин. Средняя
статистическая оценка диаb
метра составляет 128 м, а глуb
бина 9,6 м. При небольших
наклонах дна распределение
западин имеет внешне хаотиb
ческий характер. С увеличеb
нием уклонов их располоb
жение становится более
упорядоченным (рис. 9). Они
образуют цепочки, вытянутые
в стороны опускания дна, которые со вреb
менем сливаются в выровненные ложбины,
не связанные с выносом обломочного матеb
риала с суши. Иногда в хаотическом распb
ределении данных западин и на слабонакb
лонных участках улавливается линейное
расположение отдельных их групп.
На одном из участков было осуществлеb
но сейсмическое профилирование. Устаb
новлено, что западины располагаются в
200–600 м от линий разломов. Результаты
сейсмических исследований свидетельb
ствуют о том, что корни западин упираются
в наклоненные в их сторону разломы.
Наблюдается отчетливая привязка эпох
активного формирования западин к времеb
нам климатических перестроек смены эпох
максимального оледенения на межледниb
ковые эпохи потепления климата [32].
Имеются различные модели формироb
вания донных западин. Согласно одной из
них, образование западин связано с субмаb
ринной разгрузкой подземных вод, движуb
щихся по водоносным слоям со стороны суb
ши. Поbвидимому, отдельные западины
действительно могут иметь такой генезис.
Но, учитывая их колоссальное количество
при самых разнообразных, в том числе не
благоприятных для субмаринной разгрузки
структурноbгидрогеологических условиях,
более обоснованной представляется моb
дель их газового (газовоbфлюидного) генеb
зиса. Эта модель подтверждается результаb
тами сейсмического профилирования в
ряде регионов.
В частности, у берегов Западной Африb
ки [30], в Норвежском море [26] и многих
15ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
Рис. 9. Трехмерная визуализация строения поверхности
морского дна у побережья Западной Африки [30]. Видны поля и
цепочки западин на континентальном склоне
других местах было установлено, что под
западинами обычно находятся вертикальb
ные газопроводящие каналы (трубы), уходяb
щие на большую глубину.
В работе [26] описан следующий вероятb
ный механизм образования данных струкb
тур. Движущийся по капиллярам из земных
глубин газ встречается на своем пути со слоb
ем пониженной проницаемости, что может
быть, например, результатом кристаллизаb
ции газогидратов, и накапливается под ним.
По достижении некоторого давления, достаb
точного для прорыва вышележащего газоb
непроницаемого слоя, этот прорыв происb
16 ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
Рис. 10. Стадии формирования газовой трубы и донных западин [26]: A –
под слабопроницаемым слоем (обозначен темноbсерым цветом)
скапливается некоторый объем газа, обладающий достаточной
плавучестью, и под воздействием гидростатических сил насыщенная
газом смесь начинает приподнимать и продавливать вышележащий слой;
B – формирующийся газовый диапир вклинивается в вышележащую
осадочную толщу, образуя там вначале "газовый карман" (gas pocket),
выжимая при этом из выдавливаемой толщи воду; C – когда диапир
достигает примерно половины своего пути к поверхности морского дна
(seafloor), над ним начинают появляться первые мелкие западины; D – по
мере подъема диапира поверхность дна вспучивается и покрывается
более обширной сетью мелких западин; E – растущие западины
сливаются в одну крупную западину; F – выход диапира к поверхности
сопровождается его активной дегазацией. Цикл формирования газовой
трубы завершен
ходит и формируется газовая труба (gas
chimney). Поднимающийся газ, выдавливая
собой воду, нарушает целостность межзерb
новых контактов в осадочном слое и часть
зерен в виде суспензии устремляется вмесb
те с потоком. Вблизи поверхности морского
дна над газовой трубой осадки в значительb
ной мере разжижаются и становятся более
уязвимыми к вымыванию придонными течеb
ниями. Результаты численного моделироваb
ния формирования газовых труб и донных
западин над ними показаны на рис. 10.
В некоторых других работах указывается
также на возможную эрозию грунта исходяb
щими газовыми струями, разрыхляющими и
взмучивающими донные отложения.
В ряде случаев было выявлено выделеb
ние газа непосредственно из донных запаb
дин (рис. 11). Данные газовыделения класb
сифицированы как холодные метановые
сипы (факелы). Они содержат главным обb
разом метан (от 61,0 до 99,0%), а также азот
(до 20,0%), углекислый газ (до 10,0%), воb
дород (до 2,5%), гомологи метана (до 4,7%)
и следовые количества сероводорода.
Нередко в пределах материковых склоb
нов, у кромки шельфа на глубинах в основb
ном до 800 м обнаруживаются газовые фаb
келы. Их высота обычно варьирует в
пределах 200 м. Не достигая поверхности
воды, они обычно диффузно распыляются в
ее толще.
Зафиксированы и аномальные факелы.
Например, в Тихом океане обнаружены
мощные факелы диаметром 25 км, которые
поднимаются со дна на высоту до 2,5 км и
более.
Вероятно, периодические выбросы гаb
зов через всю водную толщу характерны
для района Бермудского треугольника. Эксb
периментально было подтверждено, что таb
кие выбросы приводят к потере плавучести
и гибели судов.
Газогидраты
Высказывались предположения, что во мноb
гих случаях существование факелов связаb
но с деградацией газогидратов, весьма шиb
роко распространенных в придонных
отложениях морей и океанов. Как известно,
метановые гидраты представляют собой
водяной лед, внутри кристаллической реb
шетки которого находится большой объем
этого газа. Газогидраты благодаря распроb
странению вечной мерзлоты развиты также
в приполярных пространствах суши.
Подсчитано, что запасы метана в газоb
гидратах составляют около 2�1018 м3 [1], что
значительно превосходит запасы всех осb
тальных форм углеводородов вместе взяb
тых. Учитывая, что в исследованных региоb
нах Мирового океана и на равнинных
приполярных территориях распространено
огромное количество западин, значительb
ная часть которых имеет глубокие корни в
виде газопроводящих каналов (gas chimb
neys), можно предположить, что эти каналы,
а также линейные зоны глубинных разломов
были основными поставщиками метана из
недр планеты для формирования и пополb
нения его запасов в образованиях газогидb
ратов [35]. В случае развития газогидратов
и закупоривания газопроводящих каналов
происходит накопление подгидратного гаb
за, формирование его месторождений.
С точки зрения создания "парникового
эффекта" в атмосфере метан является приb
мерно в 50 раз более эффективным газом,
чем углекислый газ. Поэтому даже незначиb
тельное повышение его концентрации в атb
мосфере может способствовать потеплеb
нию климата. Последние исследования
неглубоких полярных морей свидетельствуb
ют о критическом повышении температуры
дна, начале разложения газогидратов и выb
деления метана в воду, а затем в атмосфеb
ру. По мнению ряда исследователей [10],
могут развиваться различные сценарии
деградации газогидратного слоя, в том чисb
ле и катастрофические для климата и совb
ременной экосистемы планеты.
Грязевые вулканы
Более интенсивные длительно существуюb
щие нередко взрывные выходы углеводороb
дов и других глубинных газов на поверхb
ность фиксируются в грязевых вулканах. По
сути, грязевые вулканы – это путепроводы
углеводородсодержащих флюидов с достаb
точно больших глубин активных геодинамиb
ческих зон. Транспорт грязевого материаb
ла, который мы наблюдаем в таких
вулканах, осуществляется газоbфлюидной
смесью, вырывающейся под большим давb
17ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
лением со значительных глубин. Из приблиb
зительно 1700 известных грязевых вулканов
в мире около 350 обнаружены в Восточном
Азербайджане и примыкающем районе Касb
пия. По данным сейсморазведки, их корни
зафиксированы на глубинах до 20 км и боb
лее. По существу, эта мощная группа грязеb
вых вулканов входит в единую систему
скоплений нефти и газа южнокаспийскоb
азербайджанского региона. По данным
З. А. Буниатзаде, грязевые вулканы Восточb
ного Азербайджана за последний миллион
лет вынесли на поверхность не только огb
ромную массу грязевулканической брекчии,
но и коррелирующие с ней по объему не меb
нее 175 трлн м3 метана. Для сравнения слеb
дует подчеркнуть, что разведанные и прогb
нозные запасы газа на этой территории
составляют лишь доли процента от величиb
ны дегазации через грязевые вулканы. Иныb
ми словами, они являются слабым следом,
побочной относительно тупиковой ветвью
общей дегазации в этом регионе. В целом,
грязевые вулканы распространены в основb
ном в зонах субдукции и коллизии литосb
ферных плит – АльпийскоbГималайском поb
ясе и Тихоокеанском огневом кольце, а
также в таких областях спрединга, как Байb
кальская рифтовая зона.
О газах холодной дегазации
Газы холодной дегазации менее сконцентb
рированы, более рассредоточены и потому
менее изучены. Если ориентироваться на
состав газов грязевых вулканов и газовых
струй, исходящих со дна морей и океанов,
где этот процесс наиболее заметен и изуb
чен, можно заключить, что основу холодной
дегазации составляет метан. Данные по
составу газов кимберлитовых трубок (диатb
рем), выработок некоторых месторождений
отдельных западин в ряде случаев указываb
ют на значительный вклад водорода и азота.
Имеются признаки выхода значительных коb
личеств СО2, а также СО и некоторых других
газов. Весьма вероятен преобладающий
вклад ювенильной воды.
В целом, газы холодной ветви дегазации
характеризуются значительно более восстаb
новленным составом. Степень восстановb
ленности повышается от складчатых поясов
к платформам. Для горячей же ветви дегазаb
ции более характерны окисленные газы.
18 ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
Рис. 11. Струйные газовыделения из донных западин в районе палеодельты р. Днепр в Черном море [11]
Высказывались предположения, что исходb
ный восстановленный глубинный флюид
подвергается окислению в приповерхностb
ных условиях магматических очагов. Вне
вулканических очагов окислительный проb
цесс, очевидно, значительно менее развит.
Относительно соотношения объемов хоb
лодной и горячей ветвей дегазации можно
предполагать сопоставимые их объемы.
Следует иметь в виду, что холодная дегазаb
ция является процессом тихим, незаметb
ным и мало привлекающим внимание, но
зато повсюду распространенным, происхоb
дящим буквально у нас под ногами. В частb
ности, установлено, что углерод в атмосфеb
ру поступает преимущественно (на 70%) в
виде метана (которого мало в вулканичесb
ких газах и который составляет основу хоb
лодной дегазации), а не углекислого газа
(обильно выделяющегося в ходе вулканиb
ческой деятельности), и лишь впоследствии
окисляется [6]. Причем на 80% этот постуb
пающий в атмосферу метан имеет глубинb
ное происхождение.
Немаловажен вопрос о современной
стадии и темпах дегазации.
Предполагаемый возраст Мирового
океана равен примерно 4 млрд лет [7]. Веb
роятно, именно к этой эпохе относится наb
чало активной дегазации нашей планеты.
С тех пор в среднем выделялось 0,75�1015
г/год воды [12]. При этом современные
темпы водной дегазации составляют
0,25�1015 г/год, т. е. процесс дегазации с хоb
дом времени замедляется.
Поскольку главным компонентом газов
(на заключительных этапах дегазации) как в
условиях горячей, так и, вероятно, холодной
дегазации является вода, по ее содержаb
нию в гидросфере и более глубоких оболочb
ках можно судить о том, какой стадии досb
тиг дегазационный процесс на Земле в
настоящее время.
Имеющиеся оценки содержания воды в
земных оболочках весьма противоречивы.
Согласно данным работы [12], исходное соb
держание воды в земных недрах составляло
4�1024 г. Из них примерно 1�1024 г остается в
настоящее время в мантии, а 3�1024 г было
дегазировано. Причем около 2�1024 г из посb
ледних составляют воды гидросферы и подb
земные воды земной коры, а еще 1�1024 г
диссипировало в космическое пространb
ство. Исходя из этого, должно было бы слеb
довать, что, по крайней мере, в отношении
водной дегазации (которая в конечном счеb
те преобладает) наша планета находится на
достаточно зрелой стадии, переходящей в
заключительную.
Однако существуют и другие оценки отb
носительно современного содержания воb
ды глубоко в земных недрах. В последние
годы, основываясь на результатах сейсмиb
ческих исследований, состава минералов в
кимберлитовых трубках, поведении минеb
ралов при высоких давлениях и температуb
рах, некоторые исследователи стали гоb
ворить о возможности существования
огромных масс воды в мантии, оценивая обb
щий объем воды, там находящейся, величиb
ной около 10–30 наземных океанов. В качеb
стве водовмещающего минерала часто
называют Mgbсиликаты, в частности вадсb
леит [36] – минерал, составляющий значиb
тельную часть мантийного вещества. По
оценкам, вадслеит может содержать до
3,1% воды в условиях мантии. Если спраb
ведливы такие оценки, то большая часть леb
тучих все еще находится глубоко в земных
недрах и в таком случае процесс дегазации
еще далек от завершения.
Вторым по значимости компонентом деb
газации является двуокись углерода и друb
гие углеродсодержащие газы. Известно,
что в ходе эволюции Земли во флюидных
системах происходило увеличение соотноb
шения Н/С [2], т. е. углеродсодержащие
флюиды более быстрыми темпами исходиb
ли из земных недр и, следовательно, больb
шее их количество было дегазировано.
Отметим также, что ускоренный выход
углеродсодержащих соединений при более
высокой, в целом, подвижности водорода
может свидетельствовать о больших глубиb
нах нахождения водородного резервуара в
сравнении с углеродным.
Вулканы
Безусловно, самыми грандиозными проявb
лениями горячего газового "выдыхания"
планеты являются вулканы. Более 600 вулb
канов, действующих в историческое время,
зафиксировано на суше. На морском дне их
во много раз больше. Достаточно отметить,
что в пределах Тихого океана их выявлено
19ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
более 10 тысяч! Большинство островов Тиb
хого океана имеют вулканическое происb
хождение. Такие крупные острова, как Гаити
в Тихом океане и Исландия в Атлантике, возb
никли и продолжают расти вследствие совb
ременных вулканических извержений.
Об активности вулканов судят по объеb
мам лавы и пепла. Но еще А. Ритман [19] в
1964 г. отметил, что вулканы – это прежде
всего пути выхода газов из земных глубин.
Объем извергающихся из вулканических
жерл газов во многие тысячи раз превышает
объемы твердой фракции. Конечно, в проb
цессе подъема газов по вулканическим канаb
лам их состав в значительной мере претерb
певает изменения. Но все же о глубинной
составляющей вулканических газов, которые
являются основной движущей силой жизнеb
деятельности вулканов, сведения собраны.
На подготовительной стадии и во время изb
вержений наблюдались вспышки пламени,
свидетельствующие о горении исходящих из
жерла газов. Исследования показали, что
преимущественно это водород и, отчасти,
метан. Как отмечает А. М. Портнов, в 1954 г.
над вулканом Шивелуч на Камчатке возник
язык синего пламени высотой 20 км. Послеb
дующий взрыв выбросил вулканические глыb
бы массой 500–700 т на 10–12 км от жерла
вулкана. Выброс водорода оценивается в
десятки тысяч кубических километров. Выb
дающийся вулканолог Гарун Тазиев неоднокb
ратно наблюдал в различных местах выделяb
ющиеся из раскаленной базальтовой лавы
горящие пузыри различных размеров вплоть
до 200 м в диаметре. В измененном поверхb
ностном газе вулкана Этна удалось замерить
до 16,5% остаточного водорода. Кроме того,
в непосредственной близости от вулкана наb
ходятся месторождения углеводородов, и
еще А. Гумбольдт наблюдал их следы в проb
дуктах вулканических извержений.
Как известно, наибольшая вулканичесb
кая активность отмечается в пределах так
называемого "огненного кольца" вокруг Тиb
хого океана и срединных океанических
хребтов. Согласно обобщению, выполненb
ному сотрудниками РАН под руководством
С. В. Белова, вулканы по газонасыщенности
извержений можно подразделить на три тиb
па. Первый – гавайский тип вулканов харакb
теризуется излияниями базальтовой, текуb
чей, весьма бедной газами лавой. Этот тип
характерен для океанической коры горячих
точек, расположенной над плюмами либо в
рифтовых зонах. Поbвидимому, источник
тепла, формирующего базальтовый распb
лав, расположен неглубоко в океанической
коре и воздействует лишь на базальтовый
слой. При этом сам источник имеет локальb
ный характер и высокую активность. Предb
положительно создание высоких темпераb
турных условий осуществляется вследствие
окисления водорода при увеличении активb
ности кислорода. Глубинное окисление воb
дорода приводит к образованию текучести
лав гавайского типа.
Вулканы второго типа – островных дуг и
зон субдукции – расположены на границе
океанической и континентальной коры. Кроb
ме базальтов, здесь распространены андеb
зитовые, дацитовые, риолитовые лавы, туb
фы, туфобрекчии. Источником водорода
могут быть и астеносферные потоки и гидb
ролиз воды при серпентизации мантийных
пород в зоне субдукции. Лава здесь богата
газами. К такому типу относятся вулканы
Камчатки и Курильских островов, Японии,
Стромболи вблизи Италии и др.
К третьему типу самой высокой газонаb
сыщенности относятся вулканы, приуроченb
ные к зонам наиболее активной субдукции.
Извержения здесь имеют характер катастb
роф. Объем выброшенного газа в отдельb
ных случаях составлял десятки и сотни тыb
сяч кубических метров. Наиболее мощные
извержения наблюдаются в зоне поглощеb
ния островных дуг с мощной гранитной коb
рой. Это районы Индокитая, югоbзападной
части Тихого океана. К ним относятся суb
первулкан Тоба, вулканы Тамбора и Кракаb
тау. Именно в районе сочленения Евразийсb
кой, Австралийской и Тихоокеанской плит
отмечается наибольшая активизация манb
тийных газов. К этому же типу относится и
супервулкан в Йеллоустонском национальb
ном парке (США).
Для вулканов третьего типа характерно
сохранение сверхвысокого давления мантийb
ных газов (100 кбар и более) до самой повеb
рхности. Мгновенное окисление сверхсжатоb
го водорода в жерле и атмосфере приводит к
грандиозному взрыву. Объем выброшенного
газа во время извержения Кракатау достиг
100 трлн м3. Этот объем в 50 раз превышает
объем годичной добычи газа на Земле!
20 ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
На сейсмических разрезах через вулкаb
ны Камчатки от наклоненной зоны Беньофа
на глубине 100–200 км обнаруживаются
вертикальные структуры, проявляющиеся
очагами землетрясений на разных глубиb
нах. На поверхности такие своеобразные
вертикали заканчиваются жерлами вулкаb
нов. Очаги землетрясений, поbвидимому, не
что иное как сгустки водородного газа, пеb
риодически частично взрывающиеся и пеb
ремещающиеся все ближе к поверхности.
Судя по результатам наблюдений за Ключеb
вским вулканом, скопления эпицентров
землетрясений периодически перемещаb
ются с глубины 30 км за 1–2 месяца к повеb
рхности вулкана. По мере приближения
сейсмического "узла" к поверхности растет
прижерловая сейсмичность, наблюдается
горение газа над кратером.
В заключение вместе с упомянутым авb
торским коллективом и другими исследоваb
телями можно сделать следующие выводы:
– Вулканизм обусловлен глубинной деb
газацией Земли.
– Ведущим глубинным газом является
водород.
– Лавовые расплавы в вулканических
структурах возникают: а) за счет глубинной
энергии молекуляризации водорода по схеb
ме Н + Н = Н2 + Q; б) за счет приповерхностb
ной энергии окисления водорода в вулканиb
ческих структурах с образованием паров
воды.
– Состав лав является индикатором глуb
бинности окисления водорода: риолитbдаb
цитовые лавы.
– Результат приповерхностного окислеb
ния водорода – андезитbбазальтовые лавы
возникают вследствие глубинного окислеb
ния водорода.
– Газонасыщенные вулканы с преоблаb
данием риолитbдацитовых лав могут исb
пользоваться для добычи водорода.
Зона спрединга
Многочисленные фактические примеры
собраны при обследовании различных
участков зон спрединга дна Мирового океаb
на – системы разломов, по которым происb
ходит раздвигание океанической земной
коры и наращивание ее новых сегментов.
Эта зона является глубинной, по которой
происходит наиболее интенсивная разгрузb
ка газонефтерудных рассолов при темпераb
турах 90–700°С и выше, являющихся восхоb
дящими преобразованными флюидами,
зарождающимися глубоко в недрах Земли.
Для иллюстрации интенсивности этого проb
цесса отметим, что из зоны спрединга
вдоль ВосточноbТихоокеанского поднятия в
год выносится в океан более миллиарда куb
бических метров (1,3�109) молекулярного
водорода (что свидетельствует об огромb
ной сохранившейся восстановительной
мощности глубинного флюида), 0,2�109 м3
метана, глубинный Не3. Эта глобальная сисb
тема разломных зон имеет общую длину
около 55 тыс. км. По всей ее длине происхоb
дил и происходит выход магматического веb
щества мантии через вулканы разного типа
в виде базальтов и других преимущественb
но основных пород. Едва ли не через кажb
дый десяток километров [13] наблюдаются
газирующие выходы гидротермальных наb
сыщенных флюидов со скоростью выхода
газоbрассольной смеси от 0,1 до 2 м/с [29,
33, 37].
В виде примера выделим весьма впеb
чатляющие результаты детальных исследоb
ваний зоны спрединга в Калифорнийском
заливе [13]. Здесь выявлено более 130 донb
ных бугров – продуктов гидротермальной
восходящей разгрузки глубинных флюидов.
Они сложены кристаллическими сульфидаb
ми полиметаллов, пропитанных нефтью. Их
размеры – 5–25 м высоты и 10–50 м шириb
ны. Кроме того, выявлено около сотни
действующих "курильщиков", разгружаюb
щих газоb, нефтеb, металлосодержащие
рассолы со скоростью до 2 м/с и находяb
щихся в основном на сводах упомянутых
бугров. Все это свидетельствует о глубинb
ной, дегазационной природе углеводороb
дов и ряда рудных полезных ископаемых.
Весьма важно, что в полученных образb
цах нефти выявлены весьма разнообразные
ее летучие компоненты, а также различные
полиядерные ароматические углеводороb
ды, свидетельствующие об их высокотемb
пературном генезисе. Установлено также,
что в гидротермальных рассолах концентb
рация обнаруженного Не3 на 70% выше, чем
в атмосфере. Все это убедительно указываb
ет на глубинный генезис этого комплекса
веществ.
21ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
Существуют гипотезы [9, 20] об активb
ном внедрении океанических вод в нарожb
дающуюся океаническую земную кору и их
активном участии в гидротермальном измеb
нении вмещающих пород с последующей
разгрузкой через систему "курильщиков" и
различных ключей. Кроме приведенных выb
ше данных о мантийном генезисе флюидов,
есть и не менее убедительные результаты,
ставящие под сомнение эту гипотезу. Устаb
новлено [31], что изотопный состав воды,
разгружающейся из Срединноатлантичесb
кого хребта, существенно отличается от
океанической воды. В ней, как и в воде меb
теоритов, в два раза меньше дейтерия, чем
в морской воде. Следовательно, через "куb
рильщики" разгружается глубинная ювеb
нильная вода, а не морская.
Наблюдения, выполнявшиеся в Калиb
форнийской зоне в течение ряда лет, покаb
зали устойчивость упомянутой разгрузки по
местоположению, скорости и составу выноb
симых веществ. Диапазон зафиксированb
ных температур свидетельствует о вариаb
циях перехода восходящего флюида из
газового состояния в газовоbжидкое, что
подтверждается анализом многочисленных
проб, отобранных из гидротермальных исb
точников.
Вместе с многочисленными вулканами,
нанизанными на этот своебразный планеb
тарный шрам, мы имеем дело с величайшей
по протяженности и активности системой,
определяющей глобальные наиболее инb
тенсивные проявления планетной дегазаb
ции, в которой прослеживается целый
комплекс процессов, имеющих важное наb
учное и прикладное значение. Именно
здесь наиболее четко выявляется глубинb
ность важнейших глобальных вертикальных
процессов флюидоb и теплообмена различb
ных геосфер Земли, их масштабы и устойb
чивость, их цикличность и интенсивность.
Анализ продуктов флюидовыделения на
разных участках зоны спрединга свидетельb
ствует о единых геохимических и термодиb
намических предпосылках формирования
гидротермальной рудной минерализации и
нефтегазопроявлений, что позволяет поb
новому посмотреть на проблему формироb
вания полезных ископаемых.
Хотелось бы еще раз обратить внимание
читателя на тот факт, что и спокойные запаb
дины на равнинах платформ и бурлящие
вулканы – звенья одной цепи, обуславливаb
ющие разнообразный по интенсивности и
формам проявления, но единый в своей
сущности процесс дегазации Земли, предсb
казанный В. И. Вернадским.
Выводы
1. Вертикальные линейные, трубообразные,
кольцевые структуры являются важнейшиb
ми путями дегазации планеты.
2. С некоторой долей условности можно
выделить ветви холодной и горячей дегазаb
ции Земли. Проявления холодной дегазации
встречаются в мелких поверхностных струкb
турах – западинах континентальных и морсb
ких, их кольцевых группах, линейных геодиb
намических зонах, нередко связанных с
растяжениями, разломами, протяженными
субвертикальными каналами дегазации –
газовыми трубами. К проявлениям горячей
дегазации относятся магматогенные вулкаb
ны и связанные с ними очаги постмагматиb
ческой активности. Особенно велики масшb
табы такой дегазации в зонах спрединга.
3. Поbвидимому, на значительных терриb
ториях океанического дна, отличающегося
небольшой мощностью подстилающей земb
ной коры, мелкие формы в виде донных заb
падин, линейных и других форм еще более
распространены и активны, чем в пределах
материков и их склонов. Вместе с материb
ковыми формами дегазации они определяb
ют основной баланс холодной дегазации.
4. Обнаружение массовой дегазации
через континентальные и донные морс\
кие западины, линейные и другие формы
в пределах материков, материковых
склонов и обширных территорий океани\
ческого дна свидетельствует о существо\
вании единой огромной разветвленной
сети многомиллионных подзападинных и
линейных каналов, обеспечивающих го\
раздо большие объемы дегазации, чем
считалось в соответствии с оценками,
выполненными ранее.
5. Вероятно, активность дегазации из
зон холодной дегазации подчинена циклам
разного порядка. В периоды интенсификаb
ции концентрации газа происходит увелиb
чение подъемной силы газоbводной смеси,
что, возможно, приводит ее к эффекту "эрb
22 ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
лифта". В верхней части пути газ освобожb
дается из водного окружения и под избыb
точным давлением выходит на поверхность.
Поднятый на большую высоту водный растb
вор имеет аномальные гидрохимические
показатели по сравнению с фоновыми знаb
чениями этажно залегающих водоносных
горизонтов. Приведение системы к фоноb
вой возможно в периоды спада активности
дегазации до значений, близких к нулевым.
6. В периоды спада активности дегазаb
ции должно происходить увеличение вертиb
кального нисходящего перетока подземных
вод по упомянутым раскрытым путям дегаb
зации и переноса растворенных в них веb
ществ. Нисходящая ветвь аномального воb
дообмена по путям дегазации усиливает
проникновение инфильтрационных вод на
большие глубины, способствует увеличеb
нию ресурсов подземных вод, но при этом
облегчает их загрязнение с поверхности.
Восходящая ветвь способствует образоваb
нию в этажной системе водоносных гориb
зонтов газогидрохимических и газогидроb
динамических аномалий.
7. Региональные газогидродинамичесb
кие представления пополняются новыми
знаниями о путях и закономерностях вертиb
кальной взаимосвязи флюидных систем и, в
частности, этажно расположенных водоносb
ных горизонтов.
8. Последние оценки наличия воды в
мантии, основанные на новейших результаb
тах исследований, показывают, что ее соb
держание может достигать объема 10–30
наземных океанов. Следовательно, больb
шая часть летучих, включая воду, все еще
находится в глубоких недрах.
9. Значительная часть холодной дегазаb
ции в море и частично на суше (приполярb
ные области) при соответствующем темпеb
ратурном режиме окружающей среды
проходит через стадию формирования гаb
зогидратов.
10. С одной стороны, газогидраты и подb
газогидратный газ – это перспективный для
освоения энергетический ресурс. С другой –
газогидраты являются источником колосb
сального экологического риска, обусловb
ленного их влиянием на изменение климата
планеты. Последние исследования неглубоb
ких полярных морей свидетельствуют о криb
тическом повышении температуры дна, наb
чале разложения газогидратов и выделения
метана в воду, а затем в атмосферу. Могут
развиваться различные сценарии деградаb
ции газогидратного слоя, в том числе и каb
тастрофические для современной экосисb
темы планеты.
11. Из трех типов вулканов по газонасыb
щенности лишь гавайский тип базальтовых
извержений является слабогазирующим.
Газы, исходящие из жерл вулканов в атмосb
феру, – это в основной своей массе вторичb
ные окисленные. Сейсмические наблюдеb
ния и отдельные комплексные данные
свидетельствуют о том, что сверхсжатый
водородный и углеводородный газ, прорыb
вающийся с периодическими взрывами и
землетрясениями по вертикальным газопb
роводящим каналам, является важным факb
тором все новых и новых извержений.
12. Каждый из уровней проявлений поb
верхностной дегазации создает определенb
ные экологические риски. Самые крупные
из них, безусловно, связаны с супервулкаb
нами (Йеллоустонский парк, Тоба). Катастb
рофы, связанные с извержениями этих вулb
канов, могут разрушить человеческую
цивилизацию.
13. Обнаружение у западин и вулканов
определенного типа подводящих газовых каb
налов, в которых постепенно накапливаются
до значительных концентраций горючие газы
(прежде всего водород), создает предпоb
сылки для налаживания его добычи в наибоb
лее газообильных западинах (идея В. Н. Лаb
рина с коллегами) и в газообогащенных
вулканах (предложение группы С. В. Белоb
ва). По нашему мнению, последнее пред\
ложение следует рассматривать не
только с позиций получения нового энер\
гетического источника, но и прежде
всего в качестве способа борьбы с назре\
вающей катастрофой – взрывом супер\
вулкана в Йеллоустонском национальном
парке. Разумеется, опробование такой
технологии должно осуществляться на
гораздо менее опасных объектах.
14. Исследования, выполняемые на разb
личных участках зоны спрединга, свидетельb
ствуют о колоссальных масштабах горячей
дегазации, обусловливающей текущее форb
мирование гидротермальной рудной минеb
рализации и нефтегазовыделений как едиb
ного термодинамического процесса.
23ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
15. Масштабы этого процесса столь веb
лики, что некоторые компании Канады, Япоb
нии, России и других стран уже проявили инb
терес к получению участков для подводной
разведки и добычи полезных ископаемых на
подводных срединноокеанических хребтах.
В будущем это может стать весьма тривиb
альной и выгодной практикой. По\видимо\
му, и Украине следует проявить актив\
ную заинтересованность в этом вопросе.
Список литературы
1. Анфилатова Э. А. Аналитический обзор совреb
менных зарубежных данных по проблеме
распространения газогидратов в акваториях
мира // Нефтегазовая геология. – 2008. – № 3.
– http://www.ngtp.ru/rub/9/44_2008.pdf.
2. Багдасарова М. В. Гидротермальные системы
земной коры и мантии – результат дегазации
Земли // Всерос. конф. "Дегазация Земли:
геодинамика, геофлюиды, нефть, газ и их
парагенезы", 22–25 апр. 2008 г. –
http://www.ipng.ru/files/_28448960b5e7cb4fedb
bfa8b4a4fac5bb725bBagdasarova_22_04_
2008.pdf.
3. Вернадский В. И. Избранные сочинения. – М.:
Издbво АН СССР, 1960. – Т. 2. – С. 388–482.
4. Вернадский В. И. Избранные сочинения. – М.:
Издbво АН СССР, 1960. – Т. 4. Кн. 2. – С. 13–14.
5. Вернадский В. И. О газовом обмене земной
коры // Изв. Император. Акад. наук. – 1912. –
Т. 141. – С. 71.
6. Войтов Г. И. Химизм и масштабы современноb
го потока природных газов в различных геостb
руктурных зонах // Журн. Всесоюз. хим. оbва.
им. Д.И. Менделеева. – 1986. – Т. 31, вып. 5. –
С. 533–540.
7. Галимов Э. М. О возникновении и эволюции
океана по данным об изменениях 18О/16О осаb
дочной оболочки Земли в ходе геологического
времени // Докл. АН СССР. – 1988. – Т. 299,
№ 4. – С. 977–981.
8. Геворкьян В. Х. Литологические аспекты учеb
ния В.И. Вернадского о биосфере // Геология
и полез. ископаемые Мирового океана. –
2010. – № 3. – С. 37–56.
9. Дмитриевский А. Н., Каракин А. В., Баланюк
И. Е., Матвеенков В. В. Гидротермальный меb
ханизм образования углеводородов в срединb
ноbокеанических хребтах (на примере Баренb
цева и Норвежского морей) // Геология нефти
и газа. – 1997. – № 8. – С. 4–16.
10. Дядин Ю. А., Гущин А.Л. Газовые гидраты //
Соросовский Образовательный Журнал. –
1998. – № 3. – С. 55–64.
11. Егоров В. Н., Артемов Ю. Г., Гулин С. Б. Метаb
новые сипы в Черном море: средообразуюb
щая и экологическая роль. – Севастополь:
ЭКОСИbГидрофизика, 2011. – 365 с.
12. Зверев В. П. Особенности и последствия геоb
логического круговорота подземных вод //
Докл. РАН. – 2009. – Т. 425, № 4. – С. 509–512.
13. Краюшкин В. А. Небиогенная нефтегазоносb
ность современных центров спрединга дна
Мирового океана // Геология и полез. искоb
паемые Мирового океана. – 2008. – № 3. –
С. 19–39.
14. Кропоткин П. Н. Дегазация Земли и генезис
углеводородов // Журн. Всесоюз. хим. оbва
им. Д. И. Менделеева. – 1986. – Т. 31, вып. 5. –
С. 540–547.
15. Ларин В. Н., Ларин Н. В. Водородная дегазаb
ция на Русской платформе, ее плюсы и минуb
сы. – http://hydrogenbfuture.com/pagebidb
18.html.
16. Ларин Н. В., Ларин В. Н., Горбатиков А. В. Кольb
цевые структуры, обусловленные глубинными
потоками водорода // Дегазация Земли: геоb
тектоника, геодинамика, геофлюиды; нефть и
газ; углеводороды и жизнь: Материалы Всерос.
конф. с междунар. участием, посвященной 100b
летию со дня рождения акад. П. Н. Кропоткина,
18–22 окт. 2010 г. – М.: ГЕОС, 2010. – 712 c. –
http://www.ipng.ru/uf/Degazation_tesis_2010_1.
pdf.
17. Логвина Е. А., Матвеева Т. В., Гладыш В. А.,
Крылов А. А. Комплексные исследования покb
марков на Чукотском плато // Пробл. Арктики
и Антарктики. – 2011. – № 2 (88). – С. 45–54.
18. Лукин А. Е., Шумлянский В. А., Дьяченко Г. И.,
Ивантишина О. М. Проблемы холодной дегаb
зации Земли. – Киев: Изд. ИФИ Укр. науч. асb
соц., 1994. – 80 с.
19. Ритман А. Вулканы и их деятельность. – М.:
Мир, 1964. – 437 с.
20. Сорохтин О. Г. Жизнь Земли. – М.; Ижевск:
НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика",
Институт компьютерных исследований, 2007. –
452 с.
21. Суханова Н. И. Изучение разрушающего влиb
яния потоков водорода из недр Земли на
почвенный покров, на гумусное состояние
почв и, как следствие, на плодородие пахотb
ных угодий. – http://hydrogenbfuture.com/
2010b11b14b13b57b59.html.
24 ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
22. Учитель И. Л., Ярошенко В. Н., Гладких И. И.,
Капочкин Б. Б. Основы неогеодинамики. Сеb
ти газопроводов как элемент деформационb
ного мониторинга. – Одесса: Астропринт,
2000. – 144 с.
23. Шестопалов В. М., Богуславский А. С., Бублясь
В. Н. Оценка защищенности и уязвимости подb
земных вод с учетом зон быстрой миграции. –
Киев: НИЦ РПИ НАН Украины, 2007. – 118 с.
24. Шестопалов В. М., Лялько В. И., Ситников
А. Б. и др. Водообмен в гидрогеологических
структурах Украины. Водообмен в гидрогеоb
логических структурах и Чернобыльская каb
тастрофа. Ч.1 / В. М. Шестопалов (гл. ред.). –
Киев, Инbт геол. наук НАН Украины; Науч.
инж. центр гидрогеоэкол. полиг. исслед. НАН
Украины, 2001. – 636 с.
25. Brothers L. L., Kelley J. T., Belknap D. F. et al.
Shallow stratigraphic control on pockmark distrib
bution in north temperate estuaries // Marine
Geology. – 2012. – Vol. 329–331. – P. 34–45.
26. Cathles L. M., Sub Zheng, Chen Duofu. The
physics of gas chimney and pockmark formab
tion, with implications for assessment of
seafloor hazards and gas sequestration //
Marine and Petroleum Geology. – 2010. – Vol.
27, Issue 1. – P. 82–91.
27. Jane G., Maestro A., Ercilla G. et al. Occurrence
of pockmarks on the Ortegal Spur continental
margin, Northwestern Iberian Peninsula // Ibid.
– Issue 7. – P. 1551–1564.
28. Moss I. L., Cartwright J., Moore B. Evidence for
fluid migration following pockmark formation:
Examples from the Nile Deep Sea Fan // Marine
Geology. – 2012. – Vol. 303–306. – P. 1–13.
29. Peter J. M., Scott S. D. Mineralogy, composib
tion, and fluidbinclusion microthermometry of
seafloor hydrothermal deposits in the Southern
Trough of Guaymas Basin, Gulf of California //
Canad. Mineralogist. – 1988. – Vol. 26, Pt. 3. –
P. 567–587.
30. Pilchen R., Argent J. Megabpockmarks and lib
near pockmark trains on the West African contib
nental margin // Marine Geology. – 2007. – Vol.
244, Issues 1–4. – P. 15–32.
31. Piream F., Shilobreeva S., Hekinian R. et al.
Deepbsea explosive activity on the MidbAtlantic
Ridge near 34° 50? N, a stable isotope (C, H, O)
study // Chemical Geology. – 2004. – Vol. 211. –
P. 159–175.
32. Plaza�Faverola A., Bunz S., Mienert J. Repeated
fluid expulsion through subbseabed chimneys
offshore Norway in response to glacial cycles //
Earth and Planetary Science Letters. – 2011. –
Vol. 305, Issues 3b4. – P. 297–308.
33. Rona P. A. Hydrothermal mineralization at
oceanic ridges // Canad. Mineralogist. – 1988. –
Vol. 26, Pt. 3. – P. 431–465.
34. Smyth J. A crystallographic model for hydrous
wadsleyite (�bMg2SiO4): An ocean in the earth's
interior? // Amer. Mineral. – 1994. – Vol. 79. –
P. 1021–1024.
35. Sun Yunbao, Wu Shiguo, Dong Dongdong et al.
Gas hydrates associated with gas chimneys in
finebgrained sediments of the northern South
China Sea // Marine Geology. – 2012. – Vol.
311–314. – P. 32–40.
36. Thompson A. B. Water in the Earth's upper manb
tle // Nature. – 1992. – Vol. 358, № 6384. –
P. 295–302.
37. Thompson G., Humphris S. E., Schroeder B. et
al. Active vents and massive sulphides at 26° N
(TAG) and 37° N (Snakepeat) on the MidbAtlantic
Ridge // Canad. Mineralogist. – 1988. – Vol. 26,
Pt. 3. – P. 697–711.
1 Инbт геол. наук НАН Украины, Статья поступила
Киев 18.06.13
2 Науч.bинж. центр
радиогидрогеоэкол. полигон.
исслед. НАН Украины,
Киев
Ebmail: VSH@hydrosafe.kiev.ua
25ISSN 0367–4290. Геол. журн. 2013. № 3
|