Analysis of the impact of earthquakes and industrial explosions on groundwater temperature (Gorny Altai) | Geosphere Research. 2025. № 2. DOI: 10.17223/25421379/35/1

Analysis of the impact of earthquakes and industrial explosions on groundwater temperature (Gorny Altai)

This study was prompted by the major Chuya earthquake, which altered the chemical composition of groundwater in many springs across the Altai Republic. Several springs within the city of Gorno-Altaysk exhibited a significant rise in groundwater temperature. At one of these springs, a long-term monitoring station was established to record groundwater quality. The paper assesses the impact of seismic events on groundwater temperature at a highly tensio-sensitive subsurface site (observation borehole at the State Reference Observation Network (SRON) station " Severnaya", 16 Severnaya St.), located within the mountainfold structures of the Altai-Sayan orogenic region. An extensive monitoring dataset was analysed, revealing a correlation between the cumulative seismic energy released by earthquakes and industrial blasts and the temperature of the groundwater. The results demonstrate that even distant earthquakes and anthropogenic seismic impacts can induce noticeable temperature variations at the observation point. Possible mechanisms governing the influence of seismic events on groundwater temperature are discussed, including the periodically reversing correlation sign - from positive to negative - between spring temperature and the seismic energy released. Seismic energy values were derived by recalculating event magnitudes using a refined Gutenberg-Richter relationship. The findings indicate a direct link between groundwater temperature at the SRON (State Reference Observation Network) "Severnaya" station and seismic events of both natural and technogenic origin within the region. The abrupt reversal of the correlation sign 50-60 days after an event is attributed to the migration of deep fluids followed by infiltration of relatively cold groundwater. The influence of industrial explosions on the spring’s parameters, despite their considerably lower energy, is explained by induced seismicity manifested as an increase in the magnitude of recorded events. This work continues a series of investigations aimed at identifying hydrogeological and hydrogeochemical precursors of hazardous geodynamic events, a task made urgent by the very low predictive accuracy of current earthquake-forecasting methods. Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.

Download file
Counter downloads: 1

Keywords

Gorny Altai, groundwater, temperature, earthquakes, industrial explosions

Authors

NameOrganizationE-mail
Dravchev Sergey S.Tomsk State Universityoldwolf07@yandex.ru
Kats Valentina E.Open Joint-Stock Company "Geological Enterprise Altai-Geo"altai.geo@yandex.ru
Shitov Alexander V.Gorno-Altaisk State Universitysav103@yandex.ru
Dutova Ekaterina M.Tomsk State University; Tomsk Polytechnic Universitydutova@tpu.ru
Pokrovskiy Vitaliy D.Tomsk Polytechnic Universitypokrovskiy.v@gmail.com
Всего: 5

References

Алтае-Саянский филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН». Оперативные сообщения о сейсмических событиях. Новосибирск, 2025. URL: https://asgsr.ru/node/1 (дата обращения: 23.01.2025).
Аптикаева О.И., Шитов А.В. Динамика радоновой активности в связи с землетрясениями (на примере Алтайской сейсмоактивной области) // Геофизические процессы и биосфера. 2016. Т. 15, № 1. С. 25-42.
Вартанян Г.С. Флюидосфера и эндодренаж Земли: Некоторые геофизические и биофизические последствия // Геофизические процессы и биосфера. 2024. Т. 23, № 1. С. 65-79. doi: 10.21455/GPB2024.1-4.
Дутова E.M., Кац В.Е., Шитов А.В., Сурнин А.И., Молоков В.А. Гелий в подземных водах Республики Алтай // Геодинамика и тектонофизика. 2020. № 11 (3). С. 651-663. doi: 10.5800/GT-2020-11-3-0497.
Дутова Е.М., Кац В.Е., Шитов А.В., Сурнин А.И., Драчев С.С. Результаты краткосрочного мониторинга содержания гелия и обобщенных показателей в подземных водах Горного Алтая // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. С. 38-46.
Дутова Е.М., Шитов А.В., Кац В.Е., Драчев С.С. Динамика гелия в подземных водах Горного Алтая // Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами : материалы V Всероссийской научной конференции с международным участием имени профессора С.Л. Шварцева, Томск, 16-21 октября 2023 г. Томск : Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2023. С. 339-342. EDN UEFHDO.
Еманов А.Ф., Еманов А.А., Фатеев А.В., Шевкунова Е.В., Подкорытова В.Г., Куприш О.В. Наведённая сейсмичность в угольных и железорудных районах Кузбасса // Российский сейсмологический журнал. 2020. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/artide/n/navedyonnaya-seysmichnost-v-ugolnyh-i-zhelezorudnyh-rayonah-kuzbassa (дата обращения: 03.04.2025).
Кац B.Е., Шитов А.В., Драчёв С.С. О механизмах изменения химического состава и температуры подземных вод в районе Горно-Алтайска // Геоэкология. 2010. № 3. С. 207-212.
Киссин И.Г. Флюиды в земной коре. Г еофизический и тектонический аспекты. Институт физики Земли. М. : Наука, 2009. 329 с.
Копылова Г.Н., Болдина С.В. Гидрогеосейсмологические исследования на Камчатке: 1977-2017 гг. // Вулканология и сейсмология. 2019. № 2. С. 3-20.
Садовский М.А. Избранные труды: Геофизика и физика взрыва / отв. ред. В.В. Адушкин. М. : Наука, 2004. 440 с.
Уткин В.И., Юрков А.К. Радон и проблема тектонических землетрясений // Вулканология и сейсмология. 1997. № 4. С. 84-92.
Шитов А.В., Ушакова В.Г., Больбух Т.В., Гвоздарев А.Ю., Кочеева Н.А. Термальные источники, активизировавшиеся после сейсмической деятельности на территории Горного Алтая // Г еоэкология Алтае-Саянской горной страны: Ежегодный международный сборник. Горно-Алтайск : РИО, 2005. С. 112-118.
Шитов А.В., Кац В.Е., Харькина М.А. Эколого-геодинамическая оценка Чуйского землетрясения // Вестник Московского университета. Сер. Геология. 2008. № 3. С. 41-47.
Шитов А.В., Кац В.Е., Дутова Е.М., Молоков В.Ю., Покровский В.Д. Изменение химического состава подземных вод республики Алтай при землетрясениях // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327, № 1. С. 19-29.
Claesson L., Skelton A. et al. The timescale and mechanisms of fault sealing and water-rock interaction after an earthquake // Geofluids. 2007. № 7 (4). P. 427-440.
Gutenberg B., Richter C. Magnitude and energy of earthquakes // Annals of Geophysics. 1956. V. 9, № 1. P. 1-15.
Zelenin E.A, Bachmanov D.M., Garipova S.T., Trifonov V.G., Kozhurin A.I The Active Faults of Eurasia Database (AFEAD): the ontology and design behind the continental-scale dataset // Earth System Science Data. 2022. V. 14. P. 4489-4503. URL: https://essd.copernicus.org/articles/14/4489/2022/ (Date of accessed: 07.04.2025).
Skelton A., Andren M. еt al. Changes in groundwater chemistry before two consecutive earthquakes in Iceland // Nature Geoscience. 2014. № 7 (10). P. 752-756.
 Analysis of the impact of earthquakes and industrial explosions on groundwater temperature (Gorny Altai) | Geosphere Research. 2025. № 2. DOI: 10.17223/25421379/35/1

Analysis of the impact of earthquakes and industrial explosions on groundwater temperature (Gorny Altai) | Geosphere Research. 2025. № 2. DOI: 10.17223/25421379/35/1

Download full-text version
Counter downloads: 20