Прислать материал
Модель одного из типов предвестников сильных землетрясений в поле подпочвенного радона
Процесс миграции радона в верхней толще горных пород интенсивно начал изучаться с начала 40 годов прошлого века. Особенный интерес в последние несколько десятков лет изучение механизма переноса радона в грунтах обсуждается в связи прогнозом сильных землетрясений и горных ударов в шахтах. Миграция радона в поровом пространстве горных пород происходит благодаря двум основным механизмам транспорта – диффузионного и конвективного, на которые накладываются значительное количество факторов. Универсальная математическая модель, которая бы полно описывала процесс переноса радона в различных физико-литологических условиях, не известна. Хотя достаточно много моделей разработано с определенными допущениями.
Теоретической основой работы является идея переноса и диффузии радона. Эта идея была развиваться такими учеными, как Ogilvy, Дубинчук, Рудаков.
Для создания модели использованы результаты практических исследований, представленных лабораторией профессора Фирстов.
Методы получения экспериментальных данных были: наблюдение, сейсмическое профилирование.
В классическом представлении миграция радона в поровом пространстве горных пород происходит благодаря двум основным механизмам транспорта – диффузионного и конвективного, на которые накладываются значительное количество факторов. Геологическая среда является неоднородно-слоистой, с заметно различающимися физико-литологическими характеристиками каждого слоя, что значительно усложнят процесс миграции радона к поверхности. Вариации метеорологических величин (температура и влажность верхнего слоя грунта, атмосферное давление) весьма существенно влияют на миграцию радона и на его сток в атмосферу.Возможность выделения аномалий в поле подпочвенного радона, связанных именно с этим процессом, и является основанием рассматривать радоновый метод перспективным для прогноза землетрясений на Камчатке.
Универсальной математической модели, которая бы полно описывала процесс переноса радона в различных физико-литологических условиях, не существует. Хотя для частных случаев и при определенных допущениях разработано достаточно много моделей процесса миграции радона к поверхности.
В данной работе рассмотрены две предвестниковые аномалии в поле подпочвенного радона, зарегистрированные в районе Паратунского геотермального месторождения на Камчатке, которые, в первом приближении, могут быть описаны математической моделью распространения радона в потоке воды, что подтверждается их формой записи.
На Петропавловск-Камчатском геодина-мическом полигоне создана сеть пунктов мониторинга подпочвенного радона с целью поиска предвестников сильных землетрясений южной Камчатки. Опорный пункт мониторинга подпочвенного радона Паратунка (ПРТ) расположен в районе Паратунской геотермальной системы, которая располагается в районе одноименного грабена с мозаично - блоковой структурой верхнего яруса земной коры. Пункт ПРТ расположен в узкой (300-400 м) долине ручья Коркина, трассирующей разломную зону. В 700 м от пункта ниже по течению ручья находятся естественные выходы гидротермальных вод с содержанием растворенного Rn » 10 кБк/м3 .
В работе с помощью математического моделирования процесса переноса радона во влагонасыщенном грунте построены кривые, которые по форме удовлетворительно совпадают с экспериментальными предвестниковыми аномалиями, зарегистрированными в пункте ПРТ на Петропавловск-Камчатском геодинамическом полигоне. Это говорит о том, что рассмотренная модель полного перемешивания, с большой вероятностью реализуется при возникновении предвестниковых аномалий перед этими землетрясениями.
В дальнейшем планируется разработка модели переноса радона с учетом зоны аэрации и согласования результатов моделирования с экспериментальными данными и классификация выявленных в них аномалий, предшествующих сильным землетрясениям Южной Камчатки.
2.Огильви А.Н. О каптаже радиоактивных вод и о колебаниях их радиоактивности в зависимости от дебита // Изд. Бальнеологич. ин-та КМВ. 1928. Т. 6. С. 85 – 93.
3.Паровик Р.И. Математическое моделирование неклассической теории эманационного метода. Петропавловск-Камчатский: КамГУ им. В. Беринга, 2014. 80 с.
4.Фирстов П.П., Макаров О.Е. Реакция подпочвенного и растворенного в подземных водах радона на изменение напряженно-деформированного состояния земной коры // Сейсмические приборы. 2015. T. 51. №4. С. 58-80.
5.Dubinchuk V. T. Radon as a precursor of earthquakes // Isotopic geochemical precursors of earthquakes and volcanic eruption. Proceedings of an Advisory Group Meeting held in Vienna, 9-12 September 1991. Vienna, Austria: IAEA, 1993. P. 6–22.