УДК 556.04(51)

https://doi.org/10.26516/2541-9641.2025.2.69

EDN: NERQEE

Расширяющаяся сейсмичность и парагенетические вариации состава подземных вод в Байкальской рифтовой системе в 2020–2025 гг.: оценка текущего состояния земной коры

С.В. Рассказов^1,2, Е.П. Чебыкин^1,3, А.М. Ильясова¹, С.В. Снопков^2,4, И.С. Чувашова¹

¹Институт земной коры СО РАН, г. Иркутск, Россия

²Иркутский государственный университет, г. Иркутск, Россия

³Лимнологический институт СО РАН, г. Иркутск, Россия

⁴Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия

Аннотация. Мы приводим результаты мониторинга Li, Na, Si и U-компонентов в подземных водах структурного сочленения Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины. Первая представляет собой центр Байкальской рифтовой системы (БРС), испытывающий растяжение земной коры, вторая – ее запад, испытывающий растяжение в сочетании с ее сжатием. С одной стороны, мы устанавливаем гидрогеохимические перестройки резервуара подземных вод в 2020–2025 гг., соответствующие структурным перестройкам земной коры, с другой стороны, мы используем эти структурные перестройки, чтобы определить особенности пространственно-временного распределения сильных землетрясений. Мы сопоставляем выявленные резкие гидрогеохимические перестройки в резервуаре подземных вод со временем проявления сильных землетрясений Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации в центре и на западе БРС и более обширной активизации от Северного Байкала до Хангая на северо-востоке, в центре и на западе этой структуры. На основе рядов сравнительных гидрогеохимических и сейсмических данных мы проводим оценку состояния земной коры БРС в мае-июне 2025 г. и приходим к выводу о том, что текущий режим сейсмогенных деформаций Северо-Байкало-Хангайской активизации обеспечивает проявление удаленных землетрясений умеренной силы на окончаниях Хэнтэй-Удоканской горячей угловой зоны Японско-Байкальского геодинамического коридора с одновременным продвижением к западу, вдоль Хубсугул-Дархат-Бусийнгольского рифтового сегмента впадин–подвесок.

Ключевые слова: подземные воды, мониторинг, Na/Li геотермометр, ²³⁴U/²³⁸U, эффект Чердынцева–Чалова, землетрясения, Байкал

Постановка вопроса

Изучение современной активности разломов Байкальской рифтовой системы (БРС) ограничивается сведениями о палеосейсмодислокациях последних тысячелетий и их редкими примерами десятков тыс. лет (Чипизубов, 2008). Данными прибайкальской сети сейсмических станций охвачен временной интервал землетрясений с 1960 г. Пространственное распределение землетрясений закреплено в картах разного масштаба (Dugarmaa, Schlupp, 2003; Ружич, Гилева, 2005; Карта…, 2025; и др.). Понимание закономерностей распространения сильных землетрясений во времени и пространстве требует, однако, вовлечения в рассмотрение дополнительных сигналов о происходящих изменениях в земной коре, связанных с ее напряженным состоянием. В БРС с 1994 г. проводятся измерения движений земной поверхности методом спутниковой геодезии (Лухнев и др., 2003; Саньков и др., 2004, 2005). Измеряются деформации в режиме реального времени в штольне Талой, охватывающие около двух десятков лет (Борняков, Встовский, 2010; Борняков и др., 2021). Имеются ряды наблюдений радона (Семинский, 2022; Семинский, Бобров, 2013, 2024; Семинский, Семинский, 2016). С 2012 г. проводится гидрогеохимический мониторинг, а с декабря 2023 г. этот мониторинг сопровождается измерениями в режиме реального времени окислительно-восстановительного потенциала, рН и температуры в скважинах (Рассказов и др., 2023a).

Основной вопрос, требующий решения для оценки состояния земной коры БРС по мониторинговым рядам, заключается в выработке подходов, которые могли бы характеризовать процессы, происходящие в земной коре одновременно с подготовкой и реализацией землетрясений в той или иной части этой структуры как в среднесрочной, так и краткосрочной перспективе. Простая констатация появления «предвестника» землетрясения в какой-то момент времени не достаточна, поскольку причины и механизм проявления «предвестника», как правило, остаются не ясными. Когда заявленный «предвестник» отсутствует при новом землетрясении, приходится лишь гадать о причинах его внезапного исчезновения.

Для сопоставлений с сейсмогенными деформациями земной коры мы используем ряды вариаций состава подземных вод опорного Култукского полигона, на котором прослеживаем развитие процессов в осевой части БРС, в области структурного сочленения растягивающейся Южно-Байкальской впадины центральной части и сжимающегося восточного окончания Тункинской долины западной части БРС. Мы получаем комплекс гидрогеохимических данных, указывающих на происходящее изменение в резервуаре подземных вод верхней части земной коры, чтобы проследить пространственно-временные изменения процессов, парагенетически связанных с подготовкой сильных землетрясений в ее средней части. Основная задача гидрогеохимического мониторинга – установить рубежи смены гидрогеохимических параметров, отражающие резкие структурные перестройки в земной коре, которые мы воспринимаем в качестве реперов структурных перестроек, приводящих к сильным землетрясениям. Мы предполагаем, что должна существовать пространственно-временная согласованность между конкретным изменением гидрогеохимического параметра перестройки в резервуаре подземных вод и сейсмогенным следствием этого же изменения в более глубокой части земной коры, в которой накапливаются тектонические напряжения и реализуются сильные сейсмические толчки.

В расшифровке эволюции резервуаров подземных вод к настоящему времени выявлена высокая информативность термофильных компонентов Si, Na и Li, а также урановых компонентов – отношения активностей ²³⁴U/²³⁸U (ОА4/8) и концентрации урана-234 в активностях (А4) (Rasskazov et al., 2024b). При мониторинге подземных вод ст. 14к на опорном Култукском полигоне и одновременном измерении сокращения–удлинения объема пород в штольне Талой в 2014 г. было установлено снижение ОА4/8 и А4, вследствие их затрудненной циркуляции в результате закрытия микротрещин при усилении сжатия земной коры, а затем – возрастание этих параметров из-за усиления циркуляции при открытии микротрещин в результате ее растяжении с реализацией землетрясения. Развитие сейсмогенных деформаций земной коры в центральной части БРС рассматривалось в рамках полного сейсмогеодинамического цикла, проявившегося от Култукской до Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации в 2008–2020 гг. В середине сейсмогеодинамического цикла было определено сжатие земной коры на полигоне в связи с проявлением Северо-Хубсугульского и Голоустного землетрясений (соответственно, 5 декабря 2014 г. и 5 сентября 2015 г.) и в конце сейсмогеодинамического цикла (т.е. в 2020–2021 гг.) – переход к растяжению. Исходя из результатов гидрогеохимических наблюдений 2013–2020 гг., в мае 2020 г. прогнозировалось начало сильной сейсмической активизации в конце 2020 – начале 2021 гг. (Rasskazov et al., 2020). Прогноз оправдался.

После того, как землетрясения конца 2020 – начала 2021 гг. произошли, три из них (Быстринское, Кударинское и Хубсугульское) и связанные с ними эффекты стали объектом особого внимания в нескольких публикациях (Борняков и др., 2021; Семинский, Поспеев, 2022; Семинский К.Ж. и др., 2021, 2022; Снопков, Куроленко, 2023; Emanov et al., 2022, 2023; Tubanov et al., 2022; Ovsyuchenko et al., 2023). В связи с проявлением катастрофического землетрясения в Юго-Восточной Турции 6 марта 2023 г. в специальном выпуске журнала «Геология и окружающая среда» была опубликована серия статей по результатам гидрогеохимического мониторинга во время начальных землетрясений Байкало-Хубсугульской активизации (Рассказов и др., 2023б).

Характер сейсмогенных деформаций с течением времени меняется, что сводит на нет ценность информации о произошедших сейсмических событиях для прогноза будущих землетрясений. Смысл остается в использовании временных рядов данных только для оценки текущего состояния земной коры.

Цель настоящей работы – оценить текущее состояние земной коры на основе анализа новых гидрогеохимических данных, полученных в 5-летнем временном интервале (2020–2025 гг.) на Култукском полигоне в ходе пространственно-временного развития сейсмического процесса Байкало-Хубсугульской и следующей за ней Северо-Байкало-Хангайской активизаций. Это развитие определяется в настоящей работе как процесс расширяющейся сейсмичности БРС.

Сейсмические активизации в БРС в 1999–2025 гг.

Знаковое сильное Южно-Байкальское землетрясение (К=14.6) произошло в западной части Южно-Байкальской впадины 25 февраля 1999 г. (Радзиминович и др., 2006). До этого землетрясения, во временном интервале с 22 марта 1995 г. до 10 февраля 1999 г., пространственно-временное распределение эпицентров слабых сейсмических событий на этой территории сочеталось с активизацией Саянской сейсмической ветви, которая протягивалась цепочкой эпицентров от Южно-Байкальской впадины в Тункинскую долину (Rasskazov et al., 2020). После Южно-Байкальского землетрясения сейсмогенные деформации перестроились и в едином режиме латерального распределения эпицентров привели к Култукскому землетрясению 27 августа 2008 г. (Мельникова и др., 2012). Эпицентры мигрировали в пределах этой структуры без проникновения в Тункинскую долину. Сильное Култукское землетрясение повлекло за собой многочисленные афтершоки, охватившие не только акваторию оз. Байкал, но и сопредельное южное побережье. Временному интервалу до и после Култукской сейсмической активизации, происходившей в 2008–2011 гг., было свойственно в целом латеральное распределение эпицентров относительно Южно-Байкальской впадины (Rasskazov et al., 2020).

После Култукского землетрясения режим латерального распределения эпицентров землетрясений поддерживался до 2013 г. В 2014–2015 гг. произошли сейсмические события, объединившие Хубсугульскую и Южно-Байкальскую впадину и связующую эти структуры Тункинскую долину в обширную Байкало-Хубсугульскую сейсмогенерирующую область. 05 декабря 2014 г. произошло сильное Северо-Хубсугульское землетрясение (К=13.9) в северной части Хубсугульской впадины, за которым 05 сентября 2015 г. последовало Голоустное землетрясение умеренной силы (К=12.3) в Южно-Байкальской впадине. В это время Байкало-Хубсугульская сейсмогенерирующая область настроилась на режим переклички сейсмическими событиями между эпицентральными полями Хубсугульской и Южно-Байкальской впадин. В 2020–2025 гг. такой же режим переклички в целом характеризовал Байкало-Хубсугульскую сейсмическую активизацию.

В пространственно-временном распределении эпицентров землетрясений западной части акватории Южного Байкала в 2008–2020 гг. определялось 6 сейсмических активизаций, разделенных между собой перестройками (табл. 1).

Таблица 1

Временные интервалы сейсмических активизаций и перестроек БРС в 2008–2025 гг.

Table 1

Time intervals of seismic reactivations and reorganizations of the BRS in 2008–2025

Примечание: Обоснование интервалов сейсмических активизаций Южного Байкала приведено в работе (Rasskazov et al., 2020). Дополнительно обозначается окончание активности Муринской эпицентральной линии (Муринское землетрясение 06 июля 2020 г.) и Байкало-Хубсугульская, Северо-Байкало-Хангайская активизации и связанные с ними перестройки. Сейсмические активизации выделяются на основе анализа гидрогеохимических данных, полученных на станциях мониторинга Култукского полигона, и данных каталога (Карта…, 2025).

Note: The substantiation of the intervals of seismic reactivations of South Baikal is done by (Rasskazov et al., 2020). Additionally, the end of the activity of the Murino epicentral line (the Murino earthquake of July 6, 2020) and the Baikal-Khubsugul, North Baikal-Hangay reactivations and the related reorganizations are indicated. Seismic reactivations are identified from the analysis of hydrogeochemical data obtained at the monitoring stations of the Kultuk area and the catalog data (Map…, 2025).

В 2017–2020 гг., западная часть Южно-Байкальской впадины остается асейсмичной в течение 2.5 лет. В 2020 г. землетрясения БРС активизируются. 13 июня 2020 г. происходит Кыренское землетрясение умеренной силы (К=11.7) в центральной части Тункинской долины. 06 июля следует Муринское землетрясение с возросшей энергией землетрясения (К=12.3) в акватории оз. Байкал. Наконец, 21 сентября проявляется первое сильное (К=14.6) Быстринское землетрясение Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации.

В 25 км от эпицентра Быстринского землетрясения, в участке перехода от растягивающейся центральной части БРС к ее сжимающейся западной части, находится мониторинговая ст. 27 Култукского полигона. На диаграмме время – расстояние (рис. 1а) эта мониторинговая станция фактически соответствует геометрическому центру сильных землетрясений БРС 2020–2025 гг. Близкое положение эпицентра запускающего сильного Быстринского землетрясения увязывается с пространственно-временным распределением всех последующих сильных землетрясений БРС. Сильные землетрясения Быстринское (БЫ), Кударинское (КУ) и Хэнтэйское (ХН) дают тренд наиболее сближенных во времени ранних (ближних и удаленных) землетрясений центральной части БРС. Сильные землетрясения Быстринское (БЫ), Хубсугульское (ХУ), Хубсугульский афтершок (ХУ2) и Тофаларское (ТО) объединяются в тренд ранних (ближних и удаленных) землетрясений западной части БРС, а землетрясения Быстринское (БЫ), Дархатское (ДА) и Чулутынское (ЧЛ) – в тренд поздних (ближних и удаленных) землетрясений ее западной части.

Тренд поздних землетрясений запада БРС по-прежнему связан с запускающим Быстринским землетрясением. Дархатское и Чулутынское землетрясения образуют с ним общий тренд. Ближние поздние землетрясения центральной части БРС – Бабушкинское (БА), Голоустенские Первое и Второе (ГО1 и ГО2) смещаются выше тренда поздних землетрясений ее западной части, а позднее дальнее землетрясение центральной части БРС – Северо-Байкальское (СБ) – ниже тренда поздних землетрясений западной части БРС. И ранние, и поздние землетрясения на ближней и дальней территориях БРС имеют общую закономерность: сильные сейсмические события ее центральной части сменяются сильными сейсмическими событиями западной части (рис. 1б).

Рис. 1. Схема распределения сильных землетрясений в центральной и западной частях БРС в 2020–2025 гг. (а) и график пространственно-временного расширения землетрясений относительно запускающего Быстринского сейсмического события (БЫ) Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации (б). На панели а показано строение Хангайского орогена по данным (Корина, 1982). Сильные землетрясения центра БРС: ХН – Хэнтэйское, КУ – Кударинское, БА – Бабушкинское, ГО1,2 – Голоустенские Первое и Второе, СБ – Северо-Байкальское. Сильные землетрясения запада БРС: ХУ – Хубсугульское, ТО – Тофаларское, ДА – Дархатское, ЧЛ – Чулутынское. Землетрясения ХН, КУ, БА, ГО1,2, ХУ, ТО и ДА относятся к Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации, землетрясения СБ и ЧЛ – к Северо-Байкало-Хангайской. На панели а начальному сильному Быстринскому землетрясению предшествуют землетрясения умеренной силы (в субширотном направлении): КЫ – Кыренское в Тункинской долине и МУ – Муринское в Южно-Байкальской впадине. Последнему сильному Чулутынскому землетрясению предшествует (в субмеридиональном направлении) умеренное Хара-Хужирское землетрясение (ХХ), а за ним следует умеренное Мондинское землетрясение (МН). На панели б выделяются тренды ранних и поздних сильных землетрясений центральной и западной частей БРС и красными стрелками обозначаются эпизоды перераспределения сильных землетрясений из центра БРС в ее западную часть. Использован каталог (Карта…, 2025).

Fig. 1. Scheme of distribution of strong earthquakes in the center and west of the BRS in 2020–2025 (a) and graph of spatial-temporal expansion of earthquakes relative to the triggering Bystraya seismic event (БЫ) of the Baikal-Khubsugul seismic reactivation (б). Panel a shows the structure of the Hangay orogen after (Korina, 1982). Strong earthquakes of the central part of the BRS: КУ – Kudara, ХН – Khentei, БА – Babushkin, ГО1,2 – Goloustnoe 1 and 2, СБ – North-Baikal. Strong earthquakes of the western BRS: ХУ – Khubsugul, TO – Tofalar, ДА – Darkhat, ЧУ – Chulutyn. The earthquakes ХН, КУ, БА, ГО1,2, ХУ, ТО, and ДА belong to the Baikal-Khubsugul seismic reactivation, those СБ and ЧЛ – to the North Baikal-Hangay one. In panel a, the initial strong Bystraya earthquake is preceded by earthquakes of moderate strength (in the north-south direction): КЫ – Kyren in the Tunka Valley and МУ – Murin in the South Baikal basin. The last strong Chulutyn earthquake is preceded (in the north-south direction) by the moderate Khara-Khuzhir earthquake (XX). It is followed by the moderate Mondy earthquake (МН). Panel b highlights the trends of early and late strong earthquakes in the central and western BRS. Red arrows show episodes of redistribution of strong earthquakes from the center to the west of the BRS. The catalog (Map…, 2025) is used.

На рис. 2 показано пространственно-временное распределение землетрясений в западной части БРС, испытывающей дополнительное сжатие со стороны зоны Индо-Азиатской конвергенции, и в ее центральной части, испытывающей растяжение в осевой части Японско-Байкальского геодинамического коридора. В 2020–2023 гг. различаются 4 временных интервала разной длительности: 1) 01.01.2020 – 08.01.2021; 2) 11.01.2021 – 07.05.2021; 3) 18.06.2021 – 30.04.2022 и 4) 02.05.2022 – 25.12.2023.

Сильное Хубсугульское землетрясение 11 января 2021 г. характеризуется наиболее высоким энергетическим классом (К=16) и рассматривается как главное землетрясение Байкало-Хубсугульской активизации. Первый интервал продолжительностью около 1 года предшествует этому землетрясению. С 01 января 2020 г. до 08 января 2021 г. эпицентры слабых землетрясений центральной части БРС концентрируются в акватории Южного и Среднего Байкала. В этой зоне проявляется сильное Кударинское землетрясение. Хотя эпицентр сильного Быстринского землетрясения характеризует обстановку сжатия на западе БРС, фактически этот эпицентр пространственно разобщен с тремя эпицентральными полями, протягивающимися субмеридионально (по меридиану оз. Хубсугул), и находится вблизи юго-западного окончания зоны слабых землетрясений Южного и Среднего Байкала. На территории Забайкалья и сопредельной Монголии эпицентры рассредоточены. К северо-востоку от Улан-Батора между Быстринским землетрясением 21.09.2020 и Кударинским 09.12.2020 имеет место сильный сейсмический толчок (К=13.5) 05.11.2020. Три сильных землетрясения 2020 г. (включая Быстринское) пространственно связаны с центральной частью БРС (рис. 2а).

Рис. 2. Схема пространственно-временного распределения эпицентров землетрясений Байкало-Хубсугульской активизации в центральной и западной частях БРС в 2020–2023 гг. Временные интервалы: а – до Хубсугульского землетрясения; б – Хубсугульского землетрясения и его афтершоков; в – в интервале подготовки и реализации Тофаларского и Бабушкинского землетрясений; г – в интервале подготовки и реализации Первого и Второго Голоустенских землетрясений в сочетании с сильным Дархатским (ДА) землетрясением.

Fig. 2. Scheme of spatial-temporal distribution of earthquake epicenters of the Baikal-Khubsugul reactivation in the central and western BRS in 2020–2023. Time intervals: a – before the Khubsugul earthquake; б – the Khubsugul earthquake and its aftershocks; в– in the interval of preparation and implementation of the Tofalar and Babushkin earthquakes; г – in the interval of preparation and implementation of the First and Second Goloustnoe earthquakes in combination with the strong Darkhat (ДA) earthquake.

Сильное Хубсугульское землетрясение 11 января 2021 г. обозначает перераспределение сейсмической активности от центра на запад БРС. Резко выраженный кластер хубсугульских афтершоков сохраняется не только в 2021 г., но и все последующее время, включая 2025 г. Во временном интервале с 11 января 2021 г. до 07 мая 2021 г. малые землетрясения по-прежнему образуют обособленные эпицентральные поля, образующие в западной части БРС протяженную субмеридиональную полосу. В районе Улан-Батора землетрясения отсутствуют. В акватории Байкала активизируются отдельные кластеры эпицентров Южного и Среднего Байкала (рис. 2б).

Во временном интервале с 18 июня 2021 г. до 30 апреля 2022 г. сильное Тофаларское землетрясение 06 сентября 2021 г. характеризует смещение сейсмической активности на северный конец субмеридиональной полосы, которая ограничивается Главным Саянским разломом (ГСР) – шовной зоной Сибирского палеоконтинента. Небольшой эпицентральный кластер смещается вдоль ГСР, от эпицентра Тофаларского землетрясения в сторону Байкала. 15 декабря 2021 г. на Южном Байкале происходит сильное Бабушкинское землетрясение, которое приходится на юго-западное окончание линейной сейсмической зоны, протягивающейся в Средний Байкал, до п-ова Святой Нос. В этом временном интервале сильная сейсмическая активность переходит из западной части БРС в ее центральную часть вдоль шовной зоны Сибирского палеоконтинента. На удалении от него к югу (в Монголии) вновь образуются эпицентральные поля слабых землетрясений, образующих угловое сочетание субмеридиональной и субширотной полос (рис. 2в).

Во временном интервале с 02 мая 2022 г. до 25 декабря 2023 г. два сильных землетрясения в центре БРС (Голоустенское 1 и Голоустенское 2, соответственно, 8 июня и 14 октября 2022 г.) сменяются сильным Дархатским землетрясением 14 января 2023 г. на западе этой структуры. Голоустенские землетрясения, подобно Бабушкинскому, находятся в акватории Южного и Среднего Байкала. Дархатское землетрясение смещается западнее Хубсугула и входит в протяженную эпицентральную дугу, северный отрезок которой направлен субмеридионально, а южный разворачивается к востоку. Подобная (еще более протяженная) сейсмическая дуга проявляется в восточной части территории. Ее северный отрезок направлен субмеридионально, южный разворачивается к западу с выходом почти на Улан-Батор. В отличие от западной дуги с сильным Дархатским сейсмическим событием, в восточной дуге Северного Байкала – Улан-Батора сильные землетрясения отсутствуют (рис. 2г).

Сейсмические перестройки в интервале с начала 2020 до конца 2023 гг. отчетливо отображаются на диаграмме временных вариаций энергетического класса землетрясений (рис. 3). До Хубсугульского землетрясения различаются интервалы сейсмических перестроек с сильными событиями, Быстринским на западе и Кударинским в центре БРС. Вступление Хубсугульского землетрясения (К=16) сопровождается многочисленными афтершоками, главный из которых происходит 03 мая 2021 г. (К=15.1, М=6.4) (рис. 4). Этот афтершок превышает энергетические классы (К=14.5 и К=13.9) Быстринского и Кударинского землетрясений. После Хубсугульского следуют сильные землетрясения: Тофаларское на западе, Бабушкинское и Голоустенские в центре и Дархатское вновь на западе. В июне-сентябре 2023 г. сейсмичность ослабевает.

Рис. 3. Диаграмма временных вариаций энергетического класса землетрясений Байкало-Хубсугульской активизации в 2020–2023 гг. в центральной и западной частях БРС. Главное Хубсугульское землетрясение (ХУ, К=16, М=6.8) произошло в западной части БРС 11 января 2012 г. Различаются интервалы структурных перестроек: дохубсугульских с сильными событиями Быстринским (БЫ) на западе и Кударинским (КУ) в центре БРС, вступления Хубсугульского землетрясения и его афтершоков; Тофаларского (ТО) на западе, Бабушкинского (БА) и Голоустенских (ГО1, ГО2) землетрясений в центре и Дархатского (ДА) землетрясения на западе. Между 13.06.2023 и 22.09.2023 сейсмичность ослабевает (проявляются редкие сейсмические события К=9 и ниже). Отрезки временной шкалы – 4 месяца. Используются данные о землетрясениях с сайта (Карта…, 2025).

Fig. 3. Diagram of energy-class temporal variations of earthquakes of the Baikal-Khubsugul reactivation in 2020–2023 in the central and western BRS. The main Khubsugul earthquake (ХУ, K=16, M=6.8) occurred in the western BRS on January 11, 2012. Intervals of structural reorganizations are: the pre-Khubsugul with strong events Bystraya (БЫ) in the west and Kudara (КУ) in the center of the BRS; the arrival of the Khubsugul earthquake and its aftershocks; the Tofalar (TO) in the west; the Babushkin (БА) and Goloustny (ГО1, ГО2) earthquakes in the center, and the Darkhat (ДА) earthquake in the west. Between 13.06.2023 and 22.09.2023, seismicity weakens (rare seismic events of K=9 and below occur). Time scale segments are 4 months. Earthquake data from the website (Map…, 2025) are used.

Рис. 4. Карта–схема эпицентров главного толчка Хубсугульского землетрясения 11 января 2021 г. (М=6.9) и его афтершоков повышенной силы за 2021–2022 гг. Чтобы обозначить относительное смещение эпицентров сильных землетрясений с северо-востока на юго-запад, дополнительно показан эпицентр Северо-Хубсугульского землетрясения (К=13.9), произошедшего 05 декабря 2014 г. (во время структурной перестройки от Муринской к Голоустной линейной активизации Южно-Байкальской впадины (см. табл. 1), и эпицентр Дархатского землетрясения (К=13.5), произошедшего 14 января 2023 г. (при завершении Байкало-Хубсугульской активизации). Землетрясения и разломы приведены по данным (Парфеевец, Саньков, 2006; Emanov et al., 2023; Карта…, 2025).

Fig. 4. Sketch-map showing epicenters of the main shock of the Khubsugul earthquake in January 11, 2021 (M = 6.9) and its aftershocks of elevated strength for 2021–2022. In order to show the relative shift of epicenters of strong earthquakes from the northeast to southwest, the epicenter of the North Khubsugul earthquake (K=13.9) that occurred on December 5, 2014 (during the structural reorganization from the Murino to the Goloustny linear reactivation of the South Baikal basin (Table 1) and the one of the Darkhat earthquake (K=13.5) that occurred on January 14, 2023 (at the end of the Baikal-Khubsugul reactivation) are additionally shown. Earthquakes and faults are shown after (Parfeevets, Sankov, 2006; Emanov et al., 2023; Map…, 2025).

Временной интервал с 27 декабря 2023 г. до 10 апреля 2025 г. отделяется от предшествующих интервалов сейсмичности 3-месячным эпизодом слабой сейсмичности БРС (13 июня – 22 сентября 2023 г.). После этого эпизода начинается развитие новой (Северо-Байкало-Хангайской) сейсмической активизации. В отличие от Байкало-Хубсугульской активизации, сконцентрированной в центре и на западе БРС, Северо-Байкало-Хангайская характеризуется проявлением тенденции пространственного разделения сейсмических процессов запада и северо-востока (частично, центра) БРС.

Сильное Северо-Байкальское землетрясение 15 января 2024 г. центра-северо-востока БРС сменяется сильным Чулутынским землетрясением 27 ноября 2024 г. ее запада. Северо-Байкальское землетрясение наследует сейсмическую дугу Северного Байкала – Улан-Батора 2022–2023 гг. После Северо-Байкальского землетрясения эта сейсмическая дуга теряет активность. 12 мая 2024 г. на Среднем Байкале, в центральной части сейсмической зоны Южного и Среднего Байкала, происходит Хужирское землетрясение умеренной силы (К=11.9). С января до ноября 2024 г. преобладающую роль играет сейсмическая активность центра-северо-востока БРС. На западе в этом временном интервале землетрясения проявляются, за редким исключением, в кластере афтершоков Хубсугульского события, произошедшего 11 января 2021 г. (рис. 5).

Рис. 5. Диаграмма временных вариаций энергетического класса землетрясений в центральной и западной частях Байкальской рифтовой системы (а) и схема пространственно-временного распределения эпицентров землетрясений (б) в 2024–2025 гг. Этот временной интервал относится к Северо-Байкало-Хангайской сейсмической активизации структурных окончаний БРС. Розовой пунктирной линией обозначается дуга слабых землетрясений Северного Байкала – Улан-Батора 2022–2023 гг., предшествующая сильным землетрясениям Северного Байкала в конце 2023 – начале 2024 гг. (рис. 2г). Отрезки временной шкалы – 2 месяца. Используются данные о землетрясениях с сайта (Карта…, 2025).

Fig. 5. Diagram of energy-class temporal variations of the of earthquakes in the central and western parts of the Baikal rift system (a) and a scheme of the spatial-temporal distribution of earthquake epicenters (б) in 2024–2025. This time interval refers to the North Baikal-Hangay seismic reactivation of the structural ends in the BRS. The pink dashed line indicates the arc of weak earthquakes extended from Northern Baikal to Ulaanbaatar in 2022–2023, preceding the strong earthquakes of Northern Baikal in late 2023 – early 2024 (Fig. 2г). Time scale segments are 2 months. Earthquake data from the website (Map…, 2025) are used.

Хара-Хужирское землетрясение 10 ноября 2024 г. в юго-восточной части Восточных Саян с повышенным энергетическим классом (К=12.7) знаменует сейсмическую перестройку с перераспределением активности из центра и северо-востока БРС в ее западную часть. 27 ноября (через 17 дней после Хара-Хужирского землетрясения) следует сильное (К=13.9) Чулутынское землетрясение в Хангае и 04 декабря (еще через 7 дней) – Мондинское землетрясение умеренной силы (К=11.9) в Мондинской впадине. Эти три землетрясения образуют субмеридиональный раздел для эпицентрального поля слабых сейсмических событий, эпицентры которых смещены на юге к востоку и на севере – к западу. Ослабление сейсмической активности в центральной части БРС выражается в это время в разделении землетрясений на самостоятельные кластеры Южного и Среднего Байкала (рис. 5).

Пространственный разрыв между эпицентрами землетрясений запада и центра БРС отчетливо обозначается в пространственном распределении эпицентров землетрясений по долготе (рис. 6а).

Рис. 6. Графики временного смещения эпицентров землетрясений по долготе (а) и по широте (б). Условные обозначения значков землетрясений в условных временных интервалах см. рис. 2 и 3. Отрезки временной шкалы – 4 месяца. Используются данные о землетрясениях с сайта (Карта…, 2025).

Fig. 6. Graphs of temporal shift of earthquake epicenters by longitude (a) and latitude (б). Symbols of earthquakes in conventional time intervals are as in Figs 2 and 3. Time scale segments are 4 months. Earthquake data from the website (Map…, 2025) are used.

Мониторинговая ст. 27, ее структурное положение, отбор, хранение и аналитические исследования подземных вод

Постоянный мониторинг подземных вод проводится на Култукском полигоне с частотой опробования в среднем один раз в 2 недели с 2012 г. на шести основных станциях: на скважинах – станции 27 (Школа), 184 (ул. Школьная), 8 (Чертова Гора), 40 (Стрелка), 9 (Земляничный) и в роднике – ст. 14к (Ключ Тигунчиха). Основные мониторинговые станции занимают разное положение в активных разломах структурного сочленения Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины и существенно расходятся между собой по гидрогеохимическим показателям подземных вод. Скважины имеют глубину от 60 до 120 м. Население пос. Култук ежедневно берет из них воду, обеспечивая эффективную прокачку. Менее часто, но регулярно, опробуются вспомогательные станции 38, 66, 29, 143 и 11. Ст. 27 находится в центре полигона, на Култукской тектонической ступени, наклоненной к востоку, в сторону Байкала (рис. 7).

Рис. 7. Схема расположения ст. 27 и других станций гидрогеохимического мониторинга активных разломов на западном побережье оз. Байкал (Култукский полигон). Палеосейсмодислокации в шовной зоне Главного Саянского разлома (ГСР) показаны по работе (Чипизубов, Смекалин, 1999).

Fig. 7. Location scheme of station 27 and other main and supplementary stations for hydrogeochemical monitoring of active faults on the western coast of Lake Baikal (Kultuk polygon). Paleoseismic dislocations in the suture zone of the Main Sayan Fault (ГСР) are shown after (Chipizubov, Smekalin, 1999).

В процессе опробования перед землетрясениями проявляется 7-дневная квазипериодичность гидрогеохимических параметров подземных вод. Здесь возникает необходимость отслеживания частых флуктуаций особо остро. Именно они выводят, в конечном итоге, на момент сильного сейсмического толчка. Короткие квазипериоды надежно выявляются, если пробы подземных вод отбираются каждый день. В течение двух месяцев частый отбор выливается в чрезмерное увеличение объема (до 60 проб). Удачная комбинация фигуративных точек, свидетельствующая о квазипериодических колебаниях гидрогеохимического параметра, получается при отборе проб через 3–4 дня. При таком равномерном опробовании можно, однако, получить сглаженную систему фигуративных точек, по которой квазипериодический процесс не реконструируется (рис. 8).

Колебания какого-либо гидрогеохимического параметра хорошо улавливаются в случае серийного отбора проб через день, 2 дня и 3 дня. Хотя в этом случае минимумы и максимумы достигаются не всегда, по совокупностям точек складывается ясная зубчатая короткопериодная форма колебаний, как и в случае ежедневного опробования. Рационально также применение серийного отбора через 2–3 дня, через 2–3 недели и через месяц при рутинном мониторинге вариационного хода гидрогеохимических параметров в отсутствии угрозы землетрясений.

Рис. 8. Ограничения регистрации частых квазипериодических колебаний на диаграмме гидрогеохимического параметра при разном шаге опробования подземных вод.

Fig. 8. Limitations for recording frequent quasi-periodic fluctuations on diagram of a hydrogeochemical parameter by different steps of groundwater sampling.

Для определения химического элементного состава образцы воды фильтруют через шприц-насадки с диаметром пор 0.45 мкм (Minisart 16555-K, ацетат целлюлозы, Sartorius Stedim Biotech Gmbh, Германия) в предварительно взвешенные 2 мл полипропиленовые пробирки Эппендорфа (Axygen Scientific, Cat.-No. MCT-200-C, США, Мексика), содержащие 40 мкл консерванта. В качестве консерванта используется концентрированная азотная кислота (70%), дважды очищенная с помощью суббойлинговой системы перегонки кислот (Savillex DST-1000 sub-boiling distillation system, Япония), в которую добавляется индий (типично 1000 ppb) в качестве внутреннего стандарта. Аликвоты консерванта взвешиваются при добавлении в пробирки. Пробирки с отобранными образцами воды взвешиваются и рассчитывается точное содержание азотной кислоты (типично 2 %) и индия (типично 30 ppb). Пробы хранятся в холодильнике при положительной температуре. В подготовленных растворах определяются содержание 72 химических элементов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) на квадрупольном масс-спектрометре Agilent 7500се (Чебыкин и др., 2012). Вместе с Li анализируются основные компоненты Cl и S. Определение углерода методом ИСП-МС встречает ряд трудностей из-за периодической контаминации газа аргона, используемого для генерации плазмы.

Изотопы урана определяются после его выделения на ионно-обменной колонке из отдельной пробы воды (до 400 мл). Детали методики приведены в работах (Чебыкин и др., 2007, 2015).

Результаты гидрогеохимических исследований подземных вод

Для исследований выбирается мониторинговый ряд подземных вод ст. 27, которые имеют состав конечного компонента Култукского резервуара в шовной зоне Главного Саянского разлома (ГСР) с наиболее неравновесным U и наименее радиогенным Sr (Рассказов и др., 2015). Исследуются параметры подземных вод, зависящие от температуры (отношение Nа/Li и концентрация Si), а также параметр ОА4/8, меняющийся в результате растяжения и сжатия земной коры. Особый интерес вызывают случаи определения фоновой концентрации элементов в резервуаре подземных вод при отсутствии землетрясений и их аномальное поведение, устанавливающееся непосредственно перед землетрясением или при его реализации. Нужно лишь выяснять какой процесс контролирует аномальное распределение элементов. Таким элементами являются Li и А4.

Временные вариации термофильного элемента Li и Na/Li отношения

Концентрация Li в подземных водах зависит от температуры. Эмпирический Na/Li геотермометр (Fouillac et al. 1981) основан на температурной зависимости реакции катионного обмена вод с глинами и цеолитами:

Li глины + H⁺ = Н глины + Li⁺.

Геотермометр дает оценку температуры резервуара подземных вод по элементному отношению без учета относительных вариаций концентрации Na и Li. В природных термальных подземных водах образуются температурные тренды. Они описываются двумя уравнениями: одно используется для вод, содержащих <11 г/кг Cl (Cl < 0.3 моль/кг), другое – для вод, содержащих >11 г/кг Cl (Cl > 0.3 моль/кг).

Уравнение

действительно для концентраций Cl > 0.3 моль/кг. Уравнение

действительно для концентраций Cl < 0.3 моль/кг). В обоих уравнениях концентрации элементов даются в молях (mNa и mLi).

Li-деформационные отклики проявляются в подземных водах ст. 27 в 2013–2015 гг., перед Северо-Хубсугульским и Голоустным землетрясениями, произошедшими, соответственно, 05 декабря 2014 г. и 05 сентября 2015 г. После этих сейсмических событий, во время Муринской, Голоустной с линейным распределением эпицентров землетрясений и Муринской с такой же линейной сейсмической активизацией в 2015–2020 гг., концентрация Li находится в основном на уровне фона (около 0.2 мкг/дм³). С началом Байкало-Хубсугульской активизации в 2020 г. концентрация Li последовательно возрастает и колеблется с большой амплитудой (рис. 9а,б).

В 2021–2025 гг. намечается пять максимумов Li, приходящихся на первые 5 месяцев каждого года (в период с января до мая): I – 26 января 2021 г., II – 12 марта 2022 г., III – 1 мая 2023 г., IV – 05 апреля 2024 г. и V – 16 января 2025 г. После максимума I (26.01.2021) через 9 месяцев образуется минимум Li (22.10.2021), от которого до следующего максимума II проходит около 5 месяцев. После максимума II (12.03.2022) через 8 месяцев образуется минимум Li (13.11.2022), от которого до следующего максимума III проходит около 6 месяцев. Между максимумами I и III имеется сходство по продолжительности вариационных интервалов, составляющих около 14 месяцев. В дальнейшем интервалы между максимумами и минимумами сокращаются до 11 и 9 месяцев (рис. 9б).

Рис. 9. Диаграммы вариаций концентрации Li в подземных водах ст. 27 Култукского полигона в 2013–2022 гг. (а) и в 2020–2025 гг. (б). Сейсмическая перестройка КУ–ХУ соответствует максимуму Li, другие сейсмические перестройки (ТО–БА, ГО–ДА, ДА–СБ и СБ–ЧЛ) соответствуют минимумам Li. Отрезки временной шкалы на панели а – 1 год, на панели б – 4 месяца.

Fig. 9. Diagrams of Li variations in groundwaters from station 27 of the Kultuk area during the entire observation time interval of 2013–2022 (a) and in 2020–2025 (б). The seismic reorganization КУ–ХУ corresponds to the maximum of Li, while other seismic reorganizations (ТО–БА, ГО–ДА, ДА–СБ, and СБ–ЧЛ) correspond to the minimum of Li. The time scale segments in panel a are 1 year, in panel б – 4 months.

Временные вариации отношения Na/Li в подземных водах ст. 27 характеризуются вариациями, подобными временным вариациям концентрации Li. Максимумам Li соответствуют минимумы отношения Na/Li (рис. 10).

Рис. 10. Диаграмма временных вариаций отношения Na/Li в подземных водах ст. 27 Култукского полигона в 2020–2025 гг. Зелеными штриховыми линиями показаны температуры, рассчитанные по Na/Li геотермометру (Fouillac et al. 1981). Используется уравнение при Cl >11 г/кг или Cl >0.3 моль/кг. Черными субвертикальными стрелками выделяются диапазоны резкого возрастания температуры трения T(Na/Li). Отрезки временной шкалы – 4 месяца.

Fig. 10. Diagram of temporal Na/Li variations in groundwater at station 27 of the Kultuk area in 2020–2025. Green dashed lines show temperatures calculated using the Na/Li geothermometer (Fouillac et al. 1981). The equation is used for Cl >11 g/kg or Cl >0.3 mol/kg. The black sub-vertical arrows highlight the ranges of sharp increases in friction temperature T(Na/Li). Time scale segments are 4 months.

Фоновым значениям концентрации Li соответствуют высокие значения отношения Na/Li (25000–30000), выдержанные с января до августа 2020 г. С началом Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации это отношение снижается. Первому максимуму Li соответствует минимальное значение отношения Na/Li (6000), которое определяется в пробе, отобранной 26 января 2021 г. Подобные низкие значения отношения Na/Li эпизодически определяются до сентября 2021 г. По Na/Li геотермометру (Fouillac et al. 1981) температура в резервуаре подземных вод для этого уровня значений составляет около 80 °С. В конце 2021-го года намечается разрыв низких значений отношения Na/Li (относительное снижение Na/Li температуры). В это время происходит сейсмическая перестройка – перераспределение эпицентров от сильного Тофаларского землетрясения Восточных Саян к сильному Бабушкинскому Южного Байкала.

Второму максимуму Li соответствует минимальное значение отношения Na/Li (4000) 12 марта 2022 г., для которого рассчитывается T(Na/Li) = 99 °С. В конце 2022-го года вновь намечается разрыв низких значений отношения Na/Li (относительное снижение Na/Li температуры). В это время происходит новая сейсмическая перестройка. Эпицентры перераспределяются от сильных Голоустенских землетрясений (Первого и Второго) Южного Байкала к сильному Дархатскому землетрясению Прихубсугулья.

Третьему максимуму Li соответствует минимальное значение отношения Na/Li (5000) 01 мая 2023 г., для которого рассчитывается промежуточное значение T(Na/Li) между значениями первых двух Li-максимумов. В июне-сентябре 2023 г. снова намечается разрыв низких значений отношения Na/Li (относительное снижение Na/Li температуры). Этот разрыв вписывается во временной интервал ослабления сейсмичности.

Четвертый максимум Li характеризуется повышением минимальных значений отношения Na/Li до 8400 05 апреля 2024 г. Расчетная температура Т(Na/Li) снижается до 65 °С. На этом же уровне в основном находятся значения отношения Na/Li пятого максимум Li с единственным определением 16 января 2025 г. отношения Na/Li = 6000, соответствующим температуре Т(Na/Li) = 80 °С. Переход от четвертого максимума Li к пятому совпадает с временным интервалом перераспределения эпицентров от сильного Северо-Байкальского землетрясения центральной-северо-восточной части БРС к сильному Чулутынскому ее юго-западной части в Центральной Монголии (см. рис. 5).

Временные вариации концентрации Si

В подземных водах Култукского полигона оценки температур по всем кремниевым геотермометрам не превышают 100 °С (Ильясова, Снопков, 2023). Температуры рассчитываются по халцедоновой модификации геотермометра (Arnorsson et al., 1983).

,

где C –концентрация SiO₂ в мг/дм³; T – температура в °C. С учетом фактора разбавления подземных вод слабо минерализованными (метеорными) водами, полученные значения рассматриваются как минимальные оценки температуры глубинного резервуара (Ильясова, Снопков, 2023). Значение температуры по растворенному кремнию Т(Si) используется для определения глубины резервуара подземных вод (глубинного эквивалента температуры, ГЭТ), исходя из регионального геотермического градиента 25 °C/км (Голубев, 2007).

На диаграмме рис. 11а наблюдается ступенчатое возрастание Si в подземных водах ст. 27 с подразделением на ранний, средний и поздний временные интервалы. Низкая ступень регистрируется в раннем временном интервале (2012–2015 гг.), высокая – в позднем (2019–2025 гг.), промежуточная – в среднем временном интервале (2015–2019 гг.). Скачок концентрации Si от раннего к среднему интервалу происходит после Голоустного землетрясения (5 сентября 2015 г.). Поздний временной интервал соответствует Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации.

С января до сентября 2020 г. содержание Si в подземных водах ст. 27 не превышало 8700 мкг/дм³. Температура растворения кремния Т(Si) составляла 29–32 °C и глубинный эквивалент температуры (ГЭТ) 1.2–1.3 км. Это состояние выдерживалось во второй половине 2019 г. и в 2020 г. как характеристика предсейсмического гидрогеодинамического центра (Rasskazov et al., 2024b). С началом Байкало-Хубсугульской активизации концентрация Si (и, соответственно, T(Si) и ГЭТ) возрастали. Перед Хубсугульским землетрясением (07 января 2021 г.) концентрация Si возросла до 11200 мкг/дм³, Т(Si) составила 42 °C и, соответственно, ГЭТ – 1.7 км. Этот эпизод максимального углубления резервуара подземных вод обозначил переход от сейсмической активности центральной части БРС к сейсмической активности ее западной части (от Кударинского землетрясения к Хубсугульскому). В результате этого перехода концентрация Si сначала резко снизилась до 9000 мкг (Т(Si) составила 33 °C, ГЭТ – 1.3 км), а затем (28 апреля – 19 мая 2021 г.) установилась на уровне 9800–9900 мкг/дм³ (Т(Si) составила 37 °C, ГЭТ – 1.5 км). Этот уровень характеризовал состояние сжатия земной коры на фоне Хубсугульского землетрясения и его афтершоков (в том числе самого сильного афтершока 03 мая 2021 г., К = 15.1).

На диаграмме рис. 11б концентрация кремния подземных вод ст. 27 во время преобладающей сейсмической активности в центре БРС последовательно снижается от максимального значения кударинского (предхубсугульского) эпизода 07 января 2021 г. (11200 мкг/дм³) через максимальное значение бабушкинского эпизода 04 июня 2022 г. к максимальным значениям северо-байкальского эпизода 09 февраля 2024 г. и хужирского 10 августа 2024 г. Концентрация кремния подземных вод ст. 27 во время преобладающей сейсмической активности на западе БРС последовательно снижается от максимального значения хубсугульского эпизода 28 апреля – 19 мая 2021 г. (9800–9900 мкг) к максимальному значению чулутынского эпизода 16 февраля 2025 г. Красная огибающая линия максимумов Si подземных вод эпизодов центра БРС находится выше бордовой огибающей линии максимумов Si подземных вод эпизодов запада БРС. Существующий в настоящее время конец мониторингового ряда обозначает состояние подземных вод ст. 27, соответствующее сейсмической активности, сконцентрированной на западе БРС. Если в марте-июне 2025 г. (или позже) концентрация Si подземных водах ст. 27 будет увеличиваться до значения концентрации красной огибающей линии, этот рост будет служить сигналом начавшейся перестройки сейсмичности с перераспределением активности с запада в центр БРС.

Рис. 11. Диаграммы временных вариаций концентрации Si в подземных водах ст. 27 Култукского полигона в 2013–2025 гг. (а) и в 2020–2025 гг. (б). Структурная перестройка КУ–ХУ соответствует максимуму Li, другие перестройки (ТО–БА, ГО–ДА, ослабление сейсмичности и СБ–ЧЛ) соответствуют минимумам Li. Отрезки временной шкалы – 4 месяца.

Fig. 11. Diagrams of temporal Si variations in groundwater at station 27 of the Kultuk area in 2013–2025 (a) and in 2020–2025 (б). The КУ–ХУ structural reorganization corresponds to the Li maximum, other ones (ТО–БА, ГО–ДА, weakening of seismicity, and СБ–ЧЛ) correspond to Li minima. Time scale segments are 4 months.

Временные вариации урановых компонентов

В подземных водах Култукского полигона (в шовной зоне Главного Саянского разлома) ОА4/8 меняется от значений, близких к циклическому равновесию (ОА4/8 = ~1) до 3.3. Значения в интервале 3.2–3.3 показывают подземные воды ст. 27 в начале ряда наблюдений (в 2013 г.). Земная кора полигона испытывает растяжение. В 2014–2015 гг. значения ОА4/8 снижаются до 3.0 и менее. Земная кора полигона испытывает сжатие. На общей диаграмме временных вариаций ОА4/8 (рис. 12а) нижняя огибающая линия, обозначающая уровень сжатия, во второй половине 2018 г. поднимается и плавно снижается до второй половины 2021 г., продолжая снижаться с небольшим подъемом – до второй половины 2024 г., а к концу ряда наблюдений (к настоящему времени) поднимается. Верхняя огибающая линия, обозначающая уровень растяжения, опускается к началу 2020 г., проходит ступеньку 2020–2021 гг. с выходом на максимум 20 мая 2021 г. и в целом снижается к концу ряда наблюдений.

Самое низкое значение ОА4/8 всего ряда наблюдений (2.97) определяется 04 сентября 2014 г. ОА4/8, однако, не стабильно и существенно возрастает. За 6 дней до сильного (К=13.9) Северо-Хубсугульского землетрясения, произошедшего 05 декабря 2014 г., значения этого параметра достигают уровня 3.21 (измерение 29 ноября 2014 г.). Через 2 дня после Северо-Хубсугульского землетрясения (07 декабря) ОА4/8 снижается до 3.11 (т.е. на Култукском полигоне возрастает сжатие). Голоустное землетрясение умеренной силы (К=12.3), происходит в Южно-Байкальской впадине 05 сентября 2015 г. В это время (с 28 марта по 26 сентября) ОА4/8 выдерживается на уровне 3.17–3.18. В конце 2015 г. режим постоянного ОА4/8 нарушается с общим снижением значений этого параметра (рис. 12а).

Рис. 12. Диаграмма вариаций ОА4/8 в подземных водах ст. 27 Култукского полигона в 2013–2025 гг. (а) и ее более детальная версия в 2020–2025 гг. (б). Отрезки временной шкалы на панели а – 1 год, на панели б – 4 месяца. Используются данные о землетрясениях с сайта (Карта…, 2025).

Fig. 12. Diagram of OA4/8 variations in groundwater at station 27 of the Kultuk area in 2013–2025 (a) and its more detail version in 2020–2025 (б). Time scale segments in panel a are 1 year, in panel б – 4 months. Earthquake data from the website (Map…, 2025) are used.

Приведенный пример вариаций ОА4/8, сопровождающихся сильным и умеренным землетрясениями 2014–2015 гг., демонстрирует согласованную с этими землетрясениями смену сжимающих и растягивающих усилий в земной коре Култукского полигона. Подобное чередование отрезков возрастающих и снижающихся значений ОА4/8 наблюдается по всему мониторинговому ряду подземных вод ст. 27. Вариации ОА4/8 воспринимаются как показатель чередования действующих сил, а переломные рубежи – как моменты перестроек этого чередования. Отчетливый минимум ОА4/8 (3.01) наблюдается, например, 18 марта 2018 г. В это время сжатие на Култукском полигоне сменяется растяжением, достигающим максимума во временном интервале 22 декабря 2018 г. – 04 января 2019 г. Каждое сочетание нисходящего и восходящего трендов требует расшифровки проявления сейсмической активности, которая может различаться по выходу сейсмической энергии. Такой анализ проводится далее на более детальной диаграмме временных вариаций ОА4/8 в 2020–2025 гг. (рис. 12б).

В первой половине 2020 г. обозначается восходящий тренд ОА4/8 с 04 апреля до 23 августа 2020 г., соответствующий Кыренскому землетрясению 13 июня и Муринскому землетрясению 06 июля 2020 г. Оба землетрясения были умеренными, с возрастанием энергетического класса, соответственно, от 11.7 до 12.3.

Нисходящий тренд ОА4/8 сменяется восходящим трендом 22 сентября 2020 г. при значении 3.05 во время сильного Быстринского землетрясения (БЫ). Время этого землетрясения – поворотный пункт ОА4/8, хорошо обозначенный нисходящими и восходящими значениями этого параметра. К 01 октября ОА4/8 возрастает до 3.14 и затем образует интервал промежуточных значений 3.06–3.13, во время которого реализуются удаленные от Култукского полигона Хэнтэйское (ХН) и Кударинское (КУ) землетрясения. Во время Хэнтэйского сейсмического события вырисовывается общий подъем значений ОА4/8.

Хубсугульскому землетрясению (ХУ) 11 января 2021 г. соответствует восходящий тренд от 07 до 17 января. На основные хубсугульские афтершоки приходится не менее четырех восходящих трендов. За сильнейшим афтершоком (К=15.1) ХУ2, проявившимся 03 мая 2021 г., следует самый контрастный скачок ОА4/8 от 3.05 до 3.21 09–15 мая 2021 г. Контрастный тренд 09 июля – 06 августа 2021 г. не имеет конкретной привязки к землетрясению. Сильному удаленному Тофаларскому землетрясению (ТО) 06 сентября 2021 г. соответствует минимум ОА4/8, который выдерживается с 23 августа до 07 сентября.

После Тофаларского землетрясения ОА4/8 слегка поднимается и вновь опускается на весьма низкое значение (3.02) 10 октября 2021 г. От этого значения начинается восходящий тренд, переходящий 06 ноября в малоамплитудные вариации, сопровождающиеся Бабушкинским землетрясением (БА) 15 декабря 2021 г. После 22 декабря ОА4/8 возрастает с выходом на максимум 25 января 2022 г. После двух восходящих трендов, сопровождающих слабые землетрясения, образуется восходящий тренд ОА4/8 с 04 до 12 июня 2022 г. от 3.06 до 3.15, в середине которого (08 июня) происходит Первое Голоустенское землетрясение (ГО1). Второе Голоустенское землетрясение (ГО2) 14 октября 2022 г. начинает восходящий тренд ОА4/8, завершающийся 20 ноября. Следующее (Дархатское, ДА) землетрясение 14 января 2023 г. на западе БРС, наоборот, соответствует окончанию восходящего тренда, начинающегося 04 января. Хотя восходящие тренды продолжаются, наступает ослабление сейсмичности, которому соответствует общее снижение значений ОА4/8 до абсолютного минимума (2.99) за период наблюдений.

После интервала ослабленной сейсмичности сначала наблюдаются два восходящих тренда, сопровождающиеся слабыми землетрясениями, а затем, 26 ноября закладывается восходящий тренд, в ходе которого сначала (27 декабря 2023 г.) реализуется сильное землетрясение севернее СВ оконечности Байкала (СБ’), а затем (15 января 2024 г.) – Северо-Байкальское землетрясение (СБ). Сильное Чулутынское землетрясение (ЧЛ) происходит между двумя короткими восходящими трендами, свидетельствующими об относительном уменьшении амплитуды вариаций ОА4/8.

На рис. 13 выделяются максимумы ОА4/8 на шкале времени с учетом распределения сильных землетрясений в центре и на западе БРС (рис. 1–4), а также временных вариаций концентрации Li и отношения Na/Li (рис. 9б, 10). Максимуму I Li (рис. 9б) соответствуют временные интервалы IA и IБ, характеризующие, соответственно, сильную сейсмичность в центре и на западе БРС. Хэнтэйское (ХН) и Кударинское (КУ) землетрясения центра БРС происходят на фоне снижения ОА4/8 подземных вод ст. 27 (переход от растяжения к сжатию земной коры), а Хубсугульское землетрясение (ХУ) – при более низком значении этого показателя. Во время хубсугульских афтершоков значения ОА4/8 возрастают. Самый сильный афтершок (ХУ2) почти соответствует максимуму ОА4/8. К Тофаларскому землетрясению (ТО) ОА4/8 снижается почти до минимума. Это состояние сжатия земной коры завершает временной интервал преобладающей сейсмической активности на западе БРС.

Максимумы II, III, IV и V диаграммы рис. 13 соответствуют максимумам II–V Li (рис. 9б). Переходы между максимумами соответствуют сжатию земной коры на полигоне, которое происходит в процессе перестройки сейсмичности с ее пространственным перераспределением с запада в центр БРС (переходы IБ–II и III–IV) и с центра на запад БРС (переходы II–III и IV–V). Ослабление сейсмичности в июне-сентябре 2023 г. (переход III–IV) соответствует сжатию земной коры на полигоне.

Рис. 13. Распределение максимумов на диаграмме временных вариаций ОА4/8 в подземных водах ст. 27 Култукского полигона в 2020–2025 гг. Условные обозн. см. на рис. 12б. Учитывается распределение сильных землетрясений в центре и на западе БРС (рис. 1–4), и проводится согласование трендов вариаций ОА4/8 с временными вариациями концентрации Li и отношения Na/Li. Максимуму I Li (рис. 9б) соответствуют временные интервалы IA и IБ, характеризующие, соответственно, сильную сейсмичность в центре и на западе БРС. Максимумы II–V диаграммы соответствуют максимумам II–V Li (рис. 9б). Отрезки временной шкалы – 4 месяца. Используются данные о землетрясениях с сайта (Карта…, 2025).

Fig. 13. Distribution of maxima in the diagram of OA4/8 temporal variations in groundwater at station 27 of the Kultuk area in 2020–2025. Symbols are as in Fig. 12б. The distribution of strong earthquakes in the center and west of the BRS (Figs. 1–4) is taken into account, and the trends in OA4/8 variations are matched with temporal variations in the Li concentration and the Na/Li ratio. The maximum I of Li (Fig. 9б) corresponds to time intervals IA and IБ that characterize strong seismicity in the center and west of the BRS, respectively. Maxima II–V of the diagram correspond to maxima II–V of Li (Fig. 9б). Time scale segments are 4 months. Earthquake data from the website (Map…, 2025) are used.

Закрытие и раскрытие микротрещин земной коры отражается более контрастно во временных вариациях концентрации изотопа ²³⁴U в подземных водах (рис. 14). В 2013 г. на ст. 27 наблюдаются повышенные значения А4 (0.8–0.9 е.а.). В 2014–2019 гг. значения А4 снижаются в целом до интервала 0.7–0.8 е.а. Вследствие сжатия земной коры микротрещины закрываются, затрудняя циркуляцию подземных вод. При подготовке Голоустного землетрясения, произошедшего 05 сентября 2015 г. обозначается тренд резкого падения А4. Во временном интервале 2020–2025 гг. преобладающие значения А4 подземных вод ст. 27 поднимаются до уровня 2013 г. В течение пяти лет определяются четыре коротких эпизода и один продолжительный интервал существенных вариаций А4 (рис. 14).

Рис. 14. Диаграмма вариаций А4 в подземных водах ст. 27 Култукского полигона в 2013–2025 гг. (а) и ее более детальная версия 2020–2025 гг. (б). Фон составляет около 0.83 е.а. Для подземных вод, синхронных Кударинскому землетрясению, допускается значение А4, существенно ниже фонового (см. обсуждение результатов). Красными (для центра БРС) и бордовыми (для запада БРС) субвертикальными стрелками выделяются диапазоны возрастания концентраций атомов ²³⁴U существенно выше фоновых. Крупными стрелками подчеркивается интервал сильнейшей нестабильности земной коры 2021–2023 гг. Отрезки временной шкалы на панели а – 1 год, на панели б – 4 месяца. Используются данные о землетрясениях с сайта (Карта…, 2025).

Fig. 14. Diagram of A4 variations in groundwater at station 27 of the Kultuk area in 2013–2025 (a) and its more detailed version for 2020–2025 (б). The background value is about 0.83 A.U. (activity unites). For groundwater synchronous with the Kudara earthquake, an A4 value significantly lower than the background one is assumed (see discussion of results). Red (for the center of the BRS) and maroon (for the west of the BRS) subvertical arrows highlight the ranges of increasing concentrations of ²³⁴U atoms significantly above background. Large arrows highlight the interval of the strongest crustal instability in 2021–2023. The time scale segments in panel a are 1 year, in panel б – 4 months. Earthquake data from the website (Map…, 2025) are used.

Самая сильная нестабильность земной коры реализуется в широких вариациях А4, начинающихся с Бабушкинского землетрясения (БА) 15 декабря 2021 г., продолжающихся во время двух Голоустенских землетрясений (ГО1, ГО2) и сменяющих их Дархатского землетрясения (ДА). Интервал сильнейшей нестабильности продолжается почти 1 год и 4 месяца, с 16 ноября 2021 г. до 10 марта 2023 г.

Нестабильность начинается слабыми эффектами Бабушкинского землетрясения от значений А4 ниже фоновых, до значений, слегка превышающих фон. Между Бабушкинским и Первым Голоустенским землетрясениями, 25 апреля 2022 г., А4 возрастает до 1.14 (кора растягивается), к Первому Голоустенскому (08 июня) несколько снижается. После этого землетрясения, 12 августа 2022 г., проявляется максимальное возрастание А4 до 1.95 е.а. Ко Второму Голоустенскому землетрясению (14 октября 2022 г.) А4 падает ниже фона. При переходе к Дархатскому землетрясению (ДА) на запад БРС А4 опять возрастает (максимум 1.0 е.а. 04 января 2023 г.). Во время Дархатского землетрясения А4 снижется, а после него, с 29 января до 12 февраля, стабилизируется на уровне фона, однако 18 февраля проявляется весьма высокое значение А4 (1.55 е.а.) и 24 февраля – весьма низкое значение (0.40 е.а.). Пониженное значение А4 (0.62) поддерживается 05 марта, но уже 10 марта этот параметр выходит на уровень 0.88 е.а. Таким же значением характеризуется интервал ослабления сейсмичности. На этом уровне находится большинство фигуративных точек подземных вод ст. 27 после сильнейшей нестабильности земной коры 16 ноября 2021 г. – 10 марта 2023 г.

Обсуждение результатов

Под действием сил гравитации земная кора испытывает всестороннее сжатие, но в континентальных рифтах она растягивается и утоняется. В результате процессы растяжения земной коры чередуются во времени с процессами сжатия. Таким образом, в сейсмичности БРС отражаются чередующиеся растягивающие и сжимающие импульсы.

В настоящей работе для оценки современного состояния БРС в качестве основы принимается ее импульсное развитие, как это следует из анализа пространственно-временного распределения позднекайнозойского вулканизма этой структуры, оценивается среднесрочное и краткосрочное состояние земной коры БРС с особым вниманием к состоянию земной коры, сложившемуся к июню 2025 г. как конечному времени интерпретации полученных результатов.

Горячее импульсное развитие БРС – основа для оценки ее современного состояния

После отделения кайнозойской Байкальской системы впадин от впадин мезозойской Забайкальской системы (Флоренсов, 1948, 1960; Павловский, 1948) неоднократно делались попытки представить развитие этой кайнозойской структуры как единого целого. Подробный обзор гипотез приводился в работах (Рассказов, Чувашова, 2018, 2024). Одна из конструктивных идей о начале формирования кайнозойских впадин в районе Южного Байкала с последующим распространением в северо-восточном направлении принадлежит В.П. Солоненко. Эта идея основывалась на обнаружении эоценовых отложений в основании разреза, вскрытого скважиной в дельте Селенги (Замараев, Самсонов, 1959) и выделении четвертичных (эмбриональных) впадин (Ингамакитской, Лурбунской и др.) в районе пос. Чара (Солоненко и др., 1966). По представлениям В.П. Солоненко, образование эмбриональных впадин отразило высокую сейсмичность территории. В результате радиоизотопного датирования вулканических пород Удоканского поля и бурения скважины в Чарской впадине выяснилось, однако, что активный рифтогенез и вулканизм начался на северо-востоке БРС уже в средине миоцена (Рассказов, Чувашова, 2018). Идея В.П. Солоненко о четвертичном разрастании рифтогенеза от Южно-Байкальской впадины на северо-восток не получила подтверждения, хотя ядро БРС действительно древнее ее северо-восточных структур.

Датирование вулканических пород Витимского и Удоканского полей показало развитие транстенсионной структуры северо-востока БРС в виде вулканических импульсов, распространяющихся от Витимского вулканического поля к Удоканскому 16–13 млн лет назад, 14–8.5 млн лет назад, 7.5–6.3 млн лет назад, 5.2–2.4 млн лет назад, 1.8–1.7 млн лет назад и в последние 1.1 млн лет. Последний импульс обозначился перераспределением вулканизма, проявившегося на Витимском поле в интервале 1.1–0.6 млн лет назад, на Удоканское поле в последние 0.7 млн лет. Исходя из контроля вулканизма структурой транстенсии северо-востока БРС, очевидно, что в последние 0.7–0.6 млн лет оказался запущенным механизм перераспределения деформаций из осевой (витимской) части Японско-Байкальского геодинамического коридора в его периферическую (удоканскую) часть с пространственно-временным скольжением транстенсии с северо-востока БРС в ее центральную часть. В рамках этого процесса выстраивается ряд последних вулканических событий Удоканского поля, начинающихся извержением вулкана Трахитового около 14.4 тыс. лет назад и завершающийся извержением вулкана Чепе около 2.04 тыс. лет назад (календарные даты от 1950 г.) (Рассказов, Чувашова, 2024).

Из пространственно-временного распределения вулканизма следует, что северо-восток БРС получил импульсное горячее транстенсионное развитие в Японско-Байкальском геодинамическом коридоре со среднего миоцена (с 16 млн лет назад), тогда как горячее развитие запада БРС началось раньше. Вулканизм охватил обширную территорию Южной и Средней Гоби в позднем мелу и палеогене, а в позднем олигоцене – раннем миоцене продвинулся в Центральную Монголию и Саяны (Девяткин, 1981). На структуры растяжения запада БРС были наложены процессы Индо-Азиатской конвергенции (Рассказов и др., 2012).

Вулканические импульсы генерировались в связи с развитием центральной части БРС с пространственным перераспределением вулканизма на ее окончания не только на северо-востоке (с Витимского плоскогорья на хр. Удокан), но и на западе (из Тункинской долины, хр. Хамар-Дабан и Джидинского Забайкалья в Восточную Туву и Центральную Монголию). Импульсное развитие структуры запада БРС, реконструированное через пространственно-временное распределение вулканизма и осадконакопления во впадинах, составляет основу для исследования расширяющейся сейсмичности этой территории в 2020–2025 гг.

Эпицентры землетрясений БРС нередко пространственно соответствуют позднекайнозойским вулканам. Например, эпицентр сильного Быстринского землетрясения, произошедшего в восточной части Тункинской долины 21 сентября 2020 г., пространственно совпадает со среднемиоценовым Анчукским вулканом Быстринской вулканической зоны (рис. 15). Первый сейсмический толчок (К = 14.6) произошел в 18:04:57.4 (время по Гринвичу), второй, более слабый (К=13.1), – в 18:19:54.7 со смещением к югу от плоскости Главного Саянского разлома (ГСР), вдоль простирания Быстринской вулканической зоны (рис. 15). Зона ГСР погружается от Сибирского палеоконтинента к югу, под Слюдянский метаморфический субтеррейн Хамардабанского террейна, под углом 70 градусов. Гипоцентр Быстринского землетрясения находится в плоскости ГСР (Rasskazov et al., 2021).

Рис. 15. Схема пространственного совмещения Быстринского землетрясения с Анчукским вулканом Быстринской вулканической зоны. Относительное смещение двух эпицентров Быстринского землетрясения показано по данным сайта (Карта…, 2025) с учетом простирания Быстринской вулканической зоны.

Fig. 15. Scheme of spatial superposition of the Bystraya earthquake with the Anchuk volcano of the Bystraya volcanic zone. The relative shift of the two epicenters of the Bystraya earthquake is shown after (Map…, 2025), taking into account the direction of the Bystraya volcanic zone.

В ближайшем будущем, весьма вероятно, что на территории Внутренней Азии произойдут извержения вулканов, имеющих промежуточные магматические камеры в земной коре. Такие камеры находятся под вулканами Аку, Чепе и Долинный на Удоканском вулканическом поле северо-востока БРС (Рассказов, Чувашова, 2018). На западе этой рифтовой структуры, в Центральной Монголии, вулканизм позднего кайнозоя связан в основном с источниками коромантийного перехода. Источники, подобные источникам базальта океанических островов (тип OIB), проявились только на Верхне-Чулутынском и Тарят-Чулутынском вулканических полях Чулутынской зоны, которая была активной в последние 10 млн лет. В позднем плейстоцене вулканические извержения продолжались на трех вулканических полях Центральной Монголии: Верхне-Орхонском, Селенгинском и Тарят-Чулутынском. Два первых поля принадлежали, соответственно, Восточно-Хангайскому и Орхон-Селенгинскому вулканическим ареалам. На этих полях вулканизм завершился в неоплейстоцене, а в голоцене не возобновлялся. В Чулутынской зоне произошло наиболее позднее (раннеголоценовое) извержение вулкана Хорго Тарят-Чулутынского вулканического поля. В этой же зоне случилось Чулутынское землетрясение 27 ноября 2024 г. (рис. 16).

Рис. 16. Схема структурных условий проявления Чулутынского землетрясения 27 ноября 2024 г. Показано пространственное распределение верхнекайнозойских вулканических пород Центральной Монголии, производных источников коромантийного перехода и источников, подобных OIB (Рассказов и др., 2012; Чувашова и др., 2022). Зеленым цветом выделены кайнозойские вулканические поля, образовавшиеся при вулканических извержениях из источников коромантийного перехода, синим цветом – из источников, подобных OIB. Краевые морфоструктурные элементы Хангайского нагорья и Восточного Хангая показаны по работе (Корина, 1982).

Fig. 16. Scheme of structural setting of the Chulutyn earthquake of November 27, 2024. Spatial distribution of Upper Cenozoic volcanic rocks of Central Mongolia, derivatives of crust-mantle transition sources and OIB-like sources (Rasskazov et al., 2012; Chuvashova et al., 2022a) is shown. Cenozoic volcanic fields formed during volcanic eruptions from crust-mantle transition sources are highlighted in green, and those from OIB-like sources are highlighted in blue. Marginal morphostructural elements of Hangay Highlands and Eastern Hangay are shown after (Korina, 1982).

Хангайское нагорье представляет собой область слабой сейсмичности, ограниченную с севера сейсмоактивным Болнайским разломом, с юга – сейсмоактивным разломом Гобийского Алтая. Северо-восточная граница Хангайской области слабой сейсмичности обозначается Могодским эпицентральным полем (рис. 17). Предполагалось, что накопление тектонических напряжений и уменьшение эффективной упругой толщины земной коры под Хангаем до 10 км и менее обусловлено повышенным разогревом земной коры (Bayasgalan et al., 2005).

Рис. 17. Схема пространственного соотношения верхнекайнозойских вулканических пород Чулутынской зоны, Восточно-Хангайского, Орхон-Селенгинского ареалов с распределением эпицентров землетрясений в 20 веке на территории Центральной Монголии и сопредельной части юга Сибири. ЧЛ – эпицентр Чулутынского землетрясения 27 ноября 2024 г. БУС – эпицентр Бусийнгольского землетрясения 04 июня 2025 г. Для землетрясений в качестве основы схемы использован фрагмент карты (Dugarmaa, Shlupp, 2003).

Fig. 17. Scheme of spatial relationships between Upper Cenozoic volcanic rocks of the Chulutyn zone, East Hangay, Orkhon-Selenga areas and distribution of earthquake epicenters in Central Mongolia and adjacent Southern Siberia in the 20th century. ЧЛ is the epicenter of the Chulutyn earthquake on November 27, 2024. БУС is the epicenter of the Busingol earthquake of June 4, 2025. A fragment of the map (Dugarmaa and Shlupp, 2003) is used as the basis for earthquakes.

Слабо сейсмическая область Хангайского поднятия рис. 17 пространственно соответствует Хангайскому гранитному батолиту, т. е., в сущности, предопределена геологическим строением земной коры. Чулутынская вулканическая зона OIB-подобных источников находится в ее центральной части, а Восточно-Хангайский вулканический ареал с источниками коромантийного перехода – в восточной. Орхон-Селенгинский вулканический ареал (также с источниками коромантийного перехода) соответствует Могодскому эпицентральному полю и протягивается северо-восточнее его. Ядро Хангайского нагорья в целом авулканично. Периферические вулканические поля (одиночное Дзабханское на юго-западе и серия полей на севере Хангайского нагорья) имеют источники коромантийного перехода (Чувашова и др., 2022).

Кора Центрального Хангая утолщена до 60 км (Зорин и др., 1990), тогда как под Восточным Хангаем и Орхон-Селенгинской седловиной толщина земной коры не превышает 40 км (Мордвинова и др., 2007). Слабо сейсмическая область воспринимается как современное выражение Хангайского орогена, унаследованного от Хангайского гранитного батолита. Ядро орогена (Центрального Хангая) сжимается при его правостороннем смещении относительно Восточного Хангая и Орхон-Селенгинской седловины по Чулутынской зоне в последние 10 млн лет. Впадины–подвески (по Н.А. Флоренсову (1960) – Хубсугульская, Дархатская и Бусийнгольская – образовались во фронте смещающегося Хангайского орогена. Корневая часть орогена под Восточным Хангаем и Орхон-Селенгинской седловиной подвергается деламинации на уровне 40 км. Пространственный переход от коромантийных источников, характерных для Хангайского орогена, к ОIB-подобным источникам Чулутынской зоны, рассекающей этот ороген, отражает основной мотив глубинных деформаций литосферы территории, который проявился в Чулутынском землетрясении 27 ноября 2024 г. и может проявиться в будущих сейсмических активизациях не только в самом орогене, но и в литосферных структурах, расположенных севернее и южнее его.

Среднесрочная оценка состояния земной коры БРС

В середине 2020 г. режим стабильности сменяется режимом активных тектонических движений в БРС. Эта смена выражается в переходе от слабой сейсмичности к сильным землетрясениям, происходящим импульсно с расширением от центра БРС в ее западную часть. Импульсное перераспределение землетрясений отражается в меняющихся гидрогеохимических параметрах подземных вод ст. 27: концентрации Li и T(Na/Li), T(Si), ОА4/8 и А4. Для среднесрочной оценки состояния земной коры с проявлением ближних и удаленных землетрясений в подземных водах ст. 27 наиболее контрастны концентрации лития (температура трения T(Na/Li)) и концентрации ²³⁴U (значения А4).

В условиях стабильности Култукской тектонической ступени осевой части БРС в 2014–2020 гг. наблюдается низкая (фоновая) концентрация Li в подземных водах ст. 27, отражающая низкую температуру трения Т(Na/Li) в резервуаре. Нарушения стабильности имеют нерегулярный импульсный характер. В начале Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации концентрация Li в подземных водах соответствует значению фона во время запускающего Быстринского землетрясения (БЫ) 21 сентября 2020 г. (рис. 18).

Рис. 18. Диаграмма направленности изменения концентрации Li в подземных водах ст. 27 перед реализацией сильных землетрясений на разном расстоянии от этой станции. Конец темно-синей стрелки указывает либо возрастанием Li, либо понижение Li к значению, соответствующему по времени сильному сейсмическому толчку. Эллипсами выделены сейсмические события со сходным изменением концентрации Li в подземных водах.

Fig. 18. Diagram of direction change in Li concentration in groundwater of station 27 just before strong earthquakes at different distances from this station. The end of the dark blue arrow is directed either with an increase in Li or with a decrease in Li to the value corresponding in time to a strong seismic shock. Ellipses highlight seismic events with similar changes in Li concentration in groundwater.

Переход к активным сейсмогенерирующим тектоническим движениям в середине 2020 г. выражается в существенном последовательном подъеме концентрации Li и T(Na/Li). Относительные вариации этих показателей в 2021–2025 гг. дают 5 временных интервалов, соответствующих максимумам концентрации Li и T(Na/Li), разделенных четырьмя минимумами, соответствующими четырем сейсмическим перестройкам: ТО-БА, ГО-ДА, ДА-СБ и СБ-ЧЛ. Снижение температуры трения означает замедление тектонических движений в активном разломе. Низко-Li рубежи перестроек резервуара подземных вод имеют определяющее значение для среднесрочной расшифровки состояния земной коры. В сущности, сильные землетрясения укладываются в закономерности меняющегося состояния земной коры, отражающегося в эволюции резервуара подземных вод между перестройками.

Землетрясения, последовавшие за Быстринским событием, ближние и удаленные от ст. 27, имеют либо падение концентрации Li в подземных водах к сейсмическому толчку, либо подъем. Падение Li соответствует падению температуры трения T(Na/Li). По признаку падения Li (падению температуры трения) в подземных водах резервуара подготовка и реализация Хубсугульского землетрясения (ХУ) и сильнейшего хубсугульского афтершока ХУ2 подобна подготовке и реализации Дархатского землетрясения (ДА) на западе БРС, подготовка и реализация Бабушкинского землетрясения (БА) подобно подготовке и реализации Первого Голоустенского землетрясения (ГО1). Между тем, по признаку повышения концентрации Li (возрастанию температуры трения) в подземных водах резервуара Второе Голоустенское землетрясение (ГО2) подобно подготовке и реализации Кударинского землетрясения (КУ) (см. рис. 18).

Среди удаленных землетрясений наблюдается сходное возрастание концентрации Li в подземных водах ст. 27, свидетельствующее о сходстве состояния земной коры при подготовке и реализации Хэнтэйского (ХН) и Северо-Байкальского (СБ) сейсмических событий центра БРС. Отличие землетрясения СБ’, заключающееся в снижении концентрации Li, лишь подчеркивает единство подготовки и реализации Хэнтэйского и Северо-Байкальского землетрясений вдоль субмеридиональной сейсмической зоны центра БРС. Падение концентрации Li в подземных водах перед Тофаларским землетрясением (ТО) и поднятие перед Чулутынским (ЧЛ) на западе БРС отражает различие в подготовке и реализации этих событий.

Временное изменение характера тектонических движений земной коры в резервуаре подземных вод с. 27 было обозначено прежде перед началом Байкало-Хубсугульской активизации по последовательному возрастанию температуры растворения кремния (Т(Si)) от временного интервала 2013–2015 гг. (Т(Si)=15–24 °C), через интервал 2015–2019 гг. (Т(Si)=22–31 °C) к предсейсмическому состоянию 2019–2020 гг. (Т(Si)=29–32 °C), которое определяется как состояние, свойственное гидрогеодинамическому центру (Rasskazov et al., 2024b).

Смена деформационного режима определяется в терминах раскрытия микротрещин (А4) и температуры трения (Т(Na/Li)) активного разлома на диаграмме A4 – Т(Na/Li) (рис. 19а). Перед Байкало-Хубсугульской активизацией интервалы значений Т(Na/Li) последовательно снижаются с 2013–2015 гг., через 2015–2019 гг. к предсейсмическому состоянию 2019–2020 гг. без заметного возрастания А4. Гидрогеодинамический центр обозначается по взаимному перекрытию фигуративных полей разных временных интервалов при значениях А4 около 0.8 е.а. и Т(Na/Li) около 20 °C.

Рис. 19. Диаграммы А4 – Т(Na/Li) для подземных вод ст. 27 в 2013–2020 гг. (а) и 2020–2025 гг. (б).

Fig. 19. Diagrams A4 vs T(Na/Li) for groundwater at station 27 in 2013–2020 (a) and 2020–2025 (б).

В начале Байкало-Хубсугульской активизации, с 22 сентября 2020 г. до 14 ноября 2021 г., регистрируются значения Т(Na/Li) в интервалах 20–45 и 55–80 °C. А4 первого (низкотемпературного) интервала меняются в диапазоне 0.8–1.0 е.а., второго – 0.7–0.9 е.а. При минимальных значениях Т(Na/Li) второго интервала образуется тренд возрастания А4 до 1.3, который обозначает эпизодическое открытие микротрещин. С 16 ноября 2021 г. до 10 марта 2023 г. устанавливается сильнейшая нестабильность земной коры, в ходе которой, наряду с трендом возрастания Т(Na/Li) при значениях А4 геодинамического центра, температура трения (Т(Na/Li)) возрастает одновременно с открытием микротрещин (А4) активного разлома. После 10 марта 2023 г. тренд сильнейшей нестабильности земной коры в терминах раскрытия–закрытия микротрещин (вариации А4) не проявляется, а выражен только в терминах возрастания–снижения температуры трения (вариации Т(Na/Li)).

Тренды сильнейшей нестабильности земной коры сопровождают Бабушкинское, Первое Голоустенское и Второе Голоустенское землетрясения в Южно-Байкальской впадине. Это время соответствует усилению растяжения в Южно-Байкальской впадине, которое выражается в эффекте возрастания температуры трения при усилении деформаций в плоскости разлома и одновременном открытии микротрещин. Такое сочетание характеризует косейсмическую генерацию псевдотахилитов средней-нижней части коры (Rasskazov et al., 2021).

Итак, на шкале 2020–2025 гг. выделяется пять временных интервалов с Li-максимумами подземных вод ст. 27, в каждом из которых происходят сильные землетрясения (рис. 9).

Первый интервал высокой концентрации Li (и, соответственно, высокой температуры трения T(Na/Li)) охватывает сейсмические события с 13 июня 2020 г. (умеренное Кыренское землетрясение, КЫ (рис. 1)) до 06 сентября 2021 г. (сильное Тофаларское землетрясение, ТО). В это время проявляются сильные сейсмические события на западе БРС, включая главное Хубсугульское землетрясение (ХУ, К=16). Максимальная температура трения T(Na/Li) = 90 °С рассчитывается для пробы отобранной 26 января 2021 г. (рис. 10), через 15 дней после главного Хубсугульского землетрясения. Через 47 дней после Тофаларского землетрясения (т.е. 22 октября 2021 г.) температура трения T(Na/Li) снижается в верхнем пределе до 36 °С (рис. 10). В первом интервале высокой концентрации Li импульсы тектонических движений прерываются короткими (дни, недели) фазами стабилизации, которым соответствует температура трения T(Na/Li), опускающаяся до значений, близких к фоновым.

Второй интервал высокой концентрации Li охватывает сейсмические события после Тофаларского землетрясения 06 сентября 2021 г. до Второго Голоустенского землетрясения 14 октября 2022 г. 12 марта 2022 г. максимальная температура трения T(Na/Li) в подземных водах возрастает до 99 °С. В отличие от предшествующего временного интервала июня 2020 г. – сентября 2021 г., во временном интервале сентября 2021 г. – октября 2022 г. фазы стабилизации, обозначенные низкой концентрацией Li в подземных водах, прекращаются (Чувашова, Ильясова, 2023). Характер движений в Култукской тектонической ступени меняется в этом временном интервале по ходу перераспределения сейсмогенных деформаций из западной части БРС, в которой сильные землетрясения отсутствуют, в ее центральную часть, в которой проявляются все сильные сейсмические события.

Третий интервал высокой концентрации Li охватывает интервал сейсмических событий, начавшийся после Второго Голоустенского землетрясения, произошедшего 14 октября 2022 г. Через 3 месяца (14 января 2023 г.) происходит сильное Дархатское землетрясение, обозначающее перераспределение активности из центральной части БРС в ее западную часть (рис. 6). Других сильных землетрясений на западе БРС не происходит. Максимум Li, отчетливо выраженный 01 мая 2023 г., соответствует температуре трения T(Na/Li), возросшей до 95 °С. Позже, в июне-сентябре 2023 г. сейсмичность ослабевает. 21 августа 2023 г. определяется минимум концентрации Li, близкий к фоновому значению (рис. 9).

В начале четвертого интервала высокой концентрации Li, в июне-сентябре 2023 г., проявляется слабая сейсмичность, возрастающая в конце 2023 г. с выходом на сильное Северо-Байкальское землетрясение, которое знаменует преобладающую роль сейсмогенерирующих процессов центральной части БРС относительно процессов ее западной части. Это состояние поддерживается в центральной части БРС Хужирским землетрясением умеренной силы (К=11.9), произошедшим 12 мая 2024 г. Перед этим землетрясением, 5 мая 2024 г., определяется повышенная температура трения T(Na/Li), около 50 °С (рис. 10).

Пятый интервал высокой концентрации Li соответствует перестройке с перераспределением активности из центральной в западную часть БРС, которая обозначается 10 ноября 2024 г. Хара-Хужирским землетрясением повышенной силы (К=12.7), за которым 27 ноября следует сильное Чулутынское событие (К=13.9) и 04 декабря – менее сильное Мондинское (К=11.9). Хотя в конце 2024 г. по сильным событиям устанавливается доминирующая роль сейсмогенерирующих деформаций западной части БРС (относительно центральной), землетрясения разной силы этих территорий в это время, в общем, чередуются между собой. Через 50 дней после сильного Чулутынского землетрясения, 16 января 2025 г., устанавливается максимум Li, соответствующий температуре трения T(Na/Li) около 80–90 °С (рис. 10).

На рис. 20 иллюстрируются соотношения процессов импульсного нарастания температуры трения и проявления раскрытия микротрещин в резервуаре подземных вод оси БРС (под Култукской тектонической ступенью) в ходе развития деформаций земной коры 2020–2025 гг.

Рис. 20. Среднесрочная оценка состояния земной коры БРС на основе сопоставления T(Na/Li), выбросов А4 в подземных водах ст. 27 и проявления сильных землетрясений. Сопоставление выполнено с упрощением рис. 10 и 13б. Оранжевыми полосами с красными стрелками выделены эпизоды нестабильности центра БРС, сиреневыми полосами с бордовыми стрелками – эпизоды нестабильности запада БРС. Увеличением размера стрелок показано усиление дестабилизации.

Fig. 20. Medium-term assessment of the state of the BRS crust from a comparison between T(Na/Li) and A4 releases in groundwater at station 27 and manifestations of strong earthquakes. The comparison is made with simplification of Figs 10 and 13б. Orange stripes with red arrows highlight episodes of instability in the center of the BRS, and purple stripes with maroon arrows highlight those in the west of the BRS. The increase in the size of the arrows indicates increased destabilization.

Во второй половине 2020 г. отчетливо различается начальная нестабильность в оси рифтовой системы. Смещения в активном разломе последовательно возрастают (в подземных водах повышается температура трения T(Na/Li), рис. 10, 20), и растяжение земной коры тоже усиливается (раскрываются микротрещины, и в подземных водах повышается А4, рис. 14). Выход на Хубсугульское землетрясение влечет за собой кульминацию возрастания T(Na/Li) 26 января 2021 г. Следующее сочетание растяжения земной коры с возрастанием T(Na/Li) выражается в сильнейшем афтершоке ХУ2. Повторение не менее трех импульсов возрастания температуры трения сопровождается распространением нестабильности на периферию БРС. 06 сентября 2021 г. происходит Тофаларское землетрясение, а растяжение (А4) фиксируется 17 сентября (рис. 14) на фоне возрастания T(Na/Li) (рис. 20).

После структурной перестройки ТО-БА (т.е. с возвращением основных сейсмогенных деформаций в Южно-Байкальскую впадину) Бабушкинское землетрясение не сопровождалось существенными движениями (ростом температуры трения), но позже переросло в сильнейшую тектоническую нестабильность, выраженную и в высоких значениях А4 и в большеамплитудных скачках T(Na/Li), охватившую два голоустинских землетрясения центра БРС, а после перестройки ГО-ДА – Дархатское землетрясение запада этой структуры.

После структурной перестройки с ослаблением сейсмичности наблюдается активность тектонических движений и растяжение земной коры под ст. 27 перед Северо-Байкальским землетрясением. После структурной перестройки СБ-ЧЛ отмечается более слабая активность по обоим компонентам подземных вод перед Чулутынским землетрясением. Оба эпицентра землетрясений находятся на почтительном расстоянии от ст. 27.

Подходы к краткосрочной оценке состояния земной коры БРС

После выяснения характера среднесрочных гидрогеохимических изменений в резервуаре подземных вод возникает вопрос о краткосрочных изменениях. Оценка изменений проводится оперативно после очередной структурной перестройки до наступления следующей. Чтобы получить конкретную информацию и выработать подходы к краткосрочной оценке состояния земной коры, мы детализируем три эпизода нестабильности земной коры 2020–2021 гг., выраженные в проявлении высоких значений А4 – т.е. в проявлении циркуляции подземных вод в условиях раскрытия микротрещин.

Первый эпизод обозначает состояние земной коры во время Кударинского и Хубсугульского землетрясений в декабре 2020 г. и январе 2021 г. В это время в подземных водах ст. 27 устанавливается фон А4 около 0.83 е.а. (рис. 21а). Кударинское событие (КУ) 09 декабря 2020 г. (время 21 ч. 44.5 мин. по Гринвичу) характеризуется низким А4. С 10 декабря (время 13ч. 25 мин. по Гринвичу) до 13 декабря (время 15ч. 55 мин. по Гринвичу) А4 возрастает до 1.28 е.а. со скоростью 5.5×10^–4 е.а./час. Эта оценка скорости принимается как показатель эффекта раскрытия микротрещин после Кударинского землетрясения, нарушающего фон. Если эта скорость возрастала линейно со времени землетрясения, значение А4 в подземных водах ст. 27 должно было составлять около 0.72 е.а., т.е. в момент Кударинского землетрясения микротрещины были закрыты и циркуляция подземный вод затруднена.

В пробе, отобранной 17 декабря, значение А4 составляет 0.87 е.а. С 13 декабря этот параметр снижается со скоростью, близкой скорости его предшествующего возрастания. 20 декабря А4 вновь повышается до 1.05 е.а., а 24 и 28 декабря 2021 г. опускается до фона. Смена двух максимумов А4 фоновыми значениями воспринимается как показатель перехода от двух импульсов сильного раскрытия микротрещин к структурной перестройке, во время которой устанавливается нейтральный режим, т.е. наложенные тектонические напряжения в земной коре нивелируются. Этот нейтральный режим характеризует перераспределение сейсмичности из центра на запад БРС, реализовавшейся, соответственно, в сильных Кударинском и Хубсугульском землетрясениях.

После структурной перестройки наблюдаются два импульса повышения А4 (вследствие растяжения микротрещин), разделенные падением этого параметра ниже фона (вследствие закрытия микротрещин). Слабое растяжение земной коры 01 января 2021 г. выражается в повышении А4 подземных вод ст. 27 до 0.90 е.а. Импульс сжатия 04 января отражается в снижении А4 до значения 0.77 е.а. Новый импульс растяжения 07 января сопровождается подъемом А4 до 0.95 е.а. Хубсугульское землетрясение происходит 11 января 2021 г. (время 21 ч. 33.0 мин. по Гринвичу). В пробах воды, отобранных за день до этого землетрясения (10 января) и на следующий день после него (12 января) регистрируется А4, соответствующее фону. Обозначается нейтральный режим, при котором объем водопроницаемых трещиноватых пород испытывает релаксацию, подобную состоянию перестройки 24–28 декабря 2020 г., в которой сейсмичность перераспределяется из центра на запад БРС. После Хубсугульского землетрясения наблюдается устойчивое сжатие микротрещин в земной коре Култукского полигона, отражающееся в последовательном снижении А4 ниже фона. Минимальное значение А4 = 0.79 е.а. достигается 26 января 2022 г.

Не только Кударинскому, но и Хубсугульскому землетрясению соответствуют сдвоенные колебания значений А4 с квазипериодичностью порядка 7 дней. До Кударинского землетрясения и после Хубсугульского наблюдаются более длительные периоды изменения А4. Во время структурной перестройки интервал между максимумами 20 декабря 2020 г. и 01 января 2021 г. также возрастает (до 10 дней). С одной стороны, при Кударинском землетрясении проявляется механизм первичного нарушения стабильности земной коры в Култукском резервуаре подземных вод предполагаемым импульсом сжатия, провоцирующим последующие импульсы сильного растяжения, с другой стороны, при Хубсугульском землетрясении в резервуаре подземных вод срабатывает механизм, завершающий нестабильность (т.е. обеспечивающий выход на нейтральный режим земной коры) после структурной перестройки и импульсов слабого растяжения, сочетающихся с промежуточным сжатием (рис. 21а).

Рис. 21. Диаграммы временных вариаций А4 в подземных водах ст. 27 во время Кударинского и Хубсугульского землетрясений (декабрь 2020 – январь 2021 гг.) (а), сильнейшего хубсугульского афтершока ХУ2 03 мая 2021 г. (б) и Тофаларского землетрясения (в). На панели а для Хубсугульского землетрясения значение А4, соответствующее фону, хорошо ограничено фоновыми значениями этого показателя в пробах, отобранных за день до этого события и через день после него. Пробы, отобранные во время землетрясений, характеризуются фоновым значением А4 около 0.83 е.а. или значением, близким к фоновому, за исключением Кударинского землетрясения. Его оценка значения А4 в подземной воде ниже фона исходит из предположения линейного возрастания А4 со времени этого землетрясения (вероятное снижение параметра относительно фона показано штриховой линией). Отрезки временной шкалы на всех диаграммах – 10 дней. Используются данные о землетрясениях с сайта (Карта…, 2025).

Fig. 21. Diagrams of A4 variations in groundwater at station 27 during the Kudara and Khubsugul earthquakes (December 2020 – January 2021) (a), the strongest Khubsugul aftershock ХУ2 on May 3, 2021 (б), and the Tofalar earthquake (в). In panel a, for the Khubsugul earthquake, the A4 value corresponding to the background is well constrained by the background values of this indicator in the samples collected the day before this event and the day after it. Samples collected during the earthquakes are characterized by a background A4 value of about 0.83 A.U. (activity unites) or by a value close to the background one, with the exception of the Kudara earthquake. Its estimate of the A4 value in groundwater below background is based on the assumption of a linear increase in A4 since the earthquake (the probable decrease in the parameter relative to the background is shown by the dashed line). The time scale segments in all diagrams are 10 days. Earthquake data from the site (Map…, 2025) are used.

Второй эпизод нарушения стабильности земной коры совпадает по времени с сильным (К=15.1) хубсугульским афтершоком ХУ2 03 мая 2021 г. (время афтершока 08 ч. 46.6 мин.). Перед этим афтершоком (02 мая) значения А4 выходят на максимум (земная кора растягивается), во время этого эпизода (на следующий день) значение А4 снижается почти до фона (растяжение земной коры ослабевает). Афтершок происходит в середине временного интервала проявления импульсов сильного раскрытия микротрещин на фоне импульсов сжатия земной коры, отчетливо выраженных до события ХУ2 и ослабевающих после него. Этот интервал продолжается 36 дней (с 14 апреля до 20 мая). Ему предшествует продолжительный (19-дневный) интервал начальной слабой нестабильности с 27 марта до 14 апреля и более короткий (3–4 дня) интервал конечной слабой нестабильности. Перед интервалом начальной слабой нестабильности и после интервала конечной слабой нестабильности намечаются сравнительно короткие (соответственно, 2–3 и 13 дней) интервалы нейтрального режима. 09 июня 2021 г. наблюдается прогрессирующий переход в режим устойчивого раскрытия микротрещин.

Из диаграмм рис. 19а,б следует, что после реализации Хубсугульского землетрясения в январе 2021 г. устанавливается режим устойчивого закрытия микротрещин, который регистрируется до 30 января, а к 07 февраля этот режим сменяется режимом устойчивого раскрытия микротрещин, на фоне которого подготавливается сильный сейсмический толчок ХУ2 03 мая 2021 г. с откликом в середине интервала нестабильности резервуара подземных вод.

Третий эпизод нарушения стабильности земной коры связан с проявлением Тофаларского землетрясения 06 сентября 2021 г. (время 07 ч. 47.3 мин.) (рис. 21в). Соответствующее фону значение А4 подземных вод ст. 27 (около 0.84) во время этого землетрясения ограничено величинами, полученными для проб, которые отбирались за день до события и на следующий день после него. 17 сентября (через 11 дней после события) значение А4 составляет 1.29 е.а., а 20 сентября (спустя 3 дня) опускается ниже фона – до 0.73 е.а. После землетрясения кора в резервуаре подземных вод заметно растягивается и резко сжимается. Возрастающая скорость А4 оценивается в 1.7×10^–4 е.а./час., снижающаяся скорость – в 8.3×10^–4 е.а./час. Среднее значение этих скоростей всего интервала аномального поднятия и снижения А4 (342 ч.) составляет 3.1×10^–4 е.а./час. Эта скорость сопоставима со скоростью возрастания А4 после Кударинского землетрясения (5.5×10^–4 е.а./час). Таким образом, несмотря на значительную удаленность Тофаларского землетрясения от ст. 27 (около 500 км), в ее подземных водах отчетливо проявляется отклик параметра А4, свидетельствующий о косейсмическом раскрытии и закрытии микротрещин.

Принимая во внимание весьма широкие временные вариации А4 подземных вод в интервале Бабушкинского и двух Голоустенских землетрясений (см. рис. 14б), а также результаты анализа данных за 2013–2020 гг. (Rasskazov et al., 2020, 2024b), мы констатируем высокую чувствительность гидрогеохимических сигналов ст. 27 к подготовке и реализации землетрясений на обширной территории центра и запада БРС. Очередное землетрясение происходит в новом месте, поэтому сопровождается новыми вариациями гидрогеохимических параметров, различающихся с предыдущими зарегистрированными сигналами. Даже если сильные землетрясения дважды повторяются в одном эпицентре (например, землетрясения ХУ и ХУ2 или ГО1 и ГО2), в каждом случае выстраиваются новые краткосрочные характеристики. Общее свойство таких характеристик выражается в их отклонении от фонового состояния с выходом на специфическое аномальное поведение, нуждающееся в расшифровке по ходу изменений в земной коре, ведущих к сильному сейсмическому толчку.

Заметим также, что землетрясение ТО отдалено от афтершока ХУ2 приблизительно четырьмя месяцами (124 дня). Оба этих события характеризуют сейсмическую активность запада БРС. Между ними имеют место лишь слабые колебания А4. В июле и августе 2021 г. их квазипериодичность составляет 20–30 дней, но перед Тофаларским событием цикл колебания сокращается до 14 дней (интервал 23 августа – 06 сентября). Два максимума А4, приблизительно, с такой же квазипериодичностью следуют за событием ТО (с 06 сентября до 10 октября 2021 г.). Относительное уменьшение квазипериодов колебаний А4 в связи с Тофаларским землетрясением происходит также как между Кударинским и Хубсугульским землетрясениями.

Механизм вариаций А4 в подземных водах активного разлома

Феномен образования избытка ²³⁴U относительно материнского ²³⁸U в подземных водах был обнаружен В.В. Чердынцевым и П.И. Чаловым (Чердынцев, 1969, 1973; Чалов, 1975; Чалов и др., 1980). При мониторинге подземных вод Култукского полигона было установлено возрастание ОА4/8 и А4 при растяжении земной коры и снижение этих параметров при ее сжатии (Рассказов и др., 2015; Rasskazov et al., 2020, 2024).

Рис. 22. Гипотетический сценарий образования избытка и дефицита атомов ²³⁴U при растяжении и сжатии зоны микротрещин под ст. 27 Култукского резервуара подземных вод.

Fig. 22. Hypothetical scheme of the formation of excess and deficit of ²³⁴U atoms under extension and compression in a zone of microcracks beneath station 27 of the Kultuk groundwater reservoir.

Для регистрации эффекта Чердынцева–Чалова в экспериментальных условиях проводили отбор воды из скважины глубиной 35 м, расположенной на территории стационара ГИН СО РАН «Сухой Ручей», на расстоянии 73 м от центра низкочастотного виброисточника ЦВО-100 (вибратора) (Ильясова и др., 2022). Получено систематическое изменение значений ОА4/8 и A4 проб, отобранных во время работы сейсмовибратора, относительно точек проб, отобранных после остановки его работы. При работе сейсмовибратора образуются компрессионные волны сжатия, способствующие закрытию микротрещин, что отражается в снижении поступления изотопа ²³⁴U из треков в подземную воду. Выключение сейсмовибратора приводит к релаксации сжимающих напряжений и, как следствие, к циркуляции подземной воды через микротрещины. Соответственно, параметры А4 и ОА4/8 возрастают относительно значений в воде при работающем сейсмовибраторе. При неоднократном включении сейсмовибратора соотношения параметров А4 и ОА4/8 усложняются, но общее разделение проб по воздействию сейсмовибратора и релаксационному механизму выдерживается.

В подземных водах ст. 27 отражаются импульсы растяжения и сжатия земной коры в короткопериодных (дни и месяцы) вариациях А4 относительно фона. Фоновые значения А4 определяются долговременным состоянием земной коры, охватывающим несколько лет. В 2013–2014 гг. фон А4, приблизительно, соответствует фону, устанавливающемуся в 2020–2025 гг. В этих временных рамках преобладает фактор растяжения земной коры. В промежуточном интервале 2015–2019 гг. фон А4 несколько снижается (см. рис. 14а). В это время усиливается роль фактора сжатия земной коры. Можно предположить, что после событий 2020–2025 гг. фон А4 подземных вод ст. 27 снизится до значений промежуточного интервала 2015–2019 гг.

В условиях нейтрального режима атомы ²³⁴U равномерно переносятся циркулирующими водами в зоне микротрещин. Фоновое значение А4 в водах ст. 27 составляет около 0.83 е.а. (рис. 22а). Импульс растяжения активной зоны разлома приводит к открытию микротрещин и интенсивной циркуляции вод, которые выносят из поврежденных α-частицами кристаллических структур новообразованные атомы ²³⁴U, свободные от химических связей с атомами решётки минерала. Вода с вымытыми атомами ²³⁴U поступает в действующие скважины и родники. Значения А4 таких подземных вод существенно превышают фоновое значение (рис. 22б).

В результате, зона микротрещиноватости, находящаяся в условиях растяжения, содержит дефицит атомов ²³⁴U, в отличие от атомов материнского ²³⁸U, связанного в кристаллическую решетку. Если процесс вымывания стабилен, отношение активностей ²³⁴U/²³⁸U может снизиться существенно (рис. 22в). Такие случаи в активных разломах БРС редки. Пока обнаружена единственная скважина, вода которой имеет низкое значение ОА4/8 (0.77). Она имеет глубину 90 м и находится на овечьей ферме дер. Зактуй Тункинской долины. Мы предполагаем, что дефицит атомов ²³⁴U в воде этой скважины явился следствием ее длительной эксплуатации. Во время отбора пробы (11 сентября 2018 г.) скважина находилась в консервации, поэтому циркуляция вод забором в скважину не провоцировалась, а в застойной зоне микротрещин проявился результат вымывания атомов ²³⁴U из кристаллических структур.

Сжатие микротрещин под ст. 27 ведет к выдавливанию вод из промытых микротрещин, имеющих дефицит атомов ²³⁴U (рис. 22г), поэтому в суммарном выражении подземные воды в сжатом объеме трещиноватых пород показывают значения А4 ниже фоновых (рис. 22д).

Оценка состояния земной коры БРС в мае-июне 2025 г.

Итак, время и место сильных сейсмических событий БРС обозначается после структурной перестройки, которая обеспечивает режим накопления упругих напряжений в земной коре (Rasskazov et al., 2024b). Сильные землетрясения регулярно проявляются в БРС в течение 2020–2025 гг. Эта статья готовится к печати в июне 2025 г., когда угроза нового сильного сейсмического толчка сохраняется.

Мы обращаемся к результатам гидрогеохимического мониторинга, полученным после ослабления сейсмичности в июне-сентябре 2023 г., полагая, что снижение сейсмической активности служит в качестве косвенного признака структурной перестройки, за которой устанавливается состояние земной коры, реализующееся в последующих сильных землетрясениях. Во время Северо-Байкальского землетрясения 15 января 2024 г. сейсмическая активность концентрируется в центре БРС. Оно, подобно Тофаларскому, маркирует концентрацию сейсмической активности на северной территории, прилежащей к жесткому фундаменту Сибирского палеоконтинента. В этом же контексте в течение года реализуются слабые сейсмические толчки вдоль Байкала, в ходе которых, 12 мая 2024 г., на Среднем Байкале происходит Хужирское землетрясение умеренной силы (К=11.9) (см. рис. 5).

После ослабления сейсмичности в июне-сентябре 2023 г. перед Северо-Байкальским землетрясением обозначается нарушение стабильности земной коры в резервуаре подземных вод, выраженная своеобразными вариациями А4. Значения этого параметра выше фона интервала слабой сейсмичности (13 июня – 22 сентября 2023 г.) сменяются более низкими значениями с минимумом 0.78 е.а. Затем, 01 октября 2023 г., А4 возрастает и к 22 октября составляет 0.86 е.а., т.е. уже превышает фон. Дальнейшая серия проб в интервале с 22 октября до 24 декабря 2023 г. образует зубчатую линию с преобладающим 7-дневным шагом одного зубца. Несмотря на редкое опробование, выявляется основное свойство этой серии – короткопериодные контрастные вариации значений А4. Серия продолжается вплоть до сильных северобайкальских землетрясений. Первое из них, СБ’ (27 декабря 2023 г.), приходится на значение А4, слегка превышающее фон, второе, СБ (15 января 2024 г.), – на значение, соответствующее фону (рис. 23).

Рис. 23. Диаграмма вариаций А4 в подземных водах ст. 27 Култукского полигона после интервала ослабления сейсмичности перед Северо-Байкальским землетрясением. Фоновое значение А4 – около 0.83 е.а. Отрезки временной шкалы – 10 дней. Используются данные о землетрясениях с сайта (Карта…, 2025).

Fig. 23. Diagram of A4 variations in groundwater at station 27 after the seismicity weakening interval before the North Baikal earthquake. The background value of A4 is about 0.83 A.U. (activity unites). The time scale segments are 10 days. Earthquake data from the website (Map…, 2025) are used.

Землетрясение СБ обозначает преобладающую сейсмическую активность центра БРС в начале 2024 г. В конце 2024 г. наступает структурная перестройка. Сейсмическая активность переходит из центра БРС на запад. С 10 ноября до 4 декабря реализуется серия землетрясений ХХ–ЧЛ–МН в субмеридиональной зоне (рис. 24). 30 апреля 2025 г. в Хубсугульском эпицентральном поле происходит землетрясение умеренной силы ХУ3 (К=11.6), подчеркивающее преобладание сейсмической активности запада БРС. Но уже через 8 дней (08 мая) проявляется сопоставимое по силе землетрясение ХН2 в районе Улан-Батора (К=11.9).

Эпицентр землетрясения ХН2 находится на южном окончании дуги слабых землетрясений Северного Байкала – Улан-Батора, маркированной во время сильнейшего растяжения земной коры Южного Байкала (судя по высоким значениям А4 подземных вод) с 05 мая 2022 г. до 25 декабря 2023 г. (см. рис. 2г). Вслед за землетрясением ХН2 (08 мая 2025 г.) через 10 дней (18 мая) реализуются два землетрясения в районе хр. Удокан, а 4 июня – более сильное Бусийнгольское землетрясение (рис. 24).

Рис. 24. Пространственное распределение сильных и ключевых умеренных землетрясений Северо-Байкало-Хангайской сейсмической активизации относительно кайнозойских вулканических полей БРС. Витимо-Удоканская горячая угловая зона транстенсии образовалась в результате затягивания материала литосферы и подлитосферной мантии (направление показано открытой стрелкой) к оси Японско-Байкальского геодинамического коридора (Рассказов, Чувашова, 2018). Активность этой зоны частично перешла в Хэнтэй-Удоканскую горячую угловую зону. Последняя проявляется в сильных и умеренных землетрясениях после структурной перестройки БРС, выраженной ослаблением сейсмичности в июне-сентябре 2023 г. Обе угловые зоны характеризуются проявлением вулканизма на окончаниях угловых структур и его отсутствием в соединительных углах. Схема приводится для иллюстрации состояния земной коры БРС в мае-июне 2025 г.

Fig. 24. Spatial distribution of strong and key moderate earthquakes of the North Baikal-Hangay seismic reactivation relative to the Cenozoic volcanic fields of the BRS. The Vitim-Udokan hot corner zone of transtension was formed due to pull-to-axis forces (direction shown by open arrow) affected lithospheric and sub-lithospheric mantle material in the Japan-Baikal geodynamic corridor (Rasskazov, Chuvashova, 2018). Activities of this zone was partly transformed into the Khentei-Udokan one. The latter is displayed in strong and moderate earthquakes after a structural reorganization of the BRS, expressed by weakening of seismicity in June-September 2023. Both corner zones are characterized by manifestation of volcanism at the ends of the corner structures and its absence in connecting corners. The scheme is provided to define a state of the earth's crust of the BRS in May-June 2025.

Принимая во внимание весь сценарий землетрясений и гидрогеохимических вариаций в резервуаре подземных вод ст. 27, последовавших за перестройкой интервала слабой сейсмичности (13 июня – 22 сентября 2023 г.), мы рассматриваем землетрясение ХН2 8 мая 2025 г. в районе Улан-Батора и землетрясения УД1и УД2 18 мая 2025 г. на хр. Удокан как сопряженные сейсмические события центра и северо-востока БРС. Мы прослеживаем продвижение Витимо-Удоканской горячей угловой зоны транстенсии в Хэнтэй-Удоканскую угловую сейсмическую зону. Горячая (вулканическая) составляющая присутствует на окончаниях не только Витимо-Удоканской угловой зоны, но и Хэнтэй-Удоканской. На Хэнтэйском поднятии около 3 млн лет назад изливались меланефелинитовые лавы, вписывающиеся в проявления высоко-Mg вулканических пород угловых структур Японско-Байкальского геодинамического коридора (Rasskazov et al., 2024а). Свойство горячей активности окончаний Витимо-Удоканской угловой зоны передается Хэнтэй-Удоканской угловой зоне. Эпицентры ХН2 и УД1-УД2 находятся на ее окончаниях. Угол Хэнтэй-Удоканской зоны обозначается сильными северо-байкальскими землетрясениями СБ’ (27 декабря 2023 г.) и СБ (15 января 2024 г.).

Во временном интервале с января до начала июня 2025 г. отчетливо обозначаются сейсмические зоны: на северо-востоке БРС – Хэнтэй-Удоканская, угловая, в центре – Джида–Средне-Байкальская, линейная и на западе – Саянская, ареальная (рис. 25). Сейсмические зоны простираются к кайнозойским вулканическим полям. В первой (Хэнтэй-Удоканской) сейсмические толчки умеренной силы произошли 08 и 18 мая 2025 г. на ее вулканических (горячих) окончаниях, тогда как в авулканичной угловой части зоны землетрясения были слабыми. Во второй (Джида–Средне-Байкальской) все землетрясения были слабыми. Юго-западная часть Джида–Средне-Байкальской зоны была вулканически активной около 3 млн лет назад одновременно с вулканической активностью хр. Хэнтэй. Такая согласованность вулканизма может свидетельствовать о сопряженном образовании Хэнтэйской ветви Хэнтэй-Удоканской угловой зоны и Джида-Средне-Байкальской структуры. Зоны текущей сейсмической активности унаследовали деформационное состояние коры, реализовавшееся около 3 млн лет назад. В третьей (Саянской) сейсмической зоне землетрясение умеренной силы произошло 30 апреля 2025 г. в эпицентральном поле Хубсугульского землетрясения (11 января 2021 г.). Эта территория охвачена более обширным и более ранним кайнозойским вулканизмом, по характеру распространения которого Прихубсугулье отличается от вулканических территорий хр. Хэнтэй и бассейна Джиды.

Рис. 25. Пространственное распределение землетрясений БРС в январе-мае 2025 г. В качестве основы используется скриншот сайта (Карта…, 2025), сделанный 31 мая 2025 г. Штриховыми линиями обозначаются горячие сейсмические зоны: Хэнтэй–Удоканская, угловой транстенсии (ХН–УД), Джида–Средне-Байкальская, линейная (ДЖ–СРБ) и Саянская, ареальная (СА). Желтым кружком выделено последнее к 31 маю (Бугульдейское) землетрясение, произошедшее 27 мая 2025 г. (К=10.4). Желтым кружком большего размера добавлено Бусийнгольское землетрясение 4 июня 2025 г. (К = 12.9). Значком V показаны кайнозойские вулканические поля.

Fig. 25. Spatial distribution of BRS earthquakes in January-May 2025. A screenshot of the website (Map…, 2025) of May 30, 2025 is used as a background. By dashed lines, hot seismic zones are indicated: Khentei–Udokan, angular transtension (ХН–УД), Dzhida–Middle Baikal, linear (ДЖ–СРБ), and Sayan, areal (СА). The yellow circle highlights the last (Buguldeyka) earthquake on May 27, 2025 (K=10.4). The Busingol earthquake of June 4, 2025 (K = 12.9) is added as a larger yellow circle. The V symbol shows Cenozoic volcanic fields.

Резонансное усиление землетрясений?

Итак, в БРС имеются 3 основных кластера землетрясений: запада, центра и северо-востока (рис. 25). С течением времени землетрясения усиливаются и ослабевают в кластерах центра и запада в общем не одновременно. Максимумы энергетических классов не совпадают (рис. 3, 5а). Между тем, в ходе Северо-Байкало-Хангайской сейсмической активизации наблюдается две ситуации усиления землетрясений до среднего энергетического класса в разных частях БРС с выходом на более сильное сейсмическое событие.

Первая ситуация обозначает выход на сильные землетрясения Северного Байкала в декабре 2023 и январе 2024 гг. (Рассказов и др., 2024). После слабых (К = 9–10) землетрясений в октябре и ноябре 2023 г. проявились два более сильных события: Горячинское (К = 11.4) 16 декабря и Хубсугульское (К = 11.2) 17 декабря 2023 г. Последнее было в контуре афтершоков землетрясения ХУ 11 января 2021 г. Проявление этих событий почти в одно время дает возможность предположить, что усиление землетрясений явилось следствием резонанса деформаций земной коры в центре и на западе БРС. Волновой характер возбуждения деформаций документируется в вариациях А4 подземных вод ст. 27 в течение двух месяцев – в октябре–декабре 2023 г. (рис. 23). Вхождение в резонанс спровоцировало сначала сильное землетрясение СБ’ 27 декабря 2023 г., а затем – сильное землетрясение СБ 15 января 2024 г.

Такое развитие деформационного процесса можно было бы считать случайным, но подобная ситуация резонанса с возрастанием силы землетрясений возникает снова в конце апреля 2025 г. и получает развитие в мае и июне. 30 апреля происходит сейсмический толчок К = 11.6 в контуре афтершоков землетрясения ХУ 11 января 2021 г., а 08 и 18 мая толчки К = 11.9 и К = 11.8, К = 12.5 на концах Хэнтэй-Удоканской угловой зоны (рис. 24). Резонансный интервал охватывает не менее трех недель, за которым следует Бусийнгольское землетрясение К = 12.9. Это землетрясение приближается по силе к Удоканскому землетрясению УД-2 (К = 12.5) и может относиться к интервалу вхождения в резонанс. Если это так, то на западе БРС в ближайшие 1–2 месяца можно ожидать землетрясение с энергетическим классом К > 13 или, как это случилось на Северном Байкале в 2023–2024 гг., могут произойти два сильных последовательных события.

Результаты наблюдений окислительно-восстановительного потенциала (ОВП)

По наблюдениям в режиме реального времени ст. 9 Култукского полигона подъем ОВП в целом указывает на подготовку сейсмического толчка (рис. 26). Северо-Байкальскому землетрясению 15 января 2024 г. сопутствует максимум ОВП. К концу января ОВП снижается на фоне продолжающейся серии слабых землетрясений (Рассказов и др., 2024). Во время землетрясения ХН2 значения ОВП поднимаются от 333 мВ (12 апреля 2025 г.) до 345 мВ (8 апреля), а во время удоканских землетрясений выходят на максимум 349 мВ, после которого значения этого показателя снижаются. Хотя этот подъем в апреле-мае 2025 г. был менее заметным, чем при подготовке и реализации Северо-Байкальского землетрясения и последовавших за ним событий (рис. 26), полученный сигнал ОВП может служить показателем тектонических изменений, происходящих в земной коре.

Рис. 26. Временные вариации ОВП подземных вод ст. 9 с 31 декабря 2023 г. до 30 января 2024 г. (а) и с 04 апреля до 25 мая 2025 г. (б). Измерения проводятся в режиме реального времени каждые 2 минуты. Время местное. Эпизодические вариации ОВП обусловлены энергичной прокачкой скважины. На панелях а и б оранжевая линия огибает варьирующие значения ОВП снизу. Пурпурным цветом показано время землетрясений. Результаты мониторинга ОВП в январе 2024 г. приведены по данным (Рассказов и др., 2024).

Fig. 26. Temporal variations in the ORP in groundwater at station 9 from December 31, 2023 to January 30, 2024 (a) and from April 4 to May 25, 2025 (б). Measurements are taken in real time every 2 minutes. Time is local. Episodic ORP variations are due to robust well pumping. In panels a and б, the orange line encircles the varying ORP values from below. Time of earthquakes is shown in purple. The results of ORP monitoring in January 2024 are presented after (Rasskazov et al., 2024).

Умеренные землетрясения ХН2 и УД1-УД2 служат предварительным (майским) сигналом 2025 г. о намечающейся структурной перестройке, которая приведет к перераспределению сейсмической активности с запада БРС в ее центр и на северо-восток. Мы видим, что сейсмические толчки умеренной силы реализуются в конце апреля и в мае в сейсмических кластерах запада и северо-востока БРС и пока не проявляются в центре. 27 мая здесь происходит слабое Бугульдейское землетрясение с откликами ОВП на ст. 9 – перед этим землетрясением (максимум) и на ст. 184 – после него (минимум) (рис. 27). Различие откликов ОВП этих станций может объясняться начальной реакцией подземных вод на сжатие земной коры перед землетрясением в Обручевском разломе под ст. 9 и последующей реакцией подземных вод на растяжение земной коры после землетрясения под ст. 184 Култукской тектонической ступени. Отклики не синхронизированы между собой. Следующий (Бусийнгольский) сейсмический удар (К = 12.9) происходит 4 июня 2025 г. Он свидетельствует о том, что преобладающие сейсмические деформации по-прежнему сосредоточены на западе БРС.

Рис. 27. Диаграмма откликов ОВП в режиме реального времени на слабое Бугульдейское землетрясение 27 мая 2025 г. на Южном Байкале. Измерения проводятся в режиме реального времени каждые 2 минуты. Время местное. Наблюдается максимум ОВП ст. 9 перед землетрясением и минимум ОВП ст. 184 после него. Выбран временной интервал с 23 до 31 мая.

Fig. 27. Diagram of the ORP response in real time regime to the weak Buguldeyka earthquake in South Baikal on May 27, 2025. Measurements are taken in real time every 2 minutes. Time is local. Displayed are ORP maximum of station 9 before the earthquake and ORP minimum of station 184 after it. The time interval selected is from 23 to 31 May.

Заключение

При изучении распределения активности источников вулканических пород БРС мы получили развернутую историю развития этой структуры во времени и пространстве. Определили развитие вулканизма Витимского и Удоканского полей в ее северо-восточной транстенсионной части как отражения процессов Японско-Байкальского геодинамического коридора, ярко проявившихся в последние 16 млн лет. Сделали вывод об импульсно-скользящем характере передачи транстенсии с северо-востока к центру БРС, от Витимо-Удоканской горячей угловой зоны Японско-Байкальского геодинамического коридора к впадинам оз. Байкал. Установили сочетание сейсмичности центра БРС, с одной стороны, с сейсмичностью северо-востока БРС, с другой стороны, – с сейсмичностью запада этой структуры. Выявили реализацию сильных землетрясений запада БРС, как правило, после сильных землетрясений ее центра. Мы нашли факты структурной перестройки между Байкало-Хубсугульской и Северо-Байкало-Хангайской сейсмическими активизациями, которая повлекла за собой смену характера пространственного перераспределения сильных землетрясений и частично землетрясений умеренной силы между кластерами запада, центра и северо-востока БРС.

Мы провели анализ результатов мониторинга вариаций U-компонентов и концентраций Li, Na, Si в подземных водах из скважины (ст. 27), которая находится в чувствительной точке осевой части БРС – в сочленении структур Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины. Первая относится к центру, вторая к западу БРС. Эти структурные части рифтовой системы испытывают, соответственно, общее растяжение и растяжение на фоне сжатия земной коры. Мы установили резкие изменения гидрогеохимических параметров подземных вод в 2020–2025 гг., свидетельствующие о структурных перестройках земной коры, которые сопоставляются с пространственно-временным проявлением сильных землетрясений. Выделили гидрогеохимические вариации подземных вод, согласующиеся с развитием Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации, и вариации, свидетельствующие о переходе через структурную перестройку к Северо-Байкало-Хангайской активизации.

При анализе контрастных вариаций А4 и Т(Na/Li) подземных вод мы пришли к выводу о проявлении в ходе развития Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации наиболее сильного растяжения в центре БРС во временном интервале с 02 мая 2022 г. до 25 декабря 2023 г. В это время слабые землетрясения распространились в виде субмеридиональной дуги, протянувшейся от Северного Байкала почти до Улан-Батора. Сейсмическая дуга образовалась перед структурной перестройкой БРС, выраженной ослаблением сейсмичности 13 июня – 22 сентября 2023 г. и определила место сильных сейсмогенных деформаций коры, последовавших за структурной перестройкой, т.е. в начале Северо-Байкало-Хангайской сейсмической активизации. Сильные землетрясения района Северного Байкала (СБ’ и СБ, соответственно, 27 декабря 2023 г. и 15 января 2024 г.) обозначили нестабильность земной коры в углу Хэнтэй-Удоканской угловой зоны горячей транстенсии центра и северо-востока БРС.

После эпизода концентрации сейсмической активности на западе БРС (ноябрь 2024 г. – начало июня 2025 г.) умеренные землетрясения проявились на структурных окончаниях Хэнтэй-Удоканской угловой зоны, на хребтах Хэнтэй и Удокан. Соответственно, мы характеризуем сейсмогенные деформации Северо-Байкало-Хангайской активизации в мае-июне 2025 г. как проявление удаленных землетрясений умеренной силы на окончаниях Хэнтэй-Удоканской горячей угловой зоны Японско-Байкальского геодинамического коридора. Это состояние активности земной коры БРС запечатлелось в эпизоде возрастании ОВП подземных вод ст. 9 Култукского полигона с 12 апреля до 18 мая 2025 г. Во время слабого Бугульдейского землетрясения на Южном Байкале получены асинхронные отклики ОВП станций 9 и 184 Култукского полигона. Бусийнгольское землетрясение (К = 12.9) 4 июня 2025 г. может отражать преобладающие сейсмические деформации, по-прежнему сосредоточенные на западе БРС.

Мы предполагаем, что во время сейсмической активизации Северного Байкала-Хангая в 2023–2025 гг. сильные сейсмические события в центре и на северо-востоке БРС входят в резонанс с событиями ее западной части. Разумеется, сигналы о вероятном сильном землетрясении БРС по одной сейсмической активности не достаточны. Для уверенной оценки состояния земной коры на ближайшие 1–2 месяца нужно получить аномальные гидрогеохимические сигналы ст. 27 о процессах, подобных зарегистрированным при подготовке Северо-Байкальского землетрясения. Измерения элементов и изотопов в пробах, отобранных в марте-мае этого года, пока не выполнены, поэтому мы не можем дать полную оценку состояния земной коры в мае-июне 2025 г. с включением всего комплекса гидрогеодинамических критериев. Обстановка сейсмогенных деформаций в БРС постоянно меняется. Следовательно, данные об аномальных гидрогеохимических параметрах подземных вод (высокие значения А4, T(Na/Li) и др.), полученные с запозданием, дадут информацию теперь только об уже произошедших событиях.

Не имея гидрогеохимических данных последних месяцев в конце мая – начале июня 2025 г., мы выходим пока только на предварительную оценку текущего состояния земной коры БРС. Чтобы определить дальнейшее развитие Северо-Байкало-Хангайской сейсмической активизации, мы будем осуществлять совместный анализ сейсмичности и парагенетических вариаций состава и ОВП подземных вод в оперативном режиме. Надежность оценки состояния земной коры будет зависеть от своевременного получения гидрогеохимических аналитических данных.

Благодарности

Работа выполнена в рамках гранта № 075-15-2024-533 Министерства науки и высшего образования РФ на выполнение крупного научного проекта по приоритетным направлениям научно-технологического развития (проект «Фундаментальные исследования Байкальской природной территории на основе системы взаимосвязанных базовых методов, моделей, нейронных сетей и цифровой платформы экологического мониторинга окружающей среды»). Состав воды анализировался на квадрупольном масс-спектрометре Agilent 7500ce в ЦКП «Ультрамикроанализ» (ЛИН СО РАН, г. Иркутск). В работе использованы данные о землетрясениях, полученные на уникальной научной установке «Сейсмоинфразвуковой комплекс мониторинга арктической криолитозоны и комплекс непрерывного сейсмического мониторинга Российской Федерации, сопредельных территорий и мира» (https://ckp-rf.ru/usu/507436/, http://www.gsras.ru/unu/). (Карта…, 2025). Авторы благодарят И.А. Асламова и В.И. Архипенко за установку и техническую поддержку работы сенсоров ТМА-11 на мониторинговых станциях Култукского полигона. Результаты анализа текущего состояния земной коры БРС представлены на момент завершения подготовки рукописи статьи 31 мая 2025 г.

Литература

Борняков С.А., Встовский Г.В. Первый опыт сейсмодеформационного мониторинга Байкальской рифтовой зоны (на примере Южно-Байкальского землетрясения 27 августа 2008 г.) // ДАН. 2010. Т. 431, № 4. С. 537–541.

Борняков С. А., Добрынина А. А., Семинский К. Ж., Саньков В. А., Радзиминович Н. А., Салко Д. В., Шагун А. Н. Быстринское землетрясение в южном Прибайкалье (21.09.2020 г., Mw = 5.4): общая характеристика, основные параметры и деформационные признаки перехода очага в мета-нестабильное состояние // Доклады российской академии наук. Науки о Земле. 2021. Т. 498, № 1. С. 84–88. DOI: 10.31857/S2686739721050042

Борняков С.А., Салко Д.В., Встовский Г.В. Методология деформационного мониторинга в Южном Прибайкалье и концептуальный подход к прогнозу землетрясений // Известия ИГУ. Серия «Науки о Земле». 2021. Т. 38. DOI: 10.26516/2073-3402.2021.38.13

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

Девяткин Е.В. Кайнозой Внутренней Азии (стратиграфия, геохронология, корреляция) // Тр. ССМГЭ, 1981. Вып. 27. 196 с.

Замараев С.М., Самсонов В.В. Геологическое строение и нефтегазоносность Селенгинской депрессии // Геология и нефтегазоносность Восточной Сибири. М.: Гостоптехиздат. 1959. С. 435–475.

Зорин Ю.А., Новоселова М.Р., Турутанов Е.Х., Кожевников В.М. Строение литосферы Монголо-Сибирской горной страны // Геодинамика внутриконтинентальных горных областей. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние. 1990. С. 143–154.

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

Ильясова А.М., Рассказов С.В., Чебыкин Е.П., Борняков С.А., Снопков С.В., Чувашова И.С., Тубанов Ц.А., Герман Е.И., Бартанова С.В. Тестирование эффекта Чердынцева–Чалова с использованием сейсмовибратора ЦВО-100 и мониторинг подобных U-гидроизотопных откликов на подготовку землетрясений на Култукском полигоне, Южный Байкал // Геология и окружающая среда. 2022. Т. 2, № 4. № 4. С. 7–25. DOI 10.26516/2541-9641.2022.4.7

Карта эпицентров землетрясений. Иркутск: Байкальский филиал Федерального исследовательского центра Единая геофизическая служба РАН, 2025. http://www.seis-bykl.ru

Корина Н.А. Хангайское нагорье // Геоморфология Монгольской народной республики. Труды Совместной Советско-Монгольской научно-исследовательской экспедиции. Вып. 28. М.: Наука, 1982. C. 87–108.

Лухнев А.В., Саньков В.А., Мирошниченко А.И., Леви К.Г., Башкуев Ю.Б., Дембелов М.Г., Залуцкий В.Т., Кале Э., Девершер Ж., Верноль М., Бехтур Б., Амаржаргал Ш. Новые данные о современных тектонических деформациях южного горного обрамления Сибирской платформы // Доклады АН. 2003. Т. 389, № 1. С.100–103.

Мельникова В.И., Гилева Н.А., Арефьев С.С., Быкова В.В., Масальский О.К. Култукское землетрясение 2008 г. с Мw = 6.3 на юге Байкала: Пространственно-временной анализ сейсмической активизации // Физика Земли. 2012. № 11. С. 44–62.

Мордвинова В.В., Дешам А., Дугармаа Т. и др. Исследование скоростной структуры литосферы на Монголо-Байкальском трансекте 2003 по обменным SV-волнам // Физика Земли. 2007. № 2. С. 21–32.

Павловский Е. В. Геологическая история и геологическая структура Байкальской горной области. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1948. 175 с.

Парфеевец А.В., Саньков В.А. Напряжённое состояние земной коры и геодинамика юго-западной части Байкальской рифтовой зоны. Новосибирск: изд-во ГЕО. 2006. 151 с.

Радзиминович Н.А., Мельникова В.И., Саньков В.А., Леви К.Г. Сейсмичность и сейсмотектонические деформации земной коры Южно-Байкальской впадины // Физика Земли. 2006. № 11. С. 44–62.

Рассказов С.В., Чувашова И.С. Вулканизм и транстенсия на северо-востоке Байкальской рифтовой системы. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2018. 383 с. ISBN  978-5-6041446-3-3

Рассказов С.В., Чувашова И.С. Импульсная скользящая транстенсия литосферы от Витимо-Удоканской горячей угловой зоны Японско-Байкальского геодинамического коридора к впадинам оз. Байкал // Геология и окружающая среда. 2024. Т. 4, № 2. C. 105–121. https://doi.org/10.26516/2541-9641.2024.2.105

Рассказов С.В., Асламов И.А., Снопков С.В., Архипенко В.И., Ильясова А.М., Чебыкин Е.П. Первый опыт мониторинга косейсмических и асейсмических вариаций ОВП, рН и температуры подземных вод Култукского резервуара в режиме реального времени (Байкальская рифтовая система) // Геология и окружающая среда. 2023а. Т. 3, № 4. С. 161–181. https://doi.org/10.26516/2541-9641.2023.4.161

Рассказов С.В., Асламов И.А., Снопков С.В., Архипенко В.И., Ильясова А.М. Чебыкин Е.П.  Мониторинг окислительно-восстановительного потенциала подземных вод в режиме реального времени на Култукском полигоне в конце 2023 – начале 2024 гг.: сопоставление электрических эффектов с землетрясениями в центральной части Байкальской рифтовой системы // Геология и окружающая среда. 2024. Т. 4, № 1. С. 42–60. https://doi.org/10.26516/2541-9641.2024.1.42

Рассказов С.В., Ружич В.В., Коваленко С.Н. Последствия и оценка угрозы землетрясений: введение // Геология и окружающая среда. 2023б. Т. 3, № 1.  С. 5–21. DOI 10.26516/2541-9641.2023.1.5

Рассказов С.В., Чебыкин Е.П., Ильясова А.М., Воднева Е.Н., Чувашова И.С., Борняков С.А., Семинский А.К., Снопков С.В., Чечельницкий В.В., Гилева Н.А. Разработка Култукского сейсмопрогностического полигона: вариации (²³⁴U/²³⁸U) и ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr в подземных водах из активных разломов западного побережья Байкала // Геодинамика и тектонофизика. 2015. Т. 6, № 4. С. 519–554. doi:10.5800/GT-2015-6-4-0192

Рассказов С.В., Чувашова И.С., Ясныгина Т.А., Фефелов Н.Н., Саранина Е.В. Калиевая и калинатровая вулканические серии в кайнозое Азии. Новосибирск: Академическое изд-во «ГЕО». 2012. 351 с.

Ружич В.В., Гилева Н.А. Карта эпицентров землетрясений Восточной Сибири, произошедших за период 1950–2005 гг., Иркутск, 2005.

Саньков В.А., Лухнев А.В., Радзиминович Н.А. и др. Количественная оценка современных деформаций земной коры Монгольского блока по данным GPS-геодезии и сейсмотектоники // Докл. АН. 2005. Т. 403, № 5. С. 685–688.

Саньков В.А., Чипизубов А.В., Лухнев А.В., Смекалин О.П., Мирошниченко А.И., Кале Э., Девершер Ж. Подход к оценке сейсмической опасности сильного землетрясения в зоне Главного Саянского разлома по данным GPS-геодезии и палеосейсмологии // Геология и геофизика. 2004. Т. 45, № 11. С. 1369–1376.

Семинский А.К. Вариации радона в подземных водах при подготовке и реализации сейсмических событий Байкальского региона // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13, № 2. С. 1–7.  https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-2s-0631

Семинский И.К., Поспеев А.В. Отражение крупных для Байкальского рифта землетрясений 2020-2021 г. в данных режимных наблюдений магнитотеллурического поля Земли // Физика Земли. 2022. № 4. С. 46–55. https://DOI: 10.31857/S0002333722040093

Семинский К.Ж., Бобров А.А. Первые результаты исследований временных вариаций эманационной активности разломов Западного Прибайкалья // Геодинамика и тектонофизика. 2013. Т. 4, № 1. С. 1–12. http://dx.doi.org/10.5800/GT-2013-4-1-0088.

Семинский К.Ж., Бобров А.А. Соотношение радоновой и сейсмической активности в Байкальской рифтовой зоне по данным эманационного мониторинга // Геодинамика и тектонофизика. 2024. Т. 15, № 1. 0744.

Семинский К.Ж., Семинский А.К. Радон в подземных водах Прибайкалья и Забайкалья: пространственно-временные вариации. // Геодинамика и тектонофизика. 2016;7(3):477-493. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-3-0218

Семинский К.Ж., Борняков С.А., Добрынина А.А., Радзиминович Н.А., Рассказов С.В., Саньков В.А., Миалле П., Бобров А.А., Ильясова А.М., Салко Д.В., Саньков А.В., Семинский А.К., Чебыкин Е.П., Шагун А.Н., Герман В.И., Тубанов Ц.А., Улзибат М., 2020. Быстринское землетрясение в Южном Прибайкалье (21.09.2020г., Мw=5.4): основные параметры, признаки подготовки и сопровождающие эффекты // Геология и геофизика. 2021. Т. 62, № 5. С. 727–743.

Семинский К.Ж., Добрынина А.А., Борняков С.А., Саньков В.А., Поспеев А.В., Рассказов С.В., Перевалова Н.П., Семинский И.К., Лухнев А.В., Бобров А.А., Чебыкин Е.П., Едемский И.К., Ильясова А.М., Салко Д.В., Саньков А.В., Король С.А. Комплексный мониторинг опасных геологических процессов в Прибайкалье: организация пилотной сети и первые результаты // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13, № 5. С. 0677.

Снопков С.В., Куроленко А.А. Особенности Хубсугульского землетрясения и его влияние на физико-химические свойства подземных вод Южного Прибайкалья // Геология и окружающая среда. 2023. Т. 3, № 1. С. 172–180. https://doi.org/10.26516/2541-9641.2023.1.172

Солоненко В.П. и др. Живая тектоника, вулканы и сейсмичность Станового нагорья. М.: Наука, 1966. 231 с. Solonenko V.P. et al. Living tectonics, volcanoes, and seismicity of the Stanovoy Highlands. Moscow: Nauka, 1966. 231 p.

Флоренсов Н.А. Геоморфология и новейшая тектоника Забайкалья // Известия АН СССР. Сер. геол. 1948. № 2. С. 3–16.

Флоренсов Н.А. Мезозойские и кайнозойские впадины Прибайкалья. М.–Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1960. 258 с.

Чалов П.И. Изотопное фракционирование природного урана. Фрунзе: Илим, 1975. 236 с.

Чалов П.И., Тузова Т.В., Алехина В.М. Изотопные параметры вод разломов земной коры в сейсмически активной зоне. Фрунзе: Илим, 1980. 105 с.

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., 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., Грачев М.А. Современное состояние вод р. Селенги на территории России по главным компонентам и следовым элементам // Химия в интересах устойчивого развития. 2012. Т. 20. С. 613–631.

Чердынцев В.В. Уран–234. М.: Атомиздат, 1969. 308 с.

Чердынцев В.В. Ядерная вулканология. М.: Наука, 1973. 208 с.

Чипизубов А.В. Реконструкция и прогноз изменений сейсмичности Земли. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2008. 240 с.

Чипизубов А.В., Смекалин О.П. Палеосейсмодислокации и связанные с ними палеоземлетрясения в зоне Главного Саянского разлома // Геология и геофизика. 1999. Т. 40, № 6. С. 936–937.

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. DOI 10.26516/2541-9641.2023.1.106

Чувашова И.С., Рассказов С.В., Ясныгина Т.А. Трассирование потенциальной сейсмической структуры в Тарятской впадине Центральной Монголии вулканическими извержениями из OIB-подобного источника 50–9 тыс. лет назад // Геология и окружающая среда. 2022. Т. 2, № 4. С. 80–103. DOI 10.26516/2541-9641.2022.4.80

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.

Bayasgalan A., Jackson J., McKenzie D. Lithosphere rheology and active tectonics in Mongolia: relations between earthquake source parameters, gravity and GPS measurements // Geophys. J. Int. 2005. V. 163. P. 1151–1179.

Dugarmaa T., Schlupp A. One century of seismicity in Mongolia (1900–2000). RCAG –DASE 2003.

Emanov A.F., Emanov A.A., Chechel’nitskii V.V., Shevkunova E.V., Fateev A.V., Kobeleva E.A., Arapov V.V., Frolov M.V.  The Khuvsgul Earthquake of January 12, 2021, ML = 6.9, in the Seismicity Structure of the Tuva–Mongolian Block // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2023. Vol. 59, No. 5. P. 733–748.

Emanov A.F., Emanov A.A., Chechel’nitskii V.V., Shevkunova E.V., Radziminovich Ya.B., Fateev A.V., Kobeleva E.A., Gladyshev E.A., Arapov V.V., Artemova A.I., Podkorytova V.G. The Khuvsgul Earthquake of January 12, 2021 (MW = 6.7, ML = 6.9) and early aftershocks // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2022. Vol. 58, No. 1. P. 59–73.

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

Ilyasova A.M., Rasskazov S.V., Chebykin E.P., Bornyakov S.A., Snopkov S.V., Chuvashova I.S., Tubanov Ts.A., German E.I., Bartanova S.V. Testing the Cherdyntsev–Chalov effect using a seismic vibrator ЦВО-100 and monitoring of similar U-hydroisotopic responses to earthquake preparation in the Kultuk test site, Southern Baikal // Geology and Environment. 2022. Vol. 2, No. 4. P. 7–25. DOI 10.26516/2541-9641.2022.4.7

Ovsyuchenko A.N., Demberel S., Butanayev Y.V., Koshevoy N.G., Batsaikhan Ts., and Baatar N. The Khubsugul Earthquake of January 12, 2021, Mw = 6.7, Northern Mongolia // Geological effects and tectonic position of the source // Doklady Earth Sciences. 2023. Vol. 511, Part 1. P. 566–570.

Rasskazov S., Chuvashova I., Yasnygina T., Saranina E., Gerasimov N., Ailow Y., Sun Y.-M. Tectonic generation of pseudotachylytes and volcanic rocks: Deep-seated magma sources of crust-mantle transition in the Baikal Rift System, Southern Siberia // Minerals. 2021. V. 11, N 5. P. 487.

Rasskazov S.V., Chuvashova I.S., Yasnygina T.A., Saranina E.V. Late Cenozoic high and low temperature magma generation from primordial and age-modified mantle materials beneath Dariganga in Southeast Mongolia: Factors of mantle degassing and adiabatic upwelling // Geosystems and Geoenvironment. 2024а. Vol. 3, No. 1. 100295. https://doi.org/10.1016/j.geogeo.2024.100295

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., Ilyasova A.M., Snopkov S.V., Chuvashova I.S., Bornyakov S.A., Chebykin E.P. Chemical hydrogeodynamics of the Kultuk groundwater reservoir versus paragenetically related large earthquakes in the central Baikal Rift System, Siberia // Journal of Earth System Science. 2024b. Vol. 133, 190. https://doi.org/10.1007/s12040-024-02392-2

Tubanov Ts.A., Sanzhieva D.P.D., Kobeleva E.A., Predein P.A., Tcydypova L.R. Kudara Earthquake of September 12, 2020 (MW = 5.5) on Lake Baikal: Results of Instrumental and Macroseismic Observations // Seismic Instruments. 2022. Vol. 58, No. 1. P. 86–98.

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

Чебыкин Евгений Павлович,

кандидат химических наук, старший научный сотрудник,

664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128,

Институт земной коры СО РАН,

664033, Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3,

Лимнологический институт СО РАН,

еmail: epcheb@yandex.ru

Ильясова Айгуль Маратовна,

кандидат геолого-минералогических наук, ведущий инженер,

664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128,

Институт земной коры СО РАН,

еmail: ila@crust.irk.ru

Снопков Сергей Викторович,

кандидат геолого-минералогических наук,

664003, Иркутск, ул. Ленина, д. 3,

Иркутский государственный университет, геологический факультет,

доцент,

664074, г. Иркутск, ул. Курчатова, 3,

Сибирская школа геонаук, Иркутский национальный исследовательский технический университет,

ведущий научный сотрудник,

email: snopkov_serg@mail.ru.

Чувашова Ирина Сергеевна,

кандидат геолого-минералогических наук,

664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128,

Институт земной коры СО РАН,

старший научный сотрудник,

тел.: (3952) 51–16–59,

email: chuvashova@crust.irk.ru