Техногенные нарушения литосферы. После 1950-х годов мощным фактором воздействия на земные недра стали подземные ядерные взрывы, которых на территории России только в мирных целях было проведено 84, причем значительная часть их была сосредоточена у российского побережья Каспия.
Отдаленные последствия воздействия ядерных взрывов на недра земли трудно предвидеть. К тому же эти последствия будут принимать свои формы, и обладать особенностями, связанными с географическим расположением регионов, геологическим строением и развитием тектонических процессов. В результате многолетнего освоения нефти и газа вокруг Каспийского моря и в его пределах образовался пояс или ареал дестабилизации недр, связанный с воздействиями человека.
Его развитие претерпело два этапа. Первый этап длился с 1847 по 1959 г. и начался с бурения первой скважины на Апшеронском полуострове. К концу XIX в. нефтяные разработки начались в приморской части Дагестана, в Западной Туркмении и в Северном Прикаспии. Уже тогда появились первые признаки последствий мощного вмешательства человека начались просадки грунта, обводнение продуктивных пластов, выбросы песка из скважин. Глубины воздействия в это время не превышали 3 км, вскрывались, как правило, слабонапорные флюидодинамические системы, формировались воронки депрессии, истощались водоносные горизонты верхних гидрогеологических этажей, чему способствовало появление глубинных насосов, турбинного способа бурения и газлифта.
Подобные техногенные воздействия способствовали оттоку воды из Каспия в верхние горизонты недр прибрежных регионов. На этом этапе откачка флюидов из верхних горизонтов могла даже ускорять обмеление Каспия.
Окончание первого этапа характеризовалось тем, что наряду с расширением площадей и объемов депрессионных воронок, началась разгерметизация высоконапорных флюидодинамических систем с аномально высоким пластовым давлением, поэтому конец первого этапа характеризовался резкими изменениями флюидодинамики недр. Разгерметизация высоконапорных горизонтов с аномально высоким пластовым давлением вызвала перетекание флюидов снизу вверх, в результате чего началась нивелировка депрессионных воронок и подпор приповерхностных водоносных горизонтов.
Признаками такого процесса могут служить возрастание числа и сокращение периодов между извержениями грязевых вулканов Апшерона и Кобыстана, резкое повышение минерализации в наблюдательной скважине в Дагестане в Терекли-Мектао, аномально высокие дебиты источников на Индерском солянокупольном поднятии в Северном Прикаспии, которые не увязывались с режимом приповерхностных вод и атмосферными осадками. Каспий можно рассматривать как относительно тонкий безнапорный слой воды, взаимодействующий с многокилометровой толщей водонефте- и газонасыщенных пород.
Эта толща ведет себя подобно губке с предварительно напряженным и легко деформируемым упругим или вязким скелетом. Слой морской воды венчает разрез отложений новейшей тектонической впадины Каспийского моря - наиболее погруженной части гигантского Арало-Каспийского прогиба, который объединяет юго-восточный угол древней Восточно-Европейской платформы, область сочленения молодых Туранской и Скифской плит и Кавказо-Копетдагский сегмент пояса альпийской складчатости.
Неоген-четвертичные отложения впадины Каспийского моря со значительным угловым и азимутальным несогласием наложены на более древние структурные этажи. Отсюда следует, что обособление прогиба в новейшее время еще не завершено, в результате чего имеет место напряженной состояние недр и высокая тектоническая активность. Это подтверждается серией фактов изостатической неуравновешенностью региона, сейсмичностью и активностью современных движений земной коры, гидротермальной деятельностью, грязевым вулканизмом, наличием аномально высоких пластовых давлений во флюидодинамических системах. Напряженное состояние недр и тектоническая активность, сопровождающаяся перестройкой недр, порождают неустойчивость флюидодинамических систем и чувствительность их к разного рода возмущениям.
Возмущения вызывают два эффекта. Во-первых, нарушается равновесие между напряжением в скелете горных пород и давлениями в каналах фильтрации флюидов, что приводит к подвижности недр, и перераспределению потоков флюидов.
Во-вторых, нарушается тепло- и массоперенос и возникают фазовые переходы происходит гидролиз алюмосиликатов с разрушением кристаллических решеток минералов осадочных пород и адсорбционного понижения их прочности, происходит химическое разложение молекул воды, выпадение вторичных солей, а также парафинов в коллекторах с нафтидами, изменяется упругость газовых компонентов за счет запечатывания или разгерметизации значительных объемов.
В конце первого этапа эти процессы уже начались, а с началом второго этапа 1960 г. человек резко расширил масштабы техногенных воздействий. На обширных пространствах шла дальнейшая разгерметизация зон аномально высокого пластового давления. Новым фактором мощного воздействия на недра явились ядерные подземные взрывы. В Прикаспийском регионе и его обрамлении, начиная с середины 60-х годов, эти взрывы использовались для создания подземных емкостей в соляных куполах Астраханский свод - 15 взрывов в 1980-1984 гг купол Большой Азгар - 10 взрывов в 1966 - 1979 гг 3 взрыва вблизи Оренбурга в 1970 - 1971 гг 6 взрывов вблизи Уральска в 1983 - 1984 гг для создания провальных воронок Мангышлак - 3 взрыва в 1969 - 1984 гг. и для глубинного сейсмического зондирования - 6 взрывов в 1972 - 1987 гг. вдоль профилей Элиста-Бузулук, Камышин-Гурьев, Элиста-Жаркамыс-Эмба-Кушмурун. Таким образом, было произведено 47 подземных ядерных взрывов, из которых больше половины на территории России.
Кроме того, производились взрывы и в военных целях.
В результате таких мощных воздействий и уже не точечной, а местами площадной разгерметизации зон аномально высоких пластовых давлений, в 60-х годах начал повышаться уровень подземных вод в верхних горизонтах, что особенно ярко проявилось вблизи Астрахани. Вслед за этим последовал рост сейсмической активности в западной части прогиба, участились выбросы грязевых вулканов, и зародилась волна деформаций, которая возникла на Апшероне - в самом старом районе нефтедобычи, и двигалась из области альпийской складчатости на северо-восток в сторону молодых и древних платформ со скоростью 50-60 кмгод.
Прохождение этой волны сопровождалось резким падением нефтедобычи по всему региону. Прохождение волны деформаций, вероятно, усилило подпор уровней подземных вод, разрядка которого наступила в 1978 г чему предшествовало в 50-х годах снижение темпов падения уровня Каспия. С этого года подземные воды стали разгружаться в Каспий с обширных пространств в объеме от 40 до 60 км3 год. В 1979 г. разгрузка приобрела взрывной характер - уровень моря поднимался со скоростью 30-32 смгод.
За аномальным подъемом уровня Каспия с 1980 г. последовал новый всплеск сейсмической активности, охвативший не только западную часть региона, отличающуюся относительно невысокой сейсмической активностью. В настоящее время это, пожалуй, единственное объяснение подъема Каспия в нынешнем столетии, который от прошлых подъемов отличается необычайно быстрыми темпами.
Объяснения, связанные с изменениями конфигурации дна в результате тектонических движений, не подтверждаются высокоточными повторными нивелировками. Попытка объяснить изменение водного баланса Каспия увеличением притока воды в него и уменьшением испарения не согласуются с особенностями зональной циркуляции, ростом глобальной температуры и изъятиями воды на орошение и хозяйственные нужды. Таким образом, масштабы техногенной дестабилизации недр Арало-Каспийского прогиба приобрели уже не локальный, а региональный характер, соизмеримый с природными тектоническими процессами.
Эта дестабилизация необратима и не поддается пока регулированию. Можно ожидать, что другим местом региональной дестабилизации недр может стать север Западной Сибири, где идет массированное давление человека на флюидодинамические системы все более глубоких этажей недр.