Как известно, живая и неживая (неорганическая) материя представляют собой довольно сложный конгломерат химических соединений от самых простых до суперорганизованных наномолекул. Любое значительное изменение внешних условий, сопровождающееся прямым, высокоимпульсным воздействием на материю (тепловое, электромагнитное, механическое и др.) неизбежно приводит к деформации динамического равновесия химических соединений, разрыву связей, образованию новых структур и веществ.
Особенно чувствительны к такому воздействию поверхностные и подземные воды районов сейсмической неустойчивости. В результате разогревания мантии в астеносфере, изменений магнитного поля, таяния вечной мерзлоты и подъёма глубинных подземных вод к поверхности Земли химический состав водных источников может меняться тем значительнее, чем интенсивнее внешнее воздействие.
В настоящее время необходимо изучение гидрохимических, гидрологических и геохимических исследований в районах повышенной сейсмической активности на территории Республики Алтай:
- изучение характера изменения химического состава воды, почвы, растительности вследствие землетрясения и организация мониторинга этих изменений;
- поиск химических маркеров, предвестников землетрясения, и связанных с ними изменений в различных объектах окружающей среды (гидросфера, биосфера);
В процессе многолетних мониторинговых наблюдений химического состава и гидрохимического режима поверхностных и подземных вод Кош-Агачского и Улаганского районов была досконально изучена биогеохимическая специфика основного химического состава как подземных, так и поверхностных вод этой территории.
Высокогорные источники Кош-Агачского района (Бугузун, Кам-Тытыгем и ряд других источников) располагаются в нерасчленённых отложениях нижнего и среднего отделов кембрия, и с более древними образованиями нижнего кембрия имеют контакты по тектоническим нарушениям. Разрез нижне-среднекембрийских отложений отмечается в тектонических блоках южной части территории района, в бассейнах рек Бугузун, Тытыгем, Кокури и др.:
- белые, светло-серые мраморизованные известняки;
- тонкополосчатые серицито-хлорито-кварцевые сланцы;
- мраморизованные известняки;
- сланцы по эффузивам среднего состава;
- слоистые известняки в кровле и подошве, переслаивающиеся со сланцами
- альбидо-эпитодо-хлоритовые сланцы по туфам среднего и основного состава, серицитовые сланцы, покровы метаморфизированных ортофиров, кератофиров, дацитовых порфиров и др. Все вышеперечисленные породы, естественно, влияют на химический состав воды источников этого региона.
Рельеф территории очень сложен. Например, только в южной части отмечается 10 форм и рельефов от денудационно-эрозионной (палеогенового возраста) поверхности выравнивания до ледниково-аккумулятивного современного рельефа. Сложность рельефа обусловлена историей геологического развития, литологическим составом горных пород и амплитудой современных и древних тектонических движений.
За многолетний период наблюдений (с 1990 г.) установлено, что большинство подземных вод региона являются гидрокарбонатно-кальциево-магниевыми или гидрокарбонатно-магниево-кальциевыми с минерализацией в пределах 0,02-0,25 мг/дм3, с рН от 7,0 до 8,4 ед. Здесь же имеется ряд источников, имеющих гидрокарбонатно-натриевый состав с повышенным содержанием хлоридов до 310,5 мг/дм3.
Содержание сульфатов в исследованных подземных водах в среднем составляет 2,0-9,5 мг/дм3. Исключение составляют источники с высокой минерализацией, в которых содержание хлоридов и сульфатов достигает более высоких значений (Чаган-Узунский, Джегитай и др.)
В районе, прилегающем к эпицентру, расположен родник, вода которого в период исследований до землетрясения являлась хлоридно-натриево-кальциевой с содержанием сульфатов 8,5 мг/дм3.
Поверхностные воды региона также являются гидрокарбонатно-кальциево-магниевыми с низким содержанием сульфатов, в среднем до 8,5 мг/дм3, и хлоридов до 4,8 мг/дм3, с рН в среднем 8,2-8,5 ед.
Летом 2003 г. был отмечен факт резкого изменения химического состава как подземных, так и поверхностных вод в районе: заметно увеличилось (в 2,0-2,7 раза) содержание сульфатов и снизилось содержание хлоридов в подземных и поверхностных водах.
Некоторые воды (как поверхностные, так и подземные воды) приобрели запах сероводорода, и в них обнаруживались сульфид-ионы.
Исследованиями, проведёнными в период после землетрясения, установлено следующее:
- резкое увеличение сульфатов в подземных водах до 120,07 мг/дм3 (родник, п. Ортолык), в поверхностных: от 38,4 мг/дм3 (р. Чаган-Узун, ранее 9,1 мг/дм3) - до 57,63 мг/дм3 (р. Актру, ранее 4,5 мг/дм3);
- особенно большое количество сульфатов найдено в воде, вышедшей на поверхность в результате землетрясения: от 120,07 мг/дм3 (п. Ортолык) до 206,5 мг/дм3 (п. Бельтир);
- уменьшилось содержание хлоридов в среднем по исследованному району в 10-20 раз: 0,17 мг/дм3 (оз. Сгыроккель, п. Бельтир) против 2,5 мг/дм3 и 0,24 мг/дм3 (р. Чуя) против 4,8 мг/дм3;
- понизилось значение рН поверхностной воды в среднем на 1 ед. рН, до 5,7 (среднее) против 8,2 (среднее).
Изменение химического состава воды, особенно её закисление, губительно сказывается на гидробионтах. Известно, что при рН 5,5 гибнут такие виды рыб как сиг, хариус, а при рН 5,0 - окунь, щука. Понижение рН в поверхностных водах, по-видимому, послужило причиной миграции рыбы из районов бедствия. Этому могло способствовать и увеличение сульфатов в воде рыбохозяйственных водоёмов (ПДК - 100 мг/дм3).
Анализ наблюдений по всем показателям, характеризующим подземные и поверхностные воды в районе исследования были зафиксированны изменение химического состава. Перед и после землятресения происходили колебания концентрации сульфатов, гидрокарбонатов и двуокиси углерода и величины рН амплитуда которых выходила за пределы фоновых значений.