Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Введение в проблематику 10
1.1. Общие сведения о радоне 10
1.2. Концентрация радона над разломами 14
1.2.1. Разломный сместитель в поле эманации радона 15
1.2.2. Разломная зона в поле эманации радона 18
1.3. Факторы, влияющие на эманации радона 19
1.4. Особенности методики измерений эманации радона из почвы 31
1.5. Выводы 36
Глава 2. Объекты исследования 38
2.1. Геолого-геоморфологическое строение района работ 40
2.2. Электромагнитные поля изучаемых объектов 48
Глава 3. Эманационная съемка 60
3.1. Метрологическое обеспечение 60
3.2. Методика эманационных измерений для территории Приольхонья и Южного Приангарья 65
3.3. Выводы 77
Глава 4. Выделение разломных зон в эманационных полях 78
Глава 5. Отражение главных закономерностей внутренней структуры разломных зон в поле радона 83
Глава 6. Связь показателя радоновой активности с тектонической активностью, масштабным рангом иморфопенетическимтипомразломньіхзон 94
Заключение 111
Литература 114
- Концентрация радона над разломами
- Особенности методики измерений эманации радона из почвы
- Электромагнитные поля изучаемых объектов
- Отражение главных закономерностей внутренней структуры разломных зон в поле радона
Введение к работе
Актуальность исследований. Измерения концентрации радона в подпочвенном воздухе проводятся для различных в геодинамическом отношении регионов с целью выявления разломов, определяемых в тектонике как активные. Информация о них лежит в основе установления теоретических закономерностей разломообразования в земной коре, позволяет оценивать сейсмическую опасность районов интенсивного природопользования, необходима при строительстве коммуникаций, промышленных зданий и сооружений. В подавляющем большинстве случаев главной задачей проведения подобных исследований является лишь выявление главного разломного сместителя, тогда как целая серия структурных факторов образования эманационных аномалий, обусловливающих различие последних по величине, размеру и форме, остается не изученной.
Согласно современным представлениям тектонофизики, разлом у поверхности земли редко представлен лишь узкой полосой тектонитов. Как правило, это достаточно широкая зона проявления парагенетически связанных разрывных нарушений, обрамленная по периферии участками повышенной трещиноватости. Ее внутреннее строение определяется степенью тектонической активности, стадией развития, размерами и морфогенетическим типом разлома. Акцентированного (на количественной основе) исследования обусловленности радоновых аномалий перечисленными факторами, судя по известным литературным данным, ранее не проводилось. Кроме того, практически не изучены соотношения радоновой активности дизъюнктивов, т.е. степени их проявления в поле эманаций радона, с характеристиками других связанных с ними геофизических полей (эманационных и электромагнитных), что необходимо для разработки в будущем обобщенной геолого-геофизической модели разломной зоны земной коры.
Цель работы – исследовать радоновую активность разнотипных и разноранговых разломных зон, располагающихся в пределах смежных регионов юга Восточной Сибири, существенно отличающихся интенсивностью тектонических движений.
Районы исследований. В качестве представителя стабильных территорий выбрано Южное Приангарье (окраина Сибирского кратона), а тектонически активных участков земной коры – Западное Прибайкалье (точнее – Приольхонье), принадлежащее к центральной части Байкальского рифта. Для рассматриваемых регионов исследование является вдвойне актуальным, так как, несмотря на их хорошую изученность вследствие интенсивного природопользования, в литературе приводятся лишь единичные оценки радоновой активности, относящиеся к крупным разломам Байкальской рифтовой зоны (БРЗ).
Задачи исследования.
1. Отработать методику экспрессной эманационной съемки в условиях юга Восточной Сибири и определить пределы изменений объемной активности радона (ОАР) в подпочвенном воздухе для тектонически активного (центр Байкальского рифта) и пассивного (юг Иркутского амфитеатра) участков земной коры.
2. Выявить наиболее общие закономерности пространственных вариаций ОАР в дизъюнктивных зонах Приольхонья и Южного Приангарья и представить их в качестве принципиальной модели поля радона над разломом земной коры.
3. Сопоставить радоновую активность разломных зон, отличающихся тектонической активностью, масштабным рангом и морфогенетическим типом.
Объекты исследований. Изучена радоновая активность нескольких десятков разломов, располагающихся в Тункинской долине, дельте р. Селенги, Приольхонье и Южном Приангарье. В пределах двух последних территорий исследовано 28 разломных зон (9 – на платформе и 19 – в рифте), данные по которым легли в основу обобщений, сделанных в диссертации.
Главный предмет исследований – поле концентрации радона в подпочвенном воздухе, изменяющееся в зависимости от структурных особенностей разломных зон Приольхонья и Южного Приангарья.
Фактический материал и методы исследований. В основу работы положен большой объем количественной информации, полученной в результате реализации на изученных территориях комплекса методов полевой геофизики (эманационная съемка на радон и торон, магниторазведка, электроразведка методами вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), зондирования становлением поля в ближней зоне (ЗСБ), симметричное (СЭП) и дипольное (ДЭП) электрические профилирования) и полевой тектонофизики (структурная съемка в сочетании с методами реконструкции полей напряжений и кинематики перемещений по разломным поверхностям). В анализе участвовали данные по: 84 профилям радон-тороновой съемки (837 пунктов измерений), 41 профилю магниторазведки (1663 пункта измерений), 30 профилям электроразведки методом СЭП (1023 пункта измерений), 3 профилям электроразведки методом ДЭП (67 пунктов измерений), 3 профилям электроразведки методом ЗСБ, 4 профилям электроразведки методом ВЭЗ, а также структурные материалы по разломам и трещинам (135 точек наблюдений, включая 95 станций массового замера трещиноватости).
Основные геофизические материалы были получены лично (эманационная съемка) или под непосредственным руководством (магниторазведка, СЭП) автора диссертации, который также принял участие в сборе и обработке структурно-геологической информации по ключевым пересечениям каждой из исследованных разломных зон. Основная часть использованной в работе информации по разломам и трещинам составляет банк структурно-геологических наблюдений, созданный сотрудниками лаборатории тектонофизики в течение многолетних полевых исследований на территории Прибайкалья. В связи с этим автор выражает глубокую благодарность коллегам по лаборатории, а также сотрудникам ООО «Байкальская геофизическая партия» Поспееву А.В., Агафонову Ю.А., Компанеец С.В., Колесникову Ф.П. и работникам кафедры геофизики ЧитГУ Авгулевичу Д.Л. и Оленченко В.В., материалы которых по методам ВЭЗ, ЗСБ и ДЭП использовались при анализе структурной ситуации на некоторых участках.
Защищаемые положения:
1. Разломные зоны Приольхонья и Южного Приангарья отчетливо выделяются в эманационном поле, причем радон отражает их существенно более глубокое строение по сравнению с тороном. Главным структурным фактором пространственной изменчивости эманационного поля Западного Прибайкалья является неравномерная проницаемость разломных зон для газов, обусловленная различием степени современной нарушенности горного массива разноранговыми разрывами.
2. Строение эманационной аномалии характеризуется повышением радоновой активности от периферии к осевой части, на фоне которого выделяется серия локальных максимумов и минимумов, соответствующих положению отдельных сместителей с проницаемыми или непроницаемыми для газа тектонитами. Поперечный размер радоновой аномалии, связанной с разломом, пропорционален ширине зоны повышенной трещиноватости, сформировавшейся при перемещении его крыльев.
3. Радоновая активность разломных зон при прочих равных условиях зависит от их тектонической активности, размера и морфогенетического типа. На уровне главных тенденций она выше у рифтовых дизъюнктивов по сравнению c платформенными, больше у сбросов по отношению к сдвигам, возрастает с увеличением масштабного ранга и степени тектонической активности разлома, которая является наиболее значимым геодинамическим фактором формирования эманационного поля.
Новизна исследования определяется, с одной стороны, недостаточной изученностью эманационных полей Западного Прибайкалья и Южного Приангарья, а, с другой, – современным пониманием объектов исследования (т.е. разломных зон), как широких областей проявления парагенетически связанных разрывов и трещиноватости.
Впервые для большой группы разнотипных и разноранговых дизъюнктивов получены инструментальные оценки объемной активности радона, характеризующие центральную часть Байкальского рифта и смежную территорию Сибирской платформы. Установлено, что сейсмоактивный регион в среднем отличается большими концентрациями газов в подпочвенном слое. В то же время высокие значения ОАР у отдельных платформенных разломов (в совокупности с их выраженностью в позднечетвертичных отложениях разрывами со смещениями в первые десятки сантиметров) свидетельствуют о локальном проявлении высокоактивных блоковых подвижек по краю древнего кратона, генетически связанных с процессом деструкции в смежном рифте.
На основе установленных закономерностей проявления в эманационных полях внутренней структуры дизъюнктивов Приольхонья и Южного Приангарья предложена обобщенная модель поля радона над разломом земной коры.
Показано, что ввиду зависимости абсолютных значений объемной активности радона от нетектонических факторов местного значения (интенсивность первичного излучения, тип геологического разреза и др.) для эманационных исследований разломов Восточной Сибири эффективен безразмерный параметр – показатель радоновой активности (КQ), представляющий отношение максимальной величины ОАР в разломной зоне к ее минимальному значению в крыльях. При прочих равных условиях КQ возрастает с увеличением масштабного ранга и степени тектонической активности разлома. Он больше у сбросов по сравнению со сдвигами.
На основе сопоставления эманационных и электромагнитных полей над одними и теми же дизъюнктивами установлено, что наиболее информативным методом картирования структуры активных разломных зон Приольхонья является радоновая съемка. Ее данные с меньшими временными затратами позволяют выделять отдельные сместители и общие границы разломной зоны, ширина которой, согласно результатам количественного анализа, меньше поперечного размера соответствующей аномалии объемной активности радона в 1.4 раза.
Практическая значимость. Отработана методика экспрессной радон-тороновой съемки приборами типа РРА для условий Восточной Сибири. В совокупности с представленными в работе закономерностями проявления структуры разломов в эманационном поле эта методика может быть использована в качестве эффективной основы комплексных прикладных исследований в регионе: нахождения скрытых разломов, структурного картирования, поиска и разведки рудных месторождений, прогнозирования землетрясений и изысканий под строительство.
Сведения о выявленных в результате данного исследования аномальных по концентрации радона зон, ассоциирующихся с высокопроницаемыми разломами земной коры, уже сейчас могут быть использованы в качестве важной информации для строительства и эксплуатации объектов различной экономической значимости. В Приольхонье, как активно развивающемся центре проведения курортно-туристических мероприятий, наиболее активные в плане эманаций радона участки разломных зон должны быть рассмотрены на предмет безопасности их использования в качестве площадок для размещения пансионатов, туристических баз и кемпингов. Результаты исследования радоновой и тектонической активности платформенных разломов в Южном Приангарье свидетельствуют о необходимости пересмотра статуса этой экономически значимой территории в отношении опасности со стороны разломообразования и сопровождающей его сейсмичности.
Апробация работы. Основные результаты работ докладывались на «Научно-технической конференции факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии» (г. Иркутск, 2006 г.), «XXII Всероссийской молодежной конференции» (г. Иркутск, 2007 г.), «Всероссийской конференции по сейсмологии и геодинамике Центральной и Восточной Азии» (г. Иркутск, 2007 г.), «Всероссийской конференции к 40-летию создания М.В. Гзовским лаборатории тектонофизики: Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле» (г. Москва, 2008 г.), «Всероссийском совещании: Разломообразование и сейсмичность в литосфере», (г. Иркутск, 2009 г.), «VIII Российско-Монгольской конференции по астрономии и геофизике» (г. Иркутск, 2009 г.), а также неоднократно обсуждались на семинарах лаборатории тектонофизики ИЗК СО РАН. Исследования по теме диссертации поддержаны РФФИ (проект 07-05-00061_а; 08-05-98062_сибирь) и СО РАН (проект ОНЗ-6.13; программа ОНЗ-7, проекты № 6, 7).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ (в т.ч. 6 – в журналах из списка ВАК), 2 статьи приняты к печати.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, изложена на 128 страницах, содержит 57 рисунков и 8 таблиц. Список литературы включает 158 наименований.
Концентрация радона над разломами
Повышенные концентрации радона над разломами были замечены еще в середине прошлого века. Эти аномалии объясняли возрастанием площади поверхности для газовой эманации [Honda, Kurita, Hamano и др., 1982] и увеличением проницаемости [Brace, 1977] в результате роста крупных трещин. Оставался открытым вопрос о механизме восходящей миграции радона, который почти в 8 раз тяжелее воздуха. Для этого проводились исследование радона совместно с другими гео-газами (СИ», СО2, Не, Hg, N2 и др.) [Akerbolm, Andersson,Clavensjo, 1984; Banwell, Parizek, 1988; Hermansson, Cyssler, Akerblom и др., 1991; Moussa, El Arabi, 2003; Коваль, Удодов, Санъков и др., 2006; Walia, Mahajan, Kumar и др., 2008]. В результате было сделано предположение, что радон активно переносится некоторыми из них. В статье [Etiope, Lombardi, 1995] описаны площадные работы, которые показали, что аномалии Rn и СОг в изолиниях характеризуются подобным расположением и формой. Коэффициент корреляции между концентрациями Rn и С02 в одних и тех же пунктах измерений по данным [Fu, Yang, Du и др., 2008] составляет 0.88. В работе [Yang, Chou, Chen и др., 2003] сделан вывод, что С02 и СЩ играют основную роль в контроле транспортирования и перераспределения радона вверх к поверхности через разломы земной коры.
Практически все предшествующие исследователи тектонических нарушений по эманациям радона понимали под разломной зоной сравнительно узкую полосу проявления тектонитов главного сместителя. Исходя из таких представлений и изучались структурные особенности разломов, рассматриваемые ниже. Зависимость ОАР от угла наклона сместителя отмечается в работе [Семинский, Гладков, Лунина и др., 2005]. В ней природа асимметрии пиков (рис. 1.4) в эманациях радона объясняется наклонным положением плоскости сместителя. Как известно, висячее крыло характеризуется большей раздробленностью и, следовательно, проницаемостью, чем лежачее. В результате этого и концентрация радона там будет выше. При этом аномалия будет вытянута в сторону висячего крыла.
Связь ОАР с тектонической активностью разломов выявлена в целом ряде статей [Дехандшуттер, Бобров, Хус и др., 2002; Макаров, Бабак, Дорожко и др., 2003; Анисимова, 2006]. Активные тектонические нарушения (т.е. разломы, в которых произошли подвижки в последние периоды геологической летописи) имеют более высокую проницаемость газов, чем неактивные [De La Cruz, Isabelle, Mena и др., 1986; Steinitz, Vulkan, Lang и др., 1992]. Это связано с тем, что трещины при активизации разлома возникают и разрастаются, и, тем самым, позволяют радону, накопленному в породных порах, транспортироваться к поверхност [Schery, Geaddert, Wilkening, 1982; Banwell, Parizek, 1988; Kemski, Klingel, Schneiders и др., 1992]. Предшествующими исследователями было показано, что по радону иногда выделяются и пассивные в геологическом понимании разломы, находящиеся во внутренних частях тектонически стабильных платформ. В связи с этим Ломбарди С. и др. [Lombardi, Quattrocchi, Fytikas, 1998] предложили определение «геохимически-активного разлома» - разлома, над которым происходит концентрация газов (СНЦ, С02, Не, Rn и др.). «Геохимически-активный разлом» не обязательно должен являться «тектонически-активным», но высокие фоновые концентрации радона над разломом могут дать дополнительную к геологической информацию о положении разлома на местности и других характеристиках [Дехандшуттер, Бобров, Хус и др., 2002]. В целом, разница в наблюдаемых значениях по радоновым эманациям между монолитными и нарушенными породами обычно достигает нескольких порядков [Pedersen, Wanger, Johansen, 1997]. Зависимость ОАР от ранга разлома не отмечается ни в одной публикации, но, очевидно, такая связь должна существовать.
Зависимость ОАР от морфогенетического типа отмечена в работе [Коваль, Удодов, Саньков и др., 2006]. Измерения, проведенные в пределах Байкальской рифтовой системы, показали, что изучаемые разломы (взбросо-сдвиг, сброс, сдвиг) выделяются по эманационному методу на радон и торон. Полученные аномалии имеют, как правило, сложную форму с несколькими максимумами, связанными, очевидно, с неравномерной активизацией частных сместителей.
В работе [King, Zhang, King, 1993] исследования проводились в США (штат Калифорния) и было установлено, что разлом Сан-Андреас в случае представления тектонита глинкой трения в поле ОАР выделяется минимумом. Это объясняется ее низкой проницаемостью. Связь ОАР с разными структурными блоками была выявлена в статье [Спивак, Кожухов, 2004]. По результатам данной работы, отдельные структурные блоки заметно различаются по ОАР. ОАР в 1.3 раза ниже на участках земной коры, характеризующихся низкой плотностью линеаментов. То есть структурные блоки, сложенные из однотипных горных пород и имеющие сходное структурно-геологическое строение заметно различаются по ОАР. При этом концентрация радона в подпочвенном воздухе на межблоковых границах в 2-5 раз превышает среднюю по участку величину. , Концентрации радона в первом приближении должны определяться степенью нарушенности пород разрывами, так как он очень подвижен. Лишь дальнейшее детальное изучение каждого отдельного случая позволит разрешить спорные моменты, возникающие при интерпретации результатов радоновой съемки.
Особенности методики измерений эманации радона из почвы
Для измерения ОАР используются интегральные и мгновенные наблюдения. Первые из них производятся при помощи трековых детекторов и угольных адсорберов. Мгновенные наблюдения в настоящее время выполняются приборами: РГА-01 [Макаров, Бабак, Дорожко и др., 2003; Коваль, Удодов, Саньков и др., 2006; Фирстов, Широков, Руленко и др., 2006], РРА-01М-01 [Анисимова, 2006] и РРА-01М-03 [Яковлева, Петракова, 2000; Спивак, Кожухов, 2004]. Шаг между точками по профилю варьирует от 20 [Макаров, Бабак, Дорожко и др., 2003] до 80 м [Дехандшуттер, Бобров, Хус и др., 2002] с детализацией на отдельных участках, необходимость которой определяется спецификой задач исследования или характером местности. Для снижения влияния метеорологических факторов в целом ряде работ [King, 1980; Рудаков, 19856; King, Walkingstick, Basler, 1991; Фирстов, 1999; Дехандшуттер, Бобров, Хус и др., 2002; Макаров, Бабак, Дорожко и др., 2003; Спивак, Кожухов, 2004; Фирстов, Широков, Руленко и др., 2006] пробы отбирались с глубины от 0.5 до 1 метра. Зависимость величины ОАР и глубины пробоотбора показана в работе [King, 1980], в которой отмечается постепенное увеличение концентрации радона до глубины 1.7-1.8 м. Пористость и мощность рыхлых отложений определяет толщину газопроницаемого слоя и скорость газового потока. Это приводит к увеличению концентрации радона с максимумом на глубине в несколько метров [Holub, Brady, 1981]. В работе [Kristiansson, Malmqvist, 1984] отмечается, что при преимущественно диффузионном механизме газовой миграции концентрация радона до глубины 1 м возрастает равномерно. В работе [Титов, Венков, Авдеева и др., 1985] представлен график изменения содержания радона в зависимости от глубины установки измерительного устройства в грунт (рис. 1.11).
В статье [Незнал, Незнал, Смарда, 1996/97] по результатам экспериментов зарегистрировано увеличение концентрации радона до глубин 0.6-1.0 м. В работе [Фирстов, 1999] отмечено, что ОАР в пробах, взятых с глубин 0.15 и 0.7 м, более чувствительна к баровариациям, чем в пробах с 2.5 м. В статье [Рудаков, 19856] учет баровариапий производился по формулам: ЫЫ = Rnx{\ - e bS A) — при уменьшении атмосферного давления; ARn = ІЬгх{еш -1)- при увеличении атмосферного давления, где Rnx — значение концентрации радона на глубине измерения х; А - постоянная, величина которой определяется коэффициентом диффузии и глубиной газопроницаемого слоя в точке измерений. Данные формулы справедливы для короткопериодных вариаций атмосферного давления, когда распадом радона за время его перемещения с одного уровня изоконцентраций на другой можно пренебречь [Рудаков, 19856]. На рис. 1.12 показана кривая, полученная при использовании приведенных выше формул с шагом дискретизации 1 час. Характер изменения эманации радона во времени используется в рамках проблемы предсказания землетрясений. В статье [Zmazek, Todorovski, Dzeroski и др., 2003] с помощью регрессионного метода была построена модель, которая предсказывает концентрации радона с коэффициентом корреляции 0.8 на основе данных об атмосферном давлении, температуре грунта, температуре воздуха, количестве осадков (рис. 1.13). В период сейсмической активности корреляция между измеренными и предсказанными значениями по данной модели уменьшается, что было отмечено за 1-7 дней перед землетрясениями.
С методической точки зрения интересна работа [Титов, Черник, Венков, 1996/97]. В ней для введения поправок за суточные вариации проводились цикличные измерения на контрольном пункте (КП). Изменение интенсивности ОАР в различные интервалы времени характеризует его временную вариацию. Для учета этих вариаций вводился поправочный коэффициент (Kt) (рис. 1.14), который вычислялся по формуле: В больших концентрациях радон оказывает негативное воздействие на здоровье человека. В здания он попадает из разломов земной коры, что в свою очередь требует их картирования и изучения. ОАР в почве зависит от концентрации в ней 226Ra и проницаемости подстилающих пород. Проницаемость определяется структурой (типом) породы и наличием в ней трещиноватости, которая связана с тектонической деятельностью и, в частности, разломами земной коры. На сегодняшний день известно, что разломы имеют широкие зоны влияния, разрывная структура (а значит и проницаемость) которых существенно меняется, как в поперечном, так и в продольном направлении. Целью наших работ является изучение разломных зон в эманациях радона с учетом зональности в строении, активности, ранга, морфогенетического типа разлома и угла наклона сместителя, т.е. тех факторов, которые ранее подробно не исследовались предшественниками. Изменение ОАР во времени отчасти определяется метеорологическими условиями. Так как работы предшественников порой противоречат друг другу, то при разработке методики необходимо выяснить, как влияют метеопараметры на ОАР в пределах территорий Приольхонья и Южного Приангарья.
Электромагнитные поля изучаемых объектов
Магниторазведочные и электроразведочные работы проводились по стандартным методикам. Для измерения магнитного поля использовался портативный высокочувствительный магнитометр GSM-19T (рис. 2.2). Он предназначен для геофизических, геотехнических или археологических исследований, длительного мониторинга магнитных полей в магнитных обсерваториях, вулканологических, сейсмических и других исследований. GSM-19T является вторичным эталоном для измерения магнитного поля Земли, обладающим разрешением 0.01 нТл и абсолютной погрешностью 0.2 нТл. Данный прибор, сконструированный на основе микропроцессора, обладает способностью сохранения информации и необходимым объемом памяти (до 2 Мб).
Электроразведочные работы методами симметричного и дипольного профилирования проводились с использованием прибора АЭ-72 (рис. 2.3). В первом случае изучение территорий осуществлялись установкой A3M12N3B, а для второго - B10A5M5N. При этом глубина исследований составляла примерно 4 м.
В результате проведенных работ был собран большой объем фактического материала (табл. 2.1). Анализ измерений, проведенных вкрест простирания разломных зон, показал, что в электрическом и магнитном полях они выделяются по-разному. По данным электроразведки разломы, в подавляющем большинстве случаев тяготеют к низкоомным областям (рис. 2.4, Д; рис. 2.5, Г, зона 1-2). Одной из причин, понижающих электрическое сопротивление горных пород, является обводненность ослабленных зон растворами. На некоторых участках разломы отметились как градиентные зоны (рис. 2.6). В этом случае различная проводимость в крыльях может объясняться смещением пород в вертикальном направлении в связи с подвижками сбросового типа, что и подтвердилось геолого-структурными методами. Это хорошо видно на геоэлектрическом разрезе (рис. 2.7). Лишь на одном участке разломная зона выделилась высокоомной областью до глубины порядка 100 м (рис. 2.8). Максимум сопротивлений, ассоциирующийся с тектоническим нарушением, может объясняться наличием внедренных в зону пород, которые отличаются более высокими сопротивлениями относительно вмещающих. По данным магниторазведки разломы могут выделяться как понижением значений (рис. 2.9, А, зона 10-2), так и их повышением (рис. 2.9, Б, зона 9-3). Такой характер поля вызван наличием внедренных в зону пород, отличающихся по магнитным свойствам от вмещающих. Аномалия в виде градиентной области (ступенчатости) над разломом наблюдается в случае контактирования по нему горных пород, различных по магнитным свойствам. Данная ситуация может встречаться как при смещении пород в горизонтальном направлении - при сдвиге (рис. 2.10, ПР продольный, ПК 3, зона 1-3), так и в вертикальном - при сбросе (рис. 2.9, Б, зона 9-4). Отсутствие магнитной аномалии (редкий случай) объясняется нарушением разломной зоной пород, однородных по магнитным свойствам (рис. 2.11, А, зона 4-2). В продольном направлении над разломными зонами наблюдаются вариации как электрического (рис. 2.5, Г, зона 1-3), так и магнитного полей (рис. 2.10, ПР продольный).
Отражение главных закономерностей внутренней структуры разломных зон в поле радона
Как отмечалось выше, разломная зона представляет широкую область, которая включает в себя, кроме главного сместителя, генетически связанные с ним разрывы второго порядка (рис. 1.5). Согласно ранее проведенным исследованиям [Семинский, Гладков, Лунина и др., 2005], разломная зона неоднородна по внутреннему строению и нарушенности не только в поперечном, но и продольном направлении. Так как ОАР связана с плотностью трещин в горных породах, то по концентрации радона можно судить о строении разломной зоны. В статье [Коваль, Удодов, Саньков и др., 2006] под разломом при изучении поля радона подразумевалась довольно широкая область, однако отражение ее строения в вариациях ОАР не рассмотрено. Новизна исследований, представленных в диссертации, заключается в акцентировании внимания на изучении внутренней структуры разломных зон Приольхонья и Южного Приангарья по данным радоновой съемки.
При проведении эманационных работ, было установлено, что форма аномалий радона различна у разломных зон, внутренняя структура которых отличается по степени зрелости (или стадии развития). Как известно [Семинский, 2003], на первом этапе развития в относительно монолитном блоке формируется зона сравнительно мелких разрывов и трещиноватости. В поле ОАР такой зоне соответствует сравнительно широкий участок, выраженный небольшим повышением значений. Пример подобной ситуации представлен на рис. 5.1, при детальном рассмотрении которого видно, что в юго-восточной части зачистки (ПР 1 - ПК 2) разрывные нарушения имеют разрозненный характер, причем большинство трещин не проходят через всю толщу слабосцементированных отложений до почвенного горизонта.
В пределах разломной зоны более поздней стадии развития мелкие разрывы соединяются в сравнительно крупные, что в поле ОАР отражается появлением отчетливого максимума. Примером может служить второй участок повышенных значений ОАР на рис. 5.1 (ПК 4). Для указанной части зачистки характерно наличие преимущественно однонаправленных сравнительно крупных разрывов, секущих все слои отложений вплоть до поверхности. Это свидетельствует о более сосредоточенном характере разрывообразования, что в поле радона отражается достаточно отчетливым пиком ОАР.
Для заключительной стадии развития структуры разломной зоны характерно появление магистрального сместителя, причем степень дробления пород будет определяющим фактором в формировании тектонита определенного типа. Примером такой структурной ситуации может служить участок Куркут 2-10, где сместитель (10-2) проявлен узкой зоной с высоким абсолютным значением ОАР (рис. 4.1).
Часто сместитель у изгибов его поверхности сопровождается оперяющими разрывами 2-го порядка, что усложняет характер поля радона. Примерами зон со сложным строением могут служить участки МРС-4 (рис. 2.11, зона 4-1) и Онтхой-11 (рис. 2.12). Данные тектонические нарушения состоят из серии мелких подзон, каждая из которых отмечается максимумом ОАР при условии, что детальность работ позволяет выделить соответствующие им отдельные пики. Если разломная зона имеет ширину в десятки метров, например, участок Тайтурка 11-1 (рис. 5.2), то наличие нескольких максимумов в поле ОАР является свидетельством существования серии сместителей, подтверждающих кулисное строение, характерное, например, для зарождающихся сдвигов.
Вышеперечисленные случаи относятся к дизъюнктивам, сместитель которых представлен разломной брекчией. При дальнейшей эволюции зоны сместителя ее субстрат перерабатывается в однородную глинку трения, являющуюся слабо проницаемой для газов. В этом случае ось такой зоны выражается минимумом ОАР, что отмечалось ранее для отдельных пересечений сдвига Сан-Андреас в Калифорнии [King, Zhang, King, 1993]. Примерами могут служить участки Куркут 2-Ю (рис. 4.1, зона 10-1) и Улирба-1 (рис. 2.10, ПР 1, зона 1-1). Сместители в обоих случаях отмечаются минимумами ОАР. Это дает снижение корреляции между ОАР и плотностью трещин на квадратный метр, так как во всех остальных случаях разломная зона выделяется максимумом ОАР. Иногда глинка трения дает самое низкое значение на профиле, как, например, на участке Куркут 2-10. Следует отметить, что минимум сопровождается частными максимумами по краям, и аномалия, таким образом, имеет «седловидную» форму (рис. 4.1, зона 10-1).
Сопоставляя территории с разной степенью тектонической активности, следует отметить, что для платформенной территории Южного Приангарья в целом характерны разломы ранних стадий развития. Магистральный сместитель на поверхности не успевает проявиться из-за достаточно мощного чехла осадочных отложений и слабой интенсивности перемещения блоков фундамента. Для Приольхонья, наоборот, свойственны разломы последних этапов развития. Вследствие этого, разломные зоны этих территорий с разной степенью активности будут, в соответствии с представленными выше закономерностями, по-разному проявляться в поле ОАР. Вместе с тем, для Южного Приангарья есть исключения, например, участки Биликтуйка 13-1 (рис. 2.4) и Савватеевка 14-1 (рис. 5.3). Здесь имеют место интенсивные подвижки по разломам, которые, возможно, сопровождаются проявлением сейсмической активности в краевой части Сибирского кратона. Как следствие этого, поле ОАР характеризуется пиком с высокими абсолютными значениями, не свойственными в большинстве случаев для платформенной территории.
