УДК 504.43:550.845 (51)

https://doi.org/10.26516/2541-9641.2025.2.124

EDN: ZRWIAJ

Вариации U компонентов и Si–Na/Li температур в резервуарах подземных вод на южном фланге Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины в 2012–2024 гг.: соотношение осевых и фланговых сейсмогенных деформаций в Байкальской рифтовой системе

С.В. Рассказов^1,2, А.М. Ильясова¹, Йи-минь Сунь³, С.В. Снопков^2,4, Е.П. Чебыкин^1,5

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

²Иркутский государственный университет, г. Иркутск, Россия

³Институт природных ресурсов и экологии Хэйлунцзянской академии наук, г. Харбин, Китай

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

⁵Лимнологический институт СО РАН, г. Иркутск, Россия

Аннотация. Выявлены согласованные вариации U компонентов и Si–Na/Li температур в резервуарах подземных вод на южном фланге Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины, определяющие единство новейшей структуры хр. Хамар-Дабан, переходящей с южного фланга Тункинской долины на южный фланг Южно-Байкальской впадины. На южном плече Тункинской долины, в участке соединения хребтов Хамар-Дабан и Ургудеевский, трассирован Торско-Ургудей-Ниловский пограничный пояс подземных вод с высоким отношением активностей ²³⁴U/²³⁸U (ОА4/8 = 2–3), ограничивающий с востока, юга и запада ядро Тункинской геотермальной аномалии с низким ОА4/8 (менее 1.8). В 2012–2024 гг. на мониторинговых станциях БРС получены гидрогеохимические сигналы подземных вод, свидетельствующие о повсеместном переходе от Култукской сейсмической активизации к Байкало-Хубсугульской в 2014–2015 гг. и об отсутствии на многих полигонах территории гидрогеохимических изменений во время сильных землетрясений Байкало-Хубсугульской активизации в конце 2020 – начале 2021 гг. Предполагается, что в 2014–2015 гг. получили развитие всеобъемлющие сейсмогенные деформации земной коры БРС в ее осевой части и на флангах, тогда как локализация сильных деформаций в осевых сейсмогенерирующих структурах повлекла за собой сильные землетрясения Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации 2020–2023 гг. Фланговое и дистальное расширение сейсмичности БРС в 2023–2025 гг. может отражать сейсмогенное вхождение земной коры в состояние, подобное состоянию 2014–2015 гг. Подчеркивается ключевое значение выбора пункта мониторинга для оценки состояния земной коры. Для БРС полная информация получается в осевом Култукском полигоне, тогда как на флангах наиболее важное предсейсмогенное состояние земной коры для сильных землетрясений не регистрируется, и наблюдения бесполезны.

Ключевые слова: подземные воды, уран, ²³⁴U/²³⁸U, эффект Чердынцева–Чалова, геотермометры, землетрясение

Введение

Для оценки сейсмогенного состояния земной коры Байкальской рифтовой системы (БРС) в 2012 г. был организован гидрогеохимический мониторинг подземных вод. В качестве опорного полигона выбрана территория пос. Култук в осевой части этой структуры, расположенная в области перехода от растягивающейся Южно-Байкальской впадины к сжимающейся восточной части Тункинской долины (Рассказов и др., 2015; Чебыкин и др., 2015). Такой выбор основывался на преимущественном распространении землетрясений (в том числе, сильных) вдоль осевых впадин БРС.

За 13 лет мониторинга подземные воды Култукского резервуара показали высокую чувствительность в регистрации гидрогеохимических процессов верхней части земной коры, сопровождавшихся ее парагенетическими изменениями с реализацией сильных землетрясений в средней части. В ходе мониторинга были выявлены косейсмические вариации урановых компонентов (концентрации U, А4 = активности ²³⁴U и ОА4/8 = отношения активностей ²³⁴U/²³⁸U), а также Si и Na/Li температур при переходе от сейсмического цикла, обозначенного сильным Култукским землетрясением, произошедшим 27 августа 2008 г., к сейсмическому циклу, который ознаменовался тремя сильными землетрясениями: Быстринским, Кударинским и Хубсугульским, произошедшими, соответственно, 21 сентября, 10 декабря 2020 г. и 12 января 2021 г. Были определены гидрогеохимические параметры подземных вод, которые поддерживались на полигоне после Култукского землетрясения 27 августа 2008 г. до Голоустного землетрясения 05 сентября 2015 г. умеренной силы (К=12.4). В результате перестройки, сопровождавшей это землетрясение, в гидрогеохимических параметрах подземных вод произошли изменения. Тренды, характеризующие состояние земной коры Култукского землетрясения 2008 г. сменились трендами, свойственными Байкало-Хубсугульской серии сильных землетрясений 2020–2021 гг. Гидрогеохимические вариации 2012–2015 гг. соответствовали заключительному этапу култукских сейсмических событий, а гидрогеохимические вариации 2015–2020 гг. – подготовительному этапу байкало-хубсугульских сейсмических событий (до реализации сильного Быстринского землетрясения 21 сентября 2020 г.).

В чувствительном Култукского резервуаре подземных вод осевой части БРС отслеживается приближение всех сильных землетрясений этой структуры. Вопрос о различии состояния земной коры на флангах БРС решается определением гидрогеохимических вариаций в подземных водах фланговых сейсмоактивных структур в сопоставлении с гидрогеохимическими вариациями подземных вод опорного (осевого) Култукского резервуара. Для оценки состояния земной коры на флангах и по дистали БРС параллельно с наблюдениями на осевом (опорном) Култукском полигоне разрабатываются другие полигоны: Иркутский, Олхинский, Листвянский, Больше-Котовский, Приольхонский, Турунтаевский, Максимихинский, Улан-Баторский, Мондинский, Ниловский, Аршанский и Орликский (Рассказов и др., 2018, 2023а,б, 2024, 2024а; Чебыкин и др., 2023). По результатам наблюдений на этих полигонах в сейсмоактивных структурах выявляются временные изменения гидрогеохимических параметров подземных вод, согласующиеся и не согласующиеся с вариациями параметров подземных вод Култукского резервуара.

Цель настоящего исследования – определить тренды урановых компонентов и Si–Na/Li температур в подземных водах южного фланга Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины в сопоставлении с трендами в подземных водах осевого Култукского полигона во временном интервале наблюдений 2012–2024 гг.

Опробование, хранение и аналитические исследования природных вод

В подземных водах южного фланга Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины в период с 2012 до 2024 г. опробованы подземные и поверхностные воды территорий, обозначенных на рис. 1. Особый интерес представляют родники Хонгор-Уула, расположенные в долине р. Харагун, врезанной в северные отроги Ургудеевского хребта. На правом берегу, на расстоянии 820 м, опробована группа родников H-1–H-3, на левом берегу – более компактная группа родников H-4–H-8. Расстояние между родниковыми группами (от родника H-2 до родника H-4) составляет 2340 м (рис. 1б).

Рис. 1. Точки опробования подземных и поверхностных вод южного побережья Байкала и Юго-Западного Прибайкалья. а – общая схема территории (ст. 17 – мониторинговая станция, родник на 32-м км трассы Култук–Монды; ВТ-82 – р. Снежная, 600 м от места впадения в оз. Байкал; ВТ-88 – р. Хара-Мурин, 190 м от места впадения в оз. Байкал); б – детальная схема расположения родников Хонгор Уула (р. Харагун); в – детальная схема расположения родников р. Марта; г – детальная схема опробования родников и рек в районе г. Слюдянка; д – детальная схема опробования скважин, родников и рек в районе г. Байкальск.

Fig. 1. Groundwater and surface water sampling sites on the southern coast of Lake Baikal and area to the southwestern of Lake Baikal. a – general map of the area (monitoring station 17 – spring at 32 km of the Kultuk-Mondy highway; ВТ-82 – Snezhnaya River, 600 m from its mouth in Lake Baikal; ВТ-88 – Khara-Murin River, 190 m from its mouth in Lake Baikal); б – detailed map of the Khongor Uula springs (Kharagun River); в – detailed map of the Marta River springs; г – detailed map of spring and river sampling in the Slyudyanka area; д – detailed map of well, spring, and river sampling in the Baikalsk town area.

Для определения химического элементного состава природная вода фильтруется 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 взвешивают и рассчитывают точное содержание азотной кислоты (типично 2 %) и индия (типично 30 ppb). В подготовленных растворах определяют содержание 72 химических элементов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) на квадрупольном масс-спектрометре Agilent 7500 (Чебыкин и др., 2012). Изотопы урана определяются после его выделения на ионно-обменной колонке из отдельной пробы воды. Обычно достаточно 400 мл. Детали методики приведены в работах (Чебыкин и др., 2007, 2015).

Результаты

Тренды урановых компонентов и общей минерализации поверхностных и подземных вод

Поверхностные и подземные воды рассматриваются в сопоставлении с составом глубинных вод Южно-Байкальского резервуара (ЮБР), который характеризуется концентрацией U=0.45 мкг/дм³ при общем количестве растворенных элементов (общей минерализации, ОМ) около 100 мг/дм³ и отношении U/ОМ = 0.0045 (рис. 2). По изотопным отношениям урана и стронция (ОА4/8 и ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) глубинная вода ЮБР входит в Култукский резервуар подземных вод в качестве одного из компонентов (Рассказов и др., 2020).

Рис. 2. Диаграммы U – общая минерализация (ОМ) вод поверхностного стока (а) и подземных вод (б) на южном фланге Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины в Култукский и Байкало-Хубсугульский сейсмические циклы. Конечные компоненты на трендах: I – метеорный; II – подземные воды, насыщенные флюидами–окислителями; III – подземные воды, насыщенные флюидами–восстановителями.

Fig. 2. Diagrams of U versus total salinity (OM) of surface runoff water (a) and groundwater (б) at the southern flank of the South Baikal Basin and Tunka Valley in the Kultuk and Baikal-Khubsugul seismic cycles. Final end-members on trends: I – meteoric; II – groundwater saturated with oxidizing fluids; III – groundwater saturated with reducing fluids.

В поверхностных водах южного фланга Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины отношение U/ОМ не превышает этот параметр ЮБР. В финале Култукского сейсмического цикла (в 2013–2014 гг.) это отношение поверхностных вод приближается к значению ЮБР, а во время основной активизации Байкало-Хубсугульского сейсмического цикла (в 2020–2022 гг.) заметно падает с относительным снижением концентрации U и ОМ. В поверхностных водах действует комплекс процессов взаимодействия «вода-порода», в том числе, проявляется роль газов–окислителей и газов–восстановителей. Поскольку четырех-валентная форма урана труднорастворима в воде, а шестивалентная форма – легко переходит в водный раствор, растворимость урана в природных водах снижается в присутствии газов–восстановителей (Н₂, H₂S и др.) и возрастает в присутствии газов–окислителей. Временной тренд поверхностных вод от 2013–2014 гг. к 2020–2022 гг. может свидетельствовать о снижении роли флюидов–окислителей и возрастании роли флюидов–восстановителей.

Часть фигуративных точек поверхностных вод отчетливо распределяется вдоль линии U/ОМ = 0.001. На диаграмме 2а фигуративные точки вод р. Тигунчихи (ст. 14r) находятся вблизи линии U/ОМ = 0.001 (средние значения ОМ = 60 мг/дм³, U = 0.07 мкг/дм³). Фигуративные точки речных вод 2013–2014 гг. также находятся вблизи линии U/ОМ = 0.001, но в основном отклоняются выше нее, по направлению к составу ЮБР. Фигуративные точки речных вод 2020–2022 гг. находятся вблизи линии U/ОМ = 0.001 и отклоняются от нее с понижением концентрации U и значений ОМ. Наиболее низкой минерализацией (ОМ = 17 мг/дм³) при низкой концентрации U (0.0025 мкг/дм³) характеризуется вода из ручья на склоне вблизи оз. Сердце, к югу от пика Черского (ст. Р0). Низкая минерализация объясняется здесь метеорным происхождением вод в высокогорных условиях. Другие точки (Р2 – левый приток р. Слюдянка, в 13.9 км выше базы МЧС; 8-ПР – Поганый ручей, в 10 м выше устья на промплощадке БЦБК) может обозначать заметное влияние на компонентный состав речных вод газов–восстановителей.

Так же как и в поверхностных водах, в подземных водах отношение U/ОМ в основном не превышает значение ЮБР. На диаграмме 2б массив фигуративных точек подземных вод несколько сдвинут вниз и вправо относительно состава ЮБР. Минимальная общая минерализация (ОМ = 18 мг/дм³) при содержании U = 0.013 мкг/дм³ определяется в воде колодца метеостанции «Хамар-Дабан». Так же как в воде ручья у оз. Сердца, низкое значение ОМ воды колодца отражает ее метеорное происхождение. В воде родников Марты общая минерализация повышается вдоль линии U/ОМ = 0.001 до интервала 50–69 мг/дм³ с повышением концентрации U до интервала 0.035–0.076 мкг/дм³. Эта вода имеет состав, близкий по отношению U/ОМ составу вод р. Тигунчиха. Дальнейшее повышение обоих параметров вдоль линии U/ОМ = 0.001 приводит к границе фигуративных полей вод родника ст. 17 и утуликских малоглубинных скважин (глубина до 10 м) (средние значения ОМ = 300 мг/дм³, U = 0.33 мкг/дм³).

Вблизи линии U/ОМ = 0.001 находятся фигуративные точки родниковых вод ст. 17 временного интервала 2012–2014 гг., тогда как фигуративные точки родниковых вод этой станции частично отклоняются вверх, с возрастанием концентрации U. Такой же характер отклонения фигуративных точек имеют подземные воды района Слюдянки и других территорий южного берега Байкала. Точки рассредоточены между линиями U/ОМ = 0.001 и U/ОМ = 0.006. Максимальное значение отношения U/ОМ подчеркивается точками ряда наблюдений 2012–2022 гг. родниковых вод ст. 14к (ключ Тигунчиха) Култукского полигона с отчетливым возрастанием концентрации U и ОМ. Наблюдается общая временная тенденция смещения фигуративных точек подземных вод южного берега Байкала и ст. 14к с возрастанием концентрации U и ОМ. Эта тенденция реализуется в совокупности фигуративных точек подземных вод 2020–2022 гг., объединяющихся в конечный компонент II, наиболее подверженный влиянию флюидов–окислителей.

Фигуративные точки вод из малоглубинных утуликских скважин района Байкальска вместе с точками вод из более глубоких (до 60 м) солзанских скважин этой территории образуют тренд относительного снижения U (до 0.003 мкг/дм³) и ОМ (до 100 мг/дм³). Отношение U/ОМ снижается почти на порядок. Подобный тренд наблюдается в водах разноглубинных скважин пос. Быстрая. Фигуративные точки смещаются от значений концентрации U 2.2 мкг/дм³ и общей минерализации 400 мг/дм³ в воде 7-метровой скважины до значений концентрации U 0.006 мкг/дм³ и общей минерализации 200 мг/дм³ в воде 60-метровой скважины. В этих трендах наблюдается усиление влияния газов–восстановителей при увеличении глубины вод, извлекаемых скважинами. К этой же группе подземных вод относятся воды родников Хонгор Уула, которые используются местным населением для лечебных целей. Общая масса растворенных элементов в водах родников Хонгор Уула не превышает 330 мг/дм³. Тенденция относительного снижения концентрации U и ОМ реализуется в совокупности фигуративных точек подземных вод 2020–2024 гг., объединяющихся в конечный компонент III, наиболее подверженный влиянию флюидов–восстановителей.

OA4/8 в поверхностных водах южного фланга Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины не превышает 1.6, т.е. существенно ниже значения ЮБР (1.96). В финале култукских сейсмических событий (в 2013–2014 гг.) это отношение поверхностных вод меняется от 1.0 до 1.6. Два определения OA4/8 в поверхностных водах основной активизации Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации (в 2020–2023 гг.) показали низкие значения (1.19 и 1.06) (рис. 3а).

Рис. 3. Диаграммы ОА4/8 – ОМ вод поверхностного стока (а) и подземных вод (б) южного фланга Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины в Култукский и Байкало-Хубсугульский сейсмические циклы. На панели а ст. 14r – вода р. Тигунчиха. Другие условные обозн. см. рис. 2.

Fig. 3. Diagrams AR4/8 (activity ratio ²³⁴U/²³⁸U, ОА4/8) versus total salinity (OM) of surface runoff water (a) and groundwater (б) in the southern flank of the South Baikal Basin and Tunka Valley during the Kultuk and Baikal-Khubsugul seismic cycles. On panel a, station 14r – water from Tigunchikha river. Others symbols are as in Fig. 2.

OA4/8 в подземных водах в основном также низкое. Значения выше 1.6 определены в роднике ст. 17 и в родниках Хонгор Уула (рис. 3б). ОМ возрастает с 2012–2014 гг. к 2020–2024 гг. в родниковой воде ст. 17 при выдержанном интервале значений OA4/8 (1.61–1.71). В пробах вод из родников Хонгор Уула, отобранных в один день (11.09.2018), значения OA4/8 меняются от 1.33 до 2.94. Проявляется тенденция возрастания OA4/8 с возрастанием ОМ. Минимальное значение OA4/8 (1.33) получено для воды наиболее северного родника «Желудочный», расположенного между р. Харагун и ее притоком р. Ехэ-Убур (точка опробования HU-1 на рис. 1б). При движении к югу для родников HU-2 и HU-3 получены, соответственно, значения 1.70 и 2.05. Значения ОМ в пробах HU-1–HU-3 находятся в интервале 160–220 мг/дм³. Еще южнее для пяти родников получен интервал значений OA4/8 от 2.47 до 2.94. Для четырех из них (точки опробования HU-5– HU-8) значения OA4/8 находятся в узком диапазоне (1.47–1.56) при максимальных значениях ОМ (310–330 мг/дм³). Более высокое значение OA4/8 (2.94) определено при слегка пониженном значении ОМ (300 мг/дм³) для воды родника «Печеночный», расположенного на левом берегу р. Харагун, на северном окончании родниковой линии (точка опробования HU-4).

Оценки Si и Na/Li температур в резервуарах подземных вод

Поверхностные воды в основном содержат мало кремния в связи с их преимущественным происхождением из метеорных осадков. Присутствие этого компонента в некоторых пробах рек Похабиха (ст. ВТ-14), Култучная, Буровщина (ст. ВТ-21) и Талая (ст. 62) (рис. 4а) может свидетельствовать о его поступлении из почв или разгрузке подземных вод в речные водотоки.

Температуры компонентов, присутствующих в подземных водах, оцениваются по кремниевому (халцедоновому) геотермометру (Arnorsson et al., 1983) и натрий-литиевому геотермометру (Fouillac, Michard, 1981). Для подземных вод ст. 17 в 2012–2014 гг. рассчитывается узкий интервал температур (T(Si)=19–20 °С), а в 2020–2024 гг. – также узкий интервал более высоких температур (T(Si)=31–34 °С). Температура T(Na/Li) подземных вод ст. 17 меняется от узкого интервала (62–67 °С) к более широкому интервалу (50–94 °С). Подземные воды южного берега Байкала в 2013–2014 гг. имеют, подобно водам этих же лет ст. 17, низкие температуры T(Si) (6–27 °С) при повышенной температуре T(Na/Li) (80–117 °С). Проба воды S14, отобранная в 2022 г., приближается по параметрам T(Si) и T(Na/Li) к значениям вод ст. 17 в интервале 2020–2024 гг. (рис. 4). Таким образом, для родниковых вод ст. 17 и подземных вод южного берега Байкала устанавливается общее возрастание T(Si) от финала Култукского сейсмического цикла к основному этапу Байкало-Хубсугульской активизации.

По соотношению температур T(Si) – T(Na/Li) родники Хонгор-Уула разделяются на 2 группы; фигуративные точки северо-восточной группы родников HU-1–HU-3, расположенной на правобережье р. Харагун (рис. 4б), смещены в правую, верхнюю часть диаграммы T(Si) – T(Na/Li), тогда фигуративные точки юго-западной группы родников HU-4–HU-8, расположенной на левобережье р. Харагун, – вниз относительно точек группы родников HU-1–HU-3. Возрастание концентрации кремния от подземных вод первой группы родников ко второй может свидетельствовать об относительном увеличении глубины резервуара, а одновременно возрастающее ОА4/8 – об усилении циркуляции подземных вод при растяжении земной коры.

Рис. 4. Диаграмма температурных оценок и глубинного эквивалента температур (ГЭТ) в резервуарах подземных вод южного фланга Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины. Условные обозн. см. рис. 2. Температура в резервуаре подземных вод рассчитывается по халцедоновому (Т(Si)) (Arnorsson et al., 1983) и натрий-литиевому (Т(Na/Li)) геотермометрам (Fouillac, Michard, 1981). ГЭТ получается исходя из регионального геотермического градиента 25 °С/км (Голубев, 2007). Намечается переход от Култукского к Байкало-Хубсугульскому сейсмическому циклу.

Fig. 4. Diagram of temperature estimates and deep equivalent of temperatures (ГЭТ) in groundwater reservoirs of the southern flank of the South Baikal Basin and Tunka Valley. Symbols are as in Fig. 2. In a groundwater reservoir, temperatures T(Si) and T(Na/Li) are calculated using chalcedony geothermometer (Arnorsson et al., 1983) and sodium-lithium one (Fouillac, Michard, 1981). Deep equivalent of temperatures are obtained from the regional geothermal gradient of 25 °C/km (Golubev, 2007). The diagram shows a transition from the Kultuk to the Baikal-Khubsugul seismic cycle.

Обсуждение

Предварительные замечания

В орографической схеме Н.А. Флоренсова (1960) южный фланг Южно-Байкальской впадины и восточной части Тункинской долины образует хр. Хамар-Дабан, который ограничивается на востоке долиной р. Селенга и на западе – долиной р. Зун-Мурин. Западнее Зун-Мурина протягивается хр. Ургудеевский (рис. 5). В структурах Тункинской долины выявляются текущие деформации активных разломов в условиях растяжения (на фоне сжатия), обозначенные возрастанием ОА4/8 в виде зон (Култукской и Туранской) и локальных участков (Мондинского, Ниловского, Зактуйского и Северо-Торского). Эти деформационные участки пространственно связаны с образованием западной (Ниловско-Мондинской) и восточной (Еловско-Култукской) секций тектонических инверсий в Тункинской долине и отражают контроль пространственного распределения текущих деформаций в коре поперечными (субмеридиональными) зонами, повлиявшими на пространственно-временное распределение кайнозойского вулканизма.

Рис. 5. Схема распространения подземных вод с высоким ОА4/8 в структурах Тункинской долины и западной части Южно-Байкальской впадины. Ядро Тункинской геотермальной аномалии (ТН) ограничивается с востока, юга и запада Торско-Ургудей-Ниловским пограничным поясом подземных вод с высоким ОА4/8 в родниках: СТ – Северо-Торский, ЗК – Зактуйский, ХУ – Хонгор-Уула, ТРН – Туранский (в родниках и скважинах), НЛ – Ниловский (в родниках и скважинах). Ограничения ядра Култук-Мишихинской геотермальной аномалии (КМ) обозначаются на побережье оз. Байкал подземными водами с высоким ОА4/8 в родниках и скважинах Култука, Больших Котов, Солзана и Мысовки. Цифровые обозначения: 1– 6 – впадины Тункинской долины: 1 – Мондинская, 2 – Хойтогольская, 3 – Туранская, 4 – Тункинская, 5 – Торская, 6 – Быстринская; 7 – Южно-Байкальская впадина; 8–10 – тектонические ступени Южно-Байкальской впадины, перекрытые осадочными отложениями: 8 – Танхойская, 9 – Усть-Селенгинская, 10 – Солзанская; 11–12 – малые впадины на южном фланге Южно-Байкальской впадины: 11 – Итанцинская и Хамская, 12 – Котокельская; 13–16 – то же в структурном сочленении Южно-Байкальской впадины и Баргузинской долины: 13 – Туркинская, 14 – Максимихинская, 15 – Ямбуйская, 16 – Усть-Баргузинская; 17 – Баргузинская долина; 18–20 – малые впадины на южном фланге Баргузинской долины: 18 – Ясская, 19 – Богундинская, 20 – Гаргинская; 21–23 – то же, на ее северо-восточном продолжении: 21 – Амутская, 22 – Тураки, 23 – Нироконская. Транстенсионные сегменты: ЦБ – Центрально-Баргузинский, ЯМ – Ямбуйский. Инверсионные секторы сжатия: ЕК – Еловско-Култукский, НМ – Ниловско-Мондинский, ЮБ – Южно-Баргузинский. В качестве основы используется фрагмент схемы центральной части Байкальской рифтовой зоны из работы (Флоренсов, 1960) с изменениями и дополнениями. Ядро Култук–Мишихинской геотермальной аномалии обозначается по данным измерения теплового потока на дне Байкала (Голубев, 2007). Култук–Мишихинская и Тункинская геотермальные аномалии разделены между собой Еловско-Култукским инверсионным сектором сжатия земной коры восточной части Тункинской долины.

Fig. 5. Scheme of distribution of groundwater with high AR4/8 in structures of the Tunka Valley and western part of the South Baikal Basin. A core of the Tunka geothermal anomaly (TH) is limited from the east, south, and west by the Tory-Urgudey-Nilovka boundary belt of groundwater with high AR4/8 in springs: CT – North Tory, ЗК – Zaktuy, ХУ – Khongor-Uula, ТРН – Turan (in springs and wells), НЛ – Nilovka (in springs and wells). Boundaries of a core of the Kultuk-Mishikha geothermal anomaly (KM) are designated on the Lake Baikal coast groundwater with high AR4/8 in the springs and wells of the Kultuk, Bolshie Koty, Solzan, and Mysovka setlments. Designations by figures: 1–6 – basins of the Tunka Valley: 1 – Mondy, 2 – Khoytogol, 3 – Turan, 4 – Tunka, 5 – Tory, 6 – Bystraya; 7 – South Baikal; 8–10 – tectonic steps of the South Baikal Basin covered by sediments: 8 – Tankhoy, 9 – Ust-Selenga, 10 – Solzan; 11–12 – small basins on the southern flank of the South Baikal Basin: 11 – Itantsy and Khama, 12 – Kotokel; 13–16 – the same at the structural junction between the South Baikal Basin and Barguzin Valley: 13 – Turka, 14 – Maksimikha, 15 – Yambuy, 16 – Ust-Barguzin; 17 – Barguzin Valley; 18–20 – small basins on the southern flank of the Barguzin Valley: 18 – Yassa, 19 – Bogundin, 20 – Garga; 21–23 – the same, on its northeastern continuation: 21 – Amuty, 22 – Turaki, 23 – Nirokon. Transtensional segments: ЦБ – Central Barguzin, ЯМ  – Yambuy. Inversion sectors of compression: EK – Elovka-Kultuk, НМ  – Nilovka-Mondy, ЮБ – South Barguzin. A map fragment of the central part of the Baikal rift zone (Florensov, 1960) is used as a basis with changes and additions. The core of the Kultuk-Mishikha geothermal anomaly is designated from the data of heat flow measurements at the bottom of Lake Baikal (Golubev, 2007). The Kultuk-Mishikha and Tunka geothermal anomalies are separated from each other by the Elovka-Kultuk inversion sector of crustal compression in the eastern part of the Tunka Valley.

Структурные условия образования родников Хонгор-Уула: трассирование южного ограничения Тункинской геотермальной аномалии повышенным ОА4/8 подземных вод

Родники Хонгор-Уула пространственно связаны с районом распространения многочисленных активных разломов, выраженных в рельефе. Большинство из них имеет субвертикальные плоскости и выражены прямыми линиями. Севернее обеих групп родников, на склонах речной долины, наблюдаются, однако, наклоненные плоскости разломов, погружающихся к югу, в сторону выходов родников. Расстояние от выхода плоскости разлома на земную поверхность до родника НU-1 северо-восточной группы составляет 360–380 м, расстояние до родника HU-3 увеличивается до 1020 м, а до родника HU-2 – до 1450 м. На юго-западе различаются три наклоненных (дуговых) разлома. Отчетливо наклонен средний разлом, расстояние от которого до родников НU-4–НU-8 составляет 980–1220 м. Расстояние до родников относительно наиболее северного дугового разлома увеличивается до 1270 м, а относительно южного – уменьшается до 800 м (рис. 6).

Рис. 6. Пространственные соотношения выходов родников Хонгор-Уула с дуговыми разломами, выраженными в рельефе. На правом берегу р. Харагун находится северо-восточная группа родников HU-1–HU-3, на левом – юго-западная группа родников HU-4–HU-8. Дуговые разломы, падающие к югу, фокусируются под родниками.

Fig. 6. Spatial relationships between outlets of the Khongor-Uula springs and faults expressed in relief. The northeastern group of springs HU-1–HU-3 occur on the right (eastern) bank of the Kharagun River, the southwestern group of springs HU-4–HU-8 is on the left (western) one. The arc faults, dipping to the south, are focused under the springs.

Оценивая температуру подземных вод по халцедоновому геотермометру (Arnorsson et al., 1983) и принимая региональный геотермический градиент 25 °С/км (Голубев, 2007), получаем кривые плоскостей дуговых разломов, контролирующих глубины резервуара Хонгор-Уула, питающего родники (рис. 7). Для родников северо-восточной группы получаем крутое падение плоскости разлома вблизи земной поверхности с ее выполаживанием на глубине около 1.6 км. Реконструируем листрический разлом.

Родники юго-западной группы находятся практически в одной точке, но их питающий резервуар представлен двумя уровнями, один из которых (родники HU-5–HU-8) сопоставляется с уровнем 1.6 км листрического разлома, контролирующего поступление вод из резервуара северо-восточной группы родников, другой (родник HU-4) находится на глубине 2.1 км. Поскольку юго-западной группе родников пространственно соответствуют три дуговых разлома (см. рис. 6), предполагается основной контроль поступления вод из резервуара подземных вод наиболее ярко выраженным средним дуговым разломом и дополнительное поступление вод родника HU-4 из более глубокой плоскости северного дугового разлома. В обоих случаях проявляется листрическая конфигурация разломных плоскостей.

Рис. 7. Диаграмма вариаций содержания Si в водах родников Хонгор-Уула в зависимости от расстояния от плоскостей дуговых (листрических) разломов до их выходов. Условные обозн. см. рис. 2.

Fig. 7. Diagram of Si content variations in waters of the Khongor-Uula springs versus distances to their outlets from the plane of the arc (listric) fault. Symbols are as in Fig. 2.

Родники Хонгор-Уула относятся к Торско-Ургудей-Ниловскому пограничному поясу малоглубинных деформаций земной коры, обрамляющему с юга ядро Тункинской геотермальной аномалии. Пояс трассируется по высоким значениям OA4/8 в подземных водах из активных разломов от родников Хонгор-Уула на восток-северо-восток, через Зактуйское сочленение Еловской междувпадинной перемычки с южным плечом Тункинской долины в северное горное обрамление Торской впадины, и на запад-северо-запад, в Ниловскую междувпадинную перемычку. Возможно, что контроль поступления подземных вод листрическими разломами проявляется не только в родниках Хонгор-Уула, но и вдоль всей трассы Торско-Ургудей-Ниловского пояса, ограничивающего Тункинскую геотермальную аномалию (рис. 8). Для проверки этой гипотезы нужны дополнительные исследования.

Рис. 8. Схема соотношений Торско-Ургудей-Ниловского пояса с ядром Тункинской геотермальной аномалии. Пояс трассируется по высоким значениям OA4/8 в подземных водах из активных разломов.

Fig. 8. Scheme of relationship between the Tory-Urgudey-Nilovka belt with the core of the Tunka geothermal anomaly. The belt is traced by high values of AR4/8 in groundwater from active faults.

Современные движения по разломам отражаются в развитии микротрещиноватости пород, способствующей свободной циркуляции в условиях растяжения земной коры и, как следствие, высоких значениях ОА4/8 резервуара подземных вод родников Хонгор-Уула и других водопунктов в Торско-Ургудей-Ниловском пограничном поясе. В подземных водах, пространственно соответствующих геотермальной аномалии Тункинской впадины, значения ОА4/8 низкие (в основном близки к 1, не превышают 1.8). Ниловские радоновые воды имеют высокое ОА4/8 (2.2–3.3) при концентрации U = 1.74–2.90 мкг/л. Радоновые воды р. Шумак (в 20 км севернее радоновых вод Ниловой Пустыни) дают интервал низких отношений ОА4/8 (1.16–1.26) при более высокой концентрации U (3.6–9.9 мкг/л). По критерию низкого ОА4/8 Шумакские радоновые родники могут включаться в Тункинскую геотермальную аномалию. Она характеризуется высоким отношением ³He/⁴He (около 1.1×10⁻⁵) (Pinneker et al., 1995; Polyak, 2003). В шумакских радоновых водах гелиевое изотопное отношение не известно. Если оно окажется сопоставимым с гелиевым изотопным отношением минеральных вод Тункинской впадины, Тункинская геотермальная аномалия будет иметь продолжение к северу и северо-западу относительно ее обозначившегося ядра.

Деформационная картина Тункинской долины, запечатленная в гидрогеохимических параметрах подземных вод, отражает локальное термальное состояние земной коры. В геотермальном ядре Тункинской впадины породы земной коры пластичнее, чем в его обрамлении, поэтому тектонические напряжения, которые выразились бы в высоких значениях ОА4/8 резервуара подземных вод, в нем не концентрируются. Во время основных сейсмических событий Байкало-Хубсугульской активизации 2020–2021 гг. каких-либо гидрогеохимических изменений в аршанских минеральных водах не выявлено, хотя определены резкие изменения при смене Култукской активизации Байкало-Хубсугульской в 2014–2015 гг. (Рассказов и др., 2024б). Эпицентры сильных сейсмических толчков, таких как, Зактуйское землетрясение 1995 г. и Хойтогольское землетрясение 2003 г., проявились в обрамлении Тункинской геотермальной аномалии.

Мы приходим к выводу о том, что, с одной стороны, Тункинская геотермальная аномалия способствует пластичности материала земной коры, с другой стороны, пластичный материал переходит по латерали в более жесткое окружение, в котором тектонические напряжения могут создаваться и с течением времени реализовываться в сильных землетрясениях. Регистрация состояния земной коры зависит от положения станции гидрогеохимического мониторинга относительно геотермальной аномалии. Станция, расположенная на территории Тункинской геотермальной аномалии не чувствительна к регистрации предсейсмогенного состояния земной коры, тогда как в ее обрамлении (в Торско-Ургудей-Ниловском пограничном поясе) станция обладает большей чувствительностью к происходящим изменениям земной коры.

Последовательность образования компонентов подземных вод

Судя по составу урановых компонентов, подземные воды типа Хонгор-Уула образуются в результате смешения метеорных вод с подземными водами, насыщенными газами–окислителями (тренд 1–2), и последующего воздействия газов-восстановителей (тренд 2–3) (рис. 9а).

Рис. 9. Схема трендов урановых компонентов подземных вод типа Хонгор-Уула на диаграмме U – ОМ (а) и иллюстрация пространственного перехода от резервуара с такими компонентами, поступающими с глубины до 2.1 км в Торско-Ургудей-Ниловском поясе к резервуару термальных и минеральных вод Тункинской геотермальной аномалии, маркирующей более глубокое поступление урановых компонентов (б). На панели а обозначаются тренды I–II и II–III в соответствии с данными, приведенными на рис. 2.

Fig. 9. Trends of uranium components in groundwater of the Khongor-Uula type on the U versus total salinity (OM) diagram (a) and illustration of the spatial transition from the reservoir with such components coming from a depth of up to 2.1 km in the Tory-Urgudey-Nilovka belt to the reservoir of thermal and mineral waters of the Tunka geothermal anomaly that marks a deeper supply by uranium components (б). In panel a, trends I–II and II–III are designated from the data presented in Fig. 2.

Метеорные воды, скапливающиеся на земной поверхности, почти не минерализованы и содержат ничтожную концентрацию урана. На малой глубине подземные воды насыщены кислородом воздуха. Уран находится в растворимой окисленной (шестивалентной) форме. Образуется конечный компонент II, содержащий до 2 мкг/дм³ урана. На глубине 1.6 км газы–окислители сменяются газами–восстановителями. Концентрация урана в подземных водах снижается. Минимальное содержание урана (около 0.003 мкг/дм³) определяется в конечном компоненте III воды подземного резервуара, поступающей с глубины 2.1 км (рис. 9б).

Рис. 10. Диаграммы сопоставления температур T(Si) – T(Na/Li) в резервуарах подземных вод южного фланга Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины (см. рис. 4б) с температурами в резервуарах подземных вод опорного Култукского полигона (а) и других территорий юга Сибири (б). На панели а приводится последовательность изменений температур в подземных водах ст. 27 во временных интервалах 2013–2015, 2015–2019, 2019–2020 и 2020–2022 гг. (Rasskazov et al., 2024). На панели б показаны фигуративные поля температур минеральных вод курорта Аршан в Тункинской впадине, а также пресных холодных, термальных и минеральных вод южного побережья Среднего Байкала и Читинского Забайкалья с сопредельной Монголией (Рассказов и др., 2023а, 2024а,б).

Fig. 10. Diagrams for comparisons of T(Si) – T(Na/Li) temperatures in groundwater reservoirs in the southern flank of the South Baikal Basin and Tunka Valley (Fig. 4б) with those in groundwater reservoirs of the Kultuk reference site (a) and other territories of Southern Siberia (б). Panel a shows a sequence of temperature changes in groundwater at station 27 in the time intervals of 2013–2015, 2015–2019, 2019–2020, and 2020–2022 (Rasskazov et al., 2024). Panel б designates temperature data fields of mineral waters from the Arshan resort in the Tunka Basin, as well as fresh cold, thermal, and mineral waters from the southern coast of Middle Baikal and Chita Transbaikalia with adjacent Mongolia (Rasskazov et al., 2023a, 2024a, b).

Сопоставление трендов компонентов подземных вод типа Хонгор-Уула с трендами подземных вод опорного Култукского полигона

По диапазону T(Si) подземные воды южного фланга Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины в целом сопоставимы с подземными водами Култукского резервуара, в котором подземные воды ст. 27 показывают наиболее отчетливую гидрогеохимическую эволюцию, согласующуюся с подготовкой и реализацией сильных землетрясений. По соотношению T(Si) – T(Na/Li) подземным водам этой станции подобны подземные воды утуликской части Утулик-Солзанской тектонической ступени Южно-Байкальской впадины и ст. 17 (рис. 10). Подземные воды Солзана имеют более низкие значения T(Na/Li), тогда как подземные воды южного берега Байкала (2013–2014 гг.), Хонгор-Уула (2018 г.) и Марты (осень 2020 г.) дают более высокие значения этих температур.Временной тренд ст. 27 в 2012–2024 гг. направлен вдоль линии T(Na/Li) : T(Si) = 1. При равновесии вода – глинистые минералы фоновая концентрация Li составляет 0.2 мкг/дм³. В результате косейсмической активизации плоскости разлома равновесие нарушается с резким возрастанием концентрации Li на порядок. Предполагается, что T(Na/Li) возрастает от 8 до 100 °С в результате перехода механической энергии в тепловую при трении в плоскости активного разлома и отражает усиление роли образующейся глинистой фазы (Rasskazov et al., 2024). В утуликских подземных водах концентрация Li на порядок выше (3.3–2.9 мкг/дм³) и температура трения T(Na/Li) имеет промежуточные значения (22–31 °С).  Высокие значения T(Na/Li) в подземных водах южного берега Байкала (2013–2014 гг.), Хонгор-Уула (2018 г.) и Марты (осень 2020 г.) могут свидетельствовать о проявлении теплового эффекта трения в плоскостях активных разломов, тогда как в солзанских подземных водах тепловой эффект трения отсутствует. Тренд возрастания T(Si) при низкой T(Na/Li), подобный солзанскому, резко обозначается на ст. 27 Култукского полигона во время Хубсугульского землетрясения 12 января 2021 г. Подземные воды поступают с более глубокого уровня коры, на котором в активной плоскости разлома в тектонические движения вовлекаются породы, лишенные глинистых минералов.

Кроме тренда ст. 27, на Култукском полигоне обозначается более пологий тренд, протягивающийся косо относительно линии равных температур T(Na/Li) : T(Si) = 1. Наиболее высокие температуры в Култукском резервуаре дают подземные воды ст. 8 (Чертова Гора) при повышенной концентрации Li (Чебыкин, Чувашова, 2023). Наклон тренда подземных вод ст. 8 на диаграмме T(Na/Li) – T(Si) подобен наклону тренда подземных вод Хонгор-Уула. Повышенное содержание U в подземных водах ст. 8 (1–3 мкг/дм³) предполагает его вхождение в раствор под действием газов–окислителей.

Проблема оценки сейсмогенного состояния земной коры: различия осевой и фланговой химической гидрогеодинамики в БРС

Для сильных землетрясений часто проводится ретроспективный анализ с утверждением прогностических свойств. Например, в ретроспективе землетрясений наблюдались многочисленные эффекты сейсмической анизотропии (Crampin, 1994; Crampin et al., 2015; и ссылки в этих работах). В перспективе не было обозначено ни одного землетрясения. Другие признаки приближения землетрясения (так называемые «предвестники») также определялись только в ретроспективе. В сущности, обычно речь шла о последствиях сильных землетрясений и разнообразных сопутствующих явлениях (Johnson et al., 1974; Соболев, 1993; King et al., 1995; Tsunogai, Wakita, 1995; Claesson et al., 2004; Chia et al., 2008; Sukhija et al., 2010; Reddy et al., 2011; Shi et al., 2015; Boldina, Kopylova, 2017; Li et al., 2019). «Предвестник» обозначался для конкретного сильного землетрясения. Следующее сильное землетрясение происходило без него. Печально известны Таншаньские землетрясения, произошедшие в Китае в 1975 и 1976 гг. Для первого из них имелось много «предвестников», второе оказалось внезапным и повлекло за собой многочисленные жертвы (Nábělek et al., 1987; Chen, Nábělek, 1988). Основная причина фиаско в прогнозе сильных сейсмических событий кроется в различии обстановок их реализации. Каждое следующее землетрясение не похоже на предыдущие сейсмические события.

В БРС неоднократно обращалось внимание на эффекты, сопровождавшие землетрясения, которым приписывалось значение «предвестников», но они также не были постоянными. Признаки сейсмической анизотропии были выявлены постфактум для Кударинского землетрясения БРС (Добрынина и др., 2023). Сейсмическая анизотропия отразила в данном случае концентрацию сейсмогенных деформаций в осевой части БРС. В статье (Rasskazov et al., 2020), опубликованной в мае 2020 г., перед началом сильной Байкало-Хубсугульской активизации, обращалось внимание на то, что в 2015–2017 гг. землетрясения выстраивались в Южно-Байкальской впадине вдоль узкой Голоустно-Муринской линейной зоны. Именно в этой зоне после 2.5-летнего перерыва, 6 июля 2020 г., произошло умеренное (К=12.3) Муринское землетрясение, запустившее сильную Байкало-Хубсугульскую сейсмическую активизацию (Rasskazov et al., 2024).

Полная информация для приближающихся сильных землетрясений получается на Култукском полигоне благодаря тому, что этот полигон находится, во-первых, в осевой части БРС, во-вторых, – в участке сочленения растягивающейся Южно-Байкальской впадины и сжимающегося восточного окончания Тункинской долины. На флангах рифтовых впадин для приближающихся землетрясений проявляется часть гидрогеохимической информации. В этом заключается одна из разгадок эфемерности «предвестников». В появлении и исчезновении того или иного «предвестника» землетрясения отражается одно из его свойств – проявление на ограниченной территории.

Например, было замечено, что отклики на Култукское землетрясение 2008 г. проявились на южном берегу Южного Байкала, но отсутствовали на северном берегу (Чебыкин и др., 2022; Рассказов и др., 2023в). Подготовка и реализация Култукского землетрясения выразилась на южном берегу Байкала усилением деформаций земной коры, измерявшихся в штольне Талой (Борняков и др., 2021). На северном берегу Байкала подобных измерений деформаций не было, но в районе пос. Листвянка проводились мониторинговые наблюдения ртути в поверхностных водах (Коваль и др., 2003, 2006; Гребенщикова и др., 2020). Здесь обозначилась подготовка и реализация Южно-Байкальского землетрясения 1999 г. концентрационными всплесками ртути, которые превысили фон в 20–30 и более раз при максимальной эмиссии ртути из разломов накануне сейсмических событий. Более поздние наблюдения показали отдельные выбросы ртути, продолжавшиеся после Южно-Байкальского землетрясения до 2004 г. Последний слабый всплеск концентрации Hg был определен в 2006 г. До 2013 г. концентрация ртути не превышала фоновых значений. Таким образом, при Култукском землетрясении 27 августа 2008 г. и позже аномалий ртути не проявлялось. Работы в районе пос. Листвянка показали пространственную избирательность предвестников землетрясений. Ряд наблюдений 1997–2013 гг. свидетельствовал о возрастании концентрации Hg в районе пос. Листвянка в связи с проявлением одного из сильных землетрясений в Южно-Байкальской впадине 1999 г. и о проявлении другого сильного землетрясения 2008 г. без отклонений концентрации ртути.

Полученные гидрогеохимические ряды наблюдений на мониторинговых станциях БРС свидетельствуют о повсеместном проявлении сигналов о переходе от Култукской сейсмической активизации к Байкало-Хубсугульской в 2014–2015 гг. и отсутствии сигналов о гидрогеохимических изменениях во время сильных землетрясений Байкало-Хубсугульской активизации в конце 2020 – начале 2021 гг. на Мондинском, Аршанском, Максимихинском и Улан-Баторском полигонах, а также в Олхинской скважине Сибирской платформы. Косейсмические гидрогеодинамические изменения были сконцентрированы в осевой части БРС. При реализации сильных землетрясений Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации 2020–2023 гг. (особенно главного Хубсугульского землетрясения) энергия землетрясений других частей БРС снижалась. Состояние земной коры 2014–2015 гг. характеризовалось всеобъемлющими сейсмогенными деформациями земной коры БРС в ее осевой части и на флангах, причем в урановых компонентах подземных вод осевого Култукского полигона отчетливо проявилась фаза сжатия земной коры (Rasskazov et al., 2020, 2024). По данным наблюдений гидрогеохимических характеристик подземных вод Култукского полигона мы предполагаем, что состояние земной коры 2014–2015 гг. воспроизводится во фланговом и дистальном расширении сейсмичности в Северо-Байкало-Хангайской активизации 2023–2025 гг. (Рассказов и др., 2025).

Заключение

Выполненное исследование параметров химической гидрогеодинамики – U компонентов, T(Si), T(Na/Li) подземных вод – на южном фланге Южно-Байкальской впадины и Тункинской долины подчеркивает единство новейшей структуры хр. Хамар-Дабан, переходящей с южного фланга Тункинской долины на южный фланг Южно-Байкальской впадины. В участке дистального соединения хребтов Хамар-Дабан и Ургудеевский, на южном плече Тункинской долины трассируется Торско-Ургудей-Ниловский пограничный пояс подземных вод с высоким ОА4/8, ограничивающий ядро Тункинской геотермальной аномалии с востока, юга и запада.

Из анализа полученных рядов наблюдений на мониторинговых станциях БРС следует вывод о повсеместном гидрогеохимическом проявлении в подземных водах сигналов, свидетельствующих о переходе от Култукской сейсмической активизации к Байкало-Хубсугульской в 2014–2015 гг. и отсутствии гидрогеохимических изменений во время сильных землетрясений Байкало-Хубсугульской активизации в конце 2020 – начале 2021 гг. на многих полигонах территории. В это время на осевом Култукском полигоне проявилась фаза сжатия земной коры.

Мы приходим к выводу о том, что всеобъемлющие сейсмогенные деформации земной коры БРС в ее осевой части и на флангах получили развитие в 2014–2015 гг., тогда как сильные землетрясения Байкало-Хубсугульской сейсмической активизации 2020–2023 гг. произошли на фоне локализации деформаций в осевых сейсмогенерирующих структурах. Мы предполагаем, что состояние всеобъемлющих сейсмогенных деформаций земной коры БРС 2014–2015 гг. может воспроизводиться во фланговом и дистальном расширении сейсмичности этой структуры в 2023–2025 гг.

Благодарности

Работа выполнена в рамках реализации проекта Института земной коры СО РАН «Современная геодинамика, механизмы разрушения литосферы и опасные геологические процессы в Центральной Азии». (ФВЭФ-2021-0009) и геологического факультета ИГУ «Изучение процессов мантийно-корового взаимодействия и формирования месторождений полезных ископаемых». 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). В сентябре 2018 г. подземные воды Тункинской долины опробовались китайско-российской группой в рамках работ «Совместного Китайско-Российского исследовательского центра по вулканизму и окружающей среде Удаляньчи–Байкал».

Литература

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.

Гребенщикова В.И., Кузьмин М.И., Ключевский А.В., Демьянович В.М., Ключевская А.А. Повышенные содержания ртути в воде истока реки Ангара: отклики на геодинамические воздействия и сильные землетрясения // Доклады академии наук. 2020, том 491, № 2, с. 77–81.

Добрынина А. А., Саньков В. А., Борняков С. А., Король С. А., Саньков А. В. Аномалии микросейсмических шумов в связи с Кударинским землетрясением 09 декабря 2020 г. с Mw=5,6 в Байкальской впадине // Доклады академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 509, № 1. С. 74–80. DOI: 10.31857/S2686739722602733

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

Коваль П.В., Удодов Ю.Н., Андрулайтис Л.Д., Саньков В.А., Гапов А.Е. Ртуть в воде истока р. Ангары: пятилетний тренд концентрации и возможные причины его вариаций // Доклады академии наук. 2003. Т. 389. № 2. С. 235–238.

Коваль П.В., Удодов Ю.Н., Саньков А.В., Ясеновский А.А., Андрулайтис Л.Д. Геохимическая активность разломов Байкальской рифтовой зоны // Доклады академии наук. 2006. Т. 409. № 3. С. 389–393.

Рассказов С.В., Ильясова А.М., Борняков С.А., Батсайхан Ц., Дэмбэрэл С., Чебыкин Е.П. Химическая гидрогеодинамика в Улан-Баторском резервуаре подземных вод в 2012–2023 годах: сопоставление с химической гидрогеодинамикой резервуаров побережья Байкала // Геология и окружающая среда. 2023а. Т. 3, № 4. С. 146–160.

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

Рассказов С.В., Ильясова А.М., Чебыкин Е.П. Временные изменения ²³⁴U/²³⁸U, ²³⁴U и концентраций элементов в минеральной воде из карбонатов в Олхинской скважине, юг Сибирской платформы: Условия проявления эффекта Чердынцева-Чалова // Геология и окружающая среда. 2024. Т. 4, № 2. С. 151–163.  DOI 10.26516/2541-9641.2024.2.151 

Рассказов С.В., Ильясова А.М., Чувашова И.С., Чебыкин Е.П. Вариации 234U/238U в подземных водах Мондинского полигона как отклики землетрясений на окончании Тункинской долины в Байкальской рифтовой системе // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9, № 4. С. 1217–1234. doi:10.5800/GT‐2018‐9‐4‐0392.

Рассказов С.В., Ружич В.В., Коваленко С.Н. Последствия и оценка угрозы землетрясений: введение // Геология и окружающая среда. 2023в. 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.

Рассказов С.В., Чебыкин Е.П., Замана Л.В., Оргильянов А.И., Саньков В.А., Ильясова А.М., Чувашова И.С. Урановые компоненты подземных вод Читинского Забайкалья: сопоставление с урановыми компонентами подземных вод сопредельной Внутренней Азии // Геология и окружающая среда. 2024а. Т. 4, № 3. С. 113–132.

Рассказов С.В., Чебыкин Е.П., Ильясова А.М., Снопков С.В., Чувашова И.С. Расширяющаяся сейсмичность и парагенетические вариации состава подземных вод в Байкальской рифтовой системе в 2020–2025 гг.: оценка текущего состояния земной коры // Геология и окружающая среда. 2025. Т. 5, № 2. С. 69–123.

Рассказов С.В., Чебыкин Е.П., Чувашова И.С., Ильясова А.М., Снопков С.В., Сунь Йи-минь Мониторинг урановых компонентов в подземных водах Аршана в 2012–2024 гг.: отслеживание парагенетических (гидрогеохимических и сейсмических) процессов в Байкальской рифтовой системе // Геология и окружающая среда. 2024б. Т. 4, № 3. С. 65–112. https://doi.org/10.26516/2541-9641.2024.3.65.

Соболев Г.А. Основы прогнозп землетрясений. М.: Наука, 1993. 313 p.

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

Чебыкин Е.П., Чувашова И.С. Косейсмическая химическая гидрогеодинамика Култукского резервуара подземных вод: индикаторные роли Na/Li, 234U/238U и 234U // Геология и окружающая среда. 2023. Т. 3, № 1. С. 141–171.  DOI 10.26516/2541-9641.2023.1.141.

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

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

Чебыкин Е.П., Рассказов С.В., Воднева Е.Н., Ильясова А.М., Чувашова И.С., Борняков С.А., Семинский А.К., Снопков С.В. Первые результаты мониторинга²³⁴U/²³⁸U в водах из активных разломов западного побережья Южного Байкала // Доклады академии наук. 2015. Т. 460, № 4. С. 464–467.

Чебыкин Е.П., Рассказов С.В., Ильясова А.М., Снопков С.В., Коваленко С.Н. Разработка Листвянского, Бугульдейского и Ольхон-Приольхонского мониторинговых полигонов на Байкале: обзорное изучение микроэлементов и изотопов U в речных и подземных водах // Геология и окружающая среда. 2023. Т. 3, № 2. С. 36–59. DOI 10.26516/2541-9641.2023.2.36

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

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. Vol. 47. P. 547–566.

Boldina S.V., Kopylova G.N. Effects of the January 30, 2016, Mw=7.2 Zhupanovsky earthquake on the water level variations in wells YuZ-5 and E-1 in Kamchatka // Geodynamics & Tectonophysics. 2017. Vol. 8, No. 4. P. 863–880. doi:10.5800/GT-2017-8-4-0321.

Chen Wang-Ping, Nábělek J. Seismogenic strike-slip faulting and the development of the North China Basin // Tectonics. 1988. Vol. 7, No. 5, P. 975–989.

Chia Y., Chiu J.J., Chiang Y.H., Lee T.P., Liu C.W. Spatial and temporal changes of groundwater level induced by thrust faulting // Pure Appl. Geophys. 2008. Vol. 165, No. 1. P. 5–16 doi:10.1007/s00024-007-0293-5

Claesson L., Skelton A., Graham C., Dietl C., Mörth M., Torssander P., Kockum I. Hydrogeochemical changes before and after a major earthquake // Geology. 2004. Vol. 32, No. 8. P.: 641–644. doi:10.1130/G20542.1

Crampin S. The fracture criticality of crustal rocks // Geophys. J. Int. 1994. Vol. 118, No. 2. P. 428–438. doi:10.1111/j.1365-246X.1994.tb03974.x

Crampin S., Gao Y., Bukits J. A review of retrospective stress-forecasts of earthquakes and eruptions // Phys. Earth Planet. Inter. 2015. Vol. 245. P. 76–87. doi:10.1016/j.pepi.2015.05.008

Johnson A.G., Kovach R.L., Nur A. Fluid-pressure variations and fault creep in Central California // Tectonophysics. 1974. Vol. 23, No. 3. P. 257–266. doi:10.1016/0040-1951(74)90025-0

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

King C.Y., Koizumi N., Kitagawa Y. Hydrogeochemical anomalies and the 1995 Kobe earthquake // Science. 1995. Vol. 269, No. 5220. P. 38–39. doi:10.1126/science.269.5220.38 PMID:17787700

Li B., Shi Z., Wang G., Liu C. Earthquake-related hydrochemical changes in thermal springs in the Xianshuihe Fault zone, Western China // J. Hydrol. 2019. 124175.

Nábělek J., Chen Wang-Ping, Ye Hong The Tangshan Earthquake sequence and its implications for the evolution of the North China Basin // Journal of Geophysical Research. 1987.  Vol. 92, No. B12. P. 12,615–12,628.

Pinneker E.V., Pissarskiy B.I., Pavlova S.E. Helium isotope data for groundwater in the Baikal rift zones // Isotopes Environ. Health Studies. 1995. Vol. 31. P. 97–106.

Polyak B.G. Helium isotopes in the ground fluids of the Baikal Rift and its surroundings: Contribution to continental rifting geodynamics // Russian Journal of Earth Sciences. 2003. Vol. 5, No. 1. P. 45–66.

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. Vol. 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. 2024. Vol. 133, 190. https://doi.org/10.1007/s12040-024-02392-2.

Reddy D.V., Nagabhushanam P., Sukhija B.S. Earthquake (M 5.1) induced hydrogeochemical and δ¹⁸O changes: validation of aquifer breaching-mixing model in Koyna, India // Geophys. J. Int. 2011. Vol. 184, No. 1. P. 359–370. doi:10.1111/j.1365-246X.2010.04838.x

Shi Z., Wang G., Manga M., Wang C.Y. Mechanism of co-seismic water level change following four great earthquakes – insights from co-seismic responses throughout the Chinese mainland // Earth Planet. Sci. Lett. 2015. Vol. 430. P. 66–74. doi:10.1016/j.epsl.2015.08.012

Sukhija B.S., Reddy D.V., Nagabhushanam P., Kumar B. Significant temporal changes in¹³C in dissolved inorganic carbon of groundwater related to reservoir-triggered seismicity // Seismol. Res. Lett. 2010. Vol. 81, No. 2. P. 218–224. doi:10.1785/gssrl.81.2.218

Tsunogai U., Wakita H. Precursory chemical changes in ground water: Kobe earthquake, Japan // Science. 1995. Vol. 269, No. 5220. P. 61–63. doi:10.1126/science.269.5220.61 PMID:17787705

Рассказов Сергей Васильевич,

доктор геолого-минералогических наук, профессор,

664025, Иркутск, ул. Ленина, д. 3,

Иркутский государственный университет, геологический факультет,

заведующий кафедрой динамической геологии,

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

Институт земной коры СО РАН,

заведующий лабораторией изотопии и геохронологии,

тел.: (3952) 51–16–59,

email: rassk@crust.irk.ru

Ильясова Айгуль Маратовна,

кандидат геолого-минералогических наук, ведущий инженер,

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

Институт земной коры СО РАН,

email: ila@crust.irk.ru

Йи-минь Сунь,

научный сотрудник,

Институт природных ресурсов и экологии Хэйлунцзянской академии наук, Харбин, Китай,

email: 894817259@qq.com

Снопков Сергей Викторович,

кандидат геолого-минералогических наук,

664025, 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.

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,

email: epcheb@yandex.ru

email: epcheb@yandex.ru