Регистрация / Вход
Прислать материал

Модель одного из типов предвестников сильных землетрясений в поле подпочвенного радона

Сведения об участнике
ФИО
Паскарь Сергей Юрьевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камчатский государственный университет имени Витуса Беринга"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Геофизика
Тема
Модель одного из типов предвестников сильных землетрясений в поле подпочвенного радона
Резюме
В данной работе рассмотрена предвестниковая аномалия землетрясения, зарегистрированная в районе Паратунского геотермального месторождения на Камчатке, которая, в первом приближении, может быть описана математической моделью распространения радона в потоке воды, что подтверждается её формой записи.
Ключевые слова
Радон, трещиновато-пористая среда, математическая модель, сжатие, растяжение.
Цели и задачи
Цель-математическое моделирование процесса переноса радона в геосреде для прогнозирования сильных землетрясений. Задачи: разработать физическую модель процесса, математическую, визуализировать результаты в программной среде, сравнить с модельные результаты с экспериментальными.
Введение

     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. 

 

Методы и материалы

     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.

Описание и обсуждение результатов

     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. 

 

Используемые источники
1.Гудзенко В.В., Дубинчук В.Т. Изотопы радия и радон в природных водах.М.:Наука,1987. 45 с.
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.
Information about the project
Surname Name
Paskar Sergei
Project title
Model of one of the types of precursors of strong earthquakes in the field of subsurface radon
Summary of the project
In this paper we consider the predictive anomaly earthquake recorded in the region Paratunskoye geothermal field in Kamchatka, which, to a first approximation, can be described by a mathematical model of the spread of radon in the water flow, as evidenced by its entry form.
Keywords
Radon, fractured porous media, mathematical model, compression, tension.