Проблема прогнозу землетрусів, тобто виявлення тимчасового моменту, енергії і координат події, є однією з найбільш актуальних і найбільш складних проблем геофізики. На даний момент природа сейсмічної активності мало вивчена, тому в прогнозах землетрусів немає тієї точності, щоб було раціональним вживати заходів щодо запобігання наслідків землетрусів. Найбільш точними індикаторами є короткострокові передвісники землетрусів, тому сьогодні саме короткострокові провісники мають велике значення при прогнозуванні землетрусів, незважаючи на головний недолік - недостатній часовий інтервал до настання події.
Пошук фізичних явищ, які супроводжують підготовку землетрусів, ускладнюється тим, що спостерігаються провісники демонструють нестабільність у часі і просторі, тому виділення характерних особливостей представляє непросте завдання.
Радон має ряд переваг поряд з іншими можливими індикаторами в геофізичних дослідженнях. Зменшення концентрації радону за рахунок розпаду і переміщення в приземні шари атмосфери, компенсується постійної генерацією в процесі радіоактивного розпаду. Не дивлячись на відносно низьку концентрацію еманацій радону, його радіоактивність забезпечує виявлення. Так само важливим фактом є те, що міграція радону в біосфері Землі і його концентрація в приземних шарах атмосфери залежить від напружень породи, т. Е. Зміна стану породи веде до залежного зміни показників концентрації радону в приземних шарах атмосфери. Перераховані характеристики лягли в основу моніторингу ексхаляцій радону як показника короткострокового передвісника землетрусів.
У цій статті радон буде розглянуто як індикатор сейсмічної активності і причини, за якими поведінкові характеристики радону на сьогоднішній день не використовуються як надійні провісники землетрусів.
Розподіл напружень гірських порід залежить від діючих сил і від ступеня неоднорідності. Пори і тріщини в породах заповнені газо - водними флюїдами. Зміна напруженого стану породи викликає її деформацію і як наслідок зміна фізичних властивостей, а так само закриття і розкриття тріщин. Ці процеси призводять до зміни проникності. При стисненні масиву проникність знижується, а при розвантаженні збільшується - це призводить до зміни макроскопічного коефіцієнта дифузії, який найбільш залежний від проникності. Однак у цій теорії є ряд винятків, наприклад в межах свердловин при стисненні масиву радон, що знаходиться в порах масиву, як би «видавлюється» в свердловину, створюючи хибну аномалію виділення радону. Як правило, такі явища спостерігаються при форшоков, що передують землетрусу, або афтершоків. Причому в кожної спостережної точці це явище має свої специфічні особливості. Тому для однозначної оцінки динаміки виділення радону необхідна оцінка загальної кількості сейсмічної енергії, що надійшла в дану точку спостережень.
Графік 1. Варіації концентрацій водню, метану та об'ємної активності радону на 8 пікетах на Калузької кільцевої структурі [3, С. 5].
Наведені дані дозволили Шулейкин В.Н. зробити висновок про те, що в якості радонової еманації виступають бульбашкові освіти тільки двох газів - водню і метану, при цьому 80 - 90% радону переноситься воднем. Таким чином, описана робота є ще одним доказом, того, що природа міграції радону до кінця не визначена і вимагає більш детального розгляду. Внаслідок того, що як в рамках класичної диффузионно-конвективного моделі, так і за допомогою теорії «Геогаз», важко пояснити високу міграційну здатність Rn, то в середовищі, що володіє фрактальними властивостями, міграція радону повинна протікати набагато інтенсивніше за рахунок «аномальної» дифузії. Розрізняють два види аномальної дифузії: субдіффузія - накопичення (прилипання або пастки) в вузлах, яка дозволяє враховувати ефекти пам'яті і пов'язана з тимчасовою координатою; супердіффузія - обумовлена урахуванням просторової кореляції між вузлами зі зв'язків (польоти Леві) і пов'язана з просторовою координатою.
Однак, при вимірюванні ОА радону існує ряд проблем, що не дозволяє використовувати еманації радону як надійний провісник. Так, наприклад складність і різноманітність особливостей геологічних структур ведуть до відмінностей в динаміці приповерхностной концентрації грунтового радону, що ускладнює інтерпретацію і порівняння даних, отриманих в різних точках. Зміна метеорологічних умов також значно варіюють показники радону. З цих причин незначні сейсмічні зміни показників об'ємної активності можуть бути просто непоміченими в накладених умовах. [4. С. 20-21]
Цей параметр більш чутливий до зміни напружено - деформованого стану геосреди, ніж величина об'ємної активності. Це було підтверджено під час аномалії попередньої посилення сейсмічності біля берегів півострова Камчатка. Величина щільності потоку радону збільшилася на 162% від рівня фону, а величина об'ємної активності радону в грунтовому повітрі на 115% [5, С. 52-57].
Однак, властивості ППР, ускладнюють використання цього параметра, і припускають визначення методу вимірювання щільності потоку в залежності від супутніх умов.
Аналіз результатів досліджень, накопичених в світовій практиці, вироблений в [4, С. 117 - 124] дозволив зробити висновок про те, що спостерігається просторова й тимчасова мінливість динаміки ППР, а так же спостерігаються певні закономірності в зміні показників ППР. Закономірності змін проявляються як добові варіації, відхилення від середнього значення в період різкої зміни погоди, і як було сказано вище до виникнення сейсмічної активності. Крім зміни напружено - деформованого стану земної кори, на значення щільності потоку радону так само впливає зміни стану атмосфери, а саме зміна температури і тиску, швидкості вітру і турбулентності. Нестабільність і непередбачуваність поведінки факторів, що впливають на ППР, ускладнюють інтерпретацію динаміки щільності потоку радону. Наприклад, складність визначення впливу атмосферних опадів на величину ППР полягає в тому, що існує безліч параметрів, що характеризують не тільки самі опади, але і їх вплив на верхній шар грунту (глибина проникнення, залежність ступеня заповнення від глибини, зміна коефіцієнта водонасичення від часу).
Незважаючи на досить ємну і багато проблемне завдання, за допомогою чисельних розрахунків можна оцінити очікувану просторову і часову мінливість величини щільності потоку радону з поверхні землі. Однак, наприклад, на відміну від численних робіт математичного моделювання масопереносу в середовищах, в області теоретичного моделювання впливу різних чинників на значення ППР проведено мінімум досліджень. Тому в даний час не можна зробити висновок про надійність застосування теоретичного моделювання зміни щільності потоку радону.
З причин, перерахованих вище, до цих пір ще не вдалося виділити найкращий з існуючих метод визначення щільності потоку радону, який можна було б використовувати в якості стандарту.
Зрозуміло, що і в методі з використанням ОА радону і в методі з використанням ППР є невирішені завдання, проте вважається, що одночасне використання двох величин - об'ємної активності грунтового радону і щільності потоку радону з поверхні землі дозволить підвищити достовірність прогнозних оцінок.
З наведених фактів можна зробити висновок, що завдання прогнозу землетрусів ще далека від вирішення, але прогноз на основі радонового методу дійсно може стати одним з найбільш надійних методів. При цьому зрозуміло, що основним в теорії цього методу є поняття про переміщення радону і вплив різних чинників на міграцію і на показники моніторингу радону. Тому, теорія переміщення радону, а також способи його реєстрації вимагає нових досліджень і нових уточнень. Вирішення цього завдання вимагає застосування всіх знань і багаторічного досвіду досліджень поведінки радону як провісника землетрусів, пошуку нових і дослідження існуючих методів вимірювань, доопрацювання моделювання різних завдань, а так само впровадження в систему спостережень сучасних наукоємних технологій.
Сісігіна Т.І.Колебанія ексхаляціі радону з грунту в атмосферу в зв'язку зміною метеорологічних умов, Праці інституту експериментальної метеорології. Радіоактивність атмосфери, грунту і прісних вод. - Московське відділення Гидрометеоиздат. - Вип.-5 - М. -1970 - С. 3-15.
Основні терміни (генеруються автоматично). потоку радону, щільності потоку радону, об'ємної активності радону, грунтового радону, концентрації радону, ексхаляціі радону, міграція радону, активність радону, ОА радону, виділення радону, сейсмічної активності, динаміки ексхаляціі радону, активності радону рис.1, Зменшення концентрації радону, еманацій радону, міграційну здатність радону, активності грунтового радону, динаміки виділення радону, ОА грунтового радону, показників концентрації радону.