ORE SYSTEMS: TYPES, AND GEODYNAMIC SETTINGS FOR THEIR OCCURRENCE (EASTERN SIBERIA)

The Mineralogy, Petrography and Minerals Department of the Irkutsk State Technical University (now the Irkutsk National Research Technical University) has been studying the structural, mineralogical and geochemical features of ore fields for over 30 years. We investigated more than 25 deposits of gold, uranium, rare, non-ferrous and ferrous metals, and published the prognostic metallogenic maps of the ore regions located in Eastern Siberia, Mongolia and Yakutia. Our experience shows that knowing only the genetic characteristics of ore objects is not sufficient for proper metallogenic studies. A complete set of deposit characteristics should include the data on structure, composition, localization conditions and other properties of ore objects and fields. We propose to introduce the “ore system” (OS) concept considering a combination of genetically (paragenetically) related and interrelated petrological, tectonic, metamorphic, mineralogical, geochemical and lithological elements formed during the pre-ore (preparatory) and ore-formation stages [Seminsky, 1990]. In contrast to the proposed OS concept, common terms, such as “ore-magmatic”, “oremetasomatic”, “ore-generating”, “ore-localizing” systems, usually consider only one aspect of the ore process or object [Russian Metallogenic Dictionary, 2003]. In our opinion, descriptions and typification of ore objects viewed as OS should refer to two groups of characteristics.The Mineralogy, Petrography and Minerals Department of the Irkutsk State Technical University (now the Irkutsk National Research Technical University) has been studying the structural, mineralogical and geochemical features of ore fields for over 30 years. We investigated more than 25 deposits of gold, uranium, rare, non-ferrous and ferrous metals, and published the prognostic metallogenic maps of the ore regions located in Eastern Siberia, Mongolia and Yakutia. Our experience shows that knowing only the genetic characteristics of ore objects is not sufficient for proper metallogenic studies. A complete set of deposit characteristics should include the data on structure, composition, localization conditions and other properties of ore objects and fields. We propose to introduce the “ore system” (OS) concept considering a combination of genetically (paragenetically) related and interrelated petrological, tectonic, metamorphic, mineralogical, geochemical and lithological elements formed during the pre-ore (preparatory) and ore-formation stages [Seminsky, 1990]. In contrast to the proposed OS concept, common terms, such as “ore-magmatic”, “oremetasomatic”, “ore-generating”, “ore-localizing” systems, usually consider only one aspect of the ore process or object [Russian Metallogenic Dictionary, 2003]. In our opinion, descriptions and typification of ore objects viewed as OS should refer to two groups of characteristics

The Shear Strength of Granular Materials with Dispersed and Non-Dispersed Oversized Particles

Soils containing dispersed and non-dispersed large particles (greater than # 4 sieve) form part of many engineered fills, glacial tills, debris flows, and residual soil deposits. Very little is known about the effect that the large particles have on the shear strength of the soil-large particles mixtures. In this study, the influence of the large particles on the shear strength of the mixtures was evaluated experimentally and numerically. The experimental analysis used direct shear tests on simulated granular materials containing large dispersed particles as well as on real sand-gravel mixtures. The numerical analysis used the Discrete Element Method (DEM). For the dispersed case (the large particles are not in contact), the laboratory and the DEM simulation results indicated that the shear strength of the mixtures increased with the concentration (C) of the large particles in the mixtures. The shear strength of the mixtures with dispersed oversize particles can be obtained from the following relationship: Sc = Sm (1 + αC). In this relationship, Sc is the shear strength of the mixture, Sm is the shear strength of the granular matrix without the oversize particles, C is the concentration by volume of the oversize particles, and α is a constant that varies between 0.4 and 2.5. For the case of the non-dispersed oversize particles (the oversize particles are in contact in the mixture), direct shear tests on sand-gravel mixtures indicated the shear strength of the mixtures can be obtained from the following relationship: Sc = Sm (1 + 0.7C +1.8 C2). In general, it was determined that the addition of oversize particles increases the shear strength of the soil in which the oversize particles are either dispersed or non-dispersed

BASIC PRINCIPLES OF STRUCTURAL AND HYDROGEOLOGICAL MAPPING OF THE BAIKAL REGION

Structural and hydrogeological zonation of the Baikal region is based on allocation of hydrogeological structures within the large tectonic complexes differing in development history. It is a southeast part of the Siberian platform, the Sayan-Baikalian folded belt and the western part of the Transbaikal folded region. The Cenozoic activation of the region which has led to emergence of the Baikal rift and movements on a series of large fault zones in Transbaikalia has substantially influenced on formation of collecting properties of rocks.Structural and hydrogeological zonation of the Baikal region is based on allocation of hydrogeological structures within the large tectonic complexes differing in development history. It is a southeast part of the Siberian platform, the Sayan-Baikalian folded belt and the western part of the Transbaikal folded region. The Cenozoic activation of the region which has led to emergence of the Baikal rift and movements on a series of large fault zones in Transbaikalia has substantially influenced on formation of collecting properties of rocks

ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА РАЗЛОМНЫХ ЗОН: ПРОСТРАНСТВЕННО- ВРЕМЕННАЯ ЭВОЛЮЦИЯ НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Based on results obtained from experiments on clay models, it appeared possible to establish main regularities in the evolution of normal and strike-slip zones which structures are formed heterogeneously in time and space. The spatial heterogeneity is reflected in the regular pattern of the fault zone structure due to the fact that sectors of two different types are length-wisely alternating in the fault zone. Within sectors of Type 1, the main fault forms rapidly. Sectors of Type 2 are characterized by the long-term evolution of the pattern, significant width and high densities of fractures; in final development phases, they are represented by relay structures. The temporal heterogeneity is manifested by stages and sub-stages in the development of the fracture network, which are closely interrelated. Each of the three main stages is associated with specific deformational behaviour of the medium and a particular type of the fracture pattern, as suggested by results of our tectonophysical modelling of fracturing. The model is presented in the article; it is supported by data on natural normal and strikeslip faults.На основе обобщения результатов экспериментов на моделях из влажной глины установлены главные закономерности эволюции сдвиговых и сбросовых зон, структура которых формируется неравномерно во времени и пространстве. Отражением пространственной неравномерности является регулярность в строении разломной зоны, связанная с чередованием в продольном направлении двух типов участков. В пределах участков 1-го типа сравнительно быстро формируется магистральный сместитель. Участки 2-го типа характеризуются длительной эволюцией структуры, существенной шириной, высокой плотностью разрывов и на заключительных этапах развития представлены релей-структурами. Отражением временной неравномерности является наличие стадий и подстадий развития разрывной сети, которые тесно взаимосвязаны. Каждой из трех главных стадий соответствуют строго определенные деформационное поведение субстрата и тип разрывной сети, что представлено в тектонофизической модели формирования разломной зоны, которая описана в конце статьи и проиллюстрирована примерами природных сбросов и сдвигов

CLUSTERS OF MINERAL DEPOSITS OF THE SOUTHERN EAST SIBERIA AND PROSPECTS FOR THEIR DEVELOPMENT: AN OVERVIEW OF THE PROBLEM

This study aims to identify the groups of closely spaced mineral deposits located in the Southern East Siberia and to describe these clusters. The mineral resource base of this region includes the deposits of lead, zinc, tungsten, tin, molybdenum, uranium, copper, gold, lithium, tantalum, niobium, silver, fluorite, zirconium, rare-earth metals, iron, mica, precious and semi-precious stones, oil, gas, and coal. Many of these deposits contain a significant part of the explored mineral reserves of Russia. The deposits are located in the tectonic structures of the Siberian platform (Tunguska syncline, Nepa arch, Cheremkhovo and Priangarie depressions), as well as in the fold belts framing the platform from the south and southeast (Baikal-Patom, Dzhida-Vitim, etc.). These structures and belts formed under the influence of plate tectonic and plume tectonic processes. This article describes the clusters of mineral deposits of the Angara, Sayan, Baikal and Transbaikalia regions. Currently, the most developed are the clusters located in the southern part of the study area (Shilka, Argun, Yeravnino, etc.). In the northern part (Mama-Bodaibo, etc.), the clusters have been either partially developed within the existing mining areas or are at the initial stage of development. In these territories, the road infrastructure, power supply and other facilities required for mining industry are either underdeveloped or lacking. Prospects for the regional development are related to the economic development of the territories adjacent to the Baikal-Amur railroad (BAM) and hydrocarbons production in the zone near the East Siberia – Far East oil pipeline. On the Siberian platform, mineral deposits formed during the stages of formation of its basement (Aldan, Anabar, and Sharyzhalgai shields) and platform cover (Tunguska syncline, and Nepa-Botuoba anticline). Within the fold frame, ore formation was associated with subduction, spreading, collision, and plume tectonic intraplate settings. To start the development of small-size deposits and mining of technogenic raw materials, it is advisable to establish exploration and production enterprises that can operate and manage expeditions and use compact ore-dressing plants

Variations in radon concentrations in the underground waters during the generation and occurrence of seismic events in the Baikal region

The purpose of this work is to analyze the variations of radon volumetric activity in groundwater from the South Angara region and to identify and study the response of the emanation field to the most significant seismic events that occurred in the Baikal region in 2021. To achieve this goal, we organized daily monitoring of the radioactivity of groundwater in the study area. The analysis of the obtained series made it possible to determine the amplitude of fluctuations of radon volumetric activity Q (from 13.2 to 48.4 Bq/L), as well as the average annual (26 Bq/L) and daily average (4.5 Bq/L) indicators.The total number of earthquakes that occurred during the year on the territory of the Baikal region yielded a sample of 40 most significant (M≥4) events, for which the radii of the areas of influence were calculated. In three cases, we found that the sampling points were located within the influence radii or close to it. In four cases, the actual distances from the monitoring points to the epicentres were one and a half to three times greater than the calculated radii, and in the rest thirty-three cases, these distances were more than three times greater than that.Three types of emanation responses to seismic events have been identified, with one of which to be recorded before an earthquake, that is, to be a prognostic sign. Among the earthquakes demonstrating this effect, the Khubsugul earthquake was the strongest in the study area over the past ten years. Grouping by distance from the source to the sampling point relative to the radius of the event’s influence practically coincides with the set of earthquakes by the recording time and the type of recorded responses.Thus, the fluctuations of the emanation field spread over considerable distances from the earthquake generation area with gradual attenuation, and the response recording moment and the type of anomaly that appeared on the graph depend on the power of an impending event, as well as on the distance between the earthquake epicentre and the sampling point. The study shows that the possibility of identifying the emanation precursor effects before strong earthquakes on the territory of the Baikal region is based on two primary conditions: first, sufficient strength of an impending earthquake; second, the location of the sampling point within the radius of the area of influence of this earthquake

РАДОН В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ ПРИБАЙКАЛЬЯ И ЗАБАЙКАЛЬЯ: ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ВАРИАЦИИ

This study aimed to provide a systematic overview of water sources in the Baikal region and Transbaikalia by the content of radon (Q) and establish regularities in variations of Q values in space and time.We collected and analyzed our evaluations of Q and the available published Q values for many dozens of water sources in the study area (Fig. 1), and reviewed the monitoring data of eight water sources that belong to the Angarsky fault impact zone in Southern Priangarie (Fig. 5). Radon content in water samples was measured in accordance with the standard procedure using a RRA-01M-03 radiometer (sensitivity of at least 1.4∙10–4 s–1∙Bq–1∙m3; maximum allowable relative error of 30 %).Based on the frequency patterns of Q values measured in the Baikal region and Transbaikalia (Fig. 2) and the analysis of the known classifications of the water sources by radioactivity, we propose a uniform regional classification of groundwaters with respect to 222Rn content (Table 1). In seismically active Baikal region, wherein water sources with Q>185 Bq/l are practically lacking, we distinguish the first three groups with the following Q ranges: Group I – Q≤15 Bq/l, Group II – 16≤Q≤99 Bq/l, and Group III – 100≤Q≤184 Bq/l. Most of the water sources sampled in the Baikal region and Transbaikalia belong to Groups I and II, which allows us to recommend an objectively existing value of 100 Bq/l as the level of intervention in the preparation of drinking water in this region, instead of the limit of 60 Bq/l that is now approved in Russia.In order to identify the special patterns of groundwater sources in the Baikal region and Transbaikalia, which belong to different radioactivity groups, we sampled these sources along the transect from Bayanday to Muhorshibir, across the Baikal rift and other large regional tectonic structures (Fig. 4). On a larger scale, we analysed the radon content variability in the groundwater sources within the zones influenced by the Tunka normal fault (Fig. 3), Primorsky normal fault, Angarsky strike-slip fault with a normal component, and other active faults located in the study region. Within the framework of the spatial aspect, the material and structural factors determining the radioactivity of groundwaters in the study region are identified. Our data support the results of the previous studies showing a generally lower radon content in groundwaters in the Baikal region in comparison with those in Transbaikalia that is characterized by a higher radioactivity due to the abundant granitoids of different types. The background concentrations of the radioactive gas in the Baikal region correspond to Group I, and in those in Transbaikalia to Group II. The boundary between the regions with different levels of radioactivity of groundwaters is shifted southeastward from the central structures of the Baikal rift. Within the Bayanday–Muhorshibir transect, it coincides with the known boundary between the Transbaikalia province of cold carbonic acid waters and the Baikal province of nitrogen and methan terms (see Fig. 4). The structural factor of formation of the emanation field refers to an increase in radioactivity of water associated with the faults, whereat an increased permeability and higher geodynamic activity cause a more intensive radon emanation and/or the occurrence of emanating reservoirs (see Fig. 3, and 4). In the Baikal region, water sources of Group II are generally associated with faults, while in Transbaikalia, groundwater sources belonging to groups III and VI are typically related to faults.To clarify the pattern of temporal variations in groundwater radioactivity, we analysed long rows of the monitored Q values (9 to 30 months) in eight water sources in the Angarsky fault zone in Southern Priangarie (see Fig. 5, and 6).According to the adopted classification (see Table 1), three water sources belong to the near-surface sources (Group I), and there are five deeper near-fault water sources (Group II). Despite the distinct variations in radioactivity, the Q values recorded through most of the monitoring time do not exceed the threshold Q values for the respective groups. It appears that the observed periodic anomalously high and low contents of radon are due to seasonally variable meteorological parameters (see Fig. 6).The correlation analysis of Q values and atmospheric pressure (P), air humidity (U) and temperature (T) shows a clear dependence of the content of radon in groundwater on T and P values (Table 3). Following the major seasonal trend of air temperature, the level of radioactivity is increased in the water samples taken in winter and decreased in summer (see Fig. 6). Q values are indirectly influenced by parameter T via changes of water temperature, variations in flow rates of water sources, freezing of the top layer of soil and other processes, which parameters require further research.According to the monitoring data (see Table 3, and Fig. 6, A), the content of radon in near-surface water sources (Group I) can vary by a few and the first dozens of units, while changes by tens of becquerel per liter are recorded in the deeper near-fault water sources (Group II). As a consequence, in short periods of extreme Q values, the content of radon in a water source may increase or decrease to a value corresponding to a neighbouring radon-radioactivity group.This paper provides an overview of the radon activity of groundwater in the Baikal region and Transbaikalia with a focus on regularities in the spatial and temporal patterns of 222Rn in the water sources with Q<185 Bq/l. The nonradon waters are more abundant in the Baikal region, including areas of active use of natural resources. Although the content of 222Rn in low, such waters should be a target of further research aimed to explore medicinal water sources, assess drinking water quality, and discover the emanation precursors of strong earthquakes in the study region.Целью исследований было провести систематизирование водопроявлений Прибайкалья и Забайкалья по содержанию радона (Q), а также установить закономерности изменчивости параметра Q в пространстве и времени.Фактическим материалом для анализа послужили собственные и заимствованные из литературных источников оценки параметра Q во многих десятках водопроявлений региона (рис. 1), а также данные монито- ринга восьми источников, принадлежащих к зоне влияния Ангарского разлома в Южном Приангарье (рис. 5). Измерения содержания радона в пробах воды проводились в соответствии со стандартной методикой при помощи радиометра РРА-01М-03, который характеризуется чувствительностью не менее 1.4∙10–4 с–1∙Бк–1∙м3 и 30%-ным пределом допустимой относительной погрешности.Частотное распределение величин Q, измеренных в Прибайкалье и Забайкалье (рис. 2), а также анализ известных классификаций водопроявлений по радиоактивности позволили предложить единую для изученного региона систематику подземных вод в зависимости от содержания 222Rn (табл. 1). Для сейсмически активного Прибайкалья, где источники собственно радоновых вод с Q>185 Бк/л почти не встречаются, практическое значение имеет выделение трех первых групп со следующими пределами изменения параметра Q: группа I – Q≤15 Бк/л, группа II – 16≤Q≤99 Бк/л, группа III – 100≤Q≤184 Бк/л. Большинство опробованных в Прибайкалье и Забайкалье источников относится к группам I и II, что позволяет рекомендовать объективно существующую величину 100 Бк/л в качестве уровня вмешательства при подготовке питьевой воды в регионе вместо предела в 60 Бк/кг, принятого сейчас в России.Для выявления пространственных закономерностей распространения в Прибайкалье и Забайкалье источников подземных вод, относящихся к разным группам по радиоактивности, проведено их опробование вдоль трансекта Баяндай–Мухоршибирь, пересекающего Байкальский рифт и другие крупные тектонические структуры изучаемого региона (рис. 4). В более крупном масштабе выполнен анализ изменчивости содержания радона в источниках подземных вод, приуроченных к отдельным участкам зон влияния Тункинского сброса (рис. 3), Приморского сброса, Ангарского сбросо-сдвига и других активных разломов изучаемого реги- она.В рамках пространственного аспекта проведенного исследования выделены вещественный и структурный факторы, определяющие радиоактивность подземных вод рассматриваемого региона. Подтверждены результаты предшествовавших исследований, свидетельствующие в целом о меньшем содержании радона в подземных водах Прибайкалья в сравнении с Забайкальем, где повышенная радиоактивность обусловлена широким распространением разнотипных гранитоидов. Фоновые концентрации радиоактивного газа в Прибайкалье соответствуют группе I, а в Забайкалье – группе II. Граница между областями с разной радиоактивностью подземных вод смещена к юго-востоку от приосевых структур Байкальского рифта. В пределах трансекта Баяндай – Мухоршибирь она совпадает с известной границей между Забайкальской провинцией холодных углекислых вод и Байкальской провинцией азотных и метановых терм (рис. 4). Структурный фактор формирования эманационного поля выражается в повышении радиоактивности вод, приуроченных к разломам, где вследствие повышенной проницаемости и геодинамической активности интенсифицируется выход радона и/или создаются эманирующие коллекторы (рис. 3, 4). В Прибайкалье с разломами обычно связаны водопроявления группы II, а в Забайкалье – источники подземных вод, принадлежащие к группам III–VI.Для выявления характера временных вариаций радиоактивности подземных вод были проанализированы длинные ряды (от 9 до 30 месяцев) мониторинга значений Q в восьми водопроявлениях из зоны Ангарского разлома в Южном Приангарье (рис. 5, 6). Согласно принятой классификации (табл. 1), три водопункта относились к близповерхностным источникам (группа I) и пять водопроявлений – к источникам более глубоких разломных вод (группа II). Несмотря на отчетливые вариации радиоактивности, большую часть времени мониторинга изученные водопроявления не выходили за пороговые значения Q в пределах соответствующих групп. Периодические появления аномально высоких и низких содержаний радона оказались связанными с сезонными вариациями метеопараметров (рис. 6).Корреляционный анализ величины Q с атмосферным давлением (Р), влажностью (U) и температурой (Т) воздуха показал существование отчетливой зависимости содержания радона в подземных водах от величин Т и Р (табл. 3). Вслед за ведущим сезонным трендом температуры воздуха радиоактивность исследуемых вод увеличивается зимой и уменьшается летом (рис. 6). Параметр Т оказывает опосредованное влияние на величину Q через изменение температуры воды, вариации дебита водоисточников, промерзание верхнего слоя грунтов и другие процессы, параметрическое изучение которых представляет задачу дальнейших исследований по проблеме.Согласно данным мониторинга (табл. 3, рис. 6, А), содержание радона у близповерхностных водопроявлений из группы I может меняться на единицы и первые десятки, а для более глубоких (приразломных) водоисточников группы II – на десятки беккерелей на литр. Как следствие, в непродолжительные периоды проявления экстремальных значений Q содержание радона в воде конкретного источника может повыситься или понизиться до значений, соответствующих смежной группе по радиоактивности.В работе охарактеризована радоновая активность подземных вод Прибайкалья и Забайкалья, причем особый акцент сделан на закономерностях пространственной и временной изменчивости содержания 222Rn в водопроявлениях с Q<185 Бк/л. Это нерадоновые воды, которые наиболее распространены в Прибайкалье, включая районы активного природопользования. Несмотря на низкое содержание 222Rn, они являются важным объектом дальнейших целенаправленных исследований по поиску лечебных вод, оценке качества питьевой воды и выявлению эманационных предвестников сильных землетрясений в регионе

СПЕЦКАРТИРОВАНИЕ РАЗЛОМНЫХ ЗОН ЗЕМНОЙ КОРЫ. СТАТЬЯ 1: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРИНЦИПЫ

Long-term studies of shear zones have included collection of data on fractures showing no indication of displacement which are termed as 'blank' fractures. A method aimed at mapping fault structures and stress fields has been developed on the basis of results of paragenetic analysis of measurements of abundant fractures. The method is termed as 'specialized mapping', firstly, due to its specific structural goal so that to distinguish it from the conventional geological mapping of regions in nature, and, secondly, because of the specific procedure applied to refer to fractures as references to decipher fault-block patterns of natural regions. In Part 1, basic theoretical concepts and principles of specialized mapping are described. Part 2 is being prepared for publication in one of the next issues of the journal; it will cover stages of the proposed method and describe some of the cases of its application.In terms of general organizational principles, specialized mapping is similar to other methods based on structural paragenetic analysis and differs from such methods in types of paragenesises viewed as references to reveal crustal fault zones. Such paragenesises result from stage-by-stage faulting (Fig 2 and Fig. 7) during which stress fields of the 2nd order are regularly changeable within the shear zone. According to combined experimental and natural data, a complete paragenesis of fractures in the shear zone includes a major (1st order) fault plane and fractures of other seven types, R, R’, n, n’, t, t’ and T (2nd order) (Fig. 4 and Fig 8). At the fracture level, each of them corresponds to a paragenesis including three nearly perpendicular systems of early ruptures (Fig. 1), which are based on two classical patterns of conjugated fractures, one of which is consistent with the position of the fault plane (Fig. 3). Taking into account that strike-slip, reverse and normal faults are similar in terms of mechanics (i.e. they are formed due to shearing), standard patterns of fractures systems for their impact zones are members of the above described paragenesis of faults and fractures, which is spatially oriented in such a way that its position and displacements along Y-shears are correspondent to the right- or left-lateral strike-slip faults and also to normal and reverse faults with different dip angles. Under this approach, it has become possible to construct standard circle diagrams / patterns, each containing a complete set of fracture systems of one of the main types of fault zones (Fig. 6). In the process of specialized mapping, the patterns are compared with diagrams based on mass crustal fracture measurements taken on sites in the regions of studies. This procedure yields local solutions showing a presence of fault zones of specific types and spatial orientations; such solutions are shown as points at the corresponding sites on the schematic map of the territory under study, and points with similar paragenesises are then connected by lines so that to outline the boundaries of the revealed fault zones.Besides construction of a schematic map of a fault structures, specialized mapping provides for identification of stress fields wherein elements of such a fault structure has formed or activated at some stages. With this goal, the identified fault zones are classified by ranks. At the first phase of such analysis, types and orientations of all the initial local solutions are compared with types and orientation of the members of the ‘ideal’ paragenesis of the 2nd order, which corresponds to a strike-slip, reverse (thrust) or normal fault (Fig. 8). This procedure reveals solutions showing the presence of fault zones varying in types and classified in the higher rank, which correspond to the regional stress field known form the history of the region under study. Such regional solutions are used as a basis for further iterations with reference to ‘ideal’ fault paragenesises, until possibilities to classify the fault zones into the fault networks of some specific types are exhausted. A few (typically, three to four) remaining solutions, showing orientations of the fault zone and the dynamic setting of its formation, are indicative of the lowest (regional or geostructural) level of the process of destruction in the region under study. Their simultaneous development is impossible, and therefore they correspond to different stages of faulting in the territory under study. Indirect (statistical) indicators of frequencies and angle ratios of fault systems and direct (apriory) information are used to determine ages and to reveal evolutional stages in time. At a final stage of specialized mapping, a reversed procedure provides for construction of schematic maps of fault zones for every main stage of formation of the structure under study. With this goal, faults that occurred or activated in a specified stress field are distinguished from the fault network.In addition to the paragenesis principle applied to reveal fault zones and the evolution-in-time principle used to reveal stages of structure formation, the method of specialized mapping employs statistical methods of data collection and processing, and its application is consistent and computerized through all the work stages. It provides for solution of problems dealing with ‘blank’ fracturing with account of seemingly chaotic fracture patterns, local initial observations, uncertainties of age relations, impacts of structural and material inhomogeneities, and long timelines of statistical data collection and processing. In view of the above, specialized mapping can be proposed as one of the most efficient methods of studying the fault structure of the Earth’s crust.Part 2 will describe cases of application of the proposed method to map fault zones and to identify fault types and stress fields varying in ages in the regions of faulting, including areas wherein rocks are poorly outcropped. The main results of application of the proposed method of specialized mapping is schematic maps of fault zones, showing the fault zones that were active at various stages of formation of the structure under study. Such maps can be used as a basis for finding solutions to the main problems of endo- and exogeodynamics as well as for assurance of structural control over mineral deposits associated with faulting. В итоге многолетних исследований сетей «немых» (без видимых смещений) трещин в зонах скалывания получил полную методическую завершенность метод картирования разломной структуры и полей напряжений, базирующийся на парагенетическом анализе массовых замеров повсеместно распространенной трещиноватости. Он назван спецкартированием, во-первых, вследствие его специальной структурной направленности в отличие от традиционного геологического картирования природных регионов и, во-вторых, из-за специфичности подхода с использованием трещин в качестве исходного звена для расшифровки разломно-блоковой структуры природных регионов. Данная статья (№ 1) посвящена теоретическим основам и принципам спецкартирования. Статья № 2 готовится к опубликованию в одном из следующих номеров журнала и будет содержать описание этапов практической реализации метода на конкретных примерах.Спецкартирование по общим принципам организации подобно другим методам, в основе которых лежит структурно-парагенетический анализ, но отличается от них типами парагенезисов, принимаемых в качестве исходных для выявления разломных зон земной коры. Они представляют результат постадийного разломообразования (рис. 2, 7), в процессе которого в зоне скалывания происходит закономерная смена полей напряжений 2-го порядка. Обобщение экспериментальных и природных данных показало, что полный парагенезис разрывов зоны скалывания разломного типа состоит из магистрального сместителя (разлом 1-го порядка) и семи направлений разломов 2-го порядка: R, R’, n, n’, t, t’ и T-типа (рис. 4, 8). Каждому из этих направлений на трещинном уровне соответствует парагенезис из трех примерно перпендикулярных систем опережающих разрывов (рис. 1). Его основу составляют два классических направления сопряженных трещин, одно из которых совпадает с положением разломного сместителя (рис. 3). Поскольку сдвиги, взбросы и сбросы в механическом отношении подобны (формируются при скалывании), эталонные наборы разрывных систем для зон их влияния являются членами представленного выше обобщенного парагенезиса разломов и трещин, ориентированного в пространстве так, чтобы его положение и характер подвижек по Y-сколам соответствовали правому или левому сдвигам, а также сбросам или взбросам с разными углами падения. Подобный подход позволил составить эталонные круговые диаграммы (трафареты), каждая из которых представляет полный набор разрывных систем для всех основных типов разломных зон (рис. 6). Эти трафареты используются в спецкартировании для сопоставления с диаграммами массовых замеров трещин, соответствующих точкам структурных наблюдений на изучаемом участке земной коры. Полученные в результате данной операции локальные решения о присутствии в пункте наблюдения разломной зоны определенного типа и пространственной ориентировки выносятся в соответствующем месте на схему территории, после чего по точкам с однотипными парагенезисами отстраиваются границы разломных зон.Кроме составленной таким способом схемы разломной структуры спецкартирование дает возможность установить типы полей напряжений, в которых на отдельных этапах формировались или активизировались ее отдельные элементы. Для этого проводится поранговый анализ выделенных разломных зон, на первом этапе которого все первоначально полученные локальные решения сопоставляются по типу и ориентации с членами идеализированного парагенезиса разломов 2-го порядка, соответствующего сдвигу, взбросу (надвигу) или сбросу (рис. 8). Выявленные в итоге данной процедуры решения о наличии разнотипных разломных зон более крупного ранга соответствуют региональному уровню поля напряжений, существовавшему в истории развития изучаемого участка земной коры. Эти региональные решения используются в качестве основы для следующей итерации с идеализированными парагенезисами разломов, пока не будет исчерпана возможность объединения разломных зон в рамках сети какого-либо определенного типа. Несколько (обычно 3-4) оставшихся решений об ориентировке разломной зоны и динамической обстановке ее формирования отражают самый низкий (региональный или геоструктурный) уровень процесса деструкции в регионе. Они не могут развиваться в одно время и, таким образом, соответствуют разным этапам разломообразования, проявившимся на изучаемой территории. Эти этапы располагаются в эволюционной последовательности, согласно возрастным оценкам, сделанным по косвенным (статистическая информация о частоте встречаемости и угловых соотношениях разрывных систем) или прямым (априорная информация) признакам. В заключение спецкартирования обратным ходом осуществляется составление схем разломных зон для каждого их главных этапов формирования структуры. Для этого из общей сети выделяются те дизъюнктивы, которые возникли или активизировались в соответствующем поле напряжений.Парагенетический принцип, применяющийся для выделения на местности разломных зон, и эволюционный принцип, используемый для определения этапности формирования структуры, дополняются при спецкартировании статистическим подходом к сбору и обработке информации, формализованностью и единообразием основных операций метода, а также использованием компьютерных средств на всех этапах работы. Это позволяет успешно решать проблемы, связанные с изучением «немой» трещиноватости (кажущаяся хаотичность, локальность первичных наблюдений, неопределенность возрастных взаимоотношений, влияние структурно-вещественных неоднородностей, времяемкость сбора и обработки статистической информации), что выводит спецкартирование в разряд наиболее эффективных методов исследования разломной структуры земной коры. В следующей статье будет показано, что даже в слабообнаженных регионах реализация метода позволяет откартировать разломные зоны, установить их типы и разновозрастные поля напряжений, в которых происходило разломообразование. Главным итогом спецкартирования являются схемы разломных зон, активных на отдельных этапах формирования структуры и представляющих основу для решения ключевых вопросов эндо- и экзогеодинамики, а также структурного контроля месторождений, связанных с разломами.

РАЗЛОМООБРАЗОВАНИЕ В ЛИТОСФЕРЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ И СОПУТСТВУЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ: ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКИЙ ПОДХОД

 The article describes the history, the staff, researches and scientific activities of the Laboratory of Tectonophysics of the Institute of the Earth’s Crust, which are focused on problems of faulting in the lithosphere. The Laboratory was established 35 years ago. The article reviews the major results of scientific research projects implemented from 2009 to 2013. The main objects of the complete cycle of tectonophysical studies were the zone-block structure of the lithosphere in the Central Asia, fault tectonics, stress fields, mechanisms of formation and seismicity of the Baikal rift zone, emanation activity of crustal faults, regimes of displacements at fault segments etc. It is shown that the team of the Laboratory views its scientific prospects in development of comprehensive models of inter-block zone of destruction, taking into account regular fault patterns and regularities of accompanying processes (such as seismic, emanation and other types of activity) which are predetermined by such fault patterns.   В статье представлены сведения об истории, кадровом составе, научной и научно-организационной деятельности лаборатории тектонофизики Института земной коры СО РАН, проводящей в течение 35 лет исследования разломообразования в литосфере. Основная часть статьи посвящена результатам научных работ 2009–2013 гг., в процессе которых сотрудники лаборатории провели полный цикл тектонофизических исследований. Их главными объектами были зонно-блоковая структура литосферы Центральной Азии, разломная тектоника, поля напряжений, механизм формирования и сейсмичность Байкальской рифтовой зоны, эманационная активность разломов земной коры, режим смещений на их фрагментах и другие. Показано, что научные перспективы лаборатории тектонофизики связаны с разработкой комплексных моделей межблоковых деструктивных зон,  в основе которых лежат особенности разломного строения, а содержательную часть составляют обусловленные ими закономерности проявления сопутствующих процессов (сейсмическая, эманационная и другие виды активности).  

ВАРИАЦИИ РАДОНА В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ ПРИ ПОДГОТОВКЕ И РЕАЛИЗАЦИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА

The purpose of this work is to analyze the variations of radon volumetric activity in groundwater from the South Angara region and to identify and study the response of the emanation field to the most significant seismic events that occurred in the Baikal region in 2021. To achieve this goal, we organized daily monitoring of the radioactivity of groundwater in the study area. The analysis of the obtained series made it possible to determine the amplitude of fluctuations of radon volumetric activity Q (from 13.2 to 48.4 Bq/L), as well as the average annual (26 Bq/L) and daily average (4.5 Bq/L) indicators.The total number of earthquakes that occurred during the year on the territory of the Baikal region yielded a sample of 40 most significant (M≥4) events, for which the radii of the areas of influence were calculated. In three cases, we found that the sampling points were located within the influence radii or close to it. In four cases, the actual distances from the monitoring points to the epicentres were one and a half to three times greater than the calculated radii, and in the rest thirty-three cases, these distances were more than three times greater than that.Three types of emanation responses to seismic events have been identified, with one of which to be recorded before an earthquake, that is, to be a prognostic sign. Among the earthquakes demonstrating this effect, the Khubsugul earthquake was the strongest in the study area over the past ten years. Grouping by distance from the source to the sampling point relative to the radius of the event’s influence practically coincides with the set of earthquakes by the recording time and the type of recorded responses.Thus, the fluctuations of the emanation field spread over considerable distances from the earthquake generation area with gradual attenuation, and the response recording moment and the type of anomaly that appeared on the graph depend on the power of an impending event, as well as on the distance between the earthquake epicentre and the sampling point. The study shows that the possibility of identifying the emanation precursor effects before strong earthquakes on the territory of the Baikal region is based on two primary conditions: first, sufficient strength of an impending earthquake; second, the location of the sampling point within the radius of the area of influence of this earthquake.Цель работы – проанализировать вариации объемной активности радона в подземных водах Южного Приангарья, а также выявить и изучить отклик эманационного поля на наиболее крупные сейсмические события, произошедшие на территории Байкальского региона в 2021 г. Для достижения намеченной цели организован ежедневный мониторинг радиоактивности подземных вод исследуемой территории. Анализ полученных рядов позволил установить амплитуду флуктуаций объемной активности радона (Q) (от 13.2 до 48.4 Бк/л), а также среднегодовой (26 Бк/л) и среднесуточный (4.5 Бк/л) показатели.Из числа землетрясений, произошедших в течение года на территории Байкальского региона, создана выборка, включающая 40 наиболее значимых (М≥4) событий, для которых рассчитывались радиусы областей влияния. Установлено, что в трех случаях пункт опробования располагался в пределах радиуса влияния или находился от него в непосредственной близости, в четырех случаях фактическая дистанция от пункта мониторинга до эпицентра в полтора-три раза превышала расчетный радиус, в оставшихся тридцати трех случаях это расстояние было превышено более чем в три раза.Выявлено три типа эманационного отклика на сейсмические события, один из которых может быть зафиксирован перед землетрясением, т.е. является прогностическим признаком. В число сейсмических событий, демонстрирующих такой эффект, вошло Хубсугульское землетрясение, являющееся наиболее сильным на территории исследования за последние десять лет. Группировка по удаленности очага от пункта опробования относительно радиуса влияния произошедшего события практически совпадает с группировкой землетрясений по времени регистрации и типу фиксируемых откликов.Таким образом, колебания эманационного поля распространяются от области подготовки землетрясения на значительные расстояния с постепенным затуханием, а момент фиксации отклика и вид проявившейся на графике аномалии зависят от мощности готовящегося события, а также от расстояния между эпицентром землетрясения и пунктом опробования. Проведенное исследование показывает, что выявление эманационных предвестниковых эффектов перед сильными землетрясениями на территории Байкальского региона возможно при удовлетворении двум главным условиям: во-первых, достаточной силе готовящегося землетрясения; во-вторых, расположению пункта опробования в пределах радиуса области влияния данного события