CC BY
14УДК 550.348; 556.3; 550.. ^ендирбаева ДЖ.Ж., 2Тукешова Г.Е.,
Гребенникова В.В., 3Алиев М.Х., 2Жунисбеков Т.С.,2Кобланов Ж.Б., 2Джанабилова С.О., 2Ельдеева М.С.
Институт сейсмологии НАН КР, г. Бишкек, Кыргызстан 2ТОО «Институт сейсмологии» МОНРК, г. Алматы, Казахстан 3ТОО «Сейсмологическая опытно-методическая экспедиция» (СОМЭ), г. Алматы,
Казахстан
ГИДРОГЕОСЕЙСМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПО ДАННЫМ АЛМАТИНСКОГО (АПП) И ИССЫК-КУЛЬСКОГО
ПРОГНОСТИЧЕСКИХ ПОЛИГОНОВ НА ПРИМЕРЕ ТРЁХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ С М > 6.0
Аннотация. В статье рассматриваются различные типы изменений в режиме подземных вод на Алматинском (АПП) и Иссык-Кульском прогностических полигонах на примере трёх сильных землетрясений М > 6.0, произошедших в 2013 г. и 2017 г., с учётом механизмов влияния гидрогеологических условий и видов режимных водопроявлений.
Ключевые слова: газо-химический состав, многолетний разрез, эпицентры землетрясений, статистический анализ, коэффициенты вариации и корреляции, временные ряды, предвестниковые признаки.
ГИДРОГЕОСЕЙСМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПО ДАННЫМ АЛМАТИНСКОГО (АПП) И ИССЫК-КУЛЬСКОГО
ПРОГНОСТИЧЕСКИХ ПОЛИГОНОВ НА ПРИМЕРЕ ТРЁХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ М > 6.0
Кыскача мазмуну. Макалада Алматы (АБП) жана Ысык-Кел божомолдоо полигондорундагы жер алдындагы суулар режиминдеги езгерYYHYн ар тYPДYY типтери 2013-ж. жана 2017-ж. болуп еткен М > 6.0 Yч кYчтYY жер титиреелердYн мисалында, гидрогеологиялык шарттардын жана режимдик суу керYHYYлердYн тYрлерYHYн таасиринин механизмдерин эсепке алуу менен каралат.
Негизги сездер: газ-химиялык курам, кеп жылдык кесилиш, жер титиреелердYн эпиборборлору, статистикалык талдоо жYргYЗYY, вариация жана корреляция коэффициенттери, убакыт катарлары, боло тургандыгынын белгилери.
HYDROGEOSEISMIC EFFECTS ACCORDING TO THE DATA OF THE ALMATY (APP) AND ISSYK-KUL PROGNOSTIC SITES ON
THE EXAMPLE OF THREE EARTHQUAKES WITH M > 6.0
Abstract. Different types of changes in the groundwater regime at the Almaty (APP) and at the Issyk-kul Prognostiс Sites taking into account the mechanisms of influence of hydrogeological conditions and types of water-development regime on the example of three strong earthquakes with M > 6.0, occurred in 2013 and 2017, are considering in this paper.
Keywords: gas-chemical composition, long-term section, epicenters of earthquakes, statistical analysis, coefficients of variation and correlation, time series, precursors.
Алматинский прогностический полигон (АПП) относится к Северо-Тянь-Шанскому гидрогеологическому региону, который включает крупный Илийский бассейн, обрамлённый с юга горными сооружениями Кетмень-Заилийской системы с трещинными водами, а на севере горно-складчатой системой Джунгарского Алатау. Илийский артезианский бассейн охватывает одноимённую межгорную впадину, отделяющую северные цепи Тянь-Шаня от Джунгарского Алатау (рис. 1). В пределах этой впадины выделяются три впадины второго порядка, различающиеся амплитудами и временем погружения. Это Джаркентская, Алматинская и Копинская впадины, заполненные осадочными породами мезозоя и кайнозоя. От гор они отделяются серией региональных тектонических разломов, сложенных чередованием водоупорных и водопроницаемых пород с общей мощностью до 4000 - 6000 м. Данная система артезианских бассейнов по условиям формирования подземных вод подразделяется на четыре гидрогеологических этажа: палеоген-четвертичный и неогеновый, четвертичный и кайнозойский.
Станции: Казахстана сейсмические, Д- сейсмотелеметрические,
А- гидрогеохимические, О - гидрогеодинамические;
Кыргызстана гидрогеохимические, О - гидрогеодинамические;
землетрясений ^ : 28.01.2013 г., МРУ=б,5; 04.04.2017 г., МРУ=б,3;
08.08.2017 г., МРУ=6,2 .
Рис. 1. Схема сейсмических, сейсмотелеметрических, гидрогеодинамических и гидрогеохимических станций ГУ «СОМЭ КН МОН КР» Алматинского прогностического полигона (АПП) и гидрогеодинамических, гидрогеохимических станций Иссык-Кульского сейсмопрогностического полигона ИС НАН КР.
Породы палеозойского и мезозойского этажа получают основное питание на участках их выхода на дневную поверхность. Озерные отложения неогена содержат серию напорных водоносных горизонтов, формирующихся за счёт атмосферных
осадков и подтока из других водоносных слоёв. Водоносный комплекс четвертичных отложений содержит ряд горизонтов напорных и грунтовых вод, находящихся в гидравлической взаимосвязи с нижележащими водосодержащими толщами. Их основное питание обеспечивается за счёт водопритока с предгорного шлейфа, а движение подземных вод происходит в направлении с юга на север, т.е. от приподнятых бортов гор к р. Или.
Гидрогеосейсмический мониторинг на АПП Казахстана, действуя с 1978 года, состоит из гидрогеодинамических (ГГД) и гидрогеохимических (ГГХ) станций, основанных на всех четырёх гидрогеологических этажах. Их большая часть расположена в горной части региона, где имеются трещинные воды палеозоя (Алма-Арасан, Горельник, Известковый и др.), а остальные - в напорных водах, выходящих из озерных отложений кайнозоя (Копа и др.) и четвертичных отложений (Богуты).
В данный гидрогеосейсмический мониторинг дополнительно привлекаются данные четырёх станций Иссык-Кульского полигона Института сейсмологии НАН Кыргызской Республики (ИС НАН КР), к которым относятся ГГД «Кара-Ой», ГГХ «Каджи-Сай» и ГГХ «Каракол», расположенные по акватории одноимённого озера, тогда как ГГХ «Джеты-Огуз» - в горной части (рис. 1, табл. 1).
Таблица 1.
Геолого-гидрогеологическая характеристика объектов - ГГД и ГГХ станций АПП ГУ «СОМЭ КН МОН КР» и Иссык-Кульского сейсмопрогностического полигона ИС НАН КР, рассматриваемые в данной статье
№ п/п Наименования ГГХ и ГГД станций, № скв.,глуб., м Водовмещающие породы, геологический возраст Т0С воды M, ов г/л Химический состав воды ТМВ
ГУ «СОМЭ КН МОН КР»
1. «Сарыжаз» скв. №2618, 130 Песчано-глинистые глины, илийской свиты, трещиноватые порфиры нижнего карбона С1 - - -
2. «Акколь» скв. №2602, 500 Неогеновые отложения N2, гравийно-галечники с песчаным заполнителем - - -
3. «Богуты» скв. №2604, 120 Суглинисты отложения илийской свиты, неогена с включением гравия и гальки - - -
4. «Тургень» скв. №2601, 503 Гранит-порфиры 29, 0 - Уровень воды -3,0
5. «Калкан» скв. №116, 641 м Пески, песчаники, К2 32, 5 8,0 SO452C142HCO33 Na92 Ca6 Mg 1
6. «Капал- Арасан» скв. №531, 300 Граниты С2-3 17, 3 0,5 SO4 48 C1 40 Na89
7. «Джаркент-Арасан» скв. №30 Граниты, Р2 на контактах с порфиритами С1 27 0,8 SO451C1 31 HCO318 Na 81 Ca 17 Mg 7
Институт сейсмологии НАН КР
1. «Кара-Ой» скв.№_1088, 110 Галечно-песчаные образования с песком - - Уровень воды -3.29
«Кара-Ой» скв.№ 2489, 1500 Песчаники, алевролиты N2 24 1,61,8 Дебит воды - О л/сек
2. «Каракол» скв.№ 1756, 1500 Песчаники, алевролиты N2 34 0,3 Дебит воды - О 5.1 л/сек
3. «Джети-Огуз»: скв.№ 6, 163 Известняки, С2 37 10,5 С1 8080420 (№+К)53 Са43
скв.№20, 520 Метаморфические сланцы, РЯ2 24 3,0
4. «Каджи-Сай» скв.№ 1111, 1500 Песчаники, алевролиты N2 54 0,3 804 49 С1 46 N 84 Са 12
Примечание: ГГД «Каракол» - с 2017 г. ГГХ «Каракол»
Иссык-Кульская впадина представляет собой закрытую депрессию со взбросо-сдвиговыми и надвиговыми тектоническими границами с Кунгейским и Терскейским гидрогеологическими массивами. Её фундамент в западной части максимально приближается к поверхности земли, на востоке кровля которого, в эпицентральной зоне 8-9-балльного Сары-Камышского (1970, Кр=15.6) землетрясения, залегает на глубине 10 - 15 км.
Общий набор наблюдаемых параметров на станциях АПП ГУ «СОМЭ КН МОН КР» достигает до 30, а в Иссык-Кульском полигоне ИС НАН КР- до 14 наименований (табл. 2). Для каждой станции набор параметров определяется типом и химическим составом подземных вод, а также условиями наблюдения и технической оснащённости водопунктов.
Таблица 2.
Основные параметры и компоненты, определяемые на ГГД и ГГХ станциях АПП ГУ «СОМЭ КН МОН КР» и Иссык-Кульского сейсмопрогностического
полигона ИС НАН КР [1].
№ п/п Основные генетические группы параметров и показателей в составе подземных вод (* - наблюдаемые параметры на станциях Иссык-Кульского сейсмопрогностического полигона ИС НАН КР) Измеряемые компоненты и параметры
1. Гидродинамические показатели Нур (уровень, см)*, 0(дебит, л/сек)*, Рскв (давление)*
2. Основной ионно-солевой состав Н^Ю4, НСОэ"* Тоэ"2*, СО2, SО4-2, C1-*, F-, K+, Ca+2*, Mg+2*, Na+
3. Физико-химическое состояние Ph* Fh Т°Г * Р * j^l , J-^ii, i ^воды , ^воды ,
4. Газовый состав Rn, Нераст, Нсп, Hg, H2, CН4, СО2*, О2,
N2, ОТ
5. Сопутствующие показатели т> * тор * ^атм. , 1 ^возд.
Влияние периода подготовки землетрясений с Кр > 13.0 на режим подземных вод проявляется в гидрогеосейсмических эффектах или в гидрогеосейсмических вариациях, образующих характерные (присущие каждому объекту) ГГД и ГГХ колебания в режиме скважин. В зависимости от силы воздействия, характеризующегося соотношением величин магнитуды землетрясения и его гипоцентрального расстояния, гидрогеосейсмические вариации могут состоять из нескольких частей: предшествующей землетрясению косейсмической и постсейсмической, либо из одной из них отличающихся по форме и длительности проявления, или индифферентностью [2-7].
Примером являются косейсмические и постсейсмические ГГХ и ГГД вариации, зафиксированные на станциях ИС НАН КР и АПП ГУ «СОМЭ КН МОН КР» до, во время и после 8-балльного Сарыжазского (Кокпакского) землетрясения, произошедшего 28.01.2013 г. на территории Казахстана с энергетическим классом (Кр) =14.7, глубиной (И) =16 км и магнитудой (МРУ) =6.5 (рис. 1) в пределах координат ф = 42.580 К, X = 79.680 Е [8]. В населённых пунктах Чуйской, Иссык-Кульской, Нарынской, Ошской и Джалал-Абадской областей Кыргызстана интенсивность землетрясения (по шкале МSК-64) колебалась от 7.5 до 4 баллов (рис. 2, табл. 3).
Рис. 2. Карта теоретических (круговых) изосейст в пределах координат: ф = 39.00° -43.500К Х=68.000-82.000Е, 8-балльного Сарыжазского (Кокпакского) землетрясения 28.01.2013 г. МРУ=6.5 (1тт=4.0 балла) [9-10].
Таблица 3.
Фрагмент расчёта интенсивности сейсмических сотрясений при Сарыжазском (Кокпакском) землетрясении 2013 г. в населённых пунктах Иссык-Кулькой
области Кыргызстана по [9-10].
Населённые пункты Область Район Ф°, N А,°,Е А, км И, балл
Эчкили-Таш Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,33 79,36 38,41 7,5
Кен-Суу Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,32 79,22 47,86 7,2
Иссык-
Каркыра Кульская Тюпский 42,75 79,13 49,4 7,2
Иссык-
Джергалан Кульская Ак-Суйский 42,6 79,02 54,82 7,0
Иссык-
Токтогул Кульская Ак-Суйский 42,63 78,98 58,36 7,0
Иссык-
Сан-Таш Кульская Тюпский 42,75 78,98 61,09 6,9
Иссык-
Кёк-Джайык Кульская Ак-Суйский 42,72 78,93 64,16 6,8
Иссык-
Тюрген Кульская Ак-Суйский 42,57 78,88 66,41 6,8
Иссык-
Койлуу Кульская Ак-Суйский 42,18 79,08 66,72 6,8
Иссык-
Советское Кульская Ак-Суйский 42,65 78,87 67,68 6,8
Иссык-
Ак-Булак Кульская Ак-Суйский 42,6 78,82 71,41 6,7
Иссык-
Ак-Булун Кульская Ак-Суйский 42,62 78,82 71,52 6,7
Иссык-
Сары-Тёлёгёй Кульская Тюпский 42,72 78,78 76,3 6,6
Иссык-
Боз-Учук Кульская Ак-Суйский 42,56 78,75 77,22 6,6
Иссык-
г. Каракол Кульская 42,48 78,39 107,64 6,2
Джети-Огуз кур. Иссык-Кульская Джети-Огузский 42,32 78,23 123,76 6,0
Иссык-
Каджи-Сай Кульская Тонский 42,14 77,17 213,98 5,3
Иссык- Ыссык-
Кара-Ой Кульская Кульский 42,63 77,00 222,51 5,2
Так, косейсмические вариации, выраженные противофазными аномалиями дегазации СО3"2 и СО2 наблюдались за два месяца до этого сейсмического события на ГГХ станции «Джеты-Огуз», находящейся в 124 км от эпицентра: в скв. 6 (глубина 163 м, водовмещающие породы - известняк, С2) и 20 (глубина 520 м, водовмещающие породы- метаморфические сланцы, PR2) рис. 3А. Также за месяц до этого землетрясения, в 108 км от эпицентра, в скв.1756 «Каракол» глубиной 1500 м, пробуренной в миоцен-плиоценовых отложениях, резко упала температура воды на более чем 2.5° С (рис. 3А).
Предвестниковые аномалии проявлялись и на более удалённых ГГХ и ГГД станциях и объектах: в 214 км от эпицентра в воде скв. 1111 «Каджи-Сай» глубиной 1500 м отмечались значительные изменения Mg+2; в 223 км - в воде скв. 2489 «Кара-Ой» глубиной 1500 м - известны вариации в значениях рН и Mg+2.
На АПП Казахстана в скважинах ГГД станций - «Сарыжаз» (R=79 км), «Богуты» (R=162 км) и «Тургень» (R=177 км), отмечались косейсмические аномалии по уровню подземных вод (рис. 3Б).
Рис. 3. Гидрогеосейсмические вариации в воде скважин ГГХ и ГГД станций: А. ИС НАН КР и Б. АПП ГУ «СОМЭ КН МОН КР» при Сарыжазском (Кокпакском) землетрясении 28.01.2013 г.
Самые сильные землетрясения с М > 6.0 в пределах Северного Тянь-Шаня в 2017 году произошли на территории Казахстана и Китая. По данным ГУ «СОМЭ КН МОН РК» 4 апреля 2017 г. в 15 час. 07 мин. 31 сек. по Гринвичу зарегистрировано землетрясение c Кр = 13.3, MPV=6.3 на территории Казахстана (координаты эпицентра: ф= 47.520 N, 83.950Е) в 732.6 км на северо-восток от г. Алматы. В населённых пунктах Казахстана интенсивность землетрясения (по шкале МSК-64) составила: Зайсан 5-6 балла, Усть-Каменогорск 3-4 балла (рис. 1, 4).
На ГГД и ГГХ станциях ИС НАН КР, удалённых от эпицентра землетрясения на более 700 км (табл. 4), аномальных гидрогеосейсмических вариаций не отмечалось, а на АПП Казахстана исследованы данные пяти параметров воды- H4SiÜ4, НСОэ", SO4"2, СОэ"2 и CÜ2 в скважинах ГГХ станций, удалённых от эпицентра на различные расстояния- в 321 км - «Калкан», 448 км - «Капал-Арасан» и 490 км - «Джаркент-Арасан».
Анализ временных рядов по пяти параметрам воды- H4SiÜ4, НСОэ", SO4"2, СО3"2 и CÜ2 на ГГХ станциях «Калкан» (R=321 км) и «Джаркент-Арасан» (R=490 км) показывает об их индифферентности к землетрясению (MPV=6.3) 04.04.2017 г., причём гидрогеохимические данные по станции «Капал-Арасан» (R=448 км) из-за отключения электроэнергии с 27.03. по 30.05.2017 г. отсутствуют.
На рис. 6 в качестве примера приведены гидрогеосейсмические вариации и коэффициенты корреляции, вычисленные между этими параметрами станции «Джаркент-Арасан» (скв. № 80) при землетрясениях, произошедших 04.04.2017 г. (МРУ=6.3) и 08.08.2017 г. (МРУ=6.2).
Рис. 4. Карта локации эпицентра землетрясения 04.04.2017 г. по данным ГУ «СОМЭ КН МОН КР»: ф= 47.52° N, Х= 83.95°Е; MPV=6.3, Кр=13.3, h=10 км.
В населённых пунктах Чуйской, Иссык-Кульской и Нарынской областей сила землетрясения по шкале МSК-64 составила от 1.5 до 1 балла (рис. 5, табл. 4).
Рис. 5. Карта теоретических (круговых) изосейст в пределах координат: ф= 39.00° -43.500N, 68.000-82.000Е землетрясения 04.04.2017 г. (MPV=6.3),
произошедшего на территории Казахстана (Imin=1.0 балл) [9-10].
Наиболее значимые косейсмические и постсейсмические гидрогеосейсмические вариации наблюдались на ГГД и ГГХ станциях ИС НАН КР и АПП ГУ «СОМЭ КН МОН РК» от землетрясения, произошедшего 08.08.2017 г. на территории Китая (Северный Синьцзян). Координаты эпицентра землетрясения- ф = 44.270 N, 82.860 Е, h=15, MPV=6.2 (рис. 1, фото 1). Интенсивность землетрясения (по шкале МSК-64) на
территории Казахстана составила: в гг. Алматы и Талды-Курган - 4 балла, Интенсивность землетрясения (по шкале МSК-64) на территории Казахстана составила: Алматы, Талды-Курган - 4 балла, Джаркент, Достык - 4-5 баллов, Караганда, Усть-Каменогорск - 2 балла.
В населённых пунктах Тюпского, Ак-Суйского, Джети-Огузского и Ыссык-Кульского районов Иссык-Кульской области Кыргызстана интенсивность землетрясения (по шкале МSК-64) составила от 4.5 до 3.5 баллов (рис. 7, табл. 5).
Таблица 4.
Фрагмент расчёта интенсивности сейсмических сотрясений при землетрясении 04.04.2017 г. (МРУ=6.3) в населённых пунктах Иссык-Кульской
области Кыргызстана [9-10].
Населённые пункты Область Район Ф°, N Д, км И, Балл
Каркыра Иссык-Кульская Тюпский 42,75 79,13 663,62 1,5
Сан-Таш Иссык-Кульская Тюпский 42,75 78,98 671,2 1,5
Кёк-Джайык Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,72 78,93 676,37 1,5
Курмети Иссык-Кульская 43,03 78,29 684,9 1,5
Сары-Тёлёгёй Иссык-Кульская Тюпский 42,72 78,78 684,11 1,5
Кен-Суу Иссык-Кульская Тюпский 42,75 78,72 684,67 1,5
Джергалан Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,6 79,02 682,41 1,5
Токтогул Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,63 78,98 681,75 1,5
Джылуу-Булак Иссык-Кульская Тюпский 42,75 78,65 688,37 1,5
Чон-Таш Иссык-Кульская Тюпский 42,77 78,62 688,26 1,5
Токтоян Иссык-Кульская Тюпский 42,71 78,68 690,21 1,5
Байзак Иссык-Кульская Тюпский 42,75 78,69 686,25 1,5
Советское Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,65 78,87 685,56 1,5
с. Каракол Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,6 78,53 707,55 1,4
г. Каракол Иссык-Кульская 42,48 78,39 725,22 1,4
Джети-Огуз кур. Иссык-Кульская Джети-Огузский 42,32 78,23 747,37 1,3
Кара-Ой Иссык-Кульская Иссык-Кульский 42,63 77 792,07 1,3
Рис. 6. Гидрогеосейсмические вариации и коэффициенты корреляции между параметрами, вычисленные по станции «Джаркент-Арасан» (скв. №80) при землетрясениях: 04.04.2017 г. (МРУ=6.3) и 08.08.2017 г. (МРУ=6.2).
Фото 1. Эпицентр землетрясения, произошедшего 08.08.2017 г. (МРУ=6.2) в 23 часа 28 минут по Гринвичу (9 августа 2017 г. в 05 час. 28 мин. по времени Астаны) на территории Китая (Северный Синьцзян) (www.emsc-csem.org).
Рис. 7. Карта теоретических изосейст в пределах координат: ф = 39.00° - 43.500 N X = 68.000- 82.000 Е (1шш=4.0 балла) землетрясения, произошедшего 08.08.2017 г. (МРУ=6.2) в 23 часа 28 минут по Гринвичу (9 августа 2017 г. в 05 час. 28 мин. по времени Астаны) на территории Китая (Северный Синьцзян) [9-10].
Таблица 5.
Фрагменты расчёта интенсивности сейсмических сотрясений при землетрясении 08.08.2017 г. (МРУ=6.2) в населённых пунктах Иссык-Кульской области Кыргызстана (!шт=4.0 балла) [9-10].
Населённые пункты Область Район Ф°, N А, км Ii, балл
Каркыра Иссык-Кульская Тюпский 42,75 79,13 352,58 4,5
Эчкили-Таш Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,33 79,36 361,61 4,5
Сан-Таш Иссык-Кульская Тюпский 42,75 78,98 363,56 4,4
Джергалан Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,6 79,02 368,71 4,4
Кёк-Джайык Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,72 78,93 368,78 4,4
Токтогул Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,63 78,98 369,93 4,4
Кен-Суу Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,32 79,22 371,65 4,4
Ак-Чий Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,65 78,8 381,96 4,4
Тюрген Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,57 78,88 380,44 4,4
Корумду Иссык-Кульская Тюпский 42,77 78,57 393,08 4,3
Тасма Иссык-Кульская Тюпский 42,70 78,58 395,68 4,3
Кёочю Иссык- Тюпский 42,78 78,53 395,62 4,3
Кульская
Май-Саз Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,20 78,98 395,61 4,3
Отрадное Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,58 78,65 396,6 4,3
Талды-Суу Иссык-Кульская Тюпский 42,78 78,48 399,39 4,3
Кош-Дёбё Иссык-Кульская Тюпский 42,70 78,52 400,16 4,3
Арал Иссык-Кульская Тюпский 42,72 78,53 398,45 4,3
Мин-Булак Иссык-Кульская Тюпский 42,72 78,52 399,2 4,3
Энильчек Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,02 79,07 401,66 4,3
Орлиное Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,60 78,55 402,91 4,3
Сары-Камыш Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,52 78,63 401,24 4,3
Ичке-Суу Иссык-Кульская Тюпский 42,77 78,43 403,63 4,3
Долон Иссык-Кульская Тюпский 42,69 78,48 403,63 4,3
Каракол Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,60 78,53 404,38 4,3
Шаты Иссык-Кульская Тюпский 42,78 78,38 406,96 4,3
Тюп Иссык-Кульская Тюпский 42,72 78,35 411,98 4,3
Тегизчил Иссык-Кульская Ак-Суйский 42,56 78,42 414,53 4,3
Беловодское Иссык-Кульская Тюпский 42,77 78,20 421,1 4,3
г. Каракол Иссык-Кульская 42,48 78,39 420,86 4,3
Кутургу Иссык-Кульская Тюпский 42,74 78,12 428,51 4,2
Ой-Тал Иссык-Кульская Тюпский 42,73 78,00 438,1 4,2
Ак-Шыйрак Иссык-Кульская Джети-Огузский 41,82 78,75 436,26 4,2
Джети-Огуз кур. Иссык-Кульская Джети-Огузский 42,32 78,23 441,05 4,2
Ананьево Иссык-Кульская Ыссык-Кульский 42,73 77,67 463,45 4,1
Саруу Иссык-Кульская Джети-Огузский 42,32 77,92 463,65 4,1
Корумду Иссык-Кульская Ыссык-Кульский 42,68 77,35 490,2 4,1
Барскоон Иссык- Джети-Огузский 42,15 77,60 495,96 4,0
Кульская
Тамга Иссык-Кульская Джети-Огузский 42,14 77,54 500,87 4,0
Бостери Иссык-Кульская Ыссык-Кульский 42,65 77,18 504,57 4,0
Тосор Иссык-Кульская Джети-Огузский 42,17 77,43 507,4 4,0
Сёок Иссык-Кульская Джети-Огузский 41,72 77,78 507,84 4,0
На АПП Казахстана исследованы гидрогеохимические данные пяти параметров воды (Щ8Ю4, ИСОэ", БО4"2, СОэ"2 и СО2), в скважинах ГГХ станций, удалённых от эпицентра землетрясения на расстояния: 183 км - «Джаркент-Арасан» (см. рис. 6), 257 км - «Капал-Арасан» и 321 км - «Калкан». На рис. 8 показаны их результаты -гидрогеосейсмические, косейсмические и постсейсмические вариации и коэффициенты корреляции между наблюдаемыми параметрами станций «Капал-Арасан» (скв. №2) и «Калкан» (скв. №116) в период землетрясения 08.08.2017 г. (МРУ=6.2).
Рис. 8. Гидрогеосейсмические вариации и коэффициенты корреляции между наблюдаемыми параметрами (Щ8Ю4, ИСОэ", БО4"2 и СОэ"2) по станциям Капал-Арасан (скв. № 2) и Калкан (скв. № 116) в период землетрясения 08.08.2017 г. (МРУ=6.2), произошедшего 08.08.2017 г. (МРУ=6.2) в 23 часа 28 минут по Гринвичу (9 августа 2017 г. в 05 час. 28 мин. по времени Астаны) на территории Китая (Северный Синьцзян).
На рис. 9А-Б представлены графики гидрогеосейсмических вариаций уровня подземных вод (Нур) и атмосферного давления (Ратм) по ГГД станциям «Богуты» (скв. № 2604) и «Тургень» (скв. № 2601), удалённых от эпицентра землетрясения 08.08.2017 г. на расстояния: 509 км и 581 км соответственно. На графиках: А - исходные ряды Нур и Ратм, Б - обработанные ряды этих параметров по программе (ЛНпр), с выделением
косейсмических отрицательных аномалий, выходящих за пределы доверительного интервала до 12.08.2017 г.
Май
А
ГГД ст. Богуты Нур И Ратм мах 08.08.2017 г. Т МРУ=6.2, 11=509 км
го ^ 3 0.75 Э £ 0.5 и о | 0.25 1\ 1 к ' и V 1 ' А го
\ Ал Щ ' •у А:' 1 'А -V / } щ У у 3
! \ ■ щ \ Ц у з: и о X
' 1 V и о
Май Июн И юл Авг 2017г.
ГГД ст.Тургень
Нуо И Ратм
мах
08.08.2017 МРУ=б.2, Р=581
!1 км |
0.5 0.25
I
мш
¡КЛ А
и V
V | ДА 1/1 ч I1 Л /А N 1 Л 1 А ' ' П
V Щ /ч V V / 1 V
Июн
И юл
Авг 2017г.
Май
Б
Июл
Авг 2017г.
Рис. 9. Графики гидрогеосейсмических вариаций уровня подземных вод (Нур - красная линия) и атмосферного давления (Ратм - синяя) с января по август 2017 г. по ГГД станциям «Богуты» (скв. № 2604) и «Тургень» (скв. № 2601): А - исходные ряды Нур - красная линия и Ратм - синяя; Б - обработанные ряды этих параметров по программе - ЛНпр.
На рис. 9Б. видно, что в скв. № 2604 ГГД станции «Богуты», с 03.08. по 05.08.2017 г. отмечалось понижение уровня воды от -2.4 до -3.2, который с 06.08.2017 г. резко повысившись, 08.08.2017 г. достиг значения -1.2, а на момент реализации толчка (09.08.2017 г.) соответствовал 0.10.
Иными словами, за шесть дней до землетрясения в скв. № 2604 ГГД станции «Богуты» проявилась косейсмическая отрицательная вариация уровня воды в форме бухты, на момент закрытия которой произошло землетрясение.
В скв. № 2601 ГГД станции «Тургень» (рис. 9Б) до момента этого сейсмического события наблюдалась гидрогеосейсмическая вариация уровня подземных вод, не выходящая за доверительный интервал 1.0. После землетрясения, начиная с 10.08.2017 г., отмечается постсейсмическая отрицательная вариация уровня воды до значения -2.3 на 12.08.2017 г.
Что касается ко- и постсейсмических эффектов по объектам наблюдений Иссык-Кульского полигона, зафиксированных в периоды подготовки и реализации землетрясения 08.08.2017 г. (Китай - Северный Синьцзян), то они проявляются следующим образом (рис. 10-11). Как видно из рис.10 в поведении режима всех определяемых гидропараметров чётко отражены пространственно-временные взаимосвязи с данным событием, где доминируют не столько эпицентральное расстояние и литологическое различие вмещающих пород, сколько химическая неустойчивость в неравновесии между ионами. Так, в них косейсмические реакции, проявляющиеся в кислотно-щелочных свойствах, охарактеризованных значениями рН, носят хаотичный характер, а температура, наоборот, обладает устойчивым трендом в сторону повышения, за которыми комплексно вовлечено резкое падение концентрационных значений ионов. Например, в воде скв. 6 и 20 ГГХ станции «Джеты-Огуз», удалённой от эпицентра землетрясения на 441 км, величины рН и температуры,
начиная с мая 2017 г., непрерывно пульсируют вариациями, по характеру отличающимися от закономерных «помех». Пульсирующие вариации отмечаются вплоть до середины первой декады июля в скв. 6- переход из нейтральной (7.45) в слабощелочную среду (8.1), тогда как в скв. 20- щелочность (8.9), сформировавшись на короткое время, т.е. в конце мая- начале июня резко спускается до 8.25 для дальнейшего подъёма, что после «спускового крючка» сменяется минимумом (7.5). Эти неустойчивые и кратковременные аномалии по рН воды в скважинах сопровождаются уменьшениями в содержаниях (мг/л): С1"- от 6735.5 до 4626.22 и от 1612.97 до 1178.71; СО2- от 8.45 до 4.4 и 4.35-4.83 до 1.32 и 1.14 и Са2+- от 1643.28 до 1237.47 в скв. 6 и 20 соответственно.
Пульсирующий характер в режиме рН наблюдался в воде скв. №1756 на ГХС станции «Каракол» при эпицентральном расстояние - 420 км, где задействована щелочная ТМВ: при снижении рН от 10.4 до 7.5 концентрация СО2 уменьшается от 5.98 до 1.41, сохранив при этом аналогичный временной ход. Близкая к этой геохимической среде зафиксирована также аномалия в воде скв. № 2489 (Н=1500 м) ГГД станции «Кара-Ой», в 519 км от эпицентра. Комплексный анализ данных, представленных на рис. 11, показывает об общности источника временных вариаций температуры, давления и дебита ТМВ в глубокой скважине № 2489 (Н=1500 м), и уровня грунтовой воды в скважине № 1088 с глубиной 110 м, свидетельствуя о своей чувствительности к воздействиям внешних сил, идущих из недр земли.
Выводы
Основываясь на описание вышеизложенных фактических материалов, можно заключить, что, несмотря на использование различной методики обработки временных рядов, действующие режимные станции на Алматинский прогностический полигон (АПП) и Иссык-Кульском прогностическом полигоне Кыргызстана обладают реальными перспективами в решении проблемы прогнозирования ощутимых и сильных землетрясений, эпицентры которых расположены в радиусе до 500 км.
Полученные ко- и постсейсмические эффекты в вариациях на примере трёх сильных землетрясений М > 6.0, произошедших в 2013 г. и 2017 г., возникающих в подземных водах, циркулирующих в различных геолого-гидрогеологических условиях и характеризующихся неоднородным набором определяемых параметров, свидетельствуют о наличии пространственно-временной связи с процессами подготовки и реализации землетрясений, а объективное раскрытие механизмов формирования и развития индивидуальности характера (пики, бухты), контрастности и длительности гидроаномалий, не повторяющихся от одного сейсмического события к другому, в первом приближении возможно при идентификации научно-практических усилий в регионах.
Рис. 10 (А-В). Гидрогеосейсмические вариации, наблюдённые в периоды подготовки и релаксации землетрясения 08.08.2017 г. с МРУ=6.2 (Китай - Северный Синьцзян) в воде скважин на станциях: А. № 6 и № 20 ГГХ «Джеты-Огуз», Б. скв. № 1756 ГГХ «Каракол» и В. Скв. № 2489 и скв. № 1088 ГГД «Кара-Ой».
Литература
1. Абдуллаев А.У., Гав Шав Чи, Мамыров Э.М., Гребенникова В.В., Юсупов Ю., Тукешева Г.Е. Международное сотрудничество гидросейсмологов с целью мониторинга флюидных параметров и прогнозирования сильных землетрясений в Тянь-Шанском сейсмоактивном поясе //Тезисы докладов 6-го Международного симпозиума «Проблемы геодинамики и геоэкологии внутриконтинентальных орогенов». Бишкек 23-29 июня 2014 г. Научная станция РАН Международный научно-исследовательский центр - геодинамический полигон в г. Бишкек. Бишкек 2014. - С. 225-227.
2. Киссин И.Г. Гидрогеологический мониторинг земной коры //Физика Земли, 1993, №8. - С. 59-69.
3. Гидрогеодинамические предвестники землетрясений. М.: Наука, 1984. -С. 50-64.
4. Тукешева Г.Е. Соотношение между температурой воздуха и температурой воды самоизливающихся скважин на Алматинском прогностическом полигоне //КР ¥FА-ньщ Хабарлары. Геологиялыксериясы, Алматы, №4, 2010. - С. 82-86.
5. Деформационные волны Земли: концепция, наблюдения и модели //Геология и геофизика. -2005. Т.46. № 11. - С. 1176-1190.
6. Куликов Г.В., Рыжов А.А., Гарифулин В.А., Лыгин А.М. Оценка геодинамической обстановки и сейсмической опасности по энергетическим параметрам и векторам напряжений гидрогеодеформционного поля //Разведка и охрана недр. 2010. № 7. - С. 19-24.
7. Кендирбаева Дж. Ж., Гребенникова В.В. Основные результаты гидрогеологических исследований для прогноза сильных землетрясений на территории Северного Тянь-Шаня // Вестник ИС НАН КР. 2013, №2. - C. 33-43.
8. Тукешева Г.Е, Гребенникова В.В., Кендирбаева Дж.Ж. Гидрогеологический мониторинг в сейсмоактивных районах Кыргызстана и Алматинском Прогностическом Полигоне (АПП) Казахстана //Материалы Всероссийского совещания по подземным водам Востока России (XXI Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием). Якутск, 22-28 июня 2015 г., Якутск 2015 г. - С. 520-525.
9. Миркин Е.Л., Гребенникова В.В. Программа для ЭВМ: «SEISMIC INTENSITY». Кыргызпатент. Авторское свидетельство № 369 от 17 июня 2015 г.
10. Гребенникова В.В., Миркин Е.Л. Метод оперативного расчёта интенсивности сейсмических сотрясений в населённых пунктах (объектах) при сильных землетрясениях //Землетрясения Северной Евразии, 2011 год. - Обнинск: ГС РАН, 2017.
Рецензент: доктор ф.-м. н. А.М. Муралиев
