WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные матриалы
 


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«ВЛИЯНИЕ СЕЙСМИЧНОСТИ (НА ПРИМЕРЕ ЧУЙСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И ЕГО АФТЕРШОКОВ) И СОПУТСТВУЮЩИХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА АБИОТИЧЕСКИЕ КО ...»

-- [ Страница 3 ] --

Тобелер. Фонтан бил несколько дней, постепенно убывая, на месте фонтана образовалась наледь (фото М.С. Достоваловой) Подавляющее число наледей имеет гидрогенный генезис и приурочено к долинам малых рек с длиной водотока не более 50 км, редко 50-100 км. В геоморфологическом аспекте образование наледей связано с участками русел, где наблюдаются каменистые перекаты, резкие повороты и суженные участки, мелкие островки, разбивающие русло на систему узких проток с малыми глубинами;

скальные выступы, стесняющие русло с боков, порожистые участки, резкие уменьшения уклона дна, глыбовые навалы и отдельные валуны. Зачастую наледи образуются в устьевых частях рек или местах слияния нескольких русел.

Большинство наледей образовано на малых реках с расширенными многорукавными руслами, либо в пролювиальных дельтовидных конусах выноса с рассредоточенным веерообразным стоком. Подвержены наледеобразованию и низкие поймы с заболоченными ландшафтами и рассредоточенными выходами грунтовых вод.

Несмотря на приуроченность подавляющего большинства наледей к водным объектам, питание наледей, как правило, смешанное. Значительная часть наледей образована в местах выходов в русловой и подрусловой поток нисходящих и восходящих подземных вод, нередко со значительным напором.

Свидетельством подземного питания гидрогенных наледей являются грифоны и наледные бугры в теле наледей. Нередко наледные тела приурочены к тектоническим зонам с повышенной разгрузкой подземных вод через разломы и трещины.

Важной характеристикой наледных процессов является их пространственная приуроченность и унаследованный характер режима наледи.

Как правило, наледные тела образуются ежегодно на определенных участках поверхности, варьируют лишь масштабы наледей. Учитывая триггерные (метеорологические) факторы активизации и ряд эпизодических наблюдений, возможен среднесрочный прогноз наледных процессов с оценкой их негативного воздействия на населенные пункты и хозяйственные объекты.

В пространственном отношении развитие и активизация наледей приурочено, в основном, к среднегорной и высокогорной территории Центрального и Юго-Восточного Алтая, административно связанных с УстьКанским, Онгудайским, Усть-Коксинским, Улаганским, Кош-Агачским районами.

Значительно реже наледные процессы развиваются в низкогорных районах республики. Как показывают ретроспективные данные за период 2000-2010 гг., наледные процессы занимают второе место по степени негативного воздействия на населенные пункты и хозяйственные объекты после процессов береговой эрозии и паводкового подтопления. Около 20 % населенных пунктов республики испытывают периодически негативное воздействие наледных процессов, в 30 населенных пунктах в последнее десятилетие возникали чрезвычайные ситуации локального масштаба, вызывающие нарушение жизнедеятельности людей.

Во временном ряду активизаций наледных процессов, по нашим наблюдениям, развитие наледей в 2004 г. выбивается из общепринятых представлений и прогнозов. Активизация наледных процессов в 2004 г. на юговостоке республики (Кош-Агачский район), в отличие от других лет, была обусловлена не метеорологическими условиями зимнего периода, а сейсмической активностью территории Республики Алтай. Площадное развитие наледей в эпицентральной зоне землетрясения явилось закономерной реакцией геологической среды на активный афтершоковый процесс, сопровождавший Чуйское землетрясение (27.09.2003 г.), в зимний период 2004 г. В частности, выявлена прямая связь аномального развития наледей с гидрогеологическим режимом подземных вод и гидрологическим режимом поверхностных водных объектов [Достовалова, 2004]. В полях распространения наледей наблюдалось повышенное грунтовое питание водотоков и образование многочисленных субнапорных источников по сейсмодислокациям, послужившим каналами для разгрузки подземных вод.

За период наблюдений 2000-2010 гг., в том числе в период афтершоковой активности территории 2004-2013 гг., такой масштабной активизации наледных процессов на территории Республики Алтай более не наблюдалось, имели место лишь локальные проявления аномального развития наледей в отдельных населенных пунктах. Наиболее близким по активности является 2008 г.

Роль гидрогеологического фактора в активизации наледей, исходя из режимных наблюдений за подземными водами Чуйского артезианского бассейна, неоднозначна. Несмотря на напорный режим глубоких водоносных комплексов и самоизлив подземных вод в наблюдаемых скважинах, прямой зависимости наледной активизации с гидродинамическим режимом не установлено.

Важную роль в активизации, скорее всего, играют надмерзлотные и межмерзлотные воды грунтовых горизонтов, приобретающие криогенный напор в зимний период в результате перемерзания деятельного слоя и слияния его с вечной мерзлотой.

Рисунок 35 – Река Талтура (2004 г.). Наледи по Талтуре занимали все пойменное пространство (фото М. С. Достоваловой) Сейсмическая активность территории республики во временном интервале не однозначна. В 2000 г. территория АСР и юго-восточная часть республики, в частности, испытывала сейсмическую активизацию – форшоковый период активности подготовки Чуйского землетрясения в 2004 г. наблюдался наиболее активный афтершоковый процесс, сопровождающий землетрясение, в 2008 г. – афтершоковый процесс с реализацией крупных событий (М= 5-6,3) на территории Республики Тыва и Иркутской области.

По масштабам наледеобразования наиболее сопоставимы 2000 и 2004 гг., когда наблюдалась высокая и очень высокая активность наледей с возникновением ряда чрезвычайных ситуаций в населенных пунктах и на автомагистралях Кош-Агачского района. Но триггерные режимообразующие факторы в эти годы были различны. В 2000 г. аномальное развитие наледей вызвано, в первую очередь, метеорологическими особенностями зимнего периода

– ранним промерзанием почв и грунтов, пониженными температурами января и маломощным снежным покровом. В 2004 г. триггерным фактором признан сейсмический – свершившееся накануне крупное Чуйское землетрясение и большое количество афтершоков в период с октября 2003 г. по март 2004 г.

Сейсмические события этого периода оказали комплексное воздействие на геологическую среду и породы зоны аэрации.

С точки зрения воздействия сейсмических событий на геологическую среду, сейсмическая активность территории отражает, в первую очередь, степень трещинообразования, неизменно сопровождающего данный процесс. При реализации сейсмических событий в горных породах наступает разрядка напряжений, выражающаяся в росте числа и размеров трещин – от микро- и малых трещин до крупных и магистральных разрывов [Достовалова, 2004;

Достовалова, Шитов, 2011].

Межмерзлотные и надмерзлотные подземные воды, приобретая в зимний период криогенный напор, разгружаются через ослабленные зоны (талики и трещины) на поверхность в виде родников кратковременного действия (грифонов) или наледей. Следовательно, трещинообразование, с одной стороны, находится в прямой зависимости от сейсмической активности территории, а с другой стороны, определяет масштабы разгрузки криогенно-напорных вод на дневную поверхность (рисунок 35).

Зависимость аномального наледеобразования в 2004 г. от сейсмической активности подтверждается и сравнительным анализом наледной активизации в 2000 и 2004 гг. Для репрезентативного анализа использовались данные по наледям, обследованным в центральной части Чуйской впадины в пределах населенных пунктов и их окрестностей, а также наледи на автодороге республиканского значения Кош-Агач – Джазатор. Из анализа сознательно исключены наледи, образованные в 2004 г. в очаговой зоне землетрясения – в бассейне р. Чаган-Узун и ее притоках (Талтура, Кускуннур и др.). Никогда более за наблюдаемый период 2000-2010 гг. данные наледи не развивались в пределах этих территорий.

О триггерной роли сейсмического фактора в 2004 г. говорят следующие факты. В афтершоковый период возросла роль гидрогеологического фактора, а именно роль геогенного питания наледей. Часть гидрогенных наледей в связи с ощутимым увеличением геогенного питания отнесена по генетической классификации к разряду смешанных наледей. На территории обобщения, в частности в Чуйской впадине, в 2004 г. появились новые геогенные наледи, ранее не наблюдавшиеся.

В целом на территории обобщения масштабы наледей в 2004 г.

уменьшились: если в 2000 г. доминировали крупные и средние по размерам наледи, то в 2004 г. преобладали малые по размерам наледи. Наиболее характерно это для Чуйской впадины. В горно-долинных условиях автомагистрали Кош-Агач

– Джазатор, напротив, произошло увеличение числа крупных наледей и снижение средних по размерам.

Примечательно, что большинство наледей, зафиксированных в период активизации в 2000 г., в 2004 г. имело довольно низкую активность (и, следовательно, размеры). Этот факт свидетельствует, что обычные триггерные факторы активизации наледей (температурный режим зимнего периода, снежный покров) не играли существенной роли. Напротив, сейсмический фактор вызвал аномальное развитие наледей на таких участках, которые ранее не фиксировались как потенциально опасные.

Взаимосвязь аномального развития наледей и Чуйского землетрясения очевидна и подтверждается также следующими фактами. Многие субнапорные источники, образовавшие наледи в центральной части Чуйской впадины, возникали в момент ощутимых афтершоков и изливались на протяжении нескольких дней. Временные водотоки в бассейне р. Талтура и Чаган-Узун, обычно пересыхавшие в осенне-зимний период, после землетрясения стали полноводными и образовали мощные наледи в пределах широких пойм и конусов выноса. В пределах наледных полей как в центральной части впадины, так и в пойме р. Талтура наблюдались многочисленные ледяные купола – места выхода субнапорных источников. Часть наледей была образована на месте минерализованных источников и солончаков. Минерализация изливающейся воды составляла до 5 г/дм3.

Особенности развития наледей в зимний период 2004 г. рассмотрим подробно, с учетом аномального наледеобразования в очаговой зоне Чуйского землетрясения. Развитие и интенсивность наледных процессов в зимний период 2004 г. имела некоторые особенности, связанные, в первую очередь, с Чуйским землетрясением и афтершоковым процессом, сопровождающим его.

К ним относятся:

1. Аномальное развитие речных и геогенных наледей на территориях, близких к очагу землетрясения.

2. Появление восходящих высокодебитных родников и наледей, связанных с ними на участках развития сейсмодислокаций.

3. Появление новых геогенных наледей в эпицентральной зоне землетрясения на значительном удалении от эпицентра основного толчка.

4. Образование наледей на участках развития солончаков.

5. Образование наледей подземными водами глубоких горизонтов с повышенной минерализацией и разнообразным гидрохимическим составом.

6. Аномальное развитие в пределах наледей наледных бугров (по размерам, количеству, гидрохимическому составу).

7. Повышенная доля грунтового питания в речных наледях.

Рассмотрим более подробно особенности и факторы наледеобразования в эпицентральной зоне землетрясения.

Участки развития наледей приурочены к территории с устойчивой многолетней мерзлотой островного типа с многочисленными таликовыми зонами.

Нередко наледи развиваются на заболоченных поймах рек в полях солончаковых пород зоны аэрации. При сейсмических событиях 2003 г. именно эти зоны оказались наиболее проницаемыми для гидравлических ударов подземных вод.

Ряд наледей в очаговой зоне землетрясения образован в полях развития сейсмодислокаций – трещин, рвов, грифонов, по которым в момент землетрясения происходил залповый выброс воды, а в зимний период образовались многочисленные восходящие родники (рисунок 36).

Рисунок 36 – Река Чаган-Узун. Наледь по р. Чаган-Узун была около 3-4 м высотой, занимала всю широкую пойму на слиянии рек Чаган и Талтура (фото М. С. Достоваловой) Чуйская впадина характеризуется сложным гидрогеологическим строением, что определяется наличием в пределах артезианского бассейна межгорной впадины субнапорных водоносных комплексов широкого возрастного диапазона и межмерзлотных горизонтов подземных вод четвертичного возраста.

Разнообразие гидрохимических типов в наледных водах говорит о том, что источники питания имеют различный генезис, а наличие источников с повышенной минерализацией вод свидетельствует о том, что питание наледей нередко осуществляется из глубоких (неогеновых, палеоген-неогеновых, палеозойских) водоносных зон и комплексов. Сейсмические события 2003-2004 гг., сопровождавшиеся обильным трещинообразованием, несомненно, способствовали появлению новых гидравлических связей, в том числе и выходам подземных вод на дневную поверхность. Помимо этого, гидравлические удары, обусловленные разрядкой напряжения и усилением напора подземных вод во время афтершоков, провоцировали образование кратковременных напорных источников залпового действия (грифонов), которые в зимний период служили дополнительным питанием для наледей. Кроме того, криогенный напор, возникающий в условиях вечной мерзлоты в зимний период времени, усугубил наледные явления. Подтверждением этому являются появившиеся в январе-марте 2004 г. многочисленные восходящие источники, образовавшие наледные бугры.

Как правило, в строении наледных бугров наблюдается две генерации льда:

прозрачный голубоватый лед межмерзлотных пресных вод на поверхности (мощностью 0,5-1,5 м) и молочно-белый непрозрачный лед в ядре бугра, очевидно, образованный солоноватыми водами глубоких горизонтов. Параметры наледных бугров в 2004 г. достигали размеров 90305 м и 110805 м.

Источники питания геогенных наледей разнообразны: воды сезонно-талого слоя (СТС), рассредоточенные выходы подземных вод, высокодебитные родники восходящего типа и самоизливающиеся водозаборные скважины. Подавляющее число геогенных наледей сопровождалось многочисленными выходами криогенно напорных вод по таликовым зонам и сейсмогенным дислокациям.

Некоторые наледи в Чуйской впадине и в очаговой зоне землетрясения приурочены к полям развития солончаков. Минерализация подземных вод в родниках, образующих данные наледи, варьирует в интервале 1-5 г/дм3, родники имеют ярко выраженный напорный режим и достаточно кратковременный период действия.

В целом минерализация наледных вод отражает гидрохимические особенности питающих источников наледей. В гидрогенных наледях минерализация воды отражает соотношение типов питания водотоков. В частности, минерализация воды в реке Чаган-Узун в июле 2003 г. была 0,158 г/дм3, в октябре после землетрясения – 0,277 г/дм3, а в марте 2004 г. – 0,361 г/дм3.

Увеличение минерализации речных вод свидетельствует, в первую очередь, об увеличении доли грунтового питания.

Минерализация и гидрохимический состав источников в геогенных наледях характеризовались в 2004 г. большим разнообразием. Наледи, не связанные с сейсмодислокациями, имели состав вод гидрокарбонатный магниевог/дм3.

кальциевый (кальциево-магниевый), минерализация 0,62-0,67 «Сейсмогенные» наледи, как правило, характеризовались повышенной минерализацией вод (1,36-5,55 г/дм3) и разнообразным гидрохимическим составом.

Геогенная наледь в левом борту р. Талтура приурочена к зоне новообразованного разлома с развитием многочисленных сейсмодислокаций.

Наледь, равно как и сейсмодислокации, образована в полях солончаков. Питание наледи происходило из нескольких высокодебитных родников восходящего типа и пластовых выходов воды с минерализацией 2,58-5,55 г/дм3. Состав воды варьировал от гидрокарбонатного кальциевого до гидрокарбонатно-сульфатного натриево-магниевого.

Наледи, образовавшиеся вокруг г. Мишельдык, приурочены к полям развития солончаков, осложненных сейсмогенными деформациями поверхности – трещинами и рвами. В зоне наледного развития зафиксировано множество рассредоточенных и восходящих источников, нередко высокодебитных, состав их разнообразен. В восходящем роднике в истоке наледи – воды гидрокарбонатнохлоридного натриево-калиевого состава, минерализация воды 1,14 г/дм3. В рассредоточенных источниках в теле наледей состав вод гидрокарбонатносульфатный натриево-калиевый, минерализация 3,45-4,14 г/дм3. Такое изменение состава связано, скорее всего, с влиянием солончаков, в поле которых возникли наледи.

Ряд наледных бугров в гидрогенных наледях Чуйской впадины имел восходящие источники, что позволило получить репрезентативные данные по составу и минерализации источников подземных вод, представляющих долю грунтового питания [Гоби-Алтайское…, 1963; Гольдин, 2005]. Один из наледных бугров возник в январе 2004 г. в окрестностях с. Тобелер на месте действующих в момент основного сейсмического события грифонов, состав воды в нем гидрокарбонатно-сульфатный натриево-калиевый, минерализация 1,33 г/дм3. В наледном бугре, возникшем в пойме р. Черная Речка, напорные воды имеют сульфатный натриево-калиевый состав с минерализацией 2,82 г/дм 3.

Роль сейсмического фактора в развитии аномалий речного стока в эпицентре землетрясения подтверждается анализом гидрологического режима рек по материалам гидропостов. Анализ уровней воды на гидропостах показывает, что в целом существенного изменения в гидрологическом режиме рек Республики Алтай в период осенне-зимней межени 2003-2004 гг. не произошло. К сожалению, в эпицентральной зоне землетрясения нет ни одного государственного гидропоста с регулярными наблюдениями. Ближайшие к эпицентру гидропосты расположены в с. Тюнгур Усть-Коксинского района (р. Катунь) и в с. Онгудай Онгудайского района (р. Урсул) на расстоянии 80 км и 110 км от эпицентра соответственно.

В результате исследований по изучению наледных процессов на территории Республики Алтай было выявлено следующее:

1. Наледи на территории Республики Алтай занимают 2-е место по уровню негативного воздействия ЭГП на населенные пункты и хозяйственные объекты (после эрозионных процессов и процессов подтопления).

2. Чуйское землетрясение и его афтершоковый процесс вызвали в зимний период аномальное развитие наледей на территории Республики Алтай в 2004 г., максимальное проявление которых наблюдалось на территории Кош-Агачского района, в эпицентральной зоне землетрясения.

3. Аномальное развитие наледей в 2004 г. характеризовалось существенным расширением разнообразия генетических типов наледей и источников их питания.

4. Отличительной чертой активизации наледных процессов в 2004 г. в эпицентральной зоне землетрясения является доминирование геогенных наледей, образованных источниками подземных вод различных типов.

5. Уникальным явлением 2004 г. можно признать образование наледей г/дм3) минерализованными (1-5,5 восходящими источниками глубоких горизонтов.

6. Изучение динамики и генезиса наледей на территории Республики Алтай является актуальной проблемой и имеет важнейшее значение для прогнозирования негативного воздействия наледных процессов на населенные пункты и хозяйственные объекты.

5.5 Землетрясения и динамика эманаций радона и торона в ГорноАлтайске В качестве доказательства первого защищаемого необходимо охарактеризовать динамику радона и торона и их связь с сейсмической активностью на изучаемой территории. Актуальность радоновых исследований в настоящее время связана с выявленным влиянием радона на здоровье населения.

Наибольший вклад в годовую эффективную дозу населения России и других стран вносит облучение от природных источников ионизирующей радиации.

Даже в областях, наиболее пострадавших от аварии на Чернобыльской атомной электростанции, – Брянской, Тульской, Орловской, Калужской – облучение от природных источников ионизирующего излучения составляет свыше 76,4 % общей дозы радиационного воздействия на людей [Стамат, Кормановская, 2008].

Имеются сведения, что в России проживает не менее 1 млн. человек с дозами облучения за счет природных источников свыше 10 мЗв/год [Романович, 2007].

Известно, что радиоактивные газы в недрах земли распространены крайне неравномерно. Они связаны с тектоническими разломами, куда поступают по системе трещин и микротрещин с кислых интрузивных массивов с развитой трещиноватостью [Сорокин, Ященко, 2000]. Временные аномалии их концентрации являются индикатором процессов разрушения, происходящих в природной среде [Беликов, Шестаков, 2004; Каратаев, Яковлева и др., 2009]. При этом интерпретация измеренных данных по временным вариациям дает возможность судить об изменениях в структурно-петрофизических характеристиках геосреды в процессе ее разрушения [Шитов, Кац и др., 2008].

Наиболее тесно радон и торон связаны с современными сейсмическими процессами. Неотектонические движения земной коры играют важную роль в формировании современного облика поверхности Земли. Продолжающиеся до настоящего времени неотектонические движения влияют на формирование рельефа, расположение речных долин, расселение биоты и др. Изучение и картирование расположения различных разломных структур имеет важное значение для решения ряда практических вопросов тектогенеза территории.

Разлом является плоским геологическим телом, сложенным дробленной и милонитизированной породой, крайне неоднородной как в структурновещественном составе, так и в распределении полей напряжений. В зоне разлома геофизические и геохимические поля характеризуются наиболее сильными динамическими параметрами. Кроме того, система, которую представляет собой разлом, является многокомпонентным образованием в общей структуре земной коры и может воздействовать на природную среду, население и технические сооружения [Барыкина, 204]. Поэтому разломные структуры необходимо рассматривать как активную систему, через которую к поверхности поступают потоки вещества и энергии [Летников, 2004; Семинский, Бобров, 2009].

Известно, что при подготовке сейсмического очага обычно происходит усиление электромагнитного и инфразвукового излучения, усиливается истечение радона. Перед сильным землетрясением наблюдается резкое увеличение концентрации радона в подземных водах и почвенном газе (в 25 раз за 7-18 дней, в зависимости от магнитуды ожидаемого землетрясения). Затем наблюдается резкое уменьшение концентрации радона до среднего уровня непосредственно после землетрясения, а также ртути и других газовых компонент. При этом изменяется состав подземных и поверхностных вод, что может неблагоприятно сказываться на здоровье человека.

Анализ изменений, происходящих в земной коре и атмосфере в результате подготовки и протекания сейсмических событий, позволили предложить единый механизм взаимосвязи между различными процессами, протекающими в это время. Этот механизм предполагает существенное влияние подготовки и протекания сейсмических событий на динамику различных геологических, геохимических и геофизических процессов, происходящих на территории. Кроме этого, существенное влияние на динамику таких процессов играет блочность геологической среды [Гамбурцев, 1960; Садовский, Писаренко, 1991]. Отдельные блоки, обладающие различной плотностью, по-разному реагируют на подвижки, происходящие в результате геодинамической активизации. Под действием региональных и локальных полей напряжений в геологической среде могут возникать динамические поля напряжений, связанные с системой трещин [Шило и др., 1983]. В случае резкого изменения динамического поля напряжений происходит изменение характеристик водных и газовых флюидов (в том числе и радона) и доля соединений, находящихся в метастабильном состоянии увеличивается пропорционально росту градиента. При этом функцией от количества и качества глубинных компонентов является сейсмическое событие и размеры тектонических нарушений, по которым проникают глубинные флюиды [Шитов, 2011].

На территории Горного Алтая радон связан с эманациями от кислых магматических и метаморфических комплексов и зонами тектонических разломов, а также с естественной уран-ториевой минерализацией горных пород.

Миграция радона осуществляется в газообразном или водорастворенном состоянии. Рыхлые и сильно трещиноватые породы зон тектонических нарушений и пликативных деформаций характеризуются повышенным эманированием радона.

Для изучения закономерностей в соотношении между разломными зонами и вмещающими породами важными характеристиками являются аномалии геофизических полей и процессов.

В эманационном поле радона и торона четко отражаются разломные зоны, зоны трещиноватости, выделяясь сильноградиентными полями, повышенными значениями эманаций радиоактивных газов. Данный эффект связан с тем, что по зонам трещиноватости и разломным зонам осуществляется эманирование радона из глубин. Также повышение этого поля связано с тем, что водоносная система, расположенная в пределах разлома, представляет собой связанную сеть флюидопроводящих каналов реагирующих на деформации земной коры. Таким образом, радоновая съемка является четким поисковым методом на поиск разломных зон.

По данным радиологической лаборатории Роспотребнадзора по Республике Алтай, современная радиационная обстановка на значительной части территории республики является напряженной. Радиационная доза облучения, получаемая ежегодно среднестатистическим жителем республики от природных источников и медицинских процедур составляет 13,1 м3в, в том числе от внутреннего облучения – 10,6 м3в. При этом почти 60 % этой дозы формируется за счет радона. В результате сейсмической активизации, происходящей на территории Республики Алтай в настоящее время, в целом по республике возросли концентрации радона в подвальных помещениях жилых и производственных зданий. Средневзвешенная объемная концентрация радона по республике, с учетом данных 2005-2006 гг. составила 258 Бк/м3, что соответствует дозе облучения 10,4 м3в/год. Наиболее высокие плотности потока радона приходятся на Онгудайский, Турочакский, Чойский и Майминский районы, а также г. Горно-Алтайск. Самая напряженная обстановка по радону имеет место в Турочакском районе, где до 80 % населения подвержено его воздействию выше нормируемого показателя. Следовательно, для отдельных сел республики возникают проблемы минимизации влияния радона на здоровье населения [Гвоздарев, 2006].

Результаты измерения объемной активности (ОА) радона на территории Горно-Алтайска и административных районов Республики Алтай [Гвоздарев, 2006] показали сильную дифференциацию значения объемной активности радона, причем в ряде случаев повторные измерения ОА, совершенные спустя несколько дней, показывали существенно более низкие значения плотности потока радона.

Нами было предположено, что в данном случае ведущую роль в значениях эманации радона играют сейсмические события, происходящие на территории Горного Алтая и пространственные карты ОА, полученные на основе данных за разные временные промежутки (2003-2007 гг.) являются некорректными. Поэтому при анализе данных нами был предложен подход, отражающий временные закономерности динамики радона. При этом отбирались средние значения по точкам измерения, и эти значения усреднялись по месяцам, в которые производились измерения и по этим данным и строился график среднемесячной динамики радона (рисунок 37).

Рисунок 37 – Динамика среднемесячной радоновой активности по г. ГорноАлтайску (по данным радиологической лаборатории Роспотребнадзора по Республике Алтай) стрелками показаны Чуйское землетрясение и землетрясения в феврале 2004 г. в окрестностях г. Горно-Алтайска В результате анализа графика было выявлено, что увеличение объемной активности радона связано с Чуйским землетрясением (сентябрь 2003 года), а также сейсмическими событиями в феврале 2004 г. в районе г. Горно-Алтайска.

Высокий средний уровень радона в ноябре - декабре 2004 года, феврале - марте 2005 года, а также в марте 2006 года обусловлен афтершоковым процессом Чуйского землетрясения. С 2008 года средний уровень объемной активности радона в г. Горно-Алтайске, и по настоящее время понижается.

Горно-Алтайск находится под влиянием повышенной активности этого газа. При этом на содержание радона в городе влияет не один фактор. Так, превышение норм наблюдается либо вблизи разломов, либо в районах, возведенных на возвышенностях. Высокие показатели могут быть связаны с интрузиями, залегающими под этими возвышенностями. В центральной части города, перекрытой рыхлыми четвертичными отложениями, уровни активности радона относительно невысокие.

В период 2012-2014 гг. нами проводилось изучение динамики объемной активности радона в помещении. Объемная активность – отношение активности радионуклида в веществе к объему вещества. В период повышения сейсмической активности аномальные изменения ОА почвенного радона могут проявляться на значительных расстояниях от эпицентра землетрясения. С целью повышения чувствительности радонового метода мониторинг стараются производить на территориях с наличием глубинных высокоактивных источников радона (породы с высоким содержанием урана, зоны тектонических разломов в земной коре). На таких территориях наблюдается увеличение амплитуды аномальных всплесков.

В результате проведенного мониторинга зафиксированы резкие увеличения эксгаляции радона перед сейсмическими событиями с магнитудой порядка 3 (рисунок 38). На рисунке показаны реакции на сейсмическое событие, произошедшее 14.04.12 г. в 13:03 часов с эпицентром вблизи оз. Джулуколь Улаганского района Республики Алтай. Данные о землетрясении представлены Геофизической службой СО РАН.

Детальный суточный анализ объемной активности радона также показал, что существует влияние сейсмических процессов на его динамику (рисунок 38).

За несколько часов перед землетрясением происходит активная эксгаляция радона при этом уровень радона повышается, достигая после основного толчка максимума, а спустя несколько часов после землетрясения уровень радона понижается, затем следует несколько пиков. Инициированное землетрясением повышение объемной активности радона снижается обычно на 3–4 сутки после землетрясения (рисунок 39).

Рисунок 38 – Изменение динамики объемной активности радона в ГорноАлтайске в результате землетрясения (измерения проводились в помещении, стрелкой показано время землетрясения) Известно, что существует большое количество исследований об изменении радоновой активности перед землетрясением [Carraro; Giardino, 1992;

Pulinets et al, 1997; Беляев, 2001; Kerr, 2009; Fidani, 2010]. Для изучения влияния подготовки сейсмических событий на динамику объемной активности радона нами был применен метод наложенных эпох. За время мониторинга с 02.03.12 по 14.04.12 г. на территории Республики Алтай произошло 6 землетрясений, а именно: 06.03.12, 08.03.12, 28.03.12, 29.03.12, 04.04.12 и 14.04.12 г В результате наших исследований было выявлено, что объемная активность радона значимо повышается за 13 и 8 дней перед землетрясением (рисунок 39). Затем – снижается, с минимумом за 6 дней до события, и вновь повышается, достигая максимального значения в день землетрясения, после чего объемная активность постепенно понижается на 3-9 день после землетрясения.

Рисунок 39 – Изменение среднесуточных значений объемной активности радона при подготовке и протекании землетрясений на территории Республики Алтай за период с 02.03.12 по 17.04.12 г.

Временные вариации ОА радона зависят от сложности и разнообразия особенностей геологических структур, изменчивости фильтрационных свойств среды. Изменения метеорологических условий также значительно варьируют показатели радона. Поэтому в ряде случаев влияние сейсмических характеристик, на динамику объемной активности могут быть не замечено [Спивак, 2008].

Для анализа динамики радона нами проводились измерения ОА радона, торона, температуры, влажности и давления в период с 02.03.12 по 14.04.12 г.

(рисунок 40).

Часто эманации радиоактивных газов и метеопараметры имеют взаимную зависимость. Так, коэффициент корреляции в ряде случаев имеет значимые показатели: между значениями температуры и влажности он составляет 0,93;

между температурой и эманацией торона – 0,57; между влажностью и эманацией торона – 0,54; между эманацией торона и радона – 0,42 (при n=3456, p0,001 rкр=0,135).

Рисунок 40 – Динамика объемной активности радона в г. Горно-Алтайске в сопоставлении с метеохарактеристиками и сейсмической энергией (lg E) Необходимо отметить, что реагирование эманаций радона и торона на сейсмические события имеет неоднозначный характер. Выявлено, что динамика радона увеличивается за период времени до сейсмического события, составляющий от 1 до 5 суток. Также эманации увеличиваются в день землетрясения. На графике (рисунок 40) выделяется период сейсмической активизации на территории Тывы (02.03.12–06.03.12 г.), удаленной на расстояние порядка тысячи км от места измерения. Этот период отмечается увеличением объемной активности радона. Также за данный период времени прослеживается определенная закономерность между энергией землетрясений и объемной активностью радона.

Для рассмотрения периодизации нами был использован спектральновременной анализ, который позволил выявить переменную полиритмичность (изменчивость амплитуд или существование ритмов). В результате было обнаружено, что выявляется 10-дневная и суточная периодизация объемной активности радона (рисунок 41а). Также проявляется полусуточная и 8-часовая периодичность. Спектрально-временной анализ позволил показать, что в период с

15.03 по 30.03.12 г. изменялась периодичность ОА, что может быть связано с сезонными характеристиками.

Рисунок 41а – Спектрально-временной анализ объемной активности радона за период с 27.02.12 по 18.04.12 г. (см. рисунок 40) Чтобы показать влияние землетрясений на объемную активность радона приведем СВАН–диаграммы этих характеристик в совмещенных периодичностях (рисунок 41б).

Рисунок 41б – СВАН–диаграммы землетрясений (1) и радона (2) за 02.03.12–17.04.12 г. (исходные данные показаны на рисунке 40) Необходимо обратить внимание на совпадение структуры СВАН– диаграмм и периодичностей приведенных характеристик. Также время изменения ритмов могут указывать на роль землетрясений в динамике радона (рисунок 41б).

Нам представляется, что сейсмические события в регионе приводят к активизации процессов газовых эманаций.

Таким образом, регистрируя альфа-частицы при распаде радона, можно получить данные о накоплении глубинных земных напряжений с целью предсказания момента «спускового крючка» сильного землетрясения.

Сопоставляя данные по радону с данными других методов наблюдений, можно более детально судить о геологических процессах, протекающих в земной коре, вероятных сроках и силе землетрясений, направлениях преимущественного распространения сейсмической волны, т.е., таким образом, решать фундаментальные вопросы сейсмологии и геоэкологии.

5.6 Землетрясения и метеорологические процессы В качестве доказательства первого защищаемого положения необходимо охарактеризовать особенности метеорологических процессов и их связь с сейсмической активностью на изучаемой территории, особенно за 2000-2003 гг.

Вариации метеорологических параметров описывают изменчивость процессов в атмосфере и дают представление о тенденциях в изменении климата – одного из важнейших экологических факторов, определяющих качество жизни человека. В ряде работ путем сопоставления геологических факторов и анализа их энергетического вклада отмечается заметное влияние на метеорологические процессы геодинамических процессов, особенно при землетрясениях [Кутинов, Чистова, 2008; Дода и др., 2008; Freund et al, 2009]. Учитывая существующую изменчивость динамики атмосферных аэрозолей, возникающую при землетрясениях, очень важно рассмотреть вопрос реагирования метеорологических процессов на сейсмические события.

Установленным фактом считается влияние процессов, сопровождающих подготовку землетрясения, на характер и динамику метеопроцессов. Известно, что активизация разломов сопровождается усилением облакообразования над ними [Морозова, 1997]. Например, работами исследователей из МГУ на основе анализа данных с 1936 по 1981 гг. было установлено, что за 3-5 дней до землетрясений в Крыму появляется облачность с балльностью 8-10 [Бибикова, Проскурякова и др., 2001]. В зимние месяцы также за 3 дня до землетрясения, начинается аномальное понижение температуры относительно среднего уровня, достигающее максимума в день землетрясения (до -4С). За 9-10 дней до землетрясения наблюдается повышение температуры на 2-3С [Бибикова, Рембовская и др., 2001].

Результаты проведенного нами ранее анализа вариаций некоторых медицинских показателей жителей г. Горно-Алтайск дают основания считать, что на состояние здоровья людей в этом сейсмически активном регионе опосредованно (в том числе и через метеофакторы) оказывают влияние геодинамические процессы, особенно в период их активизации (подготовки и реализации сильнейшего Чуйского землетрясения 2003 г.) [Аптикаева, Шитов, 2009].

В настоящем разделе автор сосредоточился на подробном рассмотрении особенностей динамики некоторых метеорологических параметров в пределах Республики Алтай, для чего были использованы данные гидрометеостанций (ГМС) за 1999-2011 гг. Этот временной интервал включает период подготовки и афтершоковый период Чуйского землетрясения. Результаты анализа динамики метеорологических параметров в течение продолжительного по времени и разнообразного по проявлениям геодинамических процессов периода, на наш взгляд, могут быть полезны при решении самых разных задач: от поиска механизмов взаимодействия земной коры и атмосферы до выявления механизмов воздействия геофизических полей на организм человека.

В пределах рассматриваемой территории (рисунок 42) имеют место пространственные вариации амплитуды годового ритма метеопараметров.

Нами была выявлена территориальная приуроченность различных по характеру вариаций давления. Хорошо выраженный годовой ритм можно наблюдать на ГМС, расположенных на периферии зоны активных тектонических разломов. При этом амплитуда ритмов не зависит от альтитуды ГМС, но есть тенденция ее увеличения по мере удаления от зоны активных разломов (сходная тенденция присуща и вариациям температуры). В самой этой зоне ритмическая составляющая с периодом 1 год убывает по мере приближения к ГМС Кош-Агач, а амплитуда и продолжительность аномалии давления увеличивается [Аптикаева, Шитов, 2013а, 2013б].

Рисунок 42 – Карта-схема района исследований Разрывные нарушения и приразломные структуры по данным [http://wwwsbras.nsc.ru/win/sbras/rep/rep2001/nz/z2/z2.html]: 1 – правые сдвиги; 2 – левые сдвиги; 3 – взбросы и надвиги; 4 – сбросы и раздвиги; 5 – приразломные впадины;

6 – впадины в пределах блоков (микроплит) обрамления; 7 – ГМС; 8, 9 – эпицентры землетрясений 1761 г. (М=7,7) и 2003 г. (М=7,3) соответственно; 10, 11

– пункты наблюдений геодезической сети, где зарегистрированы деформации растяжения и сжатия соответственно. Большая часть ГМС расположена в области, характеризующейся разветвленной сетью активных разломов: либо непосредственно в зоне разломов, либо в пределах приразломных впадин, и только ГМС Турочак расположена на периферии этой области.

Существуют представления, подтвержденные данными полевых наблюдений, что над узлами активных разломов имеются стационарные локальные области пониженного давления [Чистова, Кутинов, 2011]. Новейшие тектонические процессы альпийского орогенеза на территории сопровождались возникновением многочисленных разрывных нарушений. Активность разломов сохраняется до сих пор. Об этом свидетельствуют результаты геодезических наблюдений, обилие гидротермальных радоновых источников, высокая (особенно на юго-востоке Алтая) сейсмическая активность и пр.

Существование взаимной обусловленности тектонических процессов и процессов в атмосфере отмечалось многими авторами [Островский, 1990;

Дещеревская, Сидорин, 2005; Закржевская, Соболев, 2004 и др.]. Некоторые исследователи при анализе режима исходят из «пятичленной связи»: солнечная активность – циркуляция атмосферы – гидрометеорологические элементы – земная кора – флюиды и газы земной коры [Милькис, 1983]. Учитывая, что рассмотренный нами временной интервал включает период подготовки Чуйского землетрясения 2003 г., его афтершоковый период, а также период, когда по расчетам, сделанным в работе [Гольдин и др., 2005], данное землетрясение «исчерпало сейсмический потенциал, накопленный в этом районе», мы рассмотрели динамику метеопараметров на фоне некоторых из перечисленных процессов.

Как отмечалось выше, максимальные аномалии отрицательных зимних температур наблюдаются на ГМС Катунь и Кош-Агач, тогда как для ГМС Турочак характерно постоянство средних летних и зимних температур в течение длительного времени. Две первых ГМС расположены в области с плотной сетью активных разломов, в отличие от ГМС Турочак, которая находится на периферии геодинамически активной зоны. Более того, метеостанции расположены в окрестностях очага будущего землетрясения, где в течение длительного времени происходило накопление деформаций. По данным «ЦНИИГА и К», в период 1940-1978 гг. скорость вертикальных движений по профилю Иня – Кош-Агач достигала 5 мм/год, а в период 1978-1993 гг. – уже 8 мм/год. При этом, в окрестностях ГМС Кош-Агач ее значения были близки к нулю. С 2000 по 2003 гг., по данным геодинамической сети, в среднем значения скорости деформации сжатия по линии север-юг составило 6 мм/год [Гольдин и др., 2005] при этом отмечалось резкое падение скорости перед эпицентральной зоной будущего землетрясения (окрестности пункта 1 на рисунке 42). Зона деформаций уровня 10-6 простиралась до 100 км от линии разрыва, а максимальные деформации 10 -3 концентрировались на его концах (причем на северо-восточном крыле – деформации растяжения, а на юго-западном – деформации сжатия).

Нами [Шитов и др., 2004; Аптикаева, Шитов, 2013а, 2013б] путем сопоставления геологических факторов и анализа их энергетического вклада было отмечено заметное влияние геодинамических процессов на метеорологические характеристики. Эти воздействия глубинных факторов наиболее сильно при землетрясениях, учитывая существующую изменчивость динамики атмосферных аэрозолей, неизбежно возникающую при землетрясениях.

В день Чуйского землетрясения (27.09.03 г.) был отмечен сильный туман в районе эпицентра и шумы в районе оз. Огырак-Кель в п. Бельтир (в 7 км от эпицентра землетрясения), что, предположительно, связано с сильным газовыделением. Землетрясению предшествовала резкая смена погоды. В течение всего дня наблюдался густой туман, низкая облачность (примерно 10 баллов). Во второй половине дня подул резкий, шквальный ветер. Все небо закрыли темные облака, опустился туман. Было похоже, что вскоре выпадет снег [Шитов и др., 2004].

На ГМС в Горно-Алтайске и Кош-Агаче зафиксирован общий суточный тренд изменения температуры и давления. За более чем двухнедельный период наблюдений исключение составляют числа 22.09.03 и 23.09.03 г., нарушающие суточные характеристики тренда температуры. Показательно также, в смысле значительной модификации фоновых характеристик метеопараметров, существенное снижение среднесуточных температур 25.09.03 и 26.09.03 г., т.е. в сроки непосредственно перед землетрясением (рисунок 43).

Выявлено, что изменения температуры за время активизации геодинамических процессов не связаны с циклонической активностью. В пределах региона циклоническая активность имеет другие характеристики и в наблюдаемый период развивалась с 26.09 по 08.10.03 г.

Полученные характеристики динамики изучаемых параметров атмосферы свидетельствует о возможном влиянии процесса подготовки Чуйского землетрясения на эти характеристики. Причем наиболее сильно данное влияние сказалось 23.09.2003 г., т.е. за 4 дня до основного толчка.

Рисунок 43 – Суточное изменение температуры перед землетрясением и после него (ГМС Горно-Алтайск) за 20.09.03 – 11.10.03 г.

Необходимо отметить, что 25.09.2003 г. произошло также сейсмическое событие с магнитудой 8,3 в Японии в районе о. Хоккайдо. При мониторинге подготовки этого землетрясения Хоккайдо и Чуйского землетрясения камчатскими исследователями была отмечена синхронная «протонноэлектрическая аномалия» за ~04 и ~06 суток соответственно [Бобровский, Кузнецов, 2003], сопровождаемая нестационарными процессами на Солнце и околоземном пространстве.

Для дальнейшего исследования возможного влияния афтершокового процесса Чуйского землетрясения нами анализировалась динамика температуры по ГМС Кош-Агач за 2001–2004 гг., и сопоставлялась с данными по землетрясениям за данный период [Геофизическая служба..., 2014].

Для изучения динамики метеорологических характеристик и их связи с афтершоковым процессом Чуйского землетрясения на территории нами суммировались средние значения по температуре ГМС Кош-Агач за 2004 год в день землетрясения и за 14 дней до и после землетрясения (рисунок 44).

Рисунок 44 – Значения средней температуры по месяцам в день землетрясения, а также до и после него (март – июль 2004 г.) ГМС Кош-Агач была выбрана как наиболее приближенная к эпицентральной зоне Чуйского землетрясения. В результате построены графики среднего значения температуры в день землетрясения. Чтобы исключить влияние сезонных изменений температуры, характеристики строились по месяцам (март – июль). Зимние месяцы не исследовались в связи с очень холодными температурами, которые сглаживают данный эффект. Всего за изучаемый период времени произошло следующее число землетрясений с К9: март – 10, апрель – 9, май – 7, июнь – 7, июль – 2.

Рисунок 45 – Суммированные значения средней температуры до и после землетрясения за март – октябрь 2004 г.

В результате проведенного исследования было выявлено, что за 2-3 суток перед землетрясениями, сопровождающими афтершоковый процесс Чуйского землетрясения, наблюдалось значимое изменение температуры. Суммирование данных по всем изучаемым месяцам, кроме данного повышения, показало также наличии повышения температуры за 12 дней до сейсмического события (рисунок 45).

Отметим, что подобный эффект отмечался и при других землетрясениях, сопровождаясь нарушением суточного хода вариаций температуры воздуха [Садовский, Баннов и др., 1985].

В то же время необходимо заметить, что данный эффект неустойчив и проявляется не всегда. Так, при изучении влияния афтершокового процесса Чуйского землетрясения на метеохарактеристики в 2012 году подобный эффект был практически не заметен.

На современной карте теплового потока Алтае-Cаянcкой cкладчатой облаcти [Cоколова, Дучков, 2008] изолиния максимального теплового потока соотносится с активным разломом, включающим область разрыва. По-видимому, перераспределение напряжений и деформаций в области будущего очага могло вызвать перераспределение теплового потока, что, в свою очередь, отразилось на средних значениях температур, в первую очередь зимних, которые в меньшей степени зависят от солнечной радиации.

После землетрясения этот эффект, по-видимому, нивелировался, об этом можно судить по тому, что уровень значений летних и зимних температур на ГМС Кош-Агач в 2009-2011 гг. вернулся к среднемноголетнему. При этом, здесь заметно выросло давление, а значения влажности для зимы и лета стали более дифференцированными: летние уменьшились, зимние – выросли. Если полагать, что значения давления и влажности в 2009-2011 гг. вернулись к среднемноголетним, то перед землетрясением давление на ГМС Кош-Агач было аномально низким (данные об этом отсутствуют), влажность зимой – низкой, а летом – высокой.

Несмотря на отсутствие непрерывных рядов метеопараметров в 2000-2011 гг., можно обоснованно предположить, что геодинамические процессы в изучаемом районе и динамика метеопараметров являются взаимообусловленными. Подобные климатические изменения были обнаружены в процессе поиска метеопредвестников Ашхабадского землетрясения 1948 г.

(М=7,3) по рядам метеопараметров длительностью более 50 лет [Милькис, 1983].

За 10 лет зимние температуры перед сильным землетрясением выросли на 5-10 С, а после него в 1949-1950 гг. их значения уменьшилось на 5-6 С. Влажность воздуха в зимнее время за тот же период времени перед землетрясением также уменьшилась на 24 %. Кроме этого, по данным инфракрасных снимков со спутника NOAA, было выявлено что за несколько дней до Газлийских землетрясений 1976 и 1984 гг. площадь термальных аномалий в приповерхностных слоях атмосферы составляла 100000 км 2. Также неоднократно в разных регионах Кавказа и Средней Азии было отмечено увеличение регионального выноса тепла с областей подготовки сейсмических событий с К14 [Осика, Черкашин, 2008]. Локальные тепловые поля характеризуются большими градиентами теплового потока на ограниченных площадях и связаны, как правило, с разломными структурами. Передача ими теплового потока осуществляется процессами конвективного энерго- массопереноса, носителями которого могут быть флюиды, флуктуирующие по этим разломным структурам [Шило, 1983; Летников, 2004].

Представляются интересными и вариации ритмической структуры метеопараметров, которые имели место до и после сильного события, по данным ГМС, расположенным в зоне активных разломов (Чемал, Яйлю, Кош-Агач) (рисунок 46). Очевидно, что ритмическая структура вариаций метеопараметров в начале и конце рассматриваемого периода разная: в 2009-2011 гг. амплитуды годовых ритмов всех метеопараметров, по сравнению с короткопериодными стали больше [Аптикаева, Шитов, 2013а, 2013б].

Этот анализ позволяет судить о присутствии в вариациях метеопараметров периодичностей, отличных от рассмотренных выше годовых. В качестве примеров приведены ряды данных ГМС, где эти периодичности лучше всего выражены (рисунок 46). В 2000-2003 гг. суточная ритмичность наблюдалась в рядах давления, температуры и видимости, а 3-4 суточная – в рядах облачности.

Рост до 50 км значения видимости на ГМС Яйлю в 2009, скорее всего, связан с тем, что максимальному баллу с этого момента стало соответствовать значение видимости 50 км. Кроме того, уже на основе визуального анализа представленных рядов можно констатировать, что вариации метеопараметров в начале и в конце Рисунок 46 – Вариации метеопараметров по данным ГМС Алтая: а – временные ряды с частотой опроса 4 раза в сутки. (время регистрации 0, 6, 12, 18 часов) за 2000-2011 гг. (А – атмосферное давление, зарегистрированное ГМС Чемал, Б – дальность видимости на ГМС Яйлю, В, Г – соответственно облачность и температура воздуха на ГМС Кош-Агач); б – структурная функция (за период 1 – 2000-2003 гг., за период 2 – 2009-2011 г.) рассматриваемого периода имеют разный характер. Это нашло отражение в соответствующих структурных функциях – для двух рассмотренных временных интервалов соотношение амплитуд короткопериодных и годового ритмов заметно различается. В 2009-2011 гг. амплитуды годовых ритмов всех метеопараметров, по сравнению с короткопериодными, стали больше (мы не сравниваем амплитуды конкретных ритмов рядов первого и второго периодов, т.к. они одинаковой длины, но разной заполненности).

Накопленный опыт мониторинга геофизических полей и геодинамических явлений свидетельствует о существовании взаимосвязи этих явлений как с внешними по отношению к геосферам космофизическими факторами, так и с эндогенной активностью Земли. Явления в системе атмосфера – ионосфера и активные геодинамические процессы в земной коре представляются взаимообусловленными [Адушкин, Спивак, 2005].

Многочисленные пропуски в рядах метеоданных не позволили нам провести более подробный анализ временных вариаций их ритмической структуры на фоне иных процессов. Для анализа мы привлекли наиболее заполненные ряды метеопараметров на ГМС Чемал за 2000-2004 гг. (рисунки 47а также внешних факторов (рисунки 49–52).

Причем, мы не ставили своей целью подробно описать характерные для этих рядов ритмы – они общеизвестны, в данном случае нам было важно выявить синхронность рассматриваемых процессов. Поэтому для анализа временных рядов всех параметров привлекалась вейвлет-функция DOG, что позволило выявить моменты и точно локализовать во времени нарушения периодичности в вариациях параметра (рисунки 47-52).

Рисунок 47 – Сопоставление временных вариаций структуры метеопараметров на ГМС Чемал: давления (дискретизация 6 час) за 2000-2004 гг. Здесь и далее, вверху

– временной ряд, внизу – вейвлет-диаграммы Периодичности 7, 14 суток в рядах атмосферного давления на ГМС Чемал выделяются сезонно (летом) (рисунок 47). Нестационарность процесса, когда ритмы эволюционируют, дрейфуют, особенно часто проявляется в области периодов от месяца до двух. В вариациях ритмической структуры ряда наиболее интересный момент – перестройка структуры ритмов зимой 2002 г., затронувшая практически весь спектр периодичностей, самым ярким является исчезновение суточного ритма, который прослеживался в течение 2000-2001 гг.

Рисунок 48 – Сопоставление временных вариаций структуры метеопараметров на ГМС Чемал: влажности и температуры (дискретизация 6 час) Менее значительные перестройки структуры происходят с ноября по февраль и бывают в одних случаях более, в других – менее продолжительными.

Примечательно, что максимальные амплитуды годового ритма характерны для 2003-2004 гг. Эта особенность отмечалась нами выше. Также необходимо заметить, что давление имеет четкий годовой ритм, в отличие от крупных городских агломераций, таких как Москва [Горбаренко, Еремина и др., 2013].

Рисунок 49 – Сопоставление временных вариаций структуры внешних факторов (с суточной дискретизацией) индексов NAO и AO В течение всего периода наблюдений сезонно (летом) прослеживается суточный ритм влажности и температуры (рисунок 49). В рядах температуры зимой проявляются более или менее устойчиво недельный и двухнедельный ритмы. Как и в вариациях давления, зимой 2002 г. имеет место перестройка структуры ритмов, которая в данном случае не затронула суточный ритм.

Индексы и являются общепризнанными для анализа NAO AO климатических изменений, так как отражают планетарные колебания системы атмосфера – океан и представляет собой суммарный показатель состояния циркуляции в средних широтах Северной Атлантики, данные об их повторяемости представлены на ресурсе [Межправительственная группа…, 2014].

Рисунок 50 – Сопоставление временных вариаций структуры внешних факторов (с суточной дискретизацией): чисел Вольфа и скорости вращения Земли В рядах обоих индексов хорошо выражен годовой ритм, а также ритмы от месяца до полугода. Период 2001-2002 гг. характеризуется нестабильностью ритмов в обоих рядах. Наиболее характерной чертой ряда NAO является перестройка структуры зимой 2002 г., которая по времени совпадает с таковыми в рядах метеопараметров. В рядах индекса AO в интервале от 120 до 60 суток наблюдается тенденция уменьшения периода (120 сут. – в 2000 г., 90 сут. – до середины 2002 г., затем до середины 2003 г. – 60 сут., со второй половины 2003 г.

– снова 120 сут.). Для последнего из приведенных периодов характерна более устойчивая ритмическая структуры обоих рядов.

В вариациях чисел Вольфа наблюдается более или менее синхронные с рядами индекса AO скачкообразные изменения периодичностей 120 – 90 – 60 – 120 сут. (рисунок 50). В рядах скорости вращения Земли амплитуды годового ритма, максимальны в середине временного интервала. Для обоих рядов во второй половине временного интервала характерные для них ритмы более стабильны, чем в первой.

Рисунок 51 – Сопоставление временных вариаций структуры внешних факторов (с суточной дискретизацией): интенсивности космического излучения I и геомагнитного индекса Dst Вейвлет-диаграммы рядов интенсивности солнечных космических лучей во многом повторяют вейвлет-диаграммы солнечной активности (рисунок 51). Это ожидаемый результат, т.к. их интенсивность связана с деятельностью Солнца и проявляется в межпланетном пространстве в виде интенсивных потоков заряженных частиц после хромосферных вспышек. В структуре этого ряда мы не обнаружили суточного ритма (для этого был проанализирован ряд с часовой дискретизацией, он не приводится), который доминировал в вариациях этого параметра в 2009 г., в год солнечного минимума. В период активного Солнца (2000 – начало 2001 гг.) устойчиво прослеживается ритм 120 сут.

Структурная перестройка в начале 2001 г. характерна и для других рядов:

чисел Вольфа, индекса AO, температуры на ГМС Чемал, также ряда Dst–индекса.

Наиболее прослеживаемые ритмы вариаций Dst–индекса – месячный и двухмесячный, сменяющийся трехмесячным и высокоамплитудным полугодовым. Такая структура сохраняется до второй половины 2003 г.

Вариации индекса Dst представляют собой количественное измерение геомагнитного возмущения, которое сопряжено с вариациями геофизических параметров. Перестройка ритмической структуры ряда индекса Dst происходит синхронно с перестройкой в вариациях выделенной сейсмической энергии.

Как видно из рисунка, динамика высвобождения сейсмической энергии в пределах района исследований соответствует таковой в пределах всей АлтаеСаянской зоны (рисунок 52), поэтому вейвлет-анализу был подвергнут более представительный ряд 1 на рисунке 52. Из визуального анализа обоих рядов следует, что в начале 2002 г. изменилось направление процесса – уменьшение выделенной энергии сменилось ее ростом.

Нестационарные процессы выделения сейсмической энергии в конце 2003 г. сопряжены с такими вариациями в рядах I и геомагнитного индекса Dst.

Поведение 2- и 4-месячных ритмов в вариациях I и lgE имеют много общего.

Современными исследованиями обнаружено, что литосфера активно влияет на физические процессы, протекающие в верхних геосферных оболочках.

Установлено, что период, предшествующий землетрясению, сопровождается развитием целого ряда явлений, имеющих механическую, гидрохимическую, электромагнитную природу, и регистрируемых как на поверхности Земли, так и на ионосферных и магнитосферных высотах [Богданов, 2008]. Из сопоставления рядов параметров, отражающих различные явления в системе атмосфера – ионосфера и активные геодинамические процессы в земной коре, можно сделать вывод о существовании их взаимной обусловленности также и на территории Республики Алтай.

Рисунок 52 – Сопоставление временных вариаций структуры логарифма выделенной сейсмической энергии lgE (1 – в пределах Алтае-Саянской зоны, 2 – в области с координатами 48–52N, 84–90E) за 2000-2004 гг.

На это указывает не только наличие в их вариациях общих периодичностей, но и происходящие относительно синхронно перестройки ритмической структуры их рядов. Во временном интервале 2000-2004 гг.

таких моментов, когда многие из рассмотренных процессов можно отнести к нестационарным в широком диапазоне периодичностей по крайней мере два:

начало 2002 г. и конец 2003 г.

Как уже отмечалось выше, в начале 2002 г. на ряде ГМС зарегистрировано резкое падение давления. Время существования этой аномалии на разных ГМС различное. Рассмотрим, что происходит с вариациями метеопараметров в течение этого временного интервала на ГМС Беле (рисунок 48). Частота дискретизации 6 часов позволяет проследить их внутрисуточные вариации. Нетрудно заметить, что в предшествующий резкому скачку давления период устойчивые суточные ритмы температуры, влажности и видимости отсутствуют, затем в течение нескольких дней они возобновляются. Вообще, на этом небольшом интервале можно выделить два периода десинхронизации суточного ритма, и оба они предшествуют наиболее сильным на этом интервале землетрясениям с К~11.

Такие события выделяются на общем фоне сейсмичности Алтая. Подобная десинхронизация суточного ритма метеопараметров предшествовала и Чуйскому землетрясению 2003 г. (рисунок 49) Таким образом, эти примеры демонстрируют синхронность процессов ослабления суточного ритма метеопараметров и роста выделенной сейсмической энергии. При этом синхронная смена ритмической структуры этих параметров может служить в пользу существования взаимной обусловленности описываемых ими процессов. Известно, что сейсмические шумы, обусловленные атмосферными процессами, могут влиять на слабую сейсмичность и непосредственно, вызывая ее реальное повышение или понижение, и в качестве фактора, стимулирующего сейсмичность, может рассматриваться изменение ветровой нагрузки и давления на сейсмоактивный район, действующие без посредника в виде микросейсм.

Известно также, что в вариациях различных метеорологических параметров проявляются колебания атмосферы в диапазоне периодов 30-60 сут.

(осцилляции Маддена – Джулиана). Они представляют собой волновые движения глобальной атмосферы и имеют значительную амплитуду в умеренных и даже полярных широтах. Нами они были показаны на примере ритмической структуры вариаций метеопараметров (температуры, влажности), а также внешних факторов (суммарного показателя состояния циркуляции в средних широтах Северной Атлантики – индексов AO и NAO) (рисунки 47-52).

Механизм взаимодействия атмосферы и геосферы на глобальном уровне авторам работы [Дещеревская, Сидорин, 2005] представляется следующим образом: в результате воздействия на твердую Землю глобальных колебаний атмосферы происходит изменение скорости вращения Земли, следствием чего являются деформации земной коры.

Как видно из рисунка 53, скачку давления предшествовал период нарушения суточного ритма в вариациях температуры, влажности и видимости, что совпало по времени с ростом на два порядка выделенной сейсмической энергии.

Рисунок 53 – Особенности поведения метеопараметров на ГМС Беле (частота дискретизации 6 час) во время продолжительной аномалии давления 23.01.02на фоне вариаций выделенной сейсмической энергии На показанном временном отрезке имеет место еще один момент такого роста lgE, который также сопровождался исчезновением суточного ритма в вариациях метеопараметров (рисунки 53-54).

Рисунок 54 – Особенности поведения метеопараметров на ГМС: ГорноАлтайск (а), Шебалино (б), Кош-Агач (в) в течение 20 суток (непосредственно перед Чуйским землетрясением и сразу после него) на фоне вариаций выделенной сейсмической энергии и индексов NAO (1) и AO (2) Влияние сейсмической активизации на грозовые процессы подробно изучалось в связи с изменением электромагнитных предвестников землетрясений [Мигунов, Соболев и др., 1996]. Интенсивная генерация гроз над сейсмически активными районами, особенно над эпицентральной областью готовящегося землетрясения связана с изменением электрических параметров атмосферы. В ряде исследований показано значительное изменение количества гроз над сейсмоактивными регионами по сравнению с не сейсмоактивными [Мигунов, Соболев и др., 1999]. Известно, что возникновение грозовых облаков может служить предвестником землетрясений. Так, грозовые облака как предвестники возникают за 3-5 дней до основного толчка [Алексеев и др., 2004].

Нами проводился анализ влияния землетрясений Алтая и Западных Саян на грозовую активность Республики Алтай (каталог землетрясений ОИФЗ РАН за 1955-1995 гг.). Для поиска закономерностей влияния сейсмических процессов на грозовую активность была произведена выборка методом наложенных эпох [Дмитриев, Шитов и др., 2006], характеризующая динамику поведения гроз до и после землетрясения (рисунок 55). В результате выявлен эффект уменьшения грозовой активности за 1 день до землетрясения и резкое ее повышение после землетрясения. Превышение составляет 118 гроз на следующий день после землетрясения.

Рисунок 55 – Характер грозовой активности в дни до и после землетрясения на территории Горного Алтая Анализ лесных пожаров от гроз на территории Республики Алтай за 2003 г. – год Чуйского землетрясения – показал, что большинство мест возгораний от гроз расположено вблизи от активных разломов. Анализ возгораний от гроз за 2000-2002 гг. не дал подобной картины пространственного распределения [Шитов, Кац и др., 2008].

В результате исследования были получены данные, свидетельствующие, что в форшоковый период готовящееся Чуйское землетрясение оказало наиболее сильное воздействие на метеопараметры региона за 4 суток до основного толчка.

Кроме этого, уже в гг. существенно изменилась ритмика 2001-2002 метеопараметров, измеряемых по сети ГМС, что также может быть связано с подготовкой землетрясения. Обнаруженная синхронность выделенной сейсмической энергии и изучаемых метеопараметров свидетельствует о том, что сейсмический процесс в 2003-2004 гг. оказывал существенное влияние на метеорологические параметры региона.

По всей видимости, накопления упругих напряжений на границах геологических блоков (по системе разломов) приводят к активизации процессов газовых эманаций и генерации электромагнитных полей, что способствует изменению метеопараметров и как следствие – генерации облачности над разломными зонами за несколько дней до землетрясения, а также способствует формированию грозовых очагов спустя несколько дней после сейсмического события даже на удалении от эпицентральной области.

Влияние сейсмической активизации на инфраструктуру 5.7 населенных пунктов и автодорог В связи с тем, что Чуйское землетрясение оказало влияние на инфраструктуру населенных пунктов и автодорог, нам показалось логичным в главе абиотические процессы описать это воздействие.

В результате произошедших сейсмических событий в 9 субъектах Российской Федерации Сибирского региона ощущались последствия землетрясений: Республика Алтай – 3-7 баллов, Алтайский край – 3-4 балла, Новосибирская область – 3-4 балла, Томская область – 1-2 балла, Омская область

– 2-4 балла, Кемеровская область – 2-4 балла, Красноярский край – 2-3 балла, Республика Тыва – 1-2 балла, Республика Хакасия – 1-2 балла.

Наиболее сильные разрушения зафиксированы в эпицентре землетрясения в селах Акташ и Чибит Улаганского района. В первые три месяца после землетрясения слабые толчки интенсивностью 1-2 балла регистрировались практически ежесуточно.

В связи с тем, что зона землетрясения находилась в населенных пунктах, где жилой фонд и объекты социально-бытового значения, представлены в основном, одноэтажными деревянными и каменными зданиями, жертв и травмированных не зарегистрировано, но вместе с тем жилой фонд и отдельные объекты социально-бытового значения получили повреждения различной степени тяжести (таблица 12) [Ликвидация последствий…, 2006].

–  –  –

Наиболее приближенными к эпицентрам сильных сейсмических событий оказались села Бельтир (27.09.2003 г.) и Акташ (01.10.2003 г.). Именно в них отмечены наибольшие разрушения хозяйственных объектов и жилых домов.

Данные о последствиях землетрясения в жилом секторе населенных пунктов Кош-Агачского района приведены в таблице 12.

Из таблицы 12 видно, что высокая пораженность жилого сектора наблюдается в селах Бельтир – 100,0 %, Курай – 75,0 %, Кызыл-Таш – 70,0 %, Ортолык – 64,3 % и Мухор-Тархата – 66,6 %, оказавшихся в 15-40 км от эпицентра сейсмических событий. Наибольшие повреждения были причинены каменным домам и строениям, под которыми прошли сейсморазрывы.

Минимальные разрушения наблюдаются в селах Ташанта – 6,7 % и Аркыт – 12 %, удаленных от эпицентров. В целом разрушения хозяйствующих объектов, как и развитие сейсмодислокаций, на территориях населенных пунктов проявлены весьма неравномерно.

В очень многих домах и объектах социально-бытового значения были разрушены печи, причем не один раз (таблица 13, рисунок 56).

–  –  –

Рисунок 56 – Разрушения печных труб – наиболее типичные разрушения произошедшие в результате Чуйского землетрясения (фото М. С. Достоваловой) В результате землетрясения на территории Республики Алтай пострадало 67 объектов образования: из них 11 не подлежат восстановлению: Бельтирская средняя школа, Курайская начальная школа, Мухор-Тархатинская средняя школа, Ортолыкская средняя школа, Чаган-Узунская средняя школа, Чаган-Узунский детский сад, Бельтирский интернат, Акташская средняя школа, Акташская гимназия, Чибитская средняя школа, Карагайская средняя школа. 33 объекта требуют капитального ремонта, 23 – косметического ремонта [Ликвидация последствий…, 2006].

Из 177 обследованных объектов соцкультбыта не подлежат восстановлению – 14, требуют капитального ремонта – 77 и требуют текущего ремонта – 67 объектов.

Значительный ущерб был нанесен учреждениям здравоохранения.

Необходимо строительство центральной районной больницы в с. Кош-Агач и сельской врачебной амбулатории в с. Бельтир. В с. Чаган-Узун фельдшерскоаккушерский пункт подлежит текущему ремонту. Капитальный ремонт был необходим сельской врачебной амбулатории в с. Курай, фельдшерско-акушерским пунктам в селах Кызыл-Таш и Ортолык и стационарам участковых больниц в селах Акташ и Черга. Также необходимо было укрепить конструкции стационаров районных центральных больниц в селах Онгудай и Шебалино. Необходимо приобретение медицинского оборудования, так как во многих селах оно было выведено из строя.

В ряде сел (Ортолык, Кош-Агач) сейсмические подвижки нарушили работу водозаборных скважин, в Курае дебит скважины уменьшился в два раза.

Также было нарушено 8 линий электропередач.

В связи с активной ликвидацией последствий землетрясения в 2003 г. было увеличено количество проектов строительства и реконструкции на 32,5 % в районах, наиболее пострадавших от землетрясения – Кош-Агачском и Улаганском.

Землетрясение сопровождалось серией толчков и вызвало воздействие на автомобильные дороги и искусственные сооружения. Сейсмотрещинами, оседаниями грунта, камнепадами было повреждено дорожное полотно Чуйского тракта, дороги на Бельтир, Джазатор. Наледи, во множестве образовавшиеся в зимний период из-за высокого уровня грунтовых вод и большого количества источников по сейсморазрывам, затруднили проезд на стоянки.

В результате землетрясения появились продольные трещины земляного полотна и покрытия общей длиной около 10 км. Потребовался ремонт дорожного покрытия (выбоины, разломы, просадки, сетка трещин) общей площадью около 7000 м2. Общая протяженность участков дороги, где наблюдалось падение камней и сход каменных осыпей, составила около 39 км, а общий объем осыпей и негабаритов на участках дорог – 27,9 м3.

5.8 Комплексный анализ изменения геолого-геофизических характеристик при геодинамической активизации Результаты современных исследований по мониторингу геологической среды показывают, что в ряде случаев создаются критические ситуации в природопользовании в связи с обострением геологических процессов [Королев, 2007; 2010], что требует учета всего комплекса геологических процессов и их природной и антропогенной трансформации.

При подготовке и протекании геодинамической активизации происходит большое количество геологических и геофизических процессов, наиболее существенные из которых мы представим в данном разделе.

В исследовании изменения геолого-геофизических характеристик при сейсмических процессах существенные успехи были достигнуты в изучении гидрогеодинамических предвестниковых эффектов. К ним, в первую очередь, следует отнести концепцию чувствительных зон земной коры [Киссин, 1982, 2009], которая является логическим продолжением концепции неоднородной иерархически устроенной среды [Гамбурцев, 1960; Садовский, Писаренко, 1981], а также представления о тензочувствительности наблюдательных систем и возможности изменения ее во времени [Рябинин, 2007] (рисунок 57).

Большинство сейсмогенных дислокаций приурочено к зонам ЧарышскоТеректинского и Северо-Чуйского разломов. Характеристики литологического фактора связаны с приуроченностью к покровному полигенетическому комплексу четвертичного возраста, либо к осадкам палеоген-неогенового и неогенового возраста. В большинстве крупных оползневых структур вторым деформирующимся горизонтом выступают осадки кош-агачской свиты, обнажающиеся в тектонических блоках, либо скрытые под чехлом покровного комплекса. Геоморфологический фактор связан с приуроченностью эпицентральной зоны к окраине Чуйской высокогорной впадины, охватывающей аккумулятивные и аккумулятивно-денудационные борта долины р. Чуя, включая предгорья Курайского хребта и Сукорского выступа в абсолютных высотах 1700м с высокой крутизной склонов. Территория Чуйской высокогорной впадины относится к зоне распространения вечномерзлых грунтов. Под действием сейсмических процессов произошло изменение состояния ледников в Северо-Чуйском и Южно-Чуйском хребтах.

Рисунок 57 – Схема влияния геодинамической активизации на различные геологические процессы Под действием региональных и локальных полей напряжений в геологической среде могут возникать динамические поля напряжений, связанные с системой трещин [Шило и др., 1983]. Особенность воздействия на породы полей напряжений заключается в том, что градиент их изменений мал, благодаря чему состояние среды близко к равновесному. Если градиент изменения энергетического поля будет превышать скорость геохимических реакций, то оно будет оказывать существенное влияние на их протекание. Градиент изменения геохимического поля определяется коэффициентом диффузии конкретных соединений или ионов в данной среде, а градиент изменения динамического поля напряжений пропорционален скорости распространения сейсмических волн в данных породах. Таким образом, в случае резкого изменения динамического поля напряжений получится, как следствие, изменение гидрогеохимических характеристик, и доля соединений, находящихся в метастабильном состоянии, будет увеличиваться пропорционально росту градиента. При этом функцией от количества и качества глубинных компонентов является сейсмическое событие и размеры тектонических нарушений, по которым проникают глубинные воды.

Необходимо также отметить, что в процессе передачи полей напряжений при геодинамических активизациях важную роль играет геологическое строение (вещественный состав геологических образований, степень расчлененности разломной сети, наличие активных разломов). При ослаблении связанности структурных нарушений по линиям активных разломов происходит насыщение подземных вод глубинными газовыми и жидкостными флюидами, что существенно изменяет химический состав подземных и поверхностных вод.

Важную роль в образовании сейсмогенных деформаций играют тектонические разломы. Так, наиболее разрушительные сейсмогенные деформации поверхности, произошедшие в результате Чуйского землетрясения, приурочены к линейной зоне, соответствующей Северо-Чуйскому разлому на участке его сопряжения с Чарышско-Теректинским разломом. При этом значительное число сейсмотектонических дислокаций поверхности в эпицентральной зоне имеют ориентировку, совпадающую с направлениями осей главных напряжений. Сейсмогравитационные дислокации проявились в виде оползней, горных обвалов, осыпей и камнепадов, сейсмогравитационных оседаний склонов, выбросов разжиженного песчано-глинистого материала и компенсационными проседаниями земной поверхности. В точке сопряжения Чарышско-Теректинского и Северо-Чуйского разломов сошел гигантский оползень (Арха-Узук) озерно-ледниковых отложений в 7 км к западу от поселка Бельтир на правом склоне долины р. Талтура. Подобные оползни и оплывины меньших масштабов образовались на склонах долин рек Чаган и Чаган-Узун. Как известно, крупные камнепады и обвалы имеют четкую приуроченность к полям развития массивных плотных доломитов, характеризующихся слабой трещиноватостью скальных массивов. Напряжения, возникающие в результате сильных сейсмических толчков, вызывают не только деформации сжатия, но и деформации растяжения в горных породах. Именно они выражаются в рельефе трещинами и рвами с проседанием внутренних частей, по которым нередко разгружаются подземные воды с локальным напором. Иногда проседание является результатом кратковременного фонтанирования воды с выбросом рыхлых осадков, что дает в рельефе очень характерные, довольно глубокие воронки округлой и овальной формы. Сейсмические толчки большой мощности, вызывающие в водовмещающих толщах деформации сжатия и растяжения, создают в водоносных горизонтах и комплексах локальный напор. Поскольку в приповерхностных слоях горных пород образуется масса трещинных нарушений, напорные воды используют эти деформации как подводящие каналы для выброса воды [Достовалова, 2004].

Динамика оползневых процессов на территории Республики Алтай свидетельствует о существенном изменении напряженного состояния геологической среды в период подготовки Чуйского землетрясения. Кроме того, напряженное состояние недр в форшоковый период активизации территории резко отлично от напряженного состояния геологической среды в афтершоковый период. Несмотря на повышенную сейсмическую активность территории на Чуйском участке наблюдается спад активности оползневых процессов.

Известно, что очаги землетрясений пространственно приурочены к зонам региональных активных разломов. Отмечено пространственное совпадение участков скачкообразного изменения современных градиентов скоростей с активными в геологическом и сейсмическом отношении структурами и палеосейсмодислокациями Алтая [Рогожин, Платонова, 2002]. При этом оползневая активизация пространственно совпадает с выделенным участком максимальных градиентов скоростей. И с этой точки зрения активизация оползневых процессов логична и вполне вписывается в сценарий сейсмической активности территории, подтверждая влияние геодинамической активности на активность оползневых процессов. Также выявлено влияние геодинамической активности на аномальное развития наледей.

Активизация оползневых процессов в Горном Алтае может быть связана с общим изменением вибрационного режима территории в косейсмический период.

Известно, что виброчувствительность пород – это характеристика, определяющая свойства пород под воздействием вибрации. При этом виброчувствительность насыщенной среды связана, с особенностями среды и частотными характеристиками системы геологических пород, а также степенью их водонасыщенности, которые, реагируют на существующие напряжения в массиве горных пород. Сейсмические волны могут инициировать различные механохимические реакции, при этом тип, скорости реакций будут зависеть от состава реагентов и количества поглощаемой энергии [Шило, 1983].

Анализ изменений, происходящих в земной коре и атмосфере в результате подготовки и протекания сейсмических событий, позволил предложить единый механизм взаимосвязи между различными процессами, протекающими в это время (рисунок 58). Этот механизм предполагает существенное влияние подготовки и протекания сейсмических событий на динамику различных геологических, геохимических и геофизических процессов, происходящих на территории [Адушкин, Спивак, 2009]. При этом, регистрируя эманационные характеристики можно получить данные о накоплении глубинных земных напряжений с целью предсказания момента «спускового крючка» сильного землетрясения. Выявлено, что перед землетрясениями и после них наблюдается выход из Земли в атмосферу большого количества водорода и радона. Рост концентрации радона после землетрясения обусловлен активизацией старых и образованием новых трещин и также разночастотными вибрациями среды при основном подземном толчке и афтершоках [Thomas, 1988; Wakita et al., 1988].

Выход радиоактивного радона из поверхностных толщ коры приводит к дополнительной ионизации воздуха продуктами радиоактивного распада радона.

Выход радона ведет, в свою очередь, к росту концентрации ионов и изменению электропроводности приземной атмосферы. Вследствие этого в окрестности эпицентра возможно значительное увеличение атмосферной проводимости и уменьшение электрического поля. При афтершоковом процессе обнаружена корреляция между сигналами инфразвука и атмосферного электрического поля в момент землетрясения [Кузнецов, Хомутов, 2004].

Рисунок 58 – Схема изменения различных геофизических характеристик и процессов происходящих при геодинамической активизации Согласно расчетам [Pierce, 1978], рост электропроводности атмосферы перед землетрясением при ясной погоде может достигать до 20 % днем и до 40 % ночью. Таким образом, изменяются качественные и количественные характеристики распределения зарядов атмосферы, что, в свою очередь, существенно сказывается на грозовых процессах. Кроме этого, существует предположение [Yoshino and Tomizawa, 1988; Kingsley, 1988] о возможности быстрых вариаций механических и пьезоэлектрических напряжений, которые создают условия для генерации электромагнитных волн. Эти волны распространяются к поверхности вдоль разломов, связанных с очагом землетрясения, причем разломы играют роль своеобразных волноводов [Сурков, 2000] и передают энергию и вещество на расстояние. Очевидно, что наличие в геологической среде большого количества разломов способствует накоплению напряжений и формированию локального поля деформаций, что и активизирует локальные геофизические аномалии, приуроченные к разломным структурам.

По всей видимости, накопления упругих напряжений на границах геологических блоков (по системе разломов) приводят к активизации процессов газовых эманаций [Войтов, 1991; Сывороткин, 2002; Omory, Yasuoka et al, 2007;

Freund et all, 2009; Pulinets, Ouzounov, 2009] и генерации электромагнитных полей, в том числе сопровождающихся светящимися образованиями [Derr, 1973;

Дмитриев, 1998; Шитов, 1999; Fidani, 2009]. Эти особенности способствует изменению метеопараметров, и как следствие генерации облачности над разломными зонами за несколько дней до землетрясения. Кроме того, указанные процессы участвуют в формировании грозовых очагов спустя несколько дней после сейсмического события даже на удалении от эпицентральной области.

Процессы ионизации и гидратации приводят к целому ряду эффектов, которые и можно идентифицировать как атмосферные и ионосферные предвестники землетрясений. Вследствие конденсации уменьшается количество свободных молекул водяного пара в воздухе, что при достаточной интенсивности процесса регистрируется как уменьшение влажности. Установлено, что выделение энергии в атмосферу приводит к повышению температуры воздуха [Романов, Урличич и др., 2008; Осика, Черкашин, 2008]. По данным мониторинга электромагнитного фона в длинноволновом диапазоне, проводившимся в Томском государственном университете было выявлено, что над сейсмоактивными районами перед Чуйским землетрясением (2003 г.) меняются параметры волновода, что позволяет использовать данный метод для прогноза землетрясений [Казакова, Колесник и др., 2004].

В последние десятилетия сформировалась новая научная дисциплина – экологическая геодинамика, являющаяся научным разделом экологической геологии [Трофимов, Зилинг, 2002]. Эта наука исследует морфологические, ретроспективные и прогнозные задачи, связанные с изучением воздействия природных и антропогенных геологических процессов на биоту как с позиций создания возможных кризисов, бедствий и катастроф, так и определения комфортности условий существования биоты и проживания человека [Трофимов, 2001]. Экологическая геодинамика рассматривает геологические процессы, в том числе и землетрясения, в рамках эколого-геологической системы, представляющей собой определенный объем литосферы с находящейся в ней и на ней биотой и включающей в себя на неосвоенных территориях два подсистемных блока: литосферный (абиотический) и биоту (биотический), а на техногенно освоенных территориях добавляется еще и третий блок – источники техногенного воздействия.

Таким образом, выявлено, что происходящие в результате геодинамической активизации процессы могут оказывать существенное влияние на биологические системы, в том числе и на здоровье человека.

Выводы по главе 5

1. Развитие сейсмодислокаций в эпицентральной зоне Чуйского землетрясения обусловлено геологическими факторами среды – тектоническими, литологическими, гидрогеологическими и геокриологическими характеристиками территории.

2. Сейсмогравитационные дислокации проявились в виде оползней, горных обвалов, осыпей и камнепадов, сейсмогравитационных оседаний склонов, выбросов разжиженного песчано-глинистого материала и компенсационных проседаний земной поверхности.

3. При изучении оползневых процессов было выявлено, что активизация оползневых процессов совпадает с активизацией сейсмической деятельности на изучаемой территории, отмечаемой с 1996 г.

4. Чуйское землетрясение и его афтершоковый режим привели к существенным изменениям состояния подземных вод Республики Алтай.

Данные изменения имели сложные пространственно-временные характеристики: отмечены увеличение минерализации, усложнение гидрохимического состава, рост pH (до 9 и более), увеличение концентрации микроэлементов (фтор, ртуть, марганец, алюминий, литий и другие).

5. Активизация наледных процессов в 2004 г., в отличие от других лет, была обусловлена не метеорологическими условиями зимнего периода, а сейсмической активностью территории Республики Алтай. Площадное развитие наледей в эпицентральной зоне землетрясения явилось закономерной реакцией геологической среды на активный афтершоковый процесс, сопровождавший Чуйское землетрясение в зимний период 2004 г.

В частности, выявлена прямая связь аномального развития наледей с гидрогеологическим режимом подземных вод и гидрологическим режимом поверхностных водных объектов.

6. Активизация радона связана с Чуйским землетрясением (сентябрь 2003 г.), сейсмическими событиями в районе г. Горно-Алтайска. Высокий средний уровень объемной активности радона связан с афтершоковым процессом Чуйского землетрясения.

7. Выявлена синхронность процессов ослабления суточного ритма метеопараметров и роста выделенной сейсмической энергии.

Глава 6 Региональное влияние геодинамической активизации на биотические составляющие экогеосистем Республики Алтай В настоящее время выявлено, что на изменения в биологических системах могут оказывать различные геолого-геофизические характеристики: аномальные характеристики геофизических полей, геохимические аномалии, активные тектонические структуры (разломы), связанные с зонами повышенной проницаемости и напряжений земной коры, а также другие факторы. В пределах подобных участков растения, животные и человек испытывают стрессовое воздействие, приводящее к возникновению различных функциональных расстройств, которые снижают сопротивляемость организма заболеваниям [Виноградов, 1955; Мельников и др., 1994; Трифонов, Караханян, 2004; Шитов, 2005, 2006].

С позиций экологической геологии на состояние здоровья населения оказывают влияние четыре экологические функции литосферы: ресурсная, геодинамическая, геохимическая и геофизическая [Трофимов, Зилинг, 2002]. Изза высокой тектонической активности Алтая экологически значимыми являются все эти функции. В современных условиях они претерпевают существенные изменения в связи с Чуйским землетрясением и его афтершоковым процессом.

Учитывая каскадность проявления геологических и других природных процессов, усиливающих экологическое воздействие на живое, рассмотрим влияние измененных в результате Чуйского землетрясения эколого-геологических систем на здоровье человека.

Вопросы состояния экосистем Алтая в связи с изменением экологогеодинамических и эколого-геохимических условий не раз обсуждались по литературным данным [Шитов, 2006; Шитов, Кац и др., 2008; Shitоv, 2010]. В настоящей главе предпринята попытка на основе факторного анализа установить взаимосвязь между сейсмической активностью Алтая и состоянием здоровьем населения Республики Алтай, учитывая трансформации геофизической экологической функции литосферы. И, таким образом, произвести оценку состояния здоровья населения как составляющей экогеосистемы, оценить влияние на нее абиотической составляющей среды.

Под геофизической экологической функцией литосферы понимается функция, отражающая свойство геофизических полей литосферы природного и техногенного происхождения влиять на состояние биосферы и здоровья человека [Вахромеев, 1995; Богословский и др., 2000; Трофимов, Зилинг, 2002; Бгатов, Лизалек и др., 2007]. Другими словами, это способность литосферы обеспечивать и поддерживать на земле энергетические условия, пригодные для существования живых организмов. В период тектонической активности эти условия меняются. В эпицентральной зоне Чуйского землетрясения сотрудниками Института нефтяной геофизики СО РАН и института динамики геосфер РАН были установлены трансформации параметров не только акустического, но и электростатического и радиационного полей [Кузнецов, Хомутов, 2004; Соловьев, Спивак, 2008].

Перед землетрясением были зафиксированы всплески колебаний инфразвукового диапазона, а синхронно с ними — изменения атмосферного электрического поля [Кузнецов, Хомутов, 2004]. По данным радиологической лаборатории Республиканского центра государственного санитарного эпидемиологического надзора, в период подготовки землетрясения сильно изменился уровень активности радона на территории республики, в частности, в Чемальском районе были зарегистрированы ее уровни порядка 1000 Бк/м3 (фоновые значения составляли около 100 Бк/м3) [Гвоздарев, 2006].

Геофизические поля обусловлены особенностями строения литосферы (наличием зон тектонических нарушений, погребенных речных долин и других неоднородностей) и характером геодинамических, физических и химических процессов. Они могут формировать очаги повышенной заболеваемости и вызывать функциональные расстройства у живых организмов. По отношению к биоте активные участки земной коры обладают определенными (дискомфортными или благоприятными) свойствами. С ними связывают, например, гигантизм растений, генетические отклонения, нарушения функционирования экосистем в целом и др. [Виноградов, 1955; Мельников, 1997].

6.1 Влияние сейсмических процессов на животный мир на территории Республики Алтай Обращает внимание изменение ряда параметров функционирования биологических систем, зафиксированных еще до начала Чуйского землетрясения исследователями [Долговых, 2004]:

1. Сибирский горный козел (Capra sibirica) перестал встречаться в районе землетрясения примерно за месяц.

2. Рыба ушла из водоемов, расположенных в районе землетрясения. Эта миграция отличалась от зимовальной, когда часть рыбы остается в местах, удобных для зимовки. Возможно, это связано с изменением химического состава воды (сведения взяты из Республиканской научноисследовательской химико-экологической лаборатории, руководитель – к.х.н., доцент В. Г. Ушакова). По свидетельству жителей села Онгудай были отмечены случаи вылова алтайского османа (Oreoleuciscus potanini, O.

humilis) в устье р. Урсул, где ранее он не встречался. Алтайские османы – виды, обитающие в высокогорье Алтая, как правило, встречающиеся в реках и озерах Кош-Агачского и Улаганского районов. По свидетельству рыбаков, находившихся в момент землетрясения в районе озера Шавло, рыбу не удавалось поймать ни перед началом землетрясения, ни спустя несколько дней, хотя они находились в этом районе с 26 сентября по 2 октября. Также они наблюдали, что оттенок воды озера изменился, она стала более мутная, появилась взвесь.

3. Cерый (алтайский) сурок (Marmota baibacina), залегший в зимнюю спячку в первых числах сентября, в середине сентября проснулся и проявлял определенную активность. После первых, наиболее сильных толчков снова залег в спячку.

4. С 11 по 13 октября 2003 г. в селе Бельтир, поведение домашних животных на продолжающие толчки и вибрации было различным. Так, в некоторых случаях перед началом сильного толчка собаки затевали ожесточенные лай и драки, хорошо слышные в ночное время. В некоторых случаях они не реагировали на толчки. Такое же поведение, по словам жителей села Бельтир, наблюдалось у крупнорогатого скота.

6.2 Влияние Чуйского землетрясения на изменение заболеваемости населения в Республике Алтай Как мы показали в главе 5, в период геодинамической активизации происходят существенные изменения в эколого-геологических условиях и протекающих в них процессов. При этом существенные изменения происходят не только в абиотической, но и в биотической составляющей эколого-геологических систем. В качестве доказательства второго защищаемого положения в данной главе нами была охарактеризована заболеваемость детского населения и ее связь с сейсмической активностью на изучаемой территории.

Было выявлено существенное увеличение числа обращаемости по ряду нозологий непосредственно перед Чуйским землетрясением или во время его афтершокового процесса (рисунок 59). Нами произведено сопоставление нозологий по Кош-Агачскому району Республики Алтай с данными по Маслянинскому району Новосибирской области, расположенному в горной местности (Салаирский хребет).

Анализ изменений, происходящих в земной коре и атмосфере в результате подготовки и протекания сейсмических событий, позволил предложить единый механизм взаимосвязи между различными процессами, протекающими в это время. Данный механизм предполагает существенное влияние подготовки и протекания сейсмических событий на динамику различных геологических, геохимических и геофизических процессов, происходящих на территории. Также существенное влияние на динамику таких процессов играет блочность геологической среды. Отдельные блоки, обладающие различной плотностью, поразному реагируют на подвижки, происходящие в результате геодинамической активизации.

Рисунок 59 – Динамика общей заболеваемости детей (на 1000 человек) в КошАгачском районе Республики Алтай и Маслянинском районе Новосибирской области: (a) болезни кожи и подкожной клетчатки; (б) болезни системы кровообращения; (в) болезни эндокринной системы; (г) психические расстройства; (д) болезни органов дыхания; (е) болезни глаза При сопоставлении некоторых эколого-геологических характеристик и здоровья населения было выявлено, что некоторые параметры среды и здоровья населения имеют довольно высокий коэффициент взаимной корреляции. Так, большим набором высоких коэффициентов взаимных корреляций геологических характеристик и здоровья населения характеризуются матрицы за 2000-2003 гг. В результате анализа видно, что заболеваниями органов дыхания страдает практически каждый ребенок, а некоторые дети – не один раз в год, что может быть связано с повышенным риском заболеваемости детского населения. В тоже время, необходимо отметить приуроченность всплеска обращаемости детей в медицинские организации по большой группе заболеваемостей в 2003 г., что может быть связано с активизацией геодинамических процессов.

6.3 Многофакторный анализ влияния геологических факторов на здоровье населения

Заболеваемость населения зависит от множества природных факторов:

географо-климатических условий, расположения геологических разломов, аномалий геофизических полей, радона, интрузивных массивов.

В результате использования методики оценки влияния экологогеологических, гелиогеофизических и социально-экономических характеристик на здоровье населения Республики Алтай нами был выявлен ряд закономерностей.

Анализ эколого-геологических систем. Был проведен корреляционный анализ (по Пирсону) заболеваемости детского населения (первичная и общая заболеваемость) (таблица 14) и эколого-геологических показателей по районам Республики Алтай, показателей благоприятности биоклиматических условий, а также комплексного показателя социально-экономических условий. В результате были построены матрицы коэффициентов взаимных корреляций за каждый исследуемый год. Размер выборки равен количеству административных районов, n=10. Пример матрицы за 2003 г. представлен в таблице 15. Значимые коэффициенты корреляции, rкр =0,56 при уровне значимости р0,05 [Fisher, Yates, 1963].

Таблица 14 – Фрагмент таблицы общей заболеваемости детского населения за 2003 год (на 100000 чел.) (под названием болезни указана ее спецификация по Международной классификации болезней МКБ-10)

–  –  –

Рисунок 60 – Сравнительные характеристики площадей аномалий естественной радиоактивности и заболеваний крови и кроветворных органов (А), болезней глаза и придаточного аппарата (Б), болезней органов дыхания (В) Рисунок 61 – Сравнительные характеристики площадей аномалий магнитного поля и заболеваний нервной системы Необходимо отметить, по общей заболеваемости взрослого населения также имеются сходные значимые корреляции между значениями площади аномалий магнитного поля с болезнями крови и кроветворных органов (0,87, P0,05), заболеваниями нервной системы (0,64), заболеваемостью органов дыхания (0,87) и общего количества заболеваний (0,74) [Binhi, 2002].

Природные самосветящиеся образования Обратная корреляция отмечена встречаемости ПСО с заболеваниями органов дыхания (-0,7, P0,05). Отклонения заболеваемости органов дыхания от кривой ПСО в Чойском и Турочакском районах возможно связано с влиянием интрузивных массивов, а в Майминском – с разломами. Связь ПСО с заболеваемостью возможно связана с влиянием электромагнитного излучения в районах, активного проявления ПСО (рисунок 62) [Persinger, 1980, 1983, 1984].

Механизм положительного влияния во взаимосвязи заболеваемость органов дыхания – проявление природных самосветящихся образований может быть связан со следующим эффектом. Известно, что одновременное воздействие на организм нескольких видов геофизических полей может изменить пределы переносимости организмом каждого из этих полей. В нашем случае повышенный фон электромагнитного излучения мест активного проявления ПСО, возможно, повышает резистивность организмов против радоноопасности [Григорьев, Григорьев и др., 1997].

Рисунок 62 – Сравнительные характеристики степени проявления ПСО и заболеваний органов дыхания Кроме этого, для того, чтобы воздействие было статистически значимо, необходимо чтобы ему подверглось довольно большое количество населения в течение долгого периода времени. И, скорее всего, существует пороговый уровень значимости воздействия, как во временном диапазоне, так и в пространственном. Поэтому, для корректного анализа явлений ПСО были выбраны районы, где данные процессы протекают наиболее активно. В результате анализа получен достаточно высокий коэффициент корреляции между событиями ПСО и психическими расстройствами (0,77, P0,1). Обратим внимание, что действительно существует довольно высокий уровень данного вида заболеваемости в Онгудайском и Усть-Коксинском районах, в районах активной встречаемости ПСО.

Интрузивные массивы, разломы, геохимические аномалии При анализе влияния гранитоидных, диоритовых массивов, разломных структур, геохимических аномалий на общую и первичную заболеваемость детского населения не были выявлены значимые коэффициенты корреляции. При анализе взрослой группы населения значимые коэффициенты корреляции присутствуют. Это может быть связано с тем, что основной занятостью местного населения является отгонное скотоводство, поэтому есть большая вероятность появления населения в районах с разными эколого-геологическими условиями.

Для детского населения чаще присуще проживание только в одних условиях, в пределах селитебных территорий.

Показатель благоприятности биоклиматических условий Показатель благоприятности биоклиматических условий за январь и июль имеет значимые коэффициенты корреляции с болезнями органов пищеварения (0,78), что может быть связано с влияние климатических условий на здоровье населения (рисунок 63).

Рисунок 63 – Сравнительные характеристики показателя благоприятности биоклиматических условий и заболеваний органов пищеварения Схожим распределением по административным районам обладают значения средней температуры пород, которые зависят от высоты над уровнем моря и от климатических характеристик.

Макрокомпонентный состав подземных вод В связи тем, что динамика гидрогеохимических характеристик существенно различается в разных административных районах, то для сравнения изменения макрокомпонентного состава подземных вод и заболеваемости нами было проведено сравнительное изучение динамики характеристик подземных вод и детской заболеваемости отдельно по каждому району (рисунок 64, таблица 16).

Мы провели корреляционный анализ общей заболеваемости детского населения и средних значений макрокомпонентного состава подземных вод для каждого административного района Республики Алтай. Для сравнения были использованы данные за 2000 - 2011 гг. В таблице 16 на пересечении строк, где были указаны названия районов и столбцов показаны характеристики макрокомпонентного состава, имеющие значимые коэффициенты корреляции с соответствующими видами заболеваемости, указанными в заголовке столбцов, с уровнем значимости р0,05.

В результате проведенного анализа было выявлено, что практически в каждом административном районе за изучаемый период времени общая заболеваемость детского населения имеет значимые коэффициенты корреляции с динамикой макрокомпонентного состава подземных вод.

Геодинамические факторы связаны с проявлением разнообразных сил, определяющих напряженное состояние геологической среды, современные движения и флюидный режим, вариации геофизических полей (Готынян, 1991). В геодинамически активных зонах наблюдаются наиболее интенсивные вариации геофизических полей, максимальные амплитуды современных движений и градиенты поля напряжений [Шитов, 2006].

–  –  –

В связи с тем, что основная занятость взрослого населения – отгонное животноводство, которое связано с большими пространственными перемещениями, то на эту группу населения будет оказывать влияние большее количество геологических факторов среды. Так, при анализе связи заболеваемости взрослого населения и геологических факторов за период 1998гг.

были выявлены следующие закономерности:

синхронный рост влияния аномалий естественной радиоактивности и магнитных аномалий с 2001 года на анемии и болезни крови, кроветворных органов и отдельные нарушения, вовлекающие иммунный механизм, который прослеживается до 2003 года;

резкий рост влияния суммы геологических факторов на общее количество заболеваний;

увеличение степени связи интрузий и болезней глаза и придаточного аппарата;

резкое увеличение в 2003 г. связи аномалий естественной радиоактивности и заболеваемости пневмонией.

Как показали более детальные исследования динамики заболеваемости населения Республики Алтай в 1996-2003 гг., заболеваемость многими болезнями среди детей сильно возросла в 2002-2003 гг. [Здоровье населения…, 2004].

Наиболее ярко этот процесс проявился в Кош-Агачском районе, в котором в 2002 г. для 11 нозологий заболеваемость среди детей превысила 150 % порог относительно среднего за 1996–2003 гг. уровня, и для 7 нозологий – 200 %. порог Для ряда нозологий (болезни системы пищеварения, костно-мышечной системы, кожи и подкожной клетчатки) был отмечен всплеск заболеваемости и среди взрослых. Видимо, он связан с подготовкой сейсмического очага и самим землетрясением в Кош-Агачском районе. Более слабо это проявилось в Майминском (где 7 заболеваний превысили 150 % порог и 3 – 200 %), Улаганском (6 и 1 соответственно), Турачакском (5 и 2) и Чемальском (5 и 2) районах.

Заметим, что в Майминском районе тоже отмечались заметные толчки в 2004 г. В 2003 г. повышенный уровень заболеваемости наблюдался уже на большей территории Республики Алтай. В частности, в 2002-2003 гг. отмечен всплеск заболеваемости среди детей болезнями систем пищеварения и кровообращения.

Характерно, что рост числа новообразований, неясных симптомов и признаков, заболеваний костно-мышечной системы среди детей начался с 1999 г., для болезней сердечно-сосудистой, эндокринной и мочеполовой систем он наблюдался в течение всего периода исследования, с некоторым замедлением темпов прироста в 1999-2001 гг. и ускорением в последние годы.

Для изучения возможной реакции организма на воздействие землетрясения нами была проанализирована первичная заболеваемость в районах, оказавшихся в эпицентре землетрясения (показатель на 1000 населения), как характерный показатель адаптации к условиям окружающей среды. Анализ заболеваемости взрослого населения за 2000-2003 гг. в Улаганском и Кош-Агачском районах Республики Алтай показал значительный рост общей и первичной заболеваемости [Шестакова, Шестернина, 2004].

При рассмотрении первичной заболеваемости взрослого населения в КошАгачском районе особое внимание следует обратить на рост заболеваемости по большинству классов болезней:

Болезни крови и кроветворных органов: в 2002 г. показатель на 1000 1.

населения составил 4,1; в 2003 г. – 12,7 (рост составил 3,1 раза). Среди болезней крови и кроветворных органов ведущее место занимают анемии.

Болезни эндокринной системы: в 2002 г. показатель на 1000 населения 2.

составил 1,9; в 2003 году – 5,4 (рост составил 2,8 раза). Среди болезней эндокринной системы ведущее место занимает сахарный диабет.

Болезни системы кровообращения: в 2002 г. показатель на 1000 3.

населения составил 23,5; в 2003 г. – 56,1 (рост составил 2,4 раза).

При анализе заболеваемости среди подростков необходимо отметить возникновение заболеваний, не диагностирующихся на территории района в течение последних двух лет: онкологические заболевания и психические расстройства. Рост заболеваемости наблюдается и по классу нервных болезней.

Среди болезней у детей следует обратить внимание на состояния, возникающие в перинатальном периоде: в 2002 г. этот показатель на 1000 населения составил 1,4; в 2003 году – 5,4 (рост составил 4 раза). Повысилась первичная заболеваемость и в отношении болезней крови и кроветворных органов, болезней глаза и костно-мышечной системы.

При изучении первичной заболеваемости в Улаганском районе среди взрослого населения наблюдается рост по сравнению с 2002 г.

по следующим классам болезней:

Врожденные аномалии: в 2002 г. показатель на 1000 населения 1.

составил 1,6; в 2003 г. – 3,2 (рост составил 2 раза).

Болезни кожи и подкожной клетчатки: в 2002 г. показатель на 1000 2.

населения составил 65,1; в 2003 году –115,3 (рост составил 1,8 раз).

Болезни крови и кроветворных органов: в 2002 г. показатель на 1000 3.

населения составил 13,5; в 2003 г. – 18,3 (рост составил 1,4 раза).

Болезни органов пищеварения: в 2002 г. показатель на 1000 населения 4.

составил 23,7; в 2003 г. – 32,0 (рост составил 1,4 раза).

У подросткового населения значительно увеличилась заболеваемость по следующим классам болезней: органов пищеварения – в 6,8 раз, болезни органов дыхания – в 2,7 раза, болезни кожи и подкожной клетчатки – в 1,5 раза. У детей увеличилась заболеваемость по следующим классам болезней: состояния, возникающие в перинатальном периоде – в 2 раза; болезни органов пищеварения

– в 1,9 раза; болезни крови и кроветворных органов – в 1,4 раза.

С целью выявления роли отдельных геологических факторов на здоровье населения производилось сравнение характеристик заболеваемости детского населения (общей и первичной) по годам с изучаемыми факторами среды (рисунки 65-66). В связи с выявленными ранее особенностями [Протасов, 1999;

Golden, 2007], существенное значение, при выборе медико-статистических критериев имеет детская заболеваемость, что связано с повышенной приуроченностью детей к проживанию на одной территории, а также детской химической гиперчувствительностью. При этом, учитывались виды заболеваемости, которые по раннее проведенным исследованиям [Johnston, 1997;

Протасов, 1999] связывают с патогенным влиянием среды: распространение анемий, появление новых и необычных синдромов и болезней, вторичных иммунодефицитов, болезни нервной системы, психические расстройства и др.

При изучении коэффициентов корреляции между эколого-геологическими условиями административных районов и характеристиками общей и первичной заболеваемости детского населения были использованы данные за период 1996гг. (n=17). При этом, значимые коэффициенты корреляции составляют: Rкр =0,39, при р0,05 и Rкр=0,53, при р0,01 [Fisher, Yates, 1963].

Рисунок 65 – Изменение коэффициента корреляции общей заболеваемости детского населения Республики Алтай и геологических факторов Rкр =0,56 при р0,05 Рисунок 66 – Изменение коэффициента корреляции первичной заболеваемости детского населения Республики Алтай и геологических факторов Rкр =0,56 при р0,05 При изучении коэффициентов взаимной корреляции между геологическими характеристиками и заболеваемостью детского населения был также выявлен рост влияния факторов среды на ряд видов детской заболеваемости за период 1996гг.

Для общей заболеваемости детского населения были выявлены следующие закономерности (рисунок 65):

Синхронный рост влияния аномалий естественной радиоактивности с 2001 г. на анемии и болезни крови, кроветворных органов и отдельные нарушения, вовлекающие иммунный механизм, который прослеживается до 2003 года.

Постепенный рост влияния аномалий естественной радиоактивности с 1999 года на все виды заболеваемости и дальнейшее уменьшение этого влияния с 2003.

Данные закономерности могут быть связаны с изменением экологической обстановки на изучаемой территории в связи с подготовкой Чуйского землетрясения и его афтершокового процесса. С 2003 г. отмечено повышение влияния радоновых аномалий на болезни поджелудочной железы (максимальные значения в 2004 г.). Для болезней, характеризующихся повышенным кровяным давлением, установлено резкое увеличение степени связи с аномалиями естественной радиоактивности в 2005 г.

Увеличение достоверности последних двух связей с аномалиями естественной радиоактивности, скорее всего, связано с тем, что здоровье населения, с одной стороны, чувствительно к воздействиям факторов среды, с другой, достаточно инертно по своей природе: разрыв между воздействием и результатом может быть значительным, достигая в данном случае нескольких лет.

Для первичной заболеваемости детского населения были выявлены несколько другие закономерности (рисунок 66). Здесь также синхронно выделяются графики корреляции между аномалиями естественной радиоактивности и анемией, болезнями крови, кроветворных органов и отдельные нарушения, вовлекающие иммунный механизм. Также отмечен постепенный рост с 2001 до 2003 гг. связей аномалий естественной радиоактивности со следующими заболеваниями: болезнями нервной системы, психическими расстройствами, болезнями глаза и его придаточного аппарата.

Степень связи аномалий естественной радиоактивности с болезнями нервной системы и психическими расстройствами также высока и в 2004 г., что может быть связано с афтершоковым процессом Чуйского землетрясения и сильным его влиянием на нервно-психические процессы. Выявлен резкий всплеск связи аномалий естественной радиоактивности с заболеваемостью сахарным диабетом в 2004 г., который, скорее всего, объясняется провоцирующим воздействием неблагоприятных психических реакций от землетрясения и афтершокового процесса на нейроэндокринную систему.

Действительно, при подготовке сейсмического очага обычно происходит усиление электромагнитного и инфразвукового излучения, усиливается истечение радона, ртути и других газовых компонент, изменяется состав подземных и поверхностных вод, что неблагоприятно сказывается на здоровье человека и приводит к стрессам. Необходимо отметить, что распространение этих явлений может быть гораздо шире, чем эпицентральная зона землетрясения и территория Республики Алтай, так как сейсмические подвижки происходили по всему Русскому и Монгольскому Алтаю.

Полученные данные свидетельствуют о том, что в результате подготовки Чуйского землетрясения изменения в геологической среде привели к тому, что уже за 2-3 года до основного толчка начало проявляться влияние подготовки Чуйского землетрясения на здоровье населения. Представленные кривые изменения коэффициента взаимной корреляции видов заболеваемости и геологических факторов можно сгруппировать в два вида: постепенное увеличение корреляционных связей, начиная с 2001 года и резкий всплеск влияния геологических факторов в 2002-2003 гг.

На наш взгляд, изменение связей аномалий естественной радиоактивности с заболеваемостью связано со следующим процессом. В период подготовки землетрясения происходит постепенное изменение динамических полей напряжений в регионе. В данный момент в результате локальных растяжений и сжатий начинает происходить растрескивание интрузивных массивов, что приводит к усилению эманаций радона.

Резкое увеличение степени связи между изучаемыми характеристиками заболеваемости детского населения и аномалиями естественной радиоактивности в 2002 г. связано с увеличением градиента изменения динамического поля напряжений, что сказалось на ослаблении связанности структурных нарушений.

При этом по линиям активных разломов произошло насыщение подземных вод газовыми и жидкостными флюидами, что изменило химический состав подземных и поверхностных вод, а также увеличило эманации радона из разломов. Дальнейшее ускорение процесса изменения динамического поля напряжений привело к изменению гидрогеохимических характеристик, при этом увеличилась доля соединений, находящихся в метастабильном состоянии и чем ближе сейсмическое событие, тем сильнее проявляется весь комплекс факторов изменения геологической среды.

Социальные процессы. Известно, что на состояние здоровья детей и подростков, в частности на различные виды заболеваемости, влияет комплекс факторов, которые находятся в сложной взаимосвязи друг с другом. Это следующие факторы: биологические, включая наследственность; социальные, включая образ жизни, который во многом социально обусловлен; экологические, т.е. состояние природной среды; факторы внутренней среды, т.е. условия и методы воспитания и обучения детей и подростков [Веселов, 1980; Альбицкий, Сорокин и др., 1994].

Из социальных факторов наиболее значимыми в негативном влиянии на здоровье являются: материальное и бытовое неблагополучие, неблагоприятный климат в семье, школе, обществе; снижение санитарно-эпидемиологической работы, неполноценность питания, невозможность для многих вовремя получить квалифицированную медицинскую помощь и приобрести необходимые медикаменты, избегание «больничных листов» из-за страха потерять работу все это приводит к появлению хронических и распространению инфекционных заболеваний.

Учитывая рост заболеваемости по всем возрастным группам по всем регионам Российской Федерации за последние 20 лет необходимо показать динамику социально-экономических индикаторов региона (рисунок 69). Для сравнения здесь представлены среднереспубликанские показатели: прожиточный минимум, среднедушевой доход населения, количество населения с доходами ниже прожиточного минимума и данные по заболеваемости детского населения Кош-Агачского района болезнями органов дыхания. Данные по Кош-Агачскому району взяты для того, чтобы показать динамику заболеваемости в высокогорном районе, где произошло землетрясение.

Рисунок 67 – Динамика социально-экономических индикаторов по Республике Алтай и болезней органов дыхания за период 1998-2012 гг.

Рост индикаторов показывает улучшение социально-экономических условий, в то же время является недостаточным для снижения социальной напряженности и улучшения благополучия граждан.

Анализируя данные рисунка видно, что заболеваемость детского населения Кош-Агачского района связана с численностью населения с доходами ниже прожиточного минимума. Несмотря на общую обратную корреляцию этих графиков, четко прослеживается, что повышениям процентного соотношения граждан с доходами ниже прожиточного минимума соответствует повышение заболеваемости детского населения болезнями органов дыхания, особенно хорошо это отмечается в 2000 и в 2009 годах.

В настоящее время в Республике Алтай один из самых низких уровней среднедушевого дохода по Российской Федерации, за период 1999-2012 гг. он составлял 50-70% от общероссийского уровня. Обеспеченность врачами на 10000 населения также ниже общероссийских показателей на 30-35% [Российский комитет по статистике, 2014].

Также отстают от среднероссийских показателей:

прожиточный минимум, жилищные условия, среднемесячная начисленная заработная плата занятых в экономике.

Таким образом, при анализе социально-экономических индикаторов уровня жизни населения не выявлено изменений данных показателей в 2002-2003 гг. Это свидетельствует о том, что динамика социально-экономических условий в эти годы не могла оказать существенное влияние на изменения заболеваемости в период подготовки и протекания Чуйского землетрясения.

Гелиогеофизические характеристики. Для выявления роли солнечной и геомагнитной активности в динамике заболеваемости детского населения нами был проведен корреляционный анализ заболеваемости и гелио- и геоактивности.

Для анализа были использованы данные по величине потока радиоизлучения на волне 10,7 см, а также значение индекса геомагнитной активности Ар. Для характеристики солнечной активности нами использовался индекс F10,7. Он измеряется в солнечных единицах потока (с. е. п.), причем 1 с. е. п. = 10-22 Вт/(м2·Гц). Индекс F10,7 соответствует изменениям суммарной площади солнечных пятен и количеству вспышек во всех активных областях [Акасофу, Чепмен, 1974]. Данные по солнечной и геомагнитной активности взяты с ресурса [Solar Cycle Progression, 2014].

Нами изучалось возможное влияние гелиогеофизической активности на характеристики общей заболеваемости детского населения Кош-Агачского района Республики Алтая. Для этого мы совмещали значения солнечной и геомагнитной активности и характеристики заболеваемости (рисунок 68).

При этом было выявлено, что некоторые виды заболеваемости имеют высокую степень корреляции с солнечной и геомагнитной активностью. Причем корреляция может быть как положительного знака (психические расстройства, инфекционные и паразитарные болезни), так и отрицательного (болезни нервной системы, состояния, возникающие в перинатальном возрасте).



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
Похожие работы:

«Илья Ильич Мечников Природа человека (сборник) Серия "Человек – ген Вселенной" Текст предоставлен правообладателем http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=8375059 Мечников, Илья Ильич Природа человека: АСТ; Москва; 2014 ISBN 978-5-17-084857-7 Аннотация Илья Мечников – лауреат Нобелевской премии...»

«Андреев Ярослав Алексеевич ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ МОДУЛЯТОРОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ TRPV1 РЕЦЕПТОРОВ специальность – 03.00.03 – молекулярная биология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва-2009 Работа выполнена в лаборатории нейрорецептор...»

«ПОДОЛЬНИКОВА ЮЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА ОСОБЕННОСТИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО СТАТУСА МОЛОКА КОРОВ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ (НА ПРИМЕРЕ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ) Специальность: 03.02.08 – экология ДИССЕРТАЦИЯ на соискание степени кандид...»

«СОКОЛОВА ЕВГЕНИЯ АЛЕКСАНДРОВНА ВЫДЕЛЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОТЕИНАЗ ПОЗДНЕЙ ФАЗЫ РОСТА BACILLUS INTERMEDIUS 3-19 03.00.07 – микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Казань – 2006 Рабо...»

«ТЕМА. СОВРЕМЕННАЯ ТРАКТОВКА ПРОБЛЕМ ГЕНДЕРА И ИЗМЕНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Окружающая среда и гендер Основные концепции и направления в экофеминизме. Гендерная чувствительность в современных экологических исследованиях в Азербайджане. Окружающая среда и гендер В 70-х годах прошлого века для описания характе...»

«Александр Бард и Ян Зодерквист Нетократия НОВАЯ ПРАВЯЩАЯ ЭЛИТА И ЖИЗНЬ ПОСЛЕ КАПИТАЛИЗМА Содержание Об авторах ПРЕДИСЛОВИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ ГЛАВА I – ТЕХНОЛОГИИ КАК ДВИЖУЩАЯ СИЛА ИСТОРИИ ГЛАВА II – ФЕОДАЛИЗМ, КАПИТАЛИЗМ...»

«АННОТАЦИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ История и философия науки Направление подготовки: 06.06.01 Биологические науки Направленность программы: 03.03.01 Физиология Дисциплина Описание Квалификация Исследователь. Преподаватель-исследователь Форма обучения Очная, заочная Индекс модуля Б1.Б.1 Трудоемкость в часах 1...»

«ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В КЛИНИЧЕСКУЮ ОРДИНАТУРУ по специальности "Инфекционные болезни" Фундаментальные ди...»

«Основные направления совершенствования методологии инвентаризации лесов на основе дешифрирования материалов аэрокосмических съёмок В.И. Сухих1, М.Д. Гиряев2, Е.М. Атаманкин2 Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН 117999, Москва, Профсоюзная, 84/...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Карачаево-Черкесский государственный университет имени У.Д. Алиева" Кафедра естествознания и методики его преподавания УТВЕРЖДЕН на заседании кафедры 16. 06. 2014 г., протокол № 10 Заведующий кафедр...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "СЕВЕРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" М...»

«белорусских городов. Кроме того, были выделены новые опорные центры: Давид-Городок (высокий историко-культурный и религиозный потенциал), Логишин (культурно-познавательный), новый перспективный район развития туризма – Столинско-Ольманский центр (экологический и экстремальный туризм), а также центр в...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ "Кемеровский государственный университет" Биологический факультет (Наименование факультета (филиала), где реализуется данная дисциплина) Рабочая программа дисциплины Аналитическая х...»

«РАЗРАБОТКА WEB-ПРИЛОЖЕНИЙ НА БАЗЕ LOTUS NOTES/DOMINO В ЗООЛОГИЧЕСКОМ МУЗЕЕ ТГУ Е.Н. Якунина Томский государственный университет, г. Томск Излагаются основные тенденции применения современных методов и средств информатики в музеях. Рассмотрены аспекты автоматизации основной деятельности зоологического музея ТГУ. Дается обоснов...»

«А. П. Кудряшов БИОСЕНСОРНЫЕ УСТРОЙСТВА КУРС ЛЕКЦИЙ Минск БГУ У Д К 5 7 4. 6 ( 0 7 5. 8 ) + 5 4 3. 9 ( 0 7 5.8 ) ББК 30.116я73 К88 Рецензенты кандидат биологических наук А.В.Плакс кандидат биологических наук И.В.Семакс Печатается по решению Редакционно-издательского совета Белорусского гос...»

«1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Цель дисциплины: формирование базовых представлений об основных теоретических и прикладных направлениях экологии, важнейших экологических проблемах современности, причинах их возникновения и возможных путях решения.В процессе освоения данн...»

«ПСИХОЛОГИЯ УДК 159.99 Дружилов Сергей Александрович Druzhilov Sergey Aleksandrovich кандидат психологических наук, профессор, PhD in Psychology, Professor, ведущий научный сотрудник Leading Research associate отдела экологии человека at the Depart...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Кемеровский государственный университет Биологический факультет Рабочая программа дисциплины ГЕОГРАФИЯ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ Направление подготовки 05.03.01 Геология Направленность (профиль) под...»

«ИССЛЕДОВАНИЯ БЕНТОСА И КОРМОВОЙ БАЗЫ В РАЙОНАХ ПИТАНИЯ ОХОТСКО-КОРЕЙСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ СЕРОГО КИТА ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ ПО МАТЕРИАЛАМ ЭКСПЕДИЦИОНЫХ РАБОТ В 2002 г. НА МБ НЕВЕЛЬСКОЙ В.И. ФАДЕЕВ ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ МОРЯ ДВО РАН ВЛАДИВОСТОК [e-mail: vfadeev@mail.primorye.ru] Питающийся серый кит...»

«Т. И. Свистунова СТРУКТУРА МЕНТАЛЬНОГО ЛЕКСИКОНА ПРИ НАРУШЕНИЯХ ЯЗЫКОВОЙ СИСТЕМЫ: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЛАГОЛЬНОЙ СЛОВОИЗМЕНИТЕЛЬНОЙ МОРФОЛОГИИ 1 Работа представлена кафедрой общ...»

«"ПЕДАГОГИКО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ И СПОРТА" Электронный журнал Камского государственного института физической культуры Рег.№ Эл №ФС77-27659 от 26 марта 2007г №1 (1/2006) УДК 61:796 ОБЗОР МЕТ...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.