Polskie Towarzystwo Badañ Radiacyjnych im. Marii Sk³odowskiej-Curie XVII Szko³a Jesienna - Zakopane 22 - 26. 09. 1997: „Radon - wystêpowanie i konsekwencje” _____________________________________________________________________________________________ PRZYCZYNEK DO GEOLOGII RADONU Andrzej Pawuła Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Instytut Geologii Radon Rn-222 jako gaz szlachetny zajmuje szczególne miejsce w naturalnym szeregu promieniotwórczym uranu U-238. Uran i jego pochodne są pochodzenia geologicznego i dlatego w rozważaniach nad występowaniem radonu w środowisku należy uwzględniać, nie tylko zagadnienie koncentracji w skałach uranu i radu, prekursorów radonu, ale także procesy geologiczne, które decydują o migracji i depozycji tych radionuklidów. Szczególnie interesujące są obserwacje czasowych zmian koncentracji radonu, towarzyszące aktywności sejsmicznej i deformacjom tektonicznym. Pośród procesów hipergenicznych, z uwagi na dobrą rozpuszczalność radonu w wodzie, istotne znaczenie odgrywa także wodna migracja radonu w systemach geohydraulicznych [4]. Rozpowszechniony jest pogląd, że wysokie koncentracje radonu występują w regionach o podłożu granitowym. Sugeruje się więc, że odpowiedzialnym za anomalie radonowe są skały magmowe podłoża. Wyjaśnienia prawdziwości takiego poglądu należy poszukiwać w ocenie procesu mineralizacji uranowej. W przypadku Dolnego Śląska, superpozycja mapy skał podłoża, występowania złóż uranu i stref promieniowania gamma o natężeniu ponad 8 R/h, wskazuje na związek podwyższonej radioaktywności podłoża z występowaniem okruszcowania uranowego i skał magmowych [5]. Jednak porównanie zawartości uranu i radu w różnych rodzajach skał [Tabela 1] wskazuje, że granit a zwłaszcza bazalt charakteryzują się niskimi koncentracjami tych radionuklidów a więc nie są bezpośrednim źródłem anomalnie wysokich stężeń radonu. Tabela 1. Koncentracje uranu i radu w skałach Rodzaj skały [*] [**] U [g/t] [*] Piaski 0,45 Gliny 1,8 Wapienie 2,2 Granity 3 Bazalty 1 Fosforyty 100 - 200 max. 650 Polański A., Smulikowski K.: Geochemia. W.G. Warszawa, 1969 GUS, Ochrona Środowiska, Warszawa, 1994 Ra-226 [Bq/kg] [**] 1 - 27 77 - 124,1 27,8 59,2 11,4 490 analiza PZH (1997) Z załączonego zestawienia wynika, że wielokrotnie większe koncentracje uranu występują w przypadku fosforytów, których genezę wiąże się z penetracją gazów i wód pomagmowych w -2strefie kontaktowej intruzji magmowych. Uran pochodzi bądź z pomagmowych roztworów hydrotermalnych, przenikających masywy skalne, bądź z roztworów hipergenicznych, zawierających produkty wietrzenia, w tym jony uranu i toru. Obserwuje się brak powinowactwa krystalochemicznego pomiędzy uranem i torem a głównymi pierwiastkami skałotwórczymi, co ujawnia się pojawianiem w utworach magmowych niezależnych minerałów uranu i toru. Większa część uranu rozmieszczona jest na powierzchni ziarn minerałów skałotwórczych oraz wzdłuż szczelin skalnych. Na rolę czynnika endogenicznego w kształtowaniu się anomalii radonowych wskazują aureole radonowe wokół złóż węglowodorów oraz obserwacje zmian parametrów fizycznych podłoża w strefie zaburzeń sejsmicznych. Według badań geofizycznych [2], w okresie wyprzedzającym trzęsienie ziemi, wraz ze wzrostem naprężeń oraz pojawieniem się szczelin, obserwuje się przypływ wód z głębokiego podłoża oraz wzrost koncentracji radonu. Zewnętrznym śladem działania czynnika endogenicznego są dyslokacje tektoniczne. Obserwacje satelitarne powierzchni Ziemi umożliwiają rejestrację tych odkształceń w formie fotolineamentów [Rys.1]. Rys.1. Szkic neotektoniczny Karpat i Zapadliska Podkarpackiego 1-2. fotolineamenty odpowiadające uskokom i anomaliom geofizycznym, wyznaczone na zdjęciach LANDSTAT 3. uskoki w podłożu Karpat 4.brzeg nasunięcia 5. izolinie współczesnych ruchów pionowych litosfery 6. względne tendencje ruchów neotektonicznych [W.Zuchiewicz: Ewolucja i strukturalne założenia sieci rzecznej Karpat..., Problemy młodszego neogenu i eoplejstocenu w Polsce. Ossolineum, Wrocław, 1987] -3Badania występowania radonu w atmosferze, przeprowadzone na obszarze południowowschodniej Polski wykazały, że w 5% z 300 badanych mieszkań stężenie radonu przekraczało poziom 200 Bq/m3 [1][3]. Należy przypuszczać, że na wysokie stężenie radonu ma wpływ usytuowanie budynku w stosunku do szczelin uskokowych podłoża. Czynnikiem wtórnym, wobec podstawowego czynnika tektonicznego i złożowego, który ma wpływ na formowanie się anomalii radonowych w podłożu, jest system krążenia wód podziemnych. Ponieważ ukształtowanie powierzchni terenu ma wpływ na kierunki filtracji pionowej, dlatego w strefie elewacji terenowych występuje na ogół zjawisko descencji wód pochodzenia atmosferycznego i wody podziemne wykazują mniejsze stężenia radonu, natomiast w strefie obniżeń, kotlin śródgórskich i dolin rzecznych, ujawnia się zjawisko ascencji wód z głębszego podłoża, które cechują się podwyższonymi stężeniami radonu. Zjawiskami towarzyszącymi eksfiltracji wód z głębokiego podłoża jest termalizm i mineralizacja tych wód. Rolę czynników geologicznych w kształtowaniu się potencjału radonowego w obrębie zabudowań mieszkalnych, ilustruje załączony schematyczny blokdiagram [Rys.2] - efekt programu badawczego: "Georadon 8080, U.S. Geological Survey" [6]. Rys. 2. Blokdiagram ilustrujący zagrożenie radonowe w środowisku [6] Low Radon Potentiel High Radon Potentiel Medium Radon Potentiel Glacial Deposits Cours Soil Granite Limestone Fault Cave Higt Radon Potentiel Medium Radon Potentiel Low Radon Potentiel Glacial Deposits Cours Soil Limestone Cave Granite Fault - wysoki potencjał radonowy - średni potencjał radonowy - niski potencjał radonowy - osady polodowcowe - warstwa gleby - wapień - jaskinia (kras) - granit - uskok (szczelina,intruzja) -4Z przeprowadzonych badań wynika, że potencjał radonowy, definiowany jako względne stężenie radonu, nie zależy od rodzaju skał podłoża, zależy natomiast od sąsiedztwa uskoków tektonicznych i szczelin skalnych oraz osadzonych w nich minerałów wtórnych. W strefie przypowierzchniowej potencjał radonowy zależy także od ukształtowania powierzchni terenu i systemu krążenia wód podziemnych. Bibliografia: 1. Niewiadomski T., Waligórski M.: Radon jako społeczny problem zdrowotny, BJiOR, Nr 23, PAA, 1995. 2. Gibowicz S.J.: Czy można przewidywać trzęsienia ziemi? WiŻ, Nr 9, 1994 3. Pachocki K.: Radon w środowisku. Fund.Ekologia i Zdrowie, Warszawa, 1995. 4. Pawuła A.: Contribution à l'explication des anomalies du radon Rn-222 dans le milieu naturel. Seminaire Subatech, Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées, Ecole des Mines de Nantes, 1997. 5. Przylibski T.A.: Występowanie i znaczenie radonu w środowisku naturalnym Dolnego Śląska. Ochrona Środowiska, Nr 1 (52), 1994. 6. U.S. Geological Survey: Radon Potentiel, The Geology of Radon, 1995 _____________________________________________________ Adres do korespondencji: [email protected] Adres strony bibliograficznej: http://main.amu.edu.pl/~pawula