XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Грязевой вулкан Джарджава и его современное состояние

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Малицкая П.Р. 1

---

1МБОУ г. Керчи РК «Специализированная школа №1 с углубленным изучением английского языка имени Володи Дубинина»

Хребтова Т.В. 1

---

1пенсионер

Работа в формате PDF

2.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Грязевые вулканы – уникальное природное явление. Они – носители огромной познавательной информации о недрах. На Керченском полуострове более 50 действующих вулканов: высоких и почти плоских, периодических и действующих постоянно. Извергают они грязь, а не потоки лавы. Также есть и потухшие вулканы, активность которых не проявляется в настоящее время.

Изучение грязевых вулканов позволяет рассматривать их как природные лаборатории.

Исследуемая гипотеза состояла в том, что даже потухшие вулканы представляют большой интерес с точки зрения краеведения, истории поселений, и возможных проявлений активности вулкана в будущем.

В 1982 году, на западной окраине города Керчь бурно себя проявил грязевой вулкан Джарджава (он же Восходовский). На протяжении трёх дней из него широким потоком изливались грязевые потоки, всё это сопровождалось подземными толчками, выбросами газа и пара. Извержение вызвало небольшое землетрясение, произошла просадка земли на 0,2 м в радиусе 400 м. Объем грязевой лавы составил 100 тыс. м³. Это было его последнее извержение

На данный момент вулкан представляет собой обыкновенную сопку, высотой около 25 метров и в диаметре у основания - 300 метров

Объект исследования – потухший грязевой вулкан Джарджава.

Актуальность работы обусловлена тем, что на Керченском полуострове находится большое количество грязевых вулканов, некоторые из них, даже не действующие представляют потенциальную опасность.

Цель исследовательской работы заключалась в изучении современного состояния Восходовского, или Джарджавского вулкана.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

- дать характеристику грязевых вулканов

- оценить состояние исследуемого вулкана

- проанализировать доступные сведения по истории села Джарджава, которое расположено в непосредственной близости от затухшего вулкана

- дать оценку потенциальной геоэкологической опасности потухших вулканов на Керченском полуострове.

Предмет исследований – сопка потухшего вулкана

Методы исследования:

- наблюдения за состоянием рельефа;

наблюдения за следами деятельности вулкана в прошлом веке;

- фото- и видеосъемка;

- поиск литературы в городской библиотеке, ее изучение и анализ.

Для выполнения задач применялся метод маршрутных исследований, также была использована информация из литературных источников, сети Интернет и устные сообщения специалистов и местных жителей.

Личный вклад автора исследовательской работы заключается в проведении наблюдений за современным состоянием потухшего грязевого вулкана Джарджава изучении большого количества литературных источников, отбор материала по теме исследования и ее анализ, создании собственного фото- и видеоархива, изучении возможности работы на компьютере при оформлении исследовательской работы.

Практическая ценность: материалы могут быть использованы при проведении уроков по предмету «Окружающий мир» в начальных классах и уроков географии и биологии в старших классах.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГРЯЗЕВОГО ВУЛКАНА ДЖАРДЖАВА

1.1. Физико-географическая характеристика

Грязевой вулканизм имеет как сходства, так и отличия от классического магматического вулканизма [1]. Сходство придают выбросы грязи, порой сопровождающиеся взрывом природного газа, и форма построек. Предсказать извержения как магматических, так и грязевых вулканов одинаково сложно.

Отличаются эти вулканы температурой. Магматические образуются из расплавленных пород, потоки огненной лавы создают очень высокую температуру. Грязевые – достаточно холодные, выносимая на поверхность брекчия имеет температуру в пределах около +20°C.По мнению известного геолога профессора Ковалевского, между грязевым и магматическим вулканизмом существует такая же зависимость, как между пламенем очага и кипением кастрюли. Как считает ученый, источник у них один – тепло вулканического очага. То есть горячие вулканические газы грязевых вулканов, поднимаясь к поверхности, могут охлаждаться по пути из-за смешения с грунтовыми водами и органикой.

Геологи называют грязевые вулканы бесплатной буровой скважиной. Известно, что бурение сверхглубоких скважин обходится сверхдорого, а такое природное чудо, как грязевой вулкан, сам выносит на поверхность породы. По ним геологи и вулканологи судят о глубине залегания пород, их строении и возрасте. Изучение грязевых вулканов ценно и тем, что оно дает информацию о тех больших глубинах, которые современной буровой технике недоступны. Грязевые сопки на поверхности активно исследуются, но о том, что происходит в недрах, пока еще малоизвестно.

Грязевые вулканы при извержении выносят из недр на поверхность более сотни видов минералов. В составе этих минералов – пирит, кварц, циркон, турмалин, хлорит, топаз и много других. Особенно интересна группа минералов, связанная генетически с процессами грязевого вулканизма. Среди них встречаются образования, как вынесенные в виде обломков из более глубоких горизонтов, так и рожденные самим вулканом. Сульфиды железа, в основном пирит, являются главной составляющей сопочных брекчий [3,4].

Большое количество грязевых вулканов обязано своим существованием залежам углеводородов (в основном - природного газа). Давление газа заставляет подземные воды, порой слегка разогретые, подниматься вверх по разломам и трещинам. При подъеме вода смешивается с осадочными породами, содержащими много глинистых минералов, и превращается в грязь. Далее эта масса газированной грязи формирует что-то вроде гриба - грязевой диапир, который прорывается, и вещество выбрасывается на поверхность. Схематическое изображение грязевого вулкана представлено на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схематическое изображение грязевого вулкана. 1 - верхний слой пород, как правило - осадочных; 2 - грязевые постройки; 3 - слой водонасыщенных глинистых пород; 4 - подстилающие водонепроницаемые породы (водоупор) с разломом, по которому осуществляется миграция газа или гидротермальных растворов; 5 - грязевой диапир; 6 - породы, содержащие газ или гидротермальный флюид. Рисунок из статьи A. Kopf, 2002. Significance of mud volcanism, с изменениями

Форма вулкана зависит от вязкости извергаемой грязи. Если водная составляющая преобладает, он выглядит как большая булькающая лужа, а итоговая постройка напоминает щитовой вулкан. Если воды в грязи не очень много, то формируется конусообразное сооружение. Из-за отсутствия сыпучего материала и значительной вязкости грязи конусы грязевых вулканов часто приобретают форму, напоминающую столбы.

1.2. Строение грязевого вулкана Джарджава

На западной окраине города Керчи находится Восходовский грязевой вулкан (Приложение А, рис. 1,2). Старое название грязевого вулкана и населенного пункта, находящегося в непосредственной близости к нему, – Джарджава. В переводе с крымско-татарского языка слово джарджава означает «вражий овраг». Достоверно известно о двух извержениях вулкана Джарджава. - в 1930 и в 1982 годах. Во время извержения в 1930 году из кратера валил дым и огонь, а сопочная грязь несколько дней сохраняла сильный запах нефти. Его извержение сопровождалось выбросом грязи вперемешку с нефтью. Высота грязевого потока достигала 3 м, и несколько домов залило грязью до крыш. Внезапно вырвавшийся из недр земли столб пламени погубил и людей и животных [3-5].

После мощного извержения этот вулкан затих на долгие годы. Вероятно, однако, что пока вулкан не проявлял активности на поверхности, в глубоких недрах земли медленно собиралась энергия. Безмолвный вулкан усыпил бдительность местных жителей. Жилые дома поселения Джарджава, а также многоэтажные строения города Керчь все ближе подступали к опасной зоне. В 1982 году вулкан Джарджава неожиданно активизировался. Началось сильное и стремительное извержение грязевых потоков. Очевидцы вспоминают, что извержение сопровождалось гулом, напоминающим звук реактивных двигателей при взлете пассажирского лайнера. Жерло вулкана выбрасывало газы, пар в виде облака и мощные грязевые потоки. Людей близлежащих домов (даже многоэтажных) охватила паника. Извержение длилось целых два дня. Все это время из кратера безостановочно вытекали потоки грязи, приближавшиеся к автостраде и жилым домам. Общий объем извергнутой сопочной брекчии составил и более 100 тыс. м³

По рассказам очевидцев художник В.И. Кантемиров воссоздал момент извержения Восходовского грязевого вулкана днем 17 марта 1982 года (рис. 1.2). Затем извержение прекратилось так же неожиданно, как и началось.

Рис. 1.2. Извержение грязевого вулкана Джарджава (картина художника В.И. Кантемирова)[3].

Следует отметить, что грязевой вулкан Джарджава приурочен к восточной Восходовской группе вулканов, входящей в Южно-Керченскую зону. Рельеф в районе грязевого вулкана холмистый, неоднородный, изъеденный воронками проседания и проплешинами с сопочной брекчией, часто заболоченными. Грязевулканическая постройка представлена двумя сопками - крупной пологой и небольшой резко выраженной в рельефе. Поверхность лишена древесной растительности, вдоль заболоченных тальвегов оврагов распространены тростниковые заросли. В центре крупной Восходовской сопки на поверхность выходят глинистые толщи, крылья сложены песчано-глинистыми отложениями. Уступы высотой до нескольких метров связаны с выходами известняков. В рельефе распознаются изометричные и линейные морфоструктурные элементы. Изометричные поля сопочной брекчии представлены в виде ровных пониженных участков или небольших холмов. Наблюдаются овальные в плане воронки проседания. Вероятно, это элементы строения, соответствующие либо древним жерлам грязевого вулкана, либо каналам дегазации. Линейные элементы выражены долинообразными понижениями, врезами оврагов, полосами развития сопочной брекчии. Предположительно, потоки сопочной брекчии использовали уже сформировавшиеся ранее понижения (во время предыдущих извержений). На поверхности грязевых излияний сопочная брекчия разбита мелкими разно-ориентированными такырными трещинами.

Таблица. 1.1. Формы проявления рельефа в районе расположения грязевого вулкана Джарджава

Взрывные извержения Джарджавы отмечались в 1930 и 1982 годах. Во время извержений из кратера валил дым, вырывался огонь, а после извержения долго ощущался запах нефти. Общий объем извергнутой сопочной брекчии составил около 37.5 тыс. м³ и более 100 тыс. м³ соответственно [3].В течение последних лет каких-либо признаков современной грязевулканической деятельности не установлено. Вся брекчия представлены выветрелыми бурыми разностями, много обломочного материала: сидерита, известняков, кальцита, песчаника, сульфидов железа (Приложение А, рис. 3-6).

Таким образом, современный рельеф вулкана свидетельствует о его бурном извержении в недалеком прошлом.

2. ПЕРИОДИЧНОСТЬ ИЗВЕРЖЕНИЯ ВУЛКАНА И ИСТОРИЯ СЕЛА ДЖАРДЖАВА

В непосредственной близости к вулкану находится село Джарджава (официальное название сельского поселения до 1945 года) или Восход (современное название). Крымско-татарское название Cer Cava, Джарджава. Координаты 45°20′25″ с. ш. 36°24′50″ в. д. Это малочисленное поселение на холмогорье с высотой центра – 65 м, состоит из двух улиц (Приложение А, рис. 7). Находится на западной окраине территории городского округа Керчь, отделено от основной части города незастроенной территорией и небольшой промышленной зоной.

Впервые, как деревня Чержау, название селения встречается в Описании городов, отошедших от Оттоманской Порты по мирному договору в Российское владение в 1774 году. Отмечено, что деревня Чержау располагала 12 дворами и 4 колодцами. На карте 1836 года обозначено, что на хуторе Жержава находится 6 дворов, а уже на карте 1842 года хутор Жержава обозначен условным знаком «малая деревня», то есть, менее 5 дворов [2].

В 1860-х годах, после земской реформы, селение Джерджава (Жаржава) отнесли в состав городского ведомства Керчь-Еникальского градоначальства. По результатам ревизии 1864 года в его составе насчитывалось 28 дворов и 153 жителя. На трехверстовой карте 1865-1876 года на хуторе Жержава обозначено уже 20 дворов. В «Памятной книге Таврической губернии 1889 года» записана Джарджава с 42 дворами и 253 жителями [2].

Согласно следующей переписи населения в 1926 году в селе Джарджава Керченского района числилось 88 дворов, а население составляло 427 человек. В 1941 года в селении отмечено 73 двора, а по данным переписи 1989 года в селе проживало 52 человека. В 1989 года включено в состав города Керчи и сейчас официально считается частью города Керчь [2].

Исходя из представленных выше сведений была составлена таблица, в которой представлены как фактические, так и расчетные данные.

Таблица. 2.1. Сведения о количественном составе подворий и населения (фактические и расчетные данные)

На основании данных таблицы была построена диаграмма, на которой графически отобразили изменение количественного состава поселения Джарджава за все годы его существования. Предположительно изменения в составе населения связаны с извержением Джарджавского вулкана. О двух извержениях известно достоверно, и они привели к заметному снижению численности населения села. Эти извержения показаны на диаграмме красным цветом. Синим цветом отмечены периоды предполагаемых извержений. Предположение сделано нами исходя из снижения количества людей, проживающих в этом относительно опасном месте.

Рис. 2.1. Численность населения в пос. Джарджава по фактическим и расчетным данным. По горизонтали – годы, по вертикали - количество жителей. Красным цветом отмечены даты фактического извержения вулкана Джарджава, зеленым цветом – предполагаемые периоды извержений

Таим образом, анализ количественного состава населения поселка Джарджава показал, что численность подвержена резким колебаниям. При достоверно известных извержениях грязевого вулкана происходило снижение численности населения. Это дало возможность предположить, что в ранние периоды существования поселения его численность также зависела от проявления грязевых извержений. На рисунке показаны периоды, когда возможность извержения было наиболее высокой.

3. ГРЯЗЕВОЙ ВУЛКАНИЗМ - ФАКТОР, ВЛИЯЮЩИЙ НА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ И ТЕХНОГЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СРЕДЫ

Вулканические извержения происходят периодически, но периоды эти для разных вулканов различны. Некоторые вулканы извергаются один или несколько раз в столетие. Нередки случаи, когда вулкан, считавшийся потухшим, через 60 - 70 лет снова начинал действовать [5].

На территории Керченского полуострова располагается несколько потухших грязевых вулканов (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Карта-схема Керченского полуострова с обозначением четырех крупных потухших грязевых вулканов: зеленым цветом обозначен вулкан Джарджава, синим – Солдатско-Слободской, фиолетовым – Новоселовский, красным – Джау-Тепе

В Ленинском районе, располагается один из крупных грязевых вулканов Джау-Тепе, GPS: 45°25’37”N 36°28’46”E. Вулкан представляет собой стоящую особняком довольно высокую для Керченского полуострова сопку. На данный момент высота сопки составляет 60 метров. Вулкан недействующий, но имеет свойство «просыпаться» через промежутки времени, исчисляемые десятилетиями. В начале XVII века при извержении Джау-Тепе полностью погибло поселение, находившееся на его склоне. В 1914 году произошло очередное мощное извержение грязевого вулкана. Шум и грохот извержения был слышен на расстоянии 12 километров. Грязь фонтанировала до высоты 40-60 метров, а затем спускалась по склону потоком шириной 120 и толщиной 2 метра. Центральная часть вулкана обвалилась на глубину 4,5 метра. Следующее извержение Джау-Тепе зафиксировано в 1942 году. С тех пор вулкан активность не проявлял. Населенных пунктов вблизи вулкана нет.

В апреле 1974 года на окраине города Керчи, в районе Солдатская Слободка, проявил себя недействующий на то время грязевой вулкан Слободской. При строительстве трубопровода траншея, проходящая непосредственно около вулкана, периодически заполнялась брекчией и деформировалась. Месторасположение трубопровода пришлось менять. Возобновление активности грязевого вулкана задокументировано и при строительстве системы водоснабжения с. Новоселовка (Керченский полуостров). На окраине селения было начато строительство водосборного бассейна. Для этого был выбран небольшой холм, к которому примыкал давно бездействующий грязевой вулкан. Строители отрыли котлован длиной около 20 м, шириной 9 м, и глубиной 2,5 м. После этого началось излияние пластичной грязевой массы. Грязевые потоки полностью заполнили котлован.

Возобновление активности вулканов в результате хозяйственной деятельности объясняется тем, что при вскрытии горизонтов с аномально высокими пластовыми давлениями нагрузка была снята. При этом и произошел естественный выброс грязи. Это явление можно уподобить выбросу пород из скважин поисково-разведочного бурения.

В апреле этого года нами зафиксировано проявление слабой активности Восходовского грязевого вулкана (Приложение А, рис. 8). В 70 метрах от центра сопки проявились два грифона, изливающие грязевые потоки.

Многие грязевые вулканы в Крыму и на Таманском полуострове расположены вблизи населенных пунктов. Из-за своей слабой активности они существенной угрозы для человека не представляют. В то же время доктор геолого-минералогических наук, А.Ф. Лимонов охарактеризовал ситуацию с грязевыми вулканами следующим образом: «Феномен грязевого вулканизма оценивается с точки зрения рельефообразования, осадко- и рудонакопления, как критерий нефтегазоносности, а также как фактор, влияющий на геоэкологическое и техногенное состояние среды. Сейчас грязевой вулканизм входит в перечень опасных природных явлений, которые должны учитываться при проектировании инженерных сооружений.

Таким образом, грязевой вулканизм входит в перечень опасных природных явлений. Изучение проявлений грязевого вулканизма, и в том числе потухших вулканов, наблюдение за их современным состоянием, позволит избежать опасности природного характера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На Керченском полуострове находится свыше пятидесяти действующих грязевых вулканов и несколько недействующих, которые активно проявляли себя в прошлом. Уникальность грязевых вулканов заключается в том, что грязевые потоки поднимаются из-под земли, подталкиваемые не высокой температурой, а большим давлением накопившихся газов. Газы образуются как побочный продукт органического процесса, того же, который дает нефть. Действие грязевых вулканов сопровождается обычно значительными извержениями газов и грязи, которые бывают видны иногда на очень большом расстоянии.

Вулкан Джарджава относится к группе недействующих вулканов. Однако его взрывные извержения задокументированы в 1930 и 1982 годах. Во время извержений из кратера валил дым, вырывался огонь, а после извержения долго ощущался запах нефти. Общий объем извергнутой сопочной брекчии составил около 37.5 тыс. м³ в 1930 и более 100 тыс. м³ в 1982 годах соответственно. С этими извержениями связана численность населения в Джарджаве – окраине города Керчь. Количество людей, проживающих в непосредственной близости от вулкана, неизменно снижалось после проявления его активности.

Грязевой вулканизм входит а перечень опасных природных явлений. Изучение проявлений грязевого вулканизма, и в том числе потухших вулканов, наблюдение за их современным состоянием, позволит избежать опасности природного характера.

Таким образом, гипотеза, выдвинутая для проведения данного исследования, подтверждена.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

Белоусов В.В., Яроцкий Л.А. Грязевые сопки Керченско-Таманской области, условия их возникновения и деятельности. // М.: ОНТИ НГКП СССР,. –1936. – 154 с..

Сетевая ссылка 1: https://www.wikiznanie.ru/wp/index.php/Восход_(Керченский_горсовет)

Шнюков Е.Ф., Гнатенко Г.И., Нестеровский В.А., Гнатенко О.В. Грязевой вулканизм Керченско-Таманского региона. Киев: Наук. думка, 1992. - 200 с.

Шнюков Е.Ф., Коболев В.П., Пасынков А.А. Газовый вулканизм Черного моря. Киев: Логос, 2013. – 384 с.

Шнюков Е.Ф., Шереметьев В.М., Маслаков Н.А., Кутний В.А., Гусаков И.Н., Трофимов В.В. Грязевые вулканы Керченско-Таманского региона. Краснодар, 2005. - 176 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Рис. 1. Вулкан Джарджава. Вдали - микрорайон Солнечный города Керчь

Рис. 2. Джарджавский грязевой вулкан со следами старых грязевых потоков

Рис. 3. Такыры усыхания

Рис. 4. Редкая растительность на поверхности сопки

Рис. 5. Корки усыхания на поверхности старого грязевого потока

Рис. 6. Сидериты вулкана Джарджава

Рис. 7. Поселение Джарджава. Фото сделано с вершины потухшего вулкана Джарджава. Апрель, 2021

Рис. 8. Белесые грязевые потоки нового проявления Восходовского вулкана. Апрель, 2021