Горячинская активизация Ямбуйской зоны транстенсии в 2013–2015 гг.: Косейсмическая химическая гидрогеодинамика подземных вод на ЮВ побережье Среднего Байкала

Автор(ы)

С.В. Рассказов^1,2, А.М. Ильясова¹, С.А. Борняков¹, Е.П. Чебыкин^1,3

¹Институт земной коры СО РАН, Иркутск, Россия

²Иркутский государственный университет, г. Иркутск, Россия

³Лимнологический институт СО РАН, Иркутск, Россия

Количество просмотров статьи:

Об авторах

Рассказов Сергей Васильевич,

доктор геолого-минералогических наук, профессор,

664025 Иркутск, ул. Ленина, д. 3,

Иркутский государственный университет, геологический факультет,

заведующий кафедрой динамической геологии,

664033 Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128,

Институт земной коры СО РАН,

заведующий лабораторией изотопии и геохронологии,

тел.: (3952) 51–16–59,

email: rassk@crust.irk.ru.

Ильясова Айгуль Маратовна, кандидат геолого-минералогических наук, 664033 Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128, Институт земной коры СО РАН ведущий инженер, email: ila@crust.irk.ru.

Борняков Сергей Александрович, кандидат геолого-минералогических наук, 664033 Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128, Институт земной коры СО РАН, ведущий научный сотрудник, email: bornyak@crust.irk.ru.

Чебыкин Евгений Павлович, кандидат химических наук, 664033 Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128, Институт земной коры СО РАН, 664033 Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, Лимнологический институт СО РАН, старший научный сотрудник, email: epcheb@yandex.ru.

Аннотация. Рассматриваются вариации Si, Na, Li, активности ²³⁴U и отношения активностей ²³⁴U/²³⁸U в термальных и холодных подземных водах, а также охлажденных гидротермах из активных разломов ЮВ прибрежной территории Среднего Байкала. Для Максимихинского полигона, приводятся данные гидрогеохимического мониторинга 2013–2015 гг. с интерпретацией в терминах химической гидрогеодинамики: температуры, глубины резервуара подземных вод и открытия–закрытия микротрещин для циркулирующих вод. При сопоставлении рядов гидрогеохимического мониторинга с серией землетрясений К=10.5–12.7 Горячинской сейсмической активизации Среднего Байкала выявляется повышенная чувствительность откликов на землетрясения станции охлажденных гидротерм из зоны перехода нижнего гидрогеодинамического этажа по сравнению с откликами трещинных холодных вод верхнего этажа. Максимихинский резервуар подземных вод рассматривается в качестве представительного резервуара, расположенного по латерали Южно-Байкальской впадины, в Ямбуйской зоне транстенсии. Косейсмическая гидрогеодинамика Максимихинского резервуара 2013–2015 гг. относится к временному интервалу, предшествующему знаковому Голоустному землетрясению в Южно-Байкальской впадине 05 сентября 2015 г. в сейсмогеодинамическом цикле 2008–2020 гг., которое соответствовало условиям максимального сжатия коры Култукского резервуара, локализованного в магистральной структуре Байкальской рифтовой системы.

Ключевые слова: подземные воды, мониторинг, Si, Na, Li, ²³⁴U/²³⁸U, ²³⁴U, землетрясение, глинка трения, Байкал.

С. 108–145

Литература

Ангахаева Н.А., Плюснин А.М., Украинцев А.В., Чернявский М.К., Перязева Е.Г. Гидрогеохимические особенности озера Котокель // Науки о Земле и недропользование. 2021. Т.44. С. 106–115. DOI: 10.21285/2686-9993-2021-44-2-106-115.

Голубев В.А. Кондуктивный и конвективный вынос тепла в Байкальской рифтовой зоне. Новосибирск: Академическое изд-во «ГЕО», 2007. 222 с.

Дзюба А.А., Кулагина Н.В. Формирование и распространение минеральных озер в Прибайкалье и Забайкалье // Водные ресурсы. 2005. Т. 32, № 1. С. 13–17.

Дзюба А.А., Кулагина Н.В., Черных Л.А. Аридные условия и современные гидротермы на о-ве Ольхон // География и природные ресурсы. 2005. № 3. С. 48–51.

Ильясова А.М., Снопков С.В. Косейсмические вариации термофильного элемента Si подземных вод на западном побережье оз. Байкал // Геология и окружающая среда. 2023. Т. 3, № 1. С. 72–105. doi.org/10.26516/2541-9641.2023.1.72

Карта эпицентров землетрясений. Иркутск: Байкальский филиал Федерального исследовательского центра Единая геофизическая служба РАН, 2023. http://www.seis-bykl.ru

Крылов С.В., Мандельбаум М.М., Мишенькин Б.П. и др. Недра Байкала по сейсмическим данным. Новосибирск: Наука, 1981. 105 с. Логачев Н.А. Саяно-Байкальское становое нагорье // Нагорья Прибайкалья и Забайкалья. М.: Наука, 1974. С. 7–163.

Логачев Н.А. Главные структурные черты и геодинамика Байкальской рифтовой зоны // Физическая мезомеханника. 1999. Т. 2, № 1–2. С. 163–170.

Ломоносов И.С. Геохимия и формирование современных гидротерм Байкальской рифтовой зоны. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1974. 164 с.

Ломоносов И.С., Кустов Ю.И., Пиннекер Е.В. Минеральные воды Прибайкалья. Иркутск: Вост.-Сиб кн. изд-во, 1977. 224 с.

Николаева А.В. Источники Баргузина и их минеральные образования. Труды Минералогического Музея АН СССР. Т. III. 1927. C. 50–132.

Перязева Е.Г., Плюснин А.М., Гармаева С.З., Будаев Р.Ц., Жамбалова Д.И. Особенности формирования химического состава вод озер восточного побережья Байкала // География и природные ресурсы. 2016. № 5. С. 49–59. DOI: 10.21782/GIPR0206-1619-2016-5(49-59)

Пиннекер Е.В. Особенности исследований для целей прогноза землетрясений по гидрогеохимическим показателям // Исследования по созданию научных основ прогноза землетрясений. Иркутск, 1984. С. 39–43.

Пиннекер Е.В., Ясько В.Г. Результаты изучения гидрогеологических предвестников землетрясений в Байкальской рифтовой зоне // Тезисы докладов Всесоюзного совещания по прогнозу землетрясений. Алма-Ата, 1980. С. 10–12.

Пиннекер Е.В., Дзюба А.А., Лебедева В.В., Папшев М.В., Ржечицкий Ю.П., Рубинчик Э.А. Шабыниин Л.Л. Основные результаты и задачи изучения изменений гидрогеологических условий при подготовке землетрясений в Байкальской рифтовой зоне // Исследования по созданию основ прогноза землетрясений в Сибири. Иркутск, 1989. С. 42–43.

Пиннекер Е.В., Шабынин Л.Л., Ясько В.Г. и др. Геология и сейсмичность зоны БАМ. Гидрогеология. Новосибирск: Наука, 1984. 167 с.

Пиннекер Е.В., Ясько В.Г., Шкандрий Б.О. Гидрогеохимические предвестники землетрясений // Гидрогеохимические методы поисков рудных месторождений и прогноза землетрясений. Алма-Ата, 1983. С. 120–123.

Пиннекер Е.В., Ясько В.Г., Шкандрий Б.О. Результаты изучения гидрогеологических предвестников землетрясений в Байкальской рифтовой зоне // Гидрогеохимические предвестники землетрясений. М.: Наука, 1985а. С. 259–285.

Пиннекер Е.В., Ясько В.Г., Шкандрий Б.О. Результаты изучения гидрогеологических предвестников землетрясений в Байкальской рифтовой области // Гидрогеохимические предвестники землетрясений / Отв. ред. Г.М. Варшал. М.: Наука, 1985б. С. 259–265.

Плюснин А.М., Чернявский М.К., Посохов В.Ф. Условия формирования гидротерм Баргузинского Прибайкалья по данным микроэлементного и изотопного состава // Геохимия. 2008. № 10. C.1063–1072.

Плюснин А.М., Замана Л.В. Шварцев С.Л., Токаренко О.Г., Чернявский М.К. Гидрогеохимические особенности состава азотных гидротерм Байкальской рифтовой зоны // Геология и геофизика. 2013. Т. 54, № 5. С. 647–664.

Рассказов С.В., Чувашова И.С. Вулканизм и транстенсия на северо-востоке Байкальской рифтовой системы. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2018. 383 с.

Рассказов С.В., Ильясова А.М., Борняков С.А., Снопков С.В., Чувашова И.С., Чебыкин Е.П. Гидрогеохимические отклики подземных вод ст. 184 в 2020–2021 гг. на сейсмогенные деформации Байкало-Хубсугульской активизации // Геология и окружающая среда. 2022. Т. 2, № 4. С. 26–52. DOI 10.26516/2541-9641.2022.4.26

Рассказов С.В., Ильясова А.М., Чувашова И.С., Борняков С.A., Оргильянов А.И., Коваленко С.Н., Семинский А.К., Попов Е.П., Чебыкин Е.П. Гидрогеохимическая зональность изотопов урана (²³⁴U/²³⁸U) на юге Сибирского палеоконтинента: роль резервуара Южного Байкала в формировании подземных вод // Геодинамика и тектонофизика. 2020. Т. 11, № 3. С. 632–650. https://doi.org/10.5800/GT-2020-11-3-0496

Рассказов С.В., Чувашова И.С., Ясныгина Т.А., Саранина Е.В., Чебыкин Е.П., Ильясова А.М. Сходство и различие развития позднекайнозойских Витимской и Даригангской расплавных аномалий: обоснование потенциальной возможности подъема флюидов нижней мантии под Баргузинской долиной и Средним-Северным Байкалом // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Материалы совещания. Вып. 18. Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 17–20 октября 2023 г. С. 222–223.

Хлыстов О.М., Минами Х., Хачикубо А., Ямашита С., Де Батист М., Наудс Л., Хабуев А.В., Ченский А.Г., Губин Н.А., Воробьева С.С. Возраст грязевой брекчии грязевых вулканов Академического хребта озера Байкал // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 4. С. 923–932. doi:10.5800/GT-2017-8-4-0324.

Чебыкин Е.П., Рассказов C.В. Сравнительные исследования косейсмических изменений концентраций термофильных элементов Si, Na и Li в подземных водах ст. 27 на Култукском полигоне, оз. Байкал // Геология и окружающая среда. 2023. Т. 3, № 1. С. 124–140. DOI 10.26516/2541-9641.2023.1.124

Чебыкин Е.П., Чувашова И.С. Косейсмическая химическая гидрогеодинамика Култукского резервуара подземных вод: индикаторные роли Na/Li, ²³⁴U/²³⁸U и ²³⁴U // Геология и окружающая среда. 2023. Т. 3, № 1. С. 141–171.

Чебыкин Е.П., Гольдбеpг Е.Л., Куликова Н.C., Жученко Н.А., Степанова О.Г., Малопевная Ю.А. Метод опpеделения изотопного cоcтава аутигенного уpана в донныx отложенияx озеpа Байкал // Геология и геофизика. 2007. Т. 48, № 6. C. 604–616.

Чебыкин Е.П., Ильясова А.М., Снопков С.В., Рассказов С.В. Сигналы ртути подземных вод Култукского полигона во время подготовки и реализации Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации 2020–2021 гг. // Геология и окружающая среда. 2022. Т. 2, № 1. С. 7–9. https://doi.org/10.26516/2541-9641.2022.1.7

Чебыкин Е.П., Рассказов С.В., Воднева Е.Н., Ильясова А.М., Чувашова И.С., Борняков С.А., Семинский А.К., Снопков С.В. Первые результаты мониторинга ²³⁴U/²³⁸U в водах из активных разломов западного побережья Южного Байкала // Доклады академии наук. 2015. Т. 460, № 4. С. 464–467.

Чебыкин Е.П., Сороковикова Л.М., Томберг И.В., Воднева Е.Н., Рассказов С.В., Ходжер Т.В., Грачёв М.А. Современное состояние вод р. Селенги на территории России по главным компонентам и следовым элементам // Химия в интересах устойчивого развития. 2012. Т. 20, № 5. С. 613–631.

Чувашова И.С., Ильясова А.М. Косейсмические вариации Li в подземных водах станции 27 Култукского полигона // Геология и окружающая среда. 2023. Т. 3, № 1. С. 106–123.

Шестакова А.В., Гусева Н.В. Применение геотермометров для оценки глубинных температур циркуляции термальных вод на примере Восточной Тувы // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 1. 25–36.

Arnorsson S., Gunnlaugsson E., Svavarsson H. The chemistry of geothermal waters in Iceland-II. Mineral equilibria and independent variables controlling water compositions // Geochim. Cosmochim. Acta. 1983. V. 47. P. 547–566.

Finkel R.C. Uranium concentrations and ²³⁴U/²³⁸U activity ratios in fault-associated groundwater as possible earthquake precursors // Geophysical Research Letters. 1981. Vol. 8, No. 5. P. 453–456.

Fouillac R., Michard S. Sodium/Lithium ratio in water applied to geothermometry of geothermal reservoirs // Geothermics. 1981. V. 10. P. 55–70.

Fournier R.O., Potter R.W. A revised and expanded silica (quartz) geothermometer. Geotherm. Resourc. Counc. Bull. 1982. V. 11. P. 3–12.

Ikari M. J., Saffer D. M., Marone C. Frictional and hydrologic properties of clay-rich fault gouge // J. Geophys. Res. 2009. Vol. 114. P. B05409. doi:10.1029/2008JB006089.

Karingithi C.W. Chemical geothermometers for geothermal exploration // Short course IV on exploration for geothermal resources, organized by UNU-GTP, KenGen and GDC, at Lake Naivasha, Kenya, 2009. P. 1–12.

Klerkx J., De Batist M., Poort J., Hus R., Van Rensbergen P., Khlystov O., Granin N. Tectonically controlled methane escape in lake Baikal // S. Lombardi et al. (eds.). Advances in the Geological Storage of Carbon Dioxide. Springer, 2006. P. 203–219.

Kocserha I., Gömze L.A. Friction properties of clay compounds // Applied Clay Science. 2010. Vol. 48. P. 425–430.

Moore D. E., Lockner D.A. Friction of the smectite clay montmorillonite: A review and interpretation of data / The Seismogenic Zone of Subduction Thrust Faults, MARGINS Theor. Exp. Earth Sci. Ser., vol. 2, edited by T. H. Dixon and J. C. Moore, Columbia Univ. Press, New York. 2007. P. 317–345.

Rasskazov S., Ilyasova A., Bornyakov S., Chuvashova I., Chebykin E. Responses of a ²³⁴U/²³⁸U activity ratio in groundwater to earthquakes in the South Baikal Basin, Siberia // Front. Earth Sci. 2020. V. 14, No. 4. P. 711–737; doi.org/10.1007/s11707-020-0821-5

Rasskazov S.V., Chebykin E.P., Ilyasova A.M., Snopkov S.V., Bornyakov S.A., Chuvashova I.S. Change of seismic hazard levels in complete 12-year seismogeodynamic cycle of the South Baikal Basin: Results of hydroisotopic (²³⁴U/²³⁸U) monitoring // Geology and Environment. 2022. V. 2, No. 2. P. 7–21. DOI 10.26516/2541-9641.2022.2.7)

Sanjuan B., Millot R., Brach M., Asmundsson R., Giroud N. Use of two new Na/Li geothermometric relationships for geothermal fluids in volcanic environments // Chemical Geology. 2014. V. 389. P. 60–81. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemgeo.2014.09.011

Tembe S., Lockner D.A., Wong T.-F. Effect of clay content and mineralogy on frictional sliding behavior of simulated gouges: Binary and ternary mixtures of quartz, illite, and montmorillonite // J. Geophys. Res. 2010. Vol. 115. P. B03416. doi:10.1029/2009JB006383.

Ссылка для цитирования

Рассказов С.В. Горячинская активизация Ямбуйской зоны транстенсии в 2013–2015 гг.: Косейсмическая химическая гидрогеодинамика подземных вод на ЮВ побережье Среднего Байкала / С.В. Рассказов, А.М. Ильясова, С.А. Борняков, Е.П. Чебыкин DOI 10.26516/2541-9641.2023.4.108 // Геология и окружающая среда : электрон. науч. журн.— 2023. Т. 3, № 4. С. 108–145.

Полный текст статьи (Русский)