Помощь студентам в учебе
Природные радионуклиды в геологическом разрезе ордовикских пород и оценка их влияния на экологическую обстановку в Ленинградской области
|
Введение
1. Природные условия района работ 5
1.1. Физико-географический очерк 5
1.2. Геологическое строение 6
1.3. Гидрогеологические условия 10
1.4. Экологическая обстановка в Ленинградской области 11
1.5. Полезные ископаемые 13
2. Аппаратура, техника и методика измерений 15
2.1. Ионизирующие излучения и их свойства 15
2.2. Единицы измерения ионизирующих излучений 16
2.3. Распространение естественных радиоактивных элементов в горных породах 17
2.4. Гамма-спектрометрия 18
2.5. Принципы раздельного определения U (Ra), Th, K 18
2.6. Назначение и состав комплекса РАДЭК 20
2.7. Измерения с комплексом РАДЭК при анализе проб 21
3. Результаты исследования и выводы 28
3.1. Распределение природных радионуклидов в пласте диктионемовых сланцев в обнажении в долине р. Тызьва 29
3.2. Содержание естественных радионуклидов в фосфоритовых конкрециях пород леэтсеской свиты в районе Саблинского памятника природы 35
3.3. Распределение природных радионуклидов в пластах диктионемовых сланцев в обнажениях на западе Ленинградской области 40
Заключение 48
Литература 51
1. Природные условия района работ 5
1.1. Физико-географический очерк 5
1.2. Геологическое строение 6
1.3. Гидрогеологические условия 10
1.4. Экологическая обстановка в Ленинградской области 11
1.5. Полезные ископаемые 13
2. Аппаратура, техника и методика измерений 15
2.1. Ионизирующие излучения и их свойства 15
2.2. Единицы измерения ионизирующих излучений 16
2.3. Распространение естественных радиоактивных элементов в горных породах 17
2.4. Гамма-спектрометрия 18
2.5. Принципы раздельного определения U (Ra), Th, K 18
2.6. Назначение и состав комплекса РАДЭК 20
2.7. Измерения с комплексом РАДЭК при анализе проб 21
3. Результаты исследования и выводы 28
3.1. Распределение природных радионуклидов в пласте диктионемовых сланцев в обнажении в долине р. Тызьва 29
3.2. Содержание естественных радионуклидов в фосфоритовых конкрециях пород леэтсеской свиты в районе Саблинского памятника природы 35
3.3. Распределение природных радионуклидов в пластах диктионемовых сланцев в обнажениях на западе Ленинградской области 40
Заключение 48
Литература 51
Геологические тела с повышенным содержанием естественных радионуклидов (ЕРН) относятся к категории природных геологических объектов, определяющих экологическую обстановку на территории. Наиболее известными высокорадиоактивными осадочными породами, распространенными в юго-западной части территории Ленинградской области, являются диктионемовые сланцы.
Диктионемовые сланцы копорской свиты нижнего ордовика выходят на дневную поверхность в субширотном простирании вдоль зоны сочленения двух глобальных геологических структур – Русской платформы и Балтийского щита. На территории северо-запада Русской платформы они распространены от реки Сясь на востоке до северной Эстонии на западе.
Их мощность в районе Балтийско-Ладожского глинта достигает 5 и более метров. Содержание урана в пробах таких пород варьируется в широких пределах от 50 – 350 г/т, достигая в отдельных обнажениях (Дудергофские высоты) более 500 г/т. Мощность дозы гамма-излучения, создаваемая походящими близко к дневной поверхности диктионемовыми сланцами, является аномально высокой (до 4 и более мкЗ в/час).
Ордовикские пески леэтсеской свиты обладают также повышенным уровнем радиоактивности и представляют определенную радиоэкологическую опасность.
Несмотря на то, что описываемые породы в основном перекрываются более поздними отложениями, в некоторых местах диктионемовые сланцы и леэтсеские пески могут выходить на дневную поверхность или близко подходить к ней из-за эрозионной деятельности рек и в местах техногенных выработок.
Цель работы – изучить содержание естественных радионуклидов в пластах аргиллитов копорской свиты и фосфоритовых конкрециях песков леэтсееской свиты и оценить их потенциальное влияние на экологическую обстановку в районе Балтийско-Ладожского уступа в пределах территории Ленинградской области.
Для достижения цели необходимо было решить следующие основные задачи:
• Отобрать пробы диктионемовых сланцев в отдельных обнажениях вдоль Балтийско-Ладожского глинта, в которых эти высокорадиоактивные породы подходят близко к дневной поверхности;
• Отобрать пробы фосфоритовых конкреций в обнажениях на территории Саблинского памятника природы;
• Подготовить пробы к лабораторному анализу;
• Провести анализ проб на удельную активность естественных радионуклидов (ЕРН) на установке «Радэк» в испытательной лаборатории отдела радиационной гигиены ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Санкт-Петербург»;
• Провести расчеты эффективной удельной активности Аэфф и концентрации ЕРН в диктионемовых сланцах и фосфоритовых конкрециях;
• Оценить потенциальную опасность высокорадиоактивных ордовикских пород для населения, проживающего поблизости от коренных выходов диктионемовых сланцев.
В качестве исходного материала использовались данные, полученные автором в результате выполнения курсовых работ в течение 2016-2017 гг. Автором также были проанализированы пробы, отобранные студенткой 3 курса кафедры экологической геологии Гришняковой А.И. в ходе экспедиции студентов 1 курса геологического факультета в Ленинградской области под руководством Федорова П. В.в 2018 году.
Диктионемовые сланцы копорской свиты нижнего ордовика выходят на дневную поверхность в субширотном простирании вдоль зоны сочленения двух глобальных геологических структур – Русской платформы и Балтийского щита. На территории северо-запада Русской платформы они распространены от реки Сясь на востоке до северной Эстонии на западе.
Их мощность в районе Балтийско-Ладожского глинта достигает 5 и более метров. Содержание урана в пробах таких пород варьируется в широких пределах от 50 – 350 г/т, достигая в отдельных обнажениях (Дудергофские высоты) более 500 г/т. Мощность дозы гамма-излучения, создаваемая походящими близко к дневной поверхности диктионемовыми сланцами, является аномально высокой (до 4 и более мкЗ в/час).
Ордовикские пески леэтсеской свиты обладают также повышенным уровнем радиоактивности и представляют определенную радиоэкологическую опасность.
Несмотря на то, что описываемые породы в основном перекрываются более поздними отложениями, в некоторых местах диктионемовые сланцы и леэтсеские пески могут выходить на дневную поверхность или близко подходить к ней из-за эрозионной деятельности рек и в местах техногенных выработок.
Цель работы – изучить содержание естественных радионуклидов в пластах аргиллитов копорской свиты и фосфоритовых конкрециях песков леэтсееской свиты и оценить их потенциальное влияние на экологическую обстановку в районе Балтийско-Ладожского уступа в пределах территории Ленинградской области.
Для достижения цели необходимо было решить следующие основные задачи:
• Отобрать пробы диктионемовых сланцев в отдельных обнажениях вдоль Балтийско-Ладожского глинта, в которых эти высокорадиоактивные породы подходят близко к дневной поверхности;
• Отобрать пробы фосфоритовых конкреций в обнажениях на территории Саблинского памятника природы;
• Подготовить пробы к лабораторному анализу;
• Провести анализ проб на удельную активность естественных радионуклидов (ЕРН) на установке «Радэк» в испытательной лаборатории отдела радиационной гигиены ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Санкт-Петербург»;
• Провести расчеты эффективной удельной активности Аэфф и концентрации ЕРН в диктионемовых сланцах и фосфоритовых конкрециях;
• Оценить потенциальную опасность высокорадиоактивных ордовикских пород для населения, проживающего поблизости от коренных выходов диктионемовых сланцев.
В качестве исходного материала использовались данные, полученные автором в результате выполнения курсовых работ в течение 2016-2017 гг. Автором также были проанализированы пробы, отобранные студенткой 3 курса кафедры экологической геологии Гришняковой А.И. в ходе экспедиции студентов 1 курса геологического факультета в Ленинградской области под руководством Федорова П. В.в 2018 году.
На основании проведенных исследований в 2017-2019 гг. на территории 3-х площадок в Ленинградской области (р. Тызьва, Саблинский памятник природы, область р. Систа и урочища Горбовское), где диктионемовые сланцы выходят на дневную поверхность, было установлено:
• Максимальное значение радиоактивности пород диктионемовых сланцев на обнажении ур. Тызьва зафиксировано в самом близком к подошве пласта горизонте (Аef = 3130 Бк/кг). С приближением к кровле пласта значение эффективной удельной активности закономерно уменьшается. Если оперировать нормативами радиационной безопасности, то в направлении от подошвы к кровле пласта порода постепенно переходит из IV категории экологической опасности (1500 < Аef < 4000 Бк/кг), в третью (740 < Аef < 1500 Бк/кг). Минимальное значение Аef составило 830 Бк/кг.
• Основной вклад в Аef диктионемовых сланцев вносит радий. Он же и определяет описанную выше закономерность, несмотря на то, что содержание калия, наоборот, увеличивается от подошвы к кровле пласта
• Коэффициент вариации по всему объему выборки проб обнажения на р. Тызьва равен 66%. От чего мы можем прийти к выводу, что содержание ЕРН в породах очень неоднородно.
• В фосфоритовых конкрециях леэтсесской свиты содержание урана варьируется от 180 до 300 г/т, в среднем составляя 225 г/т.
• Значения эффективной удельной активности образцов фосфоритовых конкреций варьируется от 2280 до 3635 Бк/кг, в среднем составляя 2770 Бк/кг. Что соответствует высокому IV классу экологической опасности пород (1500 Бк/кг < Аэф < 4000 Бк/кг).В целом песчаники леэтсеской свиты обладают повышенным уровнем радиоактивности. С целью минимизации экологического риска эти породы не следует использовать в хозяйственной деятельности, например, в качестве строительных материалов.
• В точке наблюдения 7 можем выделить 3 зоны в пределах которых удельная активность увеличивается от к кровли к подошве зоны. В первой зоне Аэфф изменяется в значениях от 1640 Бк/кг до 7530Бк/кг; во второй зоне удельная активность резко уменьшается до 800 Бк/кг и увеличивается до 2510 Бк/кг; в третьей зоне- удельная активность вновь уменьшается до 480 Бк/кг и увеличивается до 2550 Бк/кг. В пределах каждой из зон порода переходит из третьей категории экологической опасности (740 < Аef < 1500 Бк/кг) в четвертую (1500 < Аef < 4000 Бк/кг).
• В Т.Н. 9 Аэфф увеличивается от верхней к нижней части разреза в значениях от 440 Бк/кг до 5320 Бк/кг. Низкие значения данного показателя в верхней части разреза обусловлены там, что аргиллиты этой части переслаиваются со спикулитами.
• Максимальное значение радиоактивности пород диктионемовых сланцев на обнажении ур. Тызьва зафиксировано в самом близком к подошве пласта горизонте (Аef = 3130 Бк/кг). С приближением к кровле пласта значение эффективной удельной активности закономерно уменьшается. Если оперировать нормативами радиационной безопасности, то в направлении от подошвы к кровле пласта порода постепенно переходит из IV категории экологической опасности (1500 < Аef < 4000 Бк/кг), в третью (740 < Аef < 1500 Бк/кг). Минимальное значение Аef составило 830 Бк/кг.
• Основной вклад в Аef диктионемовых сланцев вносит радий. Он же и определяет описанную выше закономерность, несмотря на то, что содержание калия, наоборот, увеличивается от подошвы к кровле пласта
• Коэффициент вариации по всему объему выборки проб обнажения на р. Тызьва равен 66%. От чего мы можем прийти к выводу, что содержание ЕРН в породах очень неоднородно.
• В фосфоритовых конкрециях леэтсесской свиты содержание урана варьируется от 180 до 300 г/т, в среднем составляя 225 г/т.
• Значения эффективной удельной активности образцов фосфоритовых конкреций варьируется от 2280 до 3635 Бк/кг, в среднем составляя 2770 Бк/кг. Что соответствует высокому IV классу экологической опасности пород (1500 Бк/кг < Аэф < 4000 Бк/кг).В целом песчаники леэтсеской свиты обладают повышенным уровнем радиоактивности. С целью минимизации экологического риска эти породы не следует использовать в хозяйственной деятельности, например, в качестве строительных материалов.
• В точке наблюдения 7 можем выделить 3 зоны в пределах которых удельная активность увеличивается от к кровли к подошве зоны. В первой зоне Аэфф изменяется в значениях от 1640 Бк/кг до 7530Бк/кг; во второй зоне удельная активность резко уменьшается до 800 Бк/кг и увеличивается до 2510 Бк/кг; в третьей зоне- удельная активность вновь уменьшается до 480 Бк/кг и увеличивается до 2550 Бк/кг. В пределах каждой из зон порода переходит из третьей категории экологической опасности (740 < Аef < 1500 Бк/кг) в четвертую (1500 < Аef < 4000 Бк/кг).
• В Т.Н. 9 Аэфф увеличивается от верхней к нижней части разреза в значениях от 440 Бк/кг до 5320 Бк/кг. Низкие значения данного показателя в верхней части разреза обусловлены там, что аргиллиты этой части переслаиваются со спикулитами.
Подобные работы
- Радиоактивность диктионемовых сланцев и оценка их влияния на экологическую обстановку в районе Балтийско-Ладожского уступа в Ленинградской области
Бакалаврская работа, природопользование. Язык работы: Русский. Цена: 4300 р. Год сдачи: 2020