Влияние сейсмических событий на геоэлектрические параметры многолетней мерзлоты в Горном Алтае

   Объект исследования. Эпицентральная зона разрушительного Чуйского землетрясения 2003 г. (М = 7.2), которое характеризуется продолжительным нелинейным афтершоковым периодом. Эпицентр землетрясения находился в межгорной перемычке между Чуйской и Курайской впадинами Горного Алтая, всего в 15 км от участка исследования, расположенного в западной части Чуйской впадины в долине р. Чаган.

   Цель. По данным регулярных наблюдений проследить динамику изменений геоэлектрических параметров многолетнемерзлых пород во время афтершокового периода землетрясения с учетом характеристик сейсмичности Чуйско-Курайской сейсмоактивной зоны.

   Методы. Для выявления областей распространения многолетнемерзлых пород в долине использованы методы постоянного и переменного тока с контролируемыми источниками (электромагнитные зондирования становлением поля, вертикальные электрические зондирования, электротомография); регулярные наблюдения выполнялись методом вертикального электрического зондирования.

   Результаты. Исследование позволило определить вариации мощности и удельного электрического сопротивления слоя многолетнемерзлых пород. Сопоставление параметров сейсмической активности территории с геоэлектрическими характеристиками мерзлоты показало значительное влияние на них изменений сейсмического режима. В периоды активизаций мощность и удельное электрическое сопротивление многолетней мерзлоты уменьшались и увеличивались при снижении активности, при этом вариации геоэлектрических параметров достигали 50–80 %.

   Выводы. Полученные результаты демонстрируют возможности применения методов геоэлектрики для регулярных наблюдений за состоянием многолетнемерзлых пород, подчеркивая их эффективность для понимания взаимосвязи между сейсмической активностью и геоэлектрическими параметрами мерзлоты.

1. Алтангэрэл Д., Цогбадрал Х. (2016) Исследование вечной мерзлоты гор Монгольского Алтая (на примере бассейна озера Цагаан-Нуур). Науч. обозрение. Биол. науки, (1), 47-50.

2. Бабушкин С.М., Неведрова Н.Н. (2017) Аппаратурные и методические средства при поисках рудных месторождений методом нестационарного электромагнитного зондирования. Междунар. науч. конгр. Интер экспо ГЕО-Сибирь-2017. Т. 4. Новосибирск: СГУГиТ, 207-212.

3. Балков Е.В., Панин Г.Л., Манштейн Ю.А., Манштейн А.К., Белобородов В.А. (2012) Электротомография: аппаратура, методика и опыт применения. Геофизика, (6), 54-63.

4. Буслов М.М., Имаев В.С. (2020) Модель формирования внутриконтинентальных деформаций Центральной Азии и закономерности проявления сейсмичности. Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Мат-лы совещ., вып. 18. Иркутск: ИЗК СО РАН, 41-44.

5. Глинских В.Н., Федосеев А.А., Никитенко М.Н., Михайлов И.В., Бухтияров Д.А. (2023) Проектирование полевых экспериментов для обоснования технологии мониторинга мерзлых пород. Криосфера Земли, XXVII(4), 45-53. doi: 10.15372/KZ20230405

6. Дашевский Ю.А., Неведрова Н.Н., Жирова Н.В. (2000) Интегральная проводимость разреза как индикатор напряженного состояния среды при активном электромагнитном мониторинге на Южно-Байкальском прогностическом полигоне. Докл. РАН, 370(6), 807-809.

7. Деев Е.В., Неведрова Н.Н., Зольников И.Д., Русанов Г.Г., Пономарев П.В. (2012) Геоэлектрические исследования отложений Чуйской котловины (Горный Алтай). Геология и геофизика, 53(1), 120-139.

8. Дельво Д., Тениссен К., Ван-дер-Мейер Р., Берзин Н.А. (1995) Динамика формирования и палеостресс при образовании Чуйско-Курайской депрессии Горного Алтая: тектонический и климатический контроль. Геология и геофизика, 36(10), 31-51.

9. Добрецов Н.Л., Буслов М.М., де Граве Й., Скляров Е.В. (2013) Взаимосвязь магматических, осадочных и аккреционно-коллизионных процессов на Сибирской платформе и ее складчатом обрамлении. Геология и геофизика, 54(10), 1451-1471.

10. Доставалова М.С., Шитов А.В. (2011) Влияние метеорологических характеристик и геодинамической активности на режим образования гидрогенных наледей Горного Алтая. Геориск, (4), 36-43.

11. Еманов А.Ф., Еманов А.А., Фатеев А.В., Шевкунова Е.В., Подкорытова В.Г., Дураченко А.А., Корабельщиков Д.Г., Гладышев Е.А. (2021) Результаты сейсмического мониторинга различных регионов России. Алтай и Саяны. Землетрясения России в 2019 году. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 37-44.

12. Ефремов В.Н. (2017) Возможности регистрации геофизических аномалий от талых водоносных зон и горизонтов в мерзлых породах. Криосфера Земли, XXI(6), 129-133. doi: 10.21782/KZ1560-7496-2017-6(129-133)

13. Железняк М.Н. (2005) Геотемпературное поле и криолитозона юго-востока Сибирской платформы. Новосибирск: Наука, 228 с.

14. Лебедева Л.С., Баишев Н.Е., Павлова Н.А., Ефремов В.С., Огонеров В.В., Тарбеева А.М. (2023) Температура пород в слое годовых теплооборотов в районе распространения надмерзлотных таликов в Центральной Якутии. Криосфера Земли, XXVII(2), 3-15. doi: 10.15372/KZ20230201

15. Логачев Н.А. (1999) Главные структурные черты и геодинамика Байкальской рифтовой зоны. Физ. мезомеханика, 2(1-2), 163-170.

16. Масленников С.А. (1970ф) Гидрогеологические условия района Чуйской и Курайской степей (юго-восточная часть Горного Алтая). Отчет Тархатинской гидрогеологической партии за 1966–1970 гг. Новокузнецк.

17. Мурзина Е.В., Поспеев А.В., Буддо И.В., Шарлов М.В., Семинский И.К., Мисюркеева Н.В., Шелохов И.А. (2022) Возможности малоглубинных нестационарных электромагнитных зондирований для выделения газогидратных скоплений в криолитозоне северных регионов Западной Сибири. Криосфера Земли, XXVI(2), 51-62. doi: 10.15372/KZ20220204.

18. Неведрова Н.Н., Дашевский Ю.А. (2000) Связь сейсмического режима с элементами активной тектоники по данным электромагнитных зондирований. Сейсмология в Сибири на рубеже тысячелетий. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 173-178.

19. Неведрова Н.Н., Деев Е.В., Пономарев П.В. (2017) Выявление разломных структур и их геоэлектрических характеристик по данным метода сопротивлений в эпицентральной зоне Чуйского землетрясения 2003 г. (Горный Алтай). Геология и геофизика, 58(1), 146-156. doi: 10.15372/GiG20170110

20. Неведрова Н.Н., Эпов М.И., Антонов Е.Ю., Дашевский Ю.А., Дучков А.Д. (2001) Реконструкция глубинного строения Чуйской впадины Горного Алтая по данным электромагнитных зондирований. Геология и геофизика, 42(9), 1399-1416.

21. Нерадовский Л.Г. (2018) Количественная оценка объемной льдистости мерзлых грунтов методом дипольного электромагнитного профилирования. Лед и снег, 58(1), 94-104. doi: 10.15356/2076-6734-2018-1-94-104

22. Нерадовский Л.Г. (2013) Опыт изучения влияния температуры на удельное электрическое сопротивление мерзлых грунтов. Геофизика, 1, 67-70.

23. Нерадовский Л.Г. (2017а) Региональная модель поведения температурного поля криолитозоны Восточной Сибири и Дальнего Востока: описание в искусственно создаваемых электромагнитных полях. Криосфера Земли, XXI(4), 12-22. doi: 10.21782/KZ1560-7496-2017-4(12-22)

24. Нерадовский Л.Г. (2017б) Упрощенный подход изучения мерзлых грунтов методом дистанционного электромагнитного зондирования. Геофизика, 2, 79-87.

25. Никитенко М.Н., Глинских В.Н., Михайлов И.В., Федосеев А.А. (2023) Математическое моделирование сигналов импульсного электромагнитного зондирования для мониторинга состояния многолетнемерзлых пород. Геология и геофизика, 64(4), 591-600. doi: 10.15372/GiG2022132

26. Оленченко В.В., Кожевников Н.О., Антонов Е.Ю., Поспеева Е.В., Потапов В.В., Шеин А.Н., Стефаненко С.М. (2011) Распространение толщи мерзлых пород в Чуйской впадине (Горный Алтай) по данным электромагнитных зондирований. Криосфера Земли, 15(1), 15-22.

27. Панькова Д.С., Оленченко В.В., Цибизов Л.В., Камнев Я.К., Шеин А.Н., Синицкий А.И. (2020) Строение многолетнемерзлой толщи в пределах стационара Парисенто (п-ов Гыдан) по геофизическим данным. Криосфера Земли, XXIV(2), 52-67. doi: 10.21782/KZ1560-7496-2020-2(52-67)

28. Патрин А.А. (1991ф) Результаты поисковых геофизических работ по оценке угленосности кайнозойских отложений Аржанского, Междуреченского и Чуйского участков. Отчет Тургусунской партии за 1989–1991 гг. ТГФ, Горно-Алтайск.

29. Печкин А.С., Романов А.Н., Калачев А.В., Красненко А.С. (2018) Сезонная динамика температурного режима тундровых почв Надымской провинции. Науч. вестн. Ямало-Ненецкого автономного округа, 1(98), 34-39.

30. Разумов С.О. (2015) Оценка современных темпов деградации многолетнемерзлых пород, тенденций и последствий ее развития в XXI в. Приоритеты мировой науки: эксперимент и научная дискуссия. Кемерово: науч.-издат. центр “Открытие”, 39-44.

31. Рогожин Е.А., Овсюченко А.Н., Мараханов А.В., Ушанова Е.А. (2007) Тектоническая позиция и геологические проявления Алтайского землетрясения. Геотектоника, (2), 3-22.

32. Русанов Г.Г., Важов С.В. (2014) Опорные разрезы четвертичных отложений Горного Алтая (Беле, Кубадру, Чаган). Бийск: ФГБОУ ВПО “АГАО”, 163 с.

33. Туренко С.К., Дружинина К.В. (2018) О системном подходе к повышению эффективности исследований объектов криолитозоны геофизическими методами. Нефть и газ, (2), 27-31.

34. Хабинов О.Г., Чалов И.А., Власов А.А., Антонов Е.Ю. (2009) Система интерпретации данных зондирований методом переходных процессов EMS. ГЕО-Сибирь-2009. Новосибирск: СГУГиТ, 108-113.

35. Хрусталев Л.Н., Хилимонюк В.З. (2022) Прогноз аварийной ситуации по данным температурного мониторинга многолетнемерзлых грунтов вблизи подземного нефтепровода. Криосфера Земли, XXVI(3), 12-20. doi: 10.15372/KZ20220302

36. Шац М.М., Скачков Ю.Б. (2016) Климат Севера: Потепление или похолодание? Климат и природа, 2(19), 27-37.

37. Bartsch A., Strozzi T., Nitze I. (2023) Permafrost monitoring from space. Surveys in Geophysics, 44, 1579-1613. doi: 10.1007/s10712-023-09770-3

38. Buddo I., Sharlov M., Shelokhov I., Misyurkeeva N., Seminsky I., Selyaev V., Agafonov Y. (2022) Applicability of transient electromagnetic surveys to permafrost imaging in Arctic West Siberia. Energies, 15(5), 1-16. doi: 10.3390/en15051816

39. Cunningham K., Hatfield M., Pericon L.S. (2015) Unmanned aircraft systems for geotechnical monitoring of pipelines in the Arctic. The Arctic Technology Conference, Copenhagen: Curran Associates, Inc., 948-954.

40. Fukui K., Fujii Y., Mikhailov N., Ostanin O., Iwahana G. (2007) The lower limit of mountain permafrost in the Russian Altai Mountains. Permafr. Periglac. Process., 18(2), 129-136. doi: 10.1002/ppp.585

41. Glinskikh V., Nechaev O., Mikhaylov I., Danilovskiy K., Olenchenko V. (2021) Pulsed Electromagnetic Cross-Well Exploration for Monitoring Permafrost and Examining the Processes of Its Geocryological Changes. Geosci., 11(2), 1-15. doi: 10.3390/geosciences11020060

42. Lunina О.V, Gladkov A.V., Novikov I.S., Agatova A.R., Vysotskii E.M., Emanov A.A. (2008) Geometry of the fault zone of the 2003 Ms = 7.5 Chuya earthquake and associated stress fields, Gorny Altai. Tectonophys., 453, 276-294. doi: 10.1016/j.tecto.2007.10.010

43. Shalaginov A., Nevedrova N. (2024) Electromagnetic Monitoring During the Aftershock Period of the 2003 Chuya Earthquake in Gorny Altai: Measurement Technique and Results. Geomag. Aeron., 64(4), 569-580.

44. http://eqru.gsras.ru

45. http://www.geotomosoft.com

46. http://zond-geo.ru