Зоны развития грязевых вулканов:
геолого-геофизический анализ
и их взаимосвязь с нефтегазоносностью
(на примере арктических
территорий России)

Афанасьева М.А., Самойлова А.В.

РГУ нефти и газа (НИУ)
имени И.М. Губкина;
Институт проблем нефти и газа РАН
Исследование рассматривает роль грязевых вулканов в углеводородном балансе планеты, а также их влияние на климат и органический мир. Выводы основаны на опубликованных данных о механизмах формирования грязевых вулканов, рассмотрена также их взаимосвязь с углеводородным потенциалом арктических территорий России (на примере моря Лаптевых). Актуальность разрабатываемой проблемы связана с перспективами разработки нефти и газа, а также с влиянием данных процессов на преобразование геологической среды.
Грязевые вулканы (ГВ) морского дна являются индикаторами миграционных путей флюидов и состава углеводородных систем. В арктических условиях шельфа Северного Ледовитого океана активность флюидов подвергается сезонным и климатическим колебаниям, что требует интеграции геофизических, геохимических и гидрогеологических данных для картирования зон развития ГВ.
В данной работе систематизируются современные представления о механизмах образования ГВ, их морфологии и влиянии на нефтегазоносность региона. Установлены примеры наблюдений ГВ в районе моря Лаптевых, на основании которых возможно проводить выделение потенциальных зон их развития. Результаты исследований зон развития ГВ позволит осуществить выбор дальнейших направлений буровых работ, где основными индикаторами могут быть приняты миграционные пути и зоны перераспределения флюидов.
Актуальность работы связана с необходимостью проведения комплексных фундаментальных исследований о влиянии грязевого вулканизма на процессы геологического развития региона в свете выявления перспективных объектов для разработки УВ.
Грязевые вулканы на морском дне — это подводные образования, формирующиеся при выбросе газоподобных и мутных флюидов через осадочные толщи под давлением. В условиях Арктики они тесно связаны с активностью в зонах разломов, сопровождающиеся газопроявлениями, а также скоплениями газа в осадочных толщах и присутствием газогидратов. Изучение зон развития ГВ важно для понимания миграционных путей углеводородов, рисков для инфраструктуры и климатического вклада газовых выбросов в региональный и глобальный углеродный баланс.
Грязевой вулканизм представляет собой уникальное геологическое явление, при котором на поверхность Земли поступают газово-водные смеси с обломками пород. Механизм образования грязевых вулканов во многом связан с гидродинамикой среды и давлениями: насыщенная газами мутная суспензия поднимается через пористый пласт, давление газа вызывает разрывы пород и выброс смеси на поверхность дна. Анализ газовой составляющей позволяет установить характер газовой смеси, он относится к биогенному и/или термогенному метану.
Схема грязевого вулкана подробно показана на рисунке 1. В работе А.В. Доманского
и В.В. Ершова [1] выполнено математическое моделирование деятельности грязевых вулканов. Основным параметром, определяющим глубины залегания корня грязевого вулкана и источника газа, является проницаемость подводящего канала. Выявлено, что отношение вязкостей газа и водоглинистой брекчии задает основной интервал времени между двумя последовательными извержениями грязевого вулкана. Получены оценки мощности тела вулкана и дана оценка скорости истечения газа из тела вулкана в начале извержения.
Рис. 1. Схематический разрез грязевого вулкана [1]
Хотя современные грязевые вулканы в достаточной мере изучены, их палеозойские аналоги часто остаются в тени научного внимания. Палеозойская эра была временем формирования многих осадочных бассейнов, и роль грязевого вулканизма в осадконакоплении этого временного промежутка заслуживает детального рассмотрения по ряду причин. Грязевые вулканы, являются важными объектами, связанными с геодинамической обстановкой региона и осадконакоплением. Роль многолетнемерзлых пород в арктических условиях при воздействии грязевого вулканизма приобретает особенное значение, особенно в зонах скоплений газовых гидратов.
В отличие от традиционных вулканов, извергающих лаву и пирокластические материалы, грязевые вулканы являются продуктом флюидодинамических процессов земной коры. Грязевый вулканизм представляет собой процесс естественной дегазации погребенных осадочных толщ, обогащенных рассеянным органическим веществом. Результатом извержения является массовый выброс в атмосферу легких газообразных углеводородов, который сопровождается излиянием смеси воды, грязевых масс, фрагментов пород, а также флюида. Учитывая, что перерождение осадка в породу вызывает изменение не только состава и консистенции вещества, а также его седиментогенной структуры и, в известной мере, микротекстуры. Именно эти характеристики закладываются в основу обнаружения свидетельств древнего грязевого вулканизма [2].
Грязевые вулканы редко бывают одиночными, чаще они группируются в грязевулканические провинции, границы которых коррелируются с зонами развития нефтегазоносности [3, 4]. Общеизвестно, что распределение областей грязевого вулканизма в значительной мере контролируется тектоническими факторами. Наибольшая плотность развития грязевых вулканов установлена в Средиземноморье, Прикаспии и в сопредельных районах. Наиболее изученными пределах нашей страны являются нефтегазоносные провинции Черного и Азовского морей (Таманский и Керченский полуострова).
Взаимосвязь распространения грязевых вулканов с нефтегазоносными бассейнами изучали как отечественные, так и зарубежные исследователи (И.М. Губкин, Н.И. Воскобойников, А.В. Гурьев,
А.А. Алиев, И.С. Гулиев, Ф.А. Кадиров, Н.П. Юсубов, Э. Мартонн, Э. Ог). Ученые отмечали, что ареал распространения грязевых вулканов совпадает с наиболее крупными нефтегазоносными бассейнами и соответствующими им элизионными системами. Также установлен механизм образования грязевого вулканизма, который связывают с миграцией углеводородов из нефтегазоматеринских пород в породы-коллекторы, причем каналы грязевых вулканов рассматриваются как основные пути миграции углеводородов.
С 1970-х гг., когда резко возросли технические возможности эксплуатации месторождений на шельфе, акцент в исследовании грязевого вулканизма сместился в направлении подводных вулканических провинций. В этот период были открыты грязевые вулканы в акватории Черного, Средиземного, Северного, Баренцева, Карибского морей, Мексиканского и Бенгальского заливов, в Западной Атлантике и пр. [5].
В связи с возрастающей интенсивностью работ на шельфе арктических морей и имеющимися материалами по структурам земной коры разного уровня возникает необходимость проведения систематизации материалов и обобщение результатов исследований с привлечением данных по развитию грязевого вулканизма.
Распознавание древних грязевых вулканов в геологической истории представляет значительную сложность. К основным диагностическим признакам можно отнести наличие брекчиевидных текстур с хаотичным распределением обломков разновозрастных пород; дайкообразные и трубообразные структуры прорыва, секущие вмещающие породы; специфические минералогические ассоциации (аутигенные минералы); геохимические аномалии, включая повышенные концентрации бора, йода, брома; изотопные индикаторы глубинного происхождения флюидов и др.
В палеозойских осадочных комплексах Урала, Аппалачей, и Западно-Европейского бассейна обнаружены многочисленные структуры, интерпретируемые как продукты древнего грязевого вулканизма.
Реконструкции показывают, что в девонском периоде на восточной окраине Восточно-Европейской платформы существовала обширная зона грязевого вулканизма, связанная с ранними стадиями коллизии. Грязевые вулканы этого региона сыграли важную роль в формировании рудоносных черносланцевых толщ и концентрации в них металлов и других полезных ископаемых.
Важной частью исследований является прослеживание зон глубинных разломов, ограничивающих крупные блоки земной коры и определяющие структурно-формационную зональность осадочного чехла, а также развитие рифтовых прогибов и синеклиз. В свою очередь восстановление последовательности наиболее значимых событий истории геологического развития, оказавших влияние на преобразование структур фундамента, формирование локальных поднятий и определяющих закономерности размещения потенциальных зон развития грязевого вулканизма.
При анализе развития зон развития грязевого вулканизма, важное значение имеет также тектонический режим региона. Анализ тектонических структур Арктического региона позволяет выделить и осуществить ранжирование потенциальных зон развития грязевого вулканизма, что целесообразно осуществлять на материалах современных региональных исследований.
В пределах арктического шельфа выделяются Лаптевский бассейн, Новосибирская система горстов и грабенов, Чукотско-Восточно-Сибирский бассейн и поднятие Де-Лонга, а вдоль его северной окраины система периокеанических структур.
Областью детального исследования являлась северо-западная часть арктического шельфа России, включающая участки моря Лаптевых, с развитой сетью разломов и зон структурной перегрузки, относящиеся к периокеаническим структурам (рис. 2).
Рис. 2. Район исследований. Батиметрическая карта в пределах номенклатурных листов R — 48–55; S — 48–55;
Т — 48–55, U — 48–55 от 70 о до 88 о с.ш.: 1 — изобаты; 2 — контрольные изобаты (3 000 м,
3 500 м, 4 000 м); 3 — бровка шельфа; 4 — номенклатурные листы S-(49–55) и T-(49–55) госгеолкарты РФ [6]
Акватория моря Лаптевых характеризуется слабой геолого-геофизической изученностью. Это связано с рядом факторов: географическими и климатическими особенностями, отсутствие глубоких скважин в открытой акватории, низкая плотность сейсмических исследований, сложность тектонического строения, неоднозначность геологических интерпретаций. (существуют разные точки зрения на геологическое строение западной части моря Лаптевых). Это ограничивает возможность получения прямых данных о вещественном составе отложений, их стратиграфической приуроченности и нефтегазогеологических характеристиках.
Специфической особенностью Лаптевского бассейна является наложение этапа рифтогенеза на завершение процесса складкообразования в конце раннего мела. Следовательно, под рифтогенным комплексом оказались захороненными верхние относительно слабо деформированные комплексы подстилающего структурного этажа, которые могут быть потенциальными продуцентами углеводородов. При этом до 80–90 % мощности осадочного чехла приходится на меловые отложения, характеризующиеся в сейсмической записи высокими отражательными свойствами и многочисленными проявлениями пластических и разрывных конседиментационных деформаций. Повсеместно они перекрыты несогласно залегающей толщей кайнозоя с преобладанием в разрезе глинистых отложений. Тем самым реализовывались условия генерации углеводородов, их миграции и скопления в тектонически и стратиграфически экранированных ловушках в бортах прогибов и сводах разделяющих их поднятий. Это прежде всего нижнемеловые и юрские отложения [7, 8].
Также в море Лаптевых встречаются положительные куполообразные формы рельефа меньших размеров, которые иногда называют пингоподобными, диапироподобными, газолитокластическими структурами, подводными буграми пучения или грязевыми вулканами. Они представляют собой бугры (холмы, «сопки») высотой обычно от 3–5 м до 20–25 м и диаметром в десятки (реже, сотни) метров. В некоторых случаях такие бугры сложены высокольдистыми глинистыми мерзлыми грунтами, в других — немерзлыми илистыми грунтами и глиной.
В 2024 году в ходе экспедиции «Арктика-2024» в области сочленения хребта Гаккеля с шельфом моря Лаптевых были выявлены многочисленные области фокусированной разгрузки углеводородных флюидов. Они проявлялись в виде покмарок и структур, похожих на грязевые вулканы и глиняные диапиры. На поверхности таких структур находились аутигенные карбонатные конкреции, выходы бактериальных матов и черных восстановленных илов.
Исследования шельфа моря Лаптевых выявили наличие флюидогенного рельефа, несмотря на ограниченное количество опубликованных данных. Активная дегазация подтверждается многочисленными газопроявлениями в воде и осадочных породах [6, 9, 10, 11].
В море Лаптевых задокументировано более 700 мест разгрузки геофлюида, в т. ч. инфильтрации метана различной интенсивности (рис. 3).
Рис. 3. Район исследования. (а) черными прямоугольниками обозначено положение полигона 1 (Р1, внешний шельф) и полигона 2 (Р2, прибрежная зона); красными кружками показано положение обнаруженных полей просачивания в районе исследования, где проводились гидроакустические исследования: белыми звездочками отмечены позиции двух областей просачивания (F5 и F93), где проводились детальные съемки; желтыми кружочками обозначены позиции океанографических станций в исследуемом районе; зеленым — суша; синим — вода; батиметрические линии показаны в виде черных столбиков; (б) красный кружок показывает положение Ивашкиной бухты. Лагуна в пределах Р2 [12]

Основные наблюдения:

• Прибровочная часть шельфа (глубины 65–70 м и более), характеризуется газопроявлениями, приуроченными к террасовидным поверхностям, пересеченным тектоническими нарушениями.
• Вертикальные акустические аномалии факельного типа достигают поверхности моря, их ширина составляет 100–150 м. На одном участке обнаружено 46 таких аномалий, 15 из которых имели диаметр более 100 м.
• Исследования дна в зонах газопроявлений не выявили крупных форм рельефа (например, подводных грязевых вулканов или покмарок). Газ выделяется из небольших отверстий (несколько сантиметров в диаметре) в песчаном грунте.
• Геофизические работы (метод ОГТ) показали многочисленные очаги газонасыщения осадков на глубинах более 50–60 м (до 200–300 м от поверхности дна), часто связанные с тектоническими разломами.
• Центральная часть шельфа (глубины 55–65 м) отмечена куполовидными поднятиями (диаметром 15–20 м, высотой 0,5–2,0 м) и полями впадин, интерпретируемых как покмарки.
• Инженерно-гидрографические работы (глубины 50–70 м) выявили щитовидные поднятия (диаметром 50–300 м, высотой до 3,5–4,0 м) в зонах тектонической трещиноватости. Их вершины осложнены воронками (глубина до 2 м, диаметр 25–40 м). Над некоторыми поднятиями наблюдались газопроявления. Эти формы рельефа сопровождались полями покмарок.
Примеры участков возможного развития грязевого вулканизма на территории моря Лаптевых, характерные для региона и близлежащих арктических зон:
Пример А. Конусообразные образования и чашеобразные взбросовые области вдоль северо-западного шельфа моря Лаптевых, фиксируемые по данным мультичастотного сонарного зондирования и подводной съемки. Эти структуры обычно ассоциированы с зональными газовыми струями и пто-подобной дегазацией дна [13].
Пример Б. Гидратные зоны и пучки газовых струй, выявляемые на близких к поверхности горизонтах в рамках сейсморазведки и гидрогеохимических обследований. Такие особенности свидетельствуют о наличии миграционных путей флюидов из глубинных пластов, а также газогенерационных зон в районе исследований [14].
Пример С. Миграция углеводородов в приповерхностные и дегазационные эффекты в зонах
с повышенной пористостью зафиксированы в рамках мониторинга газоaтмосферной
взаимосвязи [15].
Пример Д. Позиционные и временные вариации активности ГВ в сезонном и климатическом контексте связаны с установлением эпизодического повышения активности выбросов и сменой морфологии объектов в зависимости от температуры, давления воды и ледового покрова [16].
Аномально высокие пластовые давления (АВПД) — одно из ключевых геологических условий, связанных с проявлением грязевого вулканизма. Аспект наличия АВПД в зонах выявления грязевого вулканизма также имеет важное значение в связи с активной разработкой арктического региона ввиду того, что бурение в этих зонах может приводить к возникновению аварийных ситуаций.
Афанасьева М.А., Самойлова А.В.
РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия;
Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Россия
anna-samoilova@mail.ru
База аналитических и научных данных по геологическим особенностям скоплений грязевых вулканов в нефтегазоносных бассейнах мира. Сравнительный анализ природных условий формирования грязевых вулканов и установление взаимосвязи их расположения со скоплениями нефти и газа на примере арктических территорий.
грязевые вулканы, нефтегазоносность, изменения климата, формирование нефтегазоносных залежей, море Лаптевых
Работа выполнена в рамках плана НИР ИПНГ РАН (тема «Фундаментальный базис инновационных цифровых технологий прогноза, поиска, разведки и освоения нефтегазовых ресурсов (фундаментальные, поисковые, прикладные, экономические и междисциплинарные исследования до 2030 года)», номер государственной регистрации 125021302095-2.
Афанасьева М.А., Самойлова А.В. Зоны развития грязевых вулканов: геолого-геофизический анализ и их взаимосвязь с нефтегазоносностью (на примере арктических территорий России) // Экспозиция Нефть Газ. 2026. № 3. С. 32–36. DOI: 10.24412/2076-6785-2026-3-32-36
15.04.2026
УДК 553.98
DOI: 10.24412/2076-6785-2026-3-32-36
Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (855) 222-12-84