ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2012, том 447, № 2, с. 199-203
= ГЕОЛОГИЯ =
УДК 556.3+551.243
ПЕРВЫЕ ОЦЕНКИ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВЕННОГО РАДОНА В РАЗЛОМНЫХ ЗОНАХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ МОНГОЛИИ
© 2012 г. К. Ж. Семинский, С Дэмбэрэл, М. А. Тугарина, Д. Ганзориг, С. А. Борняков
Представлено академиком Ю.Г. Леоновым 15.03.2012 г. Поступило 14.05.2012 г.
Связь эксхаляции радона с разрывными деформациями земной коры предопределяет необходимость проведения эманационных исследований в районах активного природопользования, характеризующихся повышенной сейсмической активностью. Одним из таких регионов является Центральная Монголия, где, несмотря на достаточно высокий уровень сейсмичности и присутствие крупных городов, такие работы ранее не проводились.
В качестве объектов исследования были выбраны разломы, отчетливо выраженные уступами в рельефе и располагающиеся на восьми участках. В пределах пяти из них (№ 1—5) изучались основные направления разломов, нарушающих земную кору окрестностей столицы Монголии, где в настоящее время при помощи чувствительной сейсмологической аппаратуры фиксируются многочисленные очаги слабых землетрясений. На участке № 6 был исследован разлом Авдар, генерировавший землетрясение с М = 3.8 (22.03.2009 г.) в 80 км от г. Улан-Батор, а на участках № 7 и 8 изучались соответственно сдвиговая и взбросовая ветви сей-сморазрыва, образовавшегося при сильнейшем Могодском землетрясении (М = 7.8; 05.01.1967 г.).
Целью работы было установление наиболее общих особенностей поля объемной активности почвенного радона, связанного с разломами Центральной Монголии. При этом необходимо было исследовать форму и интенсивность приразлом-ных аномалий, установить степень их пространственно-временной изменчивости, а также оценить влияние на радоновую активность разломов их тектонической активности и других характеристик.
Для определения объемной активности О радона в пробах почвенного воздуха использовали комплект оборудования "КАМЕРА-01", чувствительность которого составляет 0.27 ± 0.03 Бк-1 ■ с-1, а
Институт земной коры
Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск
пределы допускаемой относительной погрешности не превышают ±30%. Согласно методике [1], параметр О, полученный при анализе почвенного воздуха, адсорбированного в угле на глубине 1015 см, является интегральной (за двое суток) и абсолютной оценкой объемной активности радона в точке пробоотбора. Пункты измерений составляли профили, располагающиеся вкрест простирания изучаемых разломов. Расстояние между точками на некоторых профилях было одинаковым (10 или 20 м), но в большинстве случаев уменьшалось до 5 и даже 2.5 м в месте пересечения профилем разломного сместителя, отчетливо выраженного тектоническим уступом, а также рвом или валом в случае исследования сейсмо-дислокации. Протяженность профилей изменялась от 30 до 650 м в зависимости от масштабного ранга изучаемого разлома. Обычно каждый из сместителей исследовали в пределах одного или двух профилей, но при сложном строении раз-ломной зоны их количество доходило до девяти (участок № 1) с дублированием замеров в разные периоды времени (участки № 1, 3 и 5). В целом на восьми участках было изучено 15 разломов, причем материалом для представленной ниже интерпретации послужили данные с 28 профилей эма-национной съемки, не считая объемов дублирующих пересечений (табл. 1).
Кроме результатов прямых замеров параметра О, в табл. 1 для каждого из пересекающих разломы профилей представлены характеристики, полученные посредством обработки материалов радоновой съемки. Параметр Оср представляет собой среднюю арифметическую величину объемной активности радона для профиля, выше которой, согласно опыту исследований в Прибайкалье [2, 3], значения О являются аномальными. Ширина связанной с разломом радоновой аномалии М в сравнительно простом случае (рис. 1а, вверху) определялась размером участка профиля, представленным аномальными значениями О. В наиболее часто встречающейся ситуации с чередованием минимумов и максимумов параметра О (рис. 1а, внизу) к связанной с разломом аномалии (прерывистого
Таблица 1. Параметры радоновой активности разломов, изученных в Центральной Монголии методом профильной эманационной съемки
№ участка № профиля Название разлома Ориентировка Бк/м3 Бк/м3 Qср, Бк/м3 М, м Положение сместителя**
1 13-ПР1 Хустай-ХП СВ 3110 1770 1.8 2165 >70 мин
13-ПР2 1310 727 1.8 863 >230 макс
13-ПР3 2440 1560 1.6 1875 >30
13-ПР4 4530 2710 1.7 2954 >50 мин
13-ПР5 1970 523 3.8 1109 >270 мин
13-ПР6 20200 807 17.3 3903 >100 макс
13-ПР7 8460 1010 8.4 2355 >75 мин
2-ПР1 СЗ-ХП СЗ 1740 856 2 1300 >120 мин
7-ПР1 Меридиан-ХП М 4280 1010 4.2 1953 165 мин
2 14-ПР1 Хустай-ВСВ СВ 2110 1390 1.5 1673 >55 мин
15-ПР1 Хустай-Ш СВ 5460 2195* 2.5 3018 105
3 3-ПР1 Эмээлт-ЭП СЗ 1350 292 4.6 725 >190 мин
3-ПР2 1800 400 4.5 981 >100 мин
3-ПР3 2930 1490 2 2207 45 мин
5-ПР1 ССЗ-ЭП М 2180 750* 2.9 1493 55 мин
6-ПР1 М-ЭП М 1820 690* 2.6 1161 25 мин
9-ПР1 ВСВ-ЭП СВ 1550 849 1.8 1156 >30 мин
9-ПР2 1500 594 2.5 1067 >20
10-ПР1 СВ-ЭП СВ 2020 839 2.4 1568 30 макс
10-ПР2 3010 1270 2.4 1742 20
4 11-ПР1 Гунджин СВ 6560 1371* 4.8 2057 80
5 4-ПР1 Холыйн СЗ 4970 347 14.3 1402 390 мин
6 12-ПР1 Авдар СВ 5740 1470* 3.9 2686 300 мин
12-ПР2 2930 800* 3.7 1480 170
7 8-ПР1 Могод М 2380 370 6.4 1062 115 макс
8-ПР2 1430 787 1.8 1102 > 60
8 1-ПР1 Тулэт СЗ 1160 264 4.4 611 >110 макс
1-ПР2 798 575 1.4 653 >40 макс
Примечание. йтах _ максимальная величина объемной активности радона в пределах приразломной аномалии; мини-
мальная величина объемной активности радона за границами связанной с разломом аномалии (* — рассчитана как средняя по оценкам в обоих крыльях); КQ — показатель радоновой активности разлома; Qсp — среднее арифметическое величин Q, измеренных по профилю; М — ширина радоновой аномалии, ассоциирующейся с разломным сместителем и измеренная вдоль профиля; ** — положение сместителя представлено для случаев его нахождения в максимуме или минимуме на кривой изменения параметра Q вдоль профиля (жирным шрифтом выделены экстремумы, находящиеся в областях значений, больших или меньших половины среднеквадратичного отклонения).
типа) относились отрезки профиля с меньшими чем Qср значениями концентрации радона, которые располагались между двумя аномальными участками, но были меньше хотя бы одного из них по размеру. Существование в разломной зоне таких участков связано с их низкой проницаемостью для газов, которая обусловлена наличием небольших слабо нарушенных блоков или присутствием тонкодисперсного заполнителя (глинка трения, продукты выветривания).
Выделение границ радоновой аномалии представленным способом позволило в первом приближении разделить изученные разломы по масштабному рангу, поскольку пространственное распространение эманаций в целом определяется размером зоны структурообразования. Несмотря на то что некоторые зоны не удалось пересечь на всю ширину (табл. 1), полученный для Центральной Монголии материал дал возможность выделить в первом приближении три ранга разломных объектов, у которых поперечный размер радоновой ано-
Рис. 1. Графики изменения объемной активности О почвенного радона вдоль профилей эманационной съемки, проведенной вкрест простирания некоторых разломов Центральной Монголии: а — ширина радоновой аномалии, ассоциирующейся с разломами Хустай-Ш (вверху) и Холыйн (внизу); б — вариации параметра О вдоль профилей (13-ПР7, 13-ПР6 и 13-ПР5), пересекающих разлом Хустай-ХП на расстоянии (300 и 500 м друг от друга). в — графики вариаций параметра О, соответствующие трем разным периодам измерений на отрезке профиля 3-ПР3, располагающегося вблизи разломной зоны Эмээлт-ЭП (сплошная линия — осень 2010 г., штриховая линия — лето 2011 г., пунктир — осень 2011 г.). Условные обозначения: 1 — график изменения параметра О; 2 — положение главного сместителя; 3 — уровень и значение среднего арифметического Оср величин объемной активности радона, измеренных для профиля; 4 — уровни значений Оср + а/2 и Оср — а/2 (где а — среднеквадратичное отклонение); 5 — величины параметра О, представляющие главный максимум в приразломной аномалии радона и минимум(ы) за ее границами; 6 — участки аномальных значений параметра О; 7 — ширина аномалии почвенного радона, ассоциирующейся с разломным сместите-лем.
малии, непосредственно связанной с главным сме-стителем, составляет: М > 250 м (ранг 1); 250 > М > >55 м (ранг 2); М < 55 м (ранг 3).
Кроме размера аномалии, для каждой из изученных разломных зон были установлены максимальное значение бтах, а также минимальная величина Отп, соответствующая активности радона в породах непосредственно за пределами зоны разрушения (рис. 1а; табл. 1). Поскольку на абсолютное значение О кроме собственно "разломных" факторов (активность, строение) влияет региональная специфика (характер источника излучения, свойства окружающих пород, метеодинамика и др.), для сопоставления дизъюнктивов определяли
показатель их радоновой активности Кд = -тах , ко-
Отт
торый принадлежит к группе относительных величин, иногда применяемых для сравнения разнотипных объектов [2, 4, 5,]. Для его вычисления использовали либо среднее из двух определенных для каждого крыла значений 0т1п (рис. 1а, вверху; табл. 1), либо одно из них, если зона крупного разлома не была пресечена профилем полностью (рис. 1а, внизу; табл. 1).
Анализ изменчивости объемной активности радона вдоль профилей на качественном уровне свидетельствует, что к отчетливо выраженным в рельефе сместителям тяготеют участки аномаль-
ных значений Q. При этом простая форма аномалий с непрерывным увеличением параметра от периферии к сместителю выявлена лишь у самых мелких разломов, что, по-видимому, связано с недостаточной детальностью их исследования. Остальные аномалии образованы чередованием максимумов и минимумов параметра Q (рис. 1а, вверху), причем во многих случаях последние находятся ниже уровня среднего по профилю (рис. 1а, внизу). Высокая пространственная изменчивость формы аномалии радона выявлена также и вдо
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.