Вариации объемной активности радона при техногенных и тектонических сейсмических событиях

Объемная активность почвенного радона (ОАР) достаточно часто используется как информативный критерий изменений напряженно-деформированного состояния верхней части геологической среды. Многие исследователи связывают аномалии радона с сейсмическими событиями, но при интерпретации получаемых результатов необходимо учитывать, что механизмы возникновения аномалий объемной активности радона при техногенных и тектонических сейсмических событиях существенно различаются. В данной статье приведены результаты экспериментальных натурных исследований объемной активности почвенного радона, проведенных на Исетском щебеночном карьере (Свердловская область) и Южно-Курильском геодинамическом стационаре (о. Кунашир). Для регистрации объемной активности почвенного радона использовались два режима измерений: диффузионный (радон поступает в детектор за счет процесса диффузии) и режим вынужденной конвекции (радон доставляется к детектору насосом). Аномалии радона, связанные с техногенными событиями, происходят после карьерного взрыва и не вносят существенного вклада в изменение структуры трещинно-порового пространства на значительном расстоянии от эпицентра. Полученные статистически значимые зависимости между объемной активностью почвенного радона и тектоническими событиями свидетельствуют о том, что аномалии радона появляются перед землетрясениями и связаны с изменением напряженно-деформированного состояния трещиннопорового пространства горных пород. Время проявления аномалий зависит от геологотектонических условий, магнитуды и расстояния до эпицентра.

Козлова И. А., Юрков А. К., Бирюлин С. В. Вариации объемной активности радона при техногенных и тектонических сейсмических событиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5—1. — С. 119—130. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_51_0_119.

Козлова Ирина Анатольевна¹ — директор, канд. геол.-минерал. наук, ORCID ID 00000002-0281-9218, ikozlova75@mail.ru;
Юрков Анатолий Константинович¹ — заведующий лабораторией геодинамики, кандидат геол-мин.наук, ORCID ID 0000-0002-6790-0340, akyurkov@mail.ru;
Бирюлин Сергей Викторович¹ — научный сотрудник, ORCID ID 0000-0003-48119185, serrega2009@gmail.com;
¹ ФГБУН Институт геофизики им. Ю. П. Булашевича УрО РАН, 620016, Екатеринбург, Амундсена 100, Россия.

Козлова Ирина Анатольевна, e-mail: ikozlova75@mail.ru.

1. Шитов А. В., Долгов Д. П., Барсуков А. А. О возможном изменении динамики объемной активности радона в связи с крупнейшими землетрясениями (на примере станции мониторинга ОАР Горно-Алтайск) // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. — 2019. — Т. 29. — № 4. — C. 223—231.

2. Фирстов, П. П., Макаров Е. О. Динамика подпочвенного радона на Камчатке и сильные землетрясения. — Петропавловск-Камчатский: КамГУ им. Витуса Беринга, 2018. — 148 с.

3. Malik A., Chakraborty T., Rao S. Strain rate effect on the mechanical behavior of basalt: observations from static and dynamic tests // Thin-walled structures. 2018, pp. 127— 137. DOI: 10.1016/j.tws.2017.10.014.

4. Sciarra A., Mazzini A., Inguaggiato S., Vita F., Lupi M., Hadi S. Radon and carbon gas anomalies along the Watukosek Fault System and Lusi mud eruption, Indonesia // Marine and petroleum geology. 2018, vol. 90, pp. 77—90.

5. Аптикаева О. И., Шитов А. В. Динамика радоновой активности в связи с землетрясениями (на примере Алтайской сейсмоактивной области) // Геофизические процессы и биосфера. — 2016. — Т. 15. — № 1. — С. 25—42.

6. Ciotoli G., Sciarra A., Ruggiero L., Annunziatellis A., Bigi S. Soil gas geochemical behaviour across buried and exposed faults during the 24 August 2016 central Italy earthquake // Ann. Geophys. 2016, vol. 59, Fast Track 5. DOI: 10.4401/ag-7242.

7. Oh Y., Kim G. A radon-thoron isotope pair as a reliable earthquake precursor // Sci. Rep. 2015, no. 5, 13084. DOI: 10.1038/srep13084.

8. Martinelli G., Riggio A., Dadomo A., Italiano F., Petrini R., Pierotti L., Santulin M., Slejko F., Tamaro A. Database of time  series  relative  to  hydrogeochemical  and radon observations // D1.2 DPC-INGV-S3 Project, Short term earthquake prediction and preparation. 2013, 22 p.

9. Baldev R. Arora, Arvind Kumara, Vivek Waliaa, Tsanyao Frank Yangb, Ching-Chou Fub, Tsung-Kwei Liub, Kuo-Liang Wena, Cheng-Hong Chen. Assesment of the response of the meteorological/hydrological parameters on the soil gas radon emission at Hsinchu, northern Taiwan: A prerequisite to identify earthquake precursors. // Journal Asian Earth Science. 2017, vol. 149, pp. 49—63.

10. Immè G., Morelli D. Radon as earthquake precursor // Radon as earthquake precursor, earthquake research and analysis — statistical studies, observations and planning, dr. D’Amico S. (Ed.). 2012, pp. 143—160. DOI: 10.5772/29917.

11. Коршунов Г. И., Мироненкова Н. А., Потапов Р. В., Пальцев А. И. Мониторинг напряженно-деформированного состояния массива горных пород на основе наблюдения за радиогенными газами // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2012. — № 6. — С. 197—200.

12. Адушкин В. В., Спивак А. А. Физические поля в приповерхностной геофизике. — М.: ГЕОС, 2014. — 360 с.

13. Ishimori Y., Lange K., Martin P., Mayya Y. S., Phaneuf M. Measurement and calculation of radon releases from NORM residues. // International atomic energy agency. Vienna. 2013, Technical reports serie, no. 474. — p. 85.

14. Уткин В. И., Козлова И. А., Юрков А. К. Мониторинг радона как индикатор возможного тектонического события // Геология и геофизика Юга России. — 2012. — № 4. — С. 3—8.

15. Бирюлин С. В., Козлова И. А., Юрков А. К. Исследование информативности объёмной активности почвенного радона при подготовке и реализации тектонических землетрясений на примере Южно-Курильского региона // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. — 2019. — № 4 (44). — С. 73—83.

16. Kozlova I. A., Yurkov A. K. Variation of radon volumetric activity during successive seismic events // 19 International multidisciplinary scientific geoconference SGEM 2019: Conference proceedings. vol. 19., Science and Technologies in Geology, Exploration and Mining, pp. 1015—1021.

17. Булашевич Ю. П., Уткин В. И., Юрков А. К. Изменение концентрации радона в связи с горными ударами в глубоких шахтах // Доклады РАН. — 1996. — Т. 346. — № 2. — С. 245—248.