Гелий в подземных водах Республики Алтай

Актуальность исследований определяется необходимостью обоснования предвестников землетрясений в сейсмоактивных районах Республики Алтай. Широко известно, что химический состав подземных вод является индикатором сейсмических процессов, отмечены его изменения в зонах очагов предстоящих землетрясений. Изучение содержаний гелия в подземных водах в этой связи имеет особое значение, так как аномальные величины этого газа являются показателем вод в зонах разрывных нарушений, а его временные вариации могут быть использованы в качестве предвестника землетрясений.

Цель работы – изучить распределение гелия в подземных водах Республики Алтай в связи с поисками и обоснованием постоянно действующих пунктов наблюдений, являющихся базой для поиска предвестников сильных сейсмических событий.

В основу работы положены результаты опробования подземных вод на территории Республики Алтай. Пунктами опробования являлись скважины и родники действующей в республике государственной наблюдательной сети. При полевых исследованиях опробованы разнообразные водоносные комплексы и водоносные зоны от четвертичного до протерозойского возраста.

По материалам проведенных исследований установлены пространственные изменения содержания гелия в подземных водах на территории Республики Алтай; предполагается приуроченность повышенных значений концентраций гелия к разломным зонам. Выявлено высокое содержание гелия в подземных водах Чуйского артезианского бассейна, вблизи эпицентральной зоны Алтайского (Чуйского) землетрясения (27.09.2003 г., магнитуда 7.5).

1. Бадминов П.С., Иванов А.В., Писарский Б.И., Оргильянов А.И. Окинская гидротермальная система (Восточный Саян) // Вулканология и сейсмология. 2013. № 4. С. 27. https://doi.org/10.7868/S0203030613040020.

2. Бадминов П.С., Семенов Р.М., Лопатин М.Н., Оргильянов А.И., Крюкова И.Г. Гидрогеохимические исследования в Прибайкалье в связи с поисками предвестников землетрясений // Геология и минерально-сырьевые ресурсы северо-востока России: Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 60-летию Института геологии алмаза и благородных металлов Сибирского отделения РАН. 2017. С. 286–290.

3. Biagi P.F., Castellana L., Minafra A., Maggipinto G., Maggipinto T., Ermini A., Molchanov O., Khatkevich Y.M., Gordeev E.I., 2006. Groundwater Chemical Anomalies Connected with the Kamchatka Earthquake (M=7.1) on March 1992. Natural Hazards Earth System Science 6, 853–859.

4. Богачкин Б.М. История тектонического развития Горного Алтая в кайнозое. М.: Наука, 1981. 131 с.

5. Chen C.-H., Wang S., Wen S., Yeh T.-K., Lin C.-H., Liu J.-Y., Yen H.-Y., Lin T.-W., 2013. Anomalous Frequency Characteristics of Groundwater Level before Major Earthquakes in Taiwan. Hydrology and Earth System Sciences 17 (5), 1693–1703. https://doi.org/10.5194/hess-17-1693-2013.

6. Дутова Е.М. Особенности формирования гидрогеохимического фона рассеянных элементов в условиях гумидного климата // Материалы региональной конференции. Томск, 2000. Т. 1. С. 369–372.

7. Дутова Е.М. Высотная гидрогеохимическая зональность Алтае-Саянской складчатой области // Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири: Труды Всероссийской конференции. Томск, 2003. С. 65–69.

8. Дутова Е.М. Гидрогеохимия зоны гипергенеза Алтае-Саянской складчатой области: Автореф. дис … докт. геол.-мин. наук. Томск, 2005. 46 с.

9. Dutova E.M., Bukaty M.B., Nevol’ko A.I., Pokrovsky D.S., Shvartsev S.L., 2006. Hydrogenic Concentration of Gold in Alluvial Placers of the Egor’evsk Area (Salair). Geology and Geophysics 47 (3), 364–376.

10. Dutova E.M., Nikitenkov A.N., Pokrovskiy V.D., Banks D., Frengstad B.S., Parnachev V.P., 2017. Modelling of the Dissolution and Reprecipitation of Uranium under Oxidising Conditions in the Zone of Shallow Groundwater Circulation. Journal of Environmental Radioactivity 178–179, 63–76. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.07.016.

11. Дутова Е.М., Покровский Д.С., Парначев В.П., Покровский В.Д. Геохимические особенности подземных вод хозяйственно-питьевого назначения Республики Хакасия // Вестник Томского государственного университета. 2015. № 394. С. 239–249.

12. Методические рекомендации по режимным наблюдениям за содержанием гелия во флюидах при геодинамических исследованиях и выявлении предвестников землетрясений / Ред. А.Н. Еремеев. М.: ВИМС, 1991. 50 с.

13. Fidani C., Balderer W., Leuenberger F., 2017. The Possible Influences of the 2012 Modena Earthquakes on the Fluorescence Spectra of Bottled Mineral Water. Hydrology Current Research 8 (3), 288. https://doi.org/10.4172/2157-7587.1000288.

14. Гольдин С.В., Селезнев В.С., Еманов А.Ф., Филина А.Г., Еманов А.А. и др. Чуйское землетрясение и его афтершоки // Доклады АН. 2004. Т. 395. № 4. С. 1–4.

15. Кац В.Е., Драчев С.С., Обухов И.П., Пушкарева А.М. Радон в подземных водах Республики Алтай в период сейсмической активизации Алтае-Саянского региона // Региональные проблемы качества воды и здоровья населения. Липецк, 2009. C. 45–49.

16. Кац B.Е., Шитов А.В., Драчев С.С. О механизмах изменения химического состава и температуры подземных вод в районе Горно-Алтайска // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2010. № 3. С. 207–212.

17. Киссин И.Г. Землетрясение и подземные воды. М.: Наука, 1982. 176 с.

18. Киссин И.Г. Флюиды в земной коре: геофизический и тектонический аспекты. М.: Наука, 2009. 329 с.

19. Копылова Г.Н., Воропаев П.В. Отклик режимного источника на землетрясение как индикатор состояния его подземной водоносной системы // Вулканология и сейсмология. 2005. № 2. С. 32–44.

20. Lopatin M.N., Semenov R.M., 2018. Variations of Dissolved Helium and Radon Caused by Earthquakes in Groundwater of the Southern Cis-Baikal Region. Doklady Earth Sciences 481 (2). С. 1037–1039. https://doi.org/10.1134/S1028334X18080160.

21. Рычкова К.М., Кальная О.И., Аюнова О.Д. Исследования газогеохимических индикаторов сейсмической активности (Центральная Тува, оз. Дус-холь) // Успехи современного естествознания. 2017. № 12. С. 241–245.

22. Sano Y., Takahata N., Kagoshima T., Shibata T., Onoue T., Zhao D., 2016. Groundwater Helium Anomaly Reflects Strain Change during the 2016 Kumamoto Earthquake in Southwest Japan. Scientific Reports 6, 37939. https://doi.org/10.1038/srep37939.

23. Семенов Р.М., Имаев В.С., Смекалин О.П., Чипизубов А.В., Оргильянов А.И. Гелий в глубинной воде Байкала – предвестник землетрясений // Доклады АН. 2010. Т. 432. № 4. С. 533–536.

24. Семенов Р.М., Бадминов П.С., Лопатин М.Н., Оргильянов А.И., Крюкова И.Г. Гидрогеохимические исследования в Южном Прибайкалье в связи с поисками предвестников землетрясений // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 2 (97). С. 94–98.

25. Semenov R.M., Kashkovskii V.V., Lopatin M.N., 2017. Hydrogeochemical Earthquake Precursor in the Southern Baikal Region. Russian Geology and Geophysics 58 (12), 1553–1560. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2017.11.015.

26. Семенов Р.М., Кашковский В.В., Лопатин М.Н. Модель подготовки и реализации тектонического землетрясения и его предвестников в условиях растяжения земной коры // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 1. С. 165–175. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-1-0343.

27. Семинский К.Ж., Семинский А.К. Радон в подземных водах Прибайкалья и Забайкалья: пространственно-временные вариации // Геодинамика и тектонофизика. 2016. Т. 7. № 3. С. 477–493. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-3-0218.

28. Seminsky K.Z., Tugarina M.A., 2011. Underground Hydrosphere in the Western Shoulder of the Baikal Rift: Results of Hydrogeological Research in the Bayandai Settlement – Krestovskii Cape Profile // Doklady Earth Sciences 439 (2), 1079-1083. https://doi.org/10.1134/S1028334X11080289.

29. Шитов А.В., Кац В.Е., Дутова Е.М., Молоков В.А., Покровский В.Д. Изменение химического состава подземных вод Республики Алтай при землетрясениях // Известия Томского политехнического университета. 2016. Т. 327. № 1. С. 19–29.

30. Шитов А.В., Кац В.Е., Харькина М.А. Эколого-геодинамическая оценка Чуйского землетрясения // Вестник Московского университета. Сер. 4. Геология. 2008. № 3. С. 41−47.

31. Шваpцев C.Л. Гидрогеохимия зоны гипеpгенеза. М.: Недpа, 1998. 431 c.

32. Shvartsev S.L., Dutova E.M., 2001. Hydrochemistry and Mobilization of Gold in the Hypergenesis Zone (Kuznetsk Alatau, Russia). Geology of Ore Deposits 43 (3), 224–233.

33. Туркин Ю.А., Федак С.И. Геология и структурно-вещественные комплексы Горного Алтая. Томск: STT, 2008. 459 с.

34. Уткин В.И., Юрков А.К. Радон и проблема тектонических землетрясений // Вулканология и сейсмология. 1997. № 4. С. 84–92.

35. Вартанян Г.С. Способ прогнозирования землетрясений. Российский патент № 791021. 1979.

36. Вартанян Г.С. Глобальная эндодренажная система: некоторые флюидофизические механизмы геодинамических процессов // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 10. № 1. С. 53–78. https://doi.org/10.5800/GT-2019-10-1-0404.

37. Wang C-Y., Manga M., 2010. Earthquakes and Water. Springer-Verlag, Berlin and Heidelberg 114, 225 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-00810-8.

38. Yanitskij I.N., 1979. Helium Shooting. Nedra, Moscow, 96 p. (in Russian) [Яницкий И.Н. Гелиевая съемка. М.: Недра, 1979. 96 с.].