ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2015, № 3, с. 226-229
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 550.424.6+504.054 (470.621)
226Ra И 232Th В ПОРОДАХ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ТЕРРИТОРИИ БЕЛОРЕЧЕНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
(БОЛЬШОЙ КАВКАЗ)
© 2015 г. Ю. В. Попов*, Е. А. Бураева**, В. С. Нефедов**, Е. В. Дергачева**, А. А. Гончаренко*, Р. А. Цицуашвили*
*Институт наук о Земле Южного федерального университета, ул. Р. Зорге, 40, Ростов-на Дону, 344090 Россия. E-mail: popov@sfedu.ru **Научно-исследовательский институт физики Южного федерального университета, пр. Стачки, 194, Ростов-на-Дону, 344090 Россия.
Поступила в редакцию 14.08.2014 г.
Представлены данные по содержанию и распределению естественных радионуклидов - 226Ra и 232Th - в породах и донных отложениях системы "штольни - ручей Березовый - река Сюк", расположенных на территории Белореченского месторождения (Республика Адыгея, Майкопский район).
Ключевые слова: естественные радионуклиды, породы, донные отложения, месторождение.
ВВЕДЕНИЕ
Подземные горные выработки и отвалы неэкс-плуатируемого Белореченского месторождения, расположенного в горной части Республики Адыгея, - источники широкого спектра подвижных форм элементов, образующихся при окислении минералов рудных жил и вмещающих пород и поступающих в природные ландшафты [1, 2]. В их числе и естественные радионуклиды (ЕРН) -226Ra, 232Th и 40К. Авторами выполнена оценка удельной активности 226Ra и 232Th в горных породах и донных отложениях на территории месторождения, изучены минеральные ассоциации, выступающие источником урана и тория.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Белореченское баритовое месторождение входит в состав сложного горно-рудного объекта, объединяющего несколько пространственно совмещенных месторождений и рудопроявлений [2]. С нижними уровнями тектонического блока кристаллических пород, вмещающего месторождение, связано Даховское урановое гидротермальное месторождение с уран-сульфидными (представленными сферолитовыми корками сфалерита и настурана) и уран-арсенидными (агрегаты никелина, настурана и антроксолита) рудами в доломитовых жилах. Баритовые и сульфидно-
баритовые жилы Белореченского месторождения локализованы на более гипсометрически высоких уровнях. Вмещающими породами служат метасо-матические породы (гранито-гнейсы и пр.), возникшие за счет воздействия флюидов завершающих фаз герцинского гранитоидного магматизма на меланократовую метаморфическую толщу.
Мощность эквивалентной дозы гамма-излучения (МЭД, мкЗв/ч) определена поисковым дозиметром-радиометром ДКС-96. Удельная активность естественных радионуклидов (ЕРН) определялась инструментальным гамма-спектрометрическим методом радионуклидного анализа. Использовали спектрометр гамма-излучения с GeHP-детектором с эффективностью 25% в диапазоне 30-1500 кэВ, отношением пик/комптон 51.7:1 (модель 7229N-7500sl-2520, фирмы Canberra) и набор счетных геометрий "Маринелли 1.0 л", "Мари-нелли 0.5 л". Погрешность определения удельной активности радионуклидов не превышала 10%.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Уран и торий в объёме пород, вмещающих Белореченское месторождение, связаны с рассеянными акцессориями кристаллических пород (монацит и др.), а также кальциевыми метасоматитами и присутствующими в породах нитевидными доломитовыми прожилками, несущими специфичную уран-торий-редкоземельную микроминеральную
226КЛ И 232ТН В ПОРОДАХ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ТЕРРИТОРИИ... 227
Таблица 1. МЭД гамма-излучения и удельная активность ЕРН в породах горных выработок Белореченского месторождения
Пункты измерений МЭД у-излучения, мкЗв/час Удельная активность ± погрешность, Бк/кг
(от створа) фон порода 238и 226Ка 224Ка 232ТЪ 40К
Штольня № 2
4 (200 м) 0.51 0.52 97.3±5.6 94.5±7.8 56.3±4.8 52.3±4.6 931.9±85.1
6 (300 м) 0.80 0.91 192.4±10.1 194.8±9.5 44.5±3.5 42.8±3.1 376.1±26.9
7 (350 м) 0.81 0.91 269.1±15.7 263.5±15.4 45.2±2.9 43.9±3.4 506.9±45.5
Штольня № 3
0 0.19 0.22 61.5±5.1 59.1±4.3 65.8±4.3 56.2±4.1 765.1±56.4
12 (600 м) 0.64 0.57 107.5±8.7 109.3±7.3 54.8±2.5 55.5±4.3 707.0±62.2
13 (650 м) 0.95 1.03 208.1±12.6 194.1±13.1 87.7±5.3 79.0±5.6 912.5±85.3
18 (900 м) 1.04 1.01 37.0±2.4 37.3±2.4 11.4±1.1 12.5±1.3 250.5±16.7
ассоциацию [4]. Доломитовые жилы поздних стадий формирования Даховского месторождения, вскрываемые белореченскими штольнями, не несут урановой минерализации, что отражается и в низкой удельной активности содержащегося в них 226Яа - 16.4 Бк/кг. Удельная активность ЕРН в образцах кристаллических пород, отобранных из стенок штолен, приведена в табл. 1.
Активная миграция урана и тория проявляется в повышенных значениях удельной активности 226Яа и 232ТИ в трещиноватых аргиллитах зоны тектонического контакта кристаллических пород и осадочной толщи в забоях штолен. В частности, в забое штольни № 3 удельная активность (Бк/кг): 226Яа - 38.5, 232ТИ - 58.9 при фоновых значениях для аргиллитов этого участка 226Яа - 17-28 и 232ТИ - 42-52. Фильтрующиеся через трещиноватые кристаллические породы в штольни (обводненные и частично затопленные) гипергенные воды выносят широкий спектр элементов как в растворенной форме (частично осаждаясь на нескольких физико-химических барьерах [1, 2]), так и в виде твердого стока, что отражается в повышенной удельной активности 226Яа и 232ТИ в формирующихся на дне штолен песчано-алевритово-глинистых отложениях (табл. 2). Эти отложения характеризуются хлорит-каолинит-иллитовым
составом глинистой фракции и обилием обломков минералов и пород. Сезонные вариации удельной активности объясняются более интенсивным выносом продуктов выветривания из трещин породы талыми и дождевыми водами в начале весны, широкий интервал значений - неравномерностью распределения минеральных компонентов осадка (для которого типично микролинзовидное обособление терригенных компонентов).
Донные иловые отложения опробованы в системе "постоянно действующий дренаж штольни № 3 - руч. Березовый - р. Сюк". Распределение значений удельной активности 226Яа и 232ТИ (рисунок) указывает на накопление радионуклидов за счет выноса из штольни № 3 и из щебеночно-глыбового отвала штолен, слагающего левый борт долины руч. Березового. Возрастание удельной активности 226Яа и 232ТИ в русловых отложениях р. Сюк (относящейся к бассейну р. Белая) у впадения руч. Березового определяется геоморфологической спецификой строения этого сегмента долины: здесь происходит выполаживание русла (до 5-7° ниже по течению от створа штольни № 9) и накопление инстративного аллювия мощностью до 2.0-2.5 м, в составе которого существенную роль имеют породы отвалов штолен, поставляемые с крутых бортов долины. Периодический вынос
Таблица 2. Удельная активность естественных радионуклидов в отложениях штольни № 3 Белореченского месторождения (50 м в глубь штольни от створа)
Время отбора Номер пробы Удельная активность ± погрешность, Бк/кг
226Ка 232ТЪ 40К
Март 2014 г. 14006-1 407.9±27.3 61.8±4.2 913.0±84.2
14006-1/2 398.7±21.6 58.3±5.1 1073.2±91.3
Май 2014 г. БР-14-1 83.2±7.6 40.5±3.4 741.0±58.2
БР-14-2 98.4±8.3 24.5±1.8 727.0±56.8
228
ПОПОВ и др.
Удельная активность 226Яа и 2321Ъ в донных отложениях участка Белореченского месторождения в районе "Штольня № 3 - р. Сюк" (данные 2013 г.): 1 - створы штолен, 2 - отвалы штолен, 3 - удельная активность: в числителе - 226Яа, в знаменателе - 2321Ъ (в Бк/кг), 4 - донные отложения; почва: 5 - бурая лесная, 6 - аллювиально-дерновая; 7 - аргиллиты, 8 - кристаллические палеозойские породы, 9 - осадочные юрские породы.
материала маломощными селевыми потоками дает основание рассматривать выположенные участки как области краткосрочного концентрирования.
В приустьевой части долины р. Сюк на про-лювиально-аллювиальных отложениях формируются аллювиально-дерновые почвы. По данным многолетних наблюдений (в летние периоды 2010-2013 гг.) выявлены значимые вариации значений удельной активности 226Яа и 232ТИ (табл. 3). При этом максимальные абсолютные значения и интервал вариации для 226Яа устанавлены в верхнем дерновом горизонте, характеризующемся значением рН~6.2, обогащенностью гумусом и фосфором (табл. 4). Подвижность характерных для таких условий миграционно-способных ком-
плексных соединений урана (и, как следствие, вариации активности дочернего 226Яа) может объясняться резкими изменениями параметров среды в условиях активного гидродинамического режима р. Сюк [3]. Распределение 232ТИ указывает на его связь с минеральными компонентами почв. При этом значения удельной активности 226Яа и 232ТИ не превышают значений, устанавленных для слагающих склоны долины аргиллитов и покрывающих их бурых лесных почв (см. рисунок).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Поставщик тория и урана из горных выработок и отвалов - рассеянная минерализация, свойственная кристаллическим породам участка.
226RA И 232TH В ПОРОДАХ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ТЕРРИТОРИИ... 229
Таблица 3. Содержание радионуклидов в почвах пойменного участка р. Сюк (2010-2013 гг.)
Радионуклид Удельная активность ± погрешность, Бк/кг
2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г.
226Ra 18.6±3.4 15.2±2.1 20.5±2.7 19.4±1.9
232Th 23.0±3.2 25.7±3.5 33.7±2.6 28.7±2.5
Таблица 4. Содержание радионуклидов и особенности состава горизонтов почвы пойменного участка р. Сюк (2012 г.)
Почвенный горизонт Глубина, см Удельная активность ± погрешность, Бк/кг Поглощенные катионы, мг/экв. на 100 г почвы pH Гумус, % P2O5, % вес.
226Ra 232Th Ca2+ Mg2+
Ad 0-1 42.4±2.2 8.6±1.0 10.5 9.5 6.2 7.7 0.2
1-3 37.2±2.6 8.8±0.6
A 3-5 13.0±1.1 52.3±4.1 7.5 20.0 6.8 5.4 0.2
5-10 15.1±1.2 49.2±3.1
10-15 7.2±0.6 43.7±3.2
15-25 7.9±0.7 39.4±3.2
Максимальные концентрации 226Яа и 2321Ъ в донных отложениях отмечены близ створа штольни и в основании горных отвалов, а также на участках выполаживания русла р. Сюк и в дерновом горизонте аллювиально-дерновых почв в низовье р. Сюк. Все участки концентрирования следует расценивать как временные, контролируемые физико-географическими факторами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Попов Ю.В., Бураева Е.А., Ермолаева О.Ю. и др. Закономерности распределения естественных радионуклидов и тя
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.