ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВРЕМЕННЫХ ВАРИАЦИЙ ЭМАНАЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ РАЗЛОМОВ ЗАПАДНОГО ПРИБАЙКАЛЬЯ

Концентрация радона в почвенном воздухе варьируется в зависимости от внешних (планетарных) и внутренних (геодинамических) по отношению к Земле факторов, причем в зонах активных разломов газовые эманации меняются наиболее интенсивно. Для оценки характера временных вариаций объемной активности подпочвенного радона (Q) в разломах Байкальского рифта была организована постоянно действующая мониторинговая станция в окрестностях пос. Тырган (Западное Прибайкалье). Она принадлежит к зоне крупнейшего Приморского сброса и оборудована радиометром радона РРА01М03, который позволяет каждые 85 мин фиксировать величину Q, а также серию метеопараметров (атмосферное давление, влажность, температура воздуха).

Материалом для анализа послужили результаты двух измерительных сессий продолжительностью 148 и 66 суток, которые охватили ту часть года, в течение которой в условиях холодного климата Восточной Сибири возможны полевые измерения параметра Q. Судя по данным мониторинга, вариации объемной активности радона в зоне Приморского сброса в течение периода весналетоосень могут составлять более одного порядка данной величины и являются колебательными по типу. Существенное изменение проницаемости во времени обусловлено интенсивными изменениями напряженного состояния горного массива под воздействием планетарных и геодинамических факторов. Влияние первой группы факторов выражается в синхронных колебаниях объемной активности радона и атмосферного давления, которые происходят в противофазе. Преобладание суточных и четырехсуточных периодов свидетельствует, что на напряженном состоянии горного массива сказываются лунные приливы и циклонические явления, связанные с взаимодействием ЗемляСолнце. Влияние второй группы факторов выражается в отчетливой связи эманаций радона с проявлениями сейсмической активности, в т.ч. и с катастрофическим землетрясением в Японии (11.03.2011 г.; М=9.0).

Внешние и внутренние факторы действуют совместно, но их роль в вариациях объемной активности радона различна в отдельные отрезки времени. Большую часть периода наблюдений выход радона контролируют планетарные факторы. Эксхаляция усиливается и уменьшается в соответствии с периодическими колебаниями атмосферного давления, которые, кроме «насосного эффекта», могут приводить к раскрытию или закрытию пор и трещин в горных породах. При этом в периоды уменьшения внешнего давления происходит частичная разрядка внутренних напряжений посредством сравнительно слабых землетрясений. Руководящее воздействие атмосферного давления на выход радона нарушается, когда в результате интенсивных движений по разломам в Байкальском рифте или резких подвижек плит в смежных активных зонах (например, в связи с сильнейшим землетрясением в Японии) внутренние напряжения превышают определенный уровень. В эти сравнительно короткие периоды времени, отличающиеся повышением сейсмической активности, влияние тектонических напряжений на проницаемость и выход радона становится определяющим.

Таким образом, анализ мониторинговых измерений объемной активности подпочвенного радона на примере локального участка в зоне Приморского сброса позволил впервые для Прибайкалья выявить и отразить в рамках теоретической модели принципиальные особенности вариаций параметра Q во времени и их зависимость от внешних и внутренних факторов. Перспективы этих исследований связаны с созданием сети мониторинговых станций на территории Байкальского рифта и получением более длинных рядов наблюдений.

1. AlBataina B.A., AlTaj M.M., Atallah M.Y., 2005. Relation between radon concentrations and morphotectonics of the Dead Sea transform in Wadi Araba, Jordan. Radiation Measurements 40 (2–6), 539–543. http://dx.doi.org/10.1016/j.radmeas. 2005.06.023.

2. Angelone M., Gasparini C., Guerra M., Lombardi S., Pizzino L., Quattrocchi F., Sacchi E., Zuppi G.M., 2005. Fluid geochemistry of the Sardinian RiftCampidano Graben (Sardinia, Italy): fault segmentation, seismic quiescence of geochemically «active» faults, and new constraints for selection of CO2 storage sites. Applied Geochemistry 20 (2), 317–340. http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2004.08.008.

3. Atallah M.Y., AlBataina B.A., Mustafa H., 2001. Radon emanation along the Dead Sea transform (rift) in Jordan. Environmental Geology 40 (11–12), 1440–1446. http://dx.doi.org/10.1007/s002540100337.

4. Baykara O., Inceoz M., Dogru M., Aksoy E., Kulahci F., 2009. Soil radon monitoring and anomalies in East Anatolian fault system (Turkey). Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 279 (1), 159–164. http://dx.doi.org/10.1007/s1096700772112.

5. Chernyago B.P., Nepomnyashchikh A.I., Kalinovskii G.I., 2008. Soiltodwelling radon isotope ratio in the Baikal region. Russian Geology and Geophysics 49 (12), 971–977. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2008.03.009.

6. Chernyago B.P., Nepomnyashchikha A.I., Medvedev V.I., 2012. Current radiation environment in the Central Ecological Zone of the Baikal Natural Territory. Russian Geology and Geophysics 53 (9), 926–935. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2012. 07.008.

7. Cicerone R.D., Ebel J.E., Britton J., 2009. A systematic compilation of earthquake precursors. Tectonophysics 476 (3–4), 371–396. http://dx.doi.org/10.1016/j.tecto.2009.06.008.

8. Delvaux D., Moyes R., Stapel G., Petit C., Levi K., Miroshnitchenko А., Ruzhich V., San'kov V., 1997. Paleostress reconstruction and geodynamics of the Baikal region, Central Asia, Part 2. Cenozoic rifting. Tectonophysics 282 (1–4), 1–38. http://dx.doi.org/10.1016/S00401951(97)002102.

9. Dombrovskaya Zh.V., 1973. The Paleogene Weathering Crust of the Central Baikal. Nauka, Moscow, 153 p. (in Russian) [Домбровская Ж.В. Палеогеновая кора выветривания Центрального Прибайкалья. М.: Наука, 1973. 153 с.].

10. Font Ll., Baixeras C., Moreno V., Bach J., 2008. Soil radon levels across the Amer fault. Radiation Measurements 43 (Supplement 1), S319–S323. http://dx.doi.org/10.1016/j.radmeas.2008.04.072.

11. Ghosh D., Deb A., Sengupta R., 2009. Anomalous radon emission as precursor of earthquake. Journal of Applied Geophysics 69 (2), 67–81. http://dx.doi.org/10.1016/j.jappgeo.2009.06.001.

12. Ioannides K., Papachristodoulou C., Stamoulis K., Karamanis D., Pavlides S., Chatzipetros A., Karakala E., 2003. Soil gas radon: a tool for exploring active fault zones. Applied Radiation and Isotopes 59 (2–3), 205–213. http://dx.doi.org/10. 1016/S09698043(03)001647.

13. Kemski J., Klingel R., Siehl A., 1996. Classification and mapping of radon affected areas in Germany. Environment International 22 (1), 789–798. http://dx.doi.org/10.1016/S01604120(96)001857.

14. King C.Y., 1978. Radon emanation on San Andreas fault. Nature 271 (5645), 516–519. http://dx.doi.org/10.1038/271516a0.

15. Koike K., Yoshinaga T., Asaue H., 2009. Radon concentrations in soil gas, considering radioactive equilibrium conditions with application to estimating faultzone geometry. Environmental Geology 56 (8), 1533–1549. http://dx.doi.org/10.1007/ s002540081252x.

16. Koval P.V., Udodov Yu.N., San’kov V.A., Yasenovskii A.A., Andrulaitis L.D., 2006. Geochemical activity of faults in the Baikal rift zone (Mercury, Radon, and Thoron). Doklady Earth Sciences 409 (6), 912–915. http://dx.doi.org/10.1134/ S1028334X06060171.

17. Levi K.G., Arzhannikova A.V., Buddo V.Yu., Kirillov P.G., Lukhnev A.V., Miroshnichenko A.I., Ruzhich V.V., San’kov V.A., 1997. Recent geodynamics of the Baikal rift. Razvedka i okhrana nedr 1, 10–20 (in Russian) [Леви К.Г., Аржанникова А.В., Буддо В.Ю., Кириллов П.Г., Лухнев А.В., Мирошниченко А.И., Ружич В.В., Саньков В.А. Современная геодинамика Байкальского рифта // Разведка и охрана недр. 1997. № 1. С. 10–20].

18. Logachev N.A., 2003. History and geodynamics of the Baikal rift. Russian Geology and Geophysics 44 (5), 391–406.

19. Logachev N.A., Florensov N.A., 1977. The Baikal system of rift basins. In: The role of rifting in the geological history of the Earth. Nauka, Novosibirsk, p. 19–29 (in Russian) [Логачев Н.А., Флоренсов Н.А. Байкальская система рифтовых долин // Роль рифтогенеза в геологической истории Земли. Новосибирск: Наука, 1977. С. 19–29].

20. Mats V.D., Ufimtsev G.F., Mandelbaum M.M., Alakshin A.M., Pospeev A.V., Shimaraev M.N., Khlystov O.M., 2001. The Cenozoic Baikal Rift Basin: Its Structure and Geological History. Publishing House of SB RAS, Geo Branch, Novosibirsk, 252 p. (in Russian) [Мац В.Д., Уфимцев Г.Ф., Мандельбаум М.М., Алакшин А.М., Поспеев А.В., Шимараев М.Н., Хлыстов О.М. Кайнозой Байкальской рифтовой впадины: строение и геологическая история. Новосибирск: Издательство СО РАН. Филиал «Гео», 2001. 252 с.].

21. Mel'nikova V.I., Radziminovich N.A., 1998. Mechanisms of action of earthquake foci in the Baikal region over the period 1991–1996. Geologiya i Geofizika 39 (11), 1598–1607.

22. Petit C., Deverchere J., HoudryLemont F., Sankov V., Melnikova V., Delvaux D., 1996. Presentday stress field changes along the Baikal rift and tectonic implications. Tectonics 15 (6), 1171–1191. http://dx.doi.org/10.1029/96TC00624.

23. Richon P., Klinger Y., Tapponnier P., Li C.X., Van Der Woerd J., Perrier F., 2010. Measuring radon flux across active faults: Relevance of excavating and possibility of satellite discharges. Radiation Measurements 45 (2), 211–218. http:// dx.doi.org/10.1016/j.radmeas.2010.01.019.

24. Rikitake T., 1978. Biosystem behaviour as an earthquake precursors. Tectonophysics 51 (1–2), 1–20. http://dx.doi.org/10. 1016/00401951(78)900483.

25. Rudakov V.P., 1985. On baric variations of subsoil radon. Geokhimiya 1, 124–127 (in Russian) [Рудаков В.П. О барических вариациях подпочвенного радона // Геохимия. 1985. № 1. С. 124–127].

26. Ruzhich V.V., 1997. Seismotectonic Destruction in the Crust of the Baikal Rift Zone. Publishing House of SB RAS, Novosibirsk, 144 p. (in Russian) [Ружич В.В. Сейсмотектоническая деструкция в земной коре Байкальской рифтовой зоны. Новосибирск: Издательство СО РАН, 1997. 144 с.].

27. Schery S.D., Gaeddert D.H., Wilkening M.H., 1982. Transport of radon from fractured rock. Journal of Gephysical Research: Solid Earth 87 (B4), 2969–2976. http://dx.doi.org/10.1029/JB087iB04p02969.

28. Seminsky K.Zh., Bobrov A.A., 2009a. Radon activity of faults (Western Baikal and Southern Angara areas). Russian Geology and Geophysics 50 (8), 674–684. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2008.12.010.

29. Seminsky K.Zh., Bobrov A.A., 2009b. Comparative assessment of radon activity for different fault types and scale ranks in the Baikal rift and South of the Siberian Platform. Doklady Earth Sciences 427 (6), 915–919. http://dx.doi.org/10.1134/ S1028334X09060063.

30. Seminsky K.Zh., Bobrov A.A., 2012. Spatial and temporal variations of soilradon activity in fault zones of the Pribaikalie (East Siberia, Russia). In: Z. Li, C. Feng (Eds.), Handbook of Radon: Properties, Applications and Health. Chapter 1, Nova Science Publication Inc.: New York, р. 1–36.

31. Seminsky K.Zh., Kozhevnikov N.O., Cheremnykh A.V., Pospeeva E.V., Bobrov A.A., Olenchenko V.V., Tugarina M.A., Potapov V.V., Burzunova Yu.P., 2012. Interblock zones of the Northwestern Baikal rift: results of geological and geophysical studies along the Bayandai Village–Cape Krestovskii profile. Russian Geology and Geophysics 53 (2), 250–269. http:// dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2011.12.016.

32. Sherman S.I., 1977. Physical Laws of Crustal Faults. Nauka, Novosibirsk, 102 p. (in Russian) [Шерман С.И. Физические закономерности развития разломов земной коры. Новосибирск: Наука, 1977. 102 с.].

33. Spivak A.A., 2010. The specific features of geophysical fields in the fault zones. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 46 (4), 327–338. http://dx.doi.org/10.1134/S1069351310040051.

34. Tansi C., Tallarico A., Iovine G., Folino Gallo M., Falcone G., 2005. Interpretation of radon anomalies in seismotectonic and tectonicgravitational settings: the southeastern Crati graben (Northern Calabria, Italy). Tectonophysics 396 (3–4), 181–193. http://dx.doi.org/10.1016/j.tecto.2004.11.008.

35. Toutain J.P., Baubron J.C., 1999. Gas geochemistry and seismotectonics: a review. Tectonophysics 304 (1–2), 1–27. http://dx.doi.org/10.1016/S00401951(98)002959.

36. Utkin V.I., Mamyrov E., Kan M.V., Krivasheev S.V., Yurkov A.K., Kosyakin I.I., Shishkanov A.N., 2006. Radon monitoring in the Northern Tien Shan with application to the process of tectonic earthquake nucleation. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 42 (9), 775–784. http://dx.doi.org/10.1134/S1069351306090072.

37. Utkin V.I., Yurkov A.K., 2010. Radon as a tracer of tectonic movements. Russian Geology and Geophysics 51 (2), 220–227. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2009.12.022.

38. Voitov G.I., 1998. Application of the neural network approach to the reconstruction of a threedimensional geoelectric structure. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 34 (1), 33–39.

39. Zmazek B., Todorovski L., Dzeroski S., Vaupotic J., Kobal I., 2003. Application of decision trees to the analysis of soil radon data for earthquake prediction. Applied Radiation and Isotopes 58 (6), 697–706. http://dx.doi.org/10.1016/S09698043 (03)000940.

40. Zolotarev A.G., Khrenov P.M., 1979. Map of Recent Tectonics of the Southern East Siberia, scale 1: 1 500 000 (in Russian) [Золотарев А.Г., Хренов П.М., 1979. Карта новейшей тектоники юга Восточной Сибири. Масштаб 1 : 1 500 000].

41. Zubkov S.I., 1981. Radon earthquake precursors. Vulkanologiya i Seismologiya 6, 74–105 (in Russian) [Зубков С.И. Радоновые предвестники землетрясений // Вулканология и сейсмология. 1981. № 6. С. 74–105].