PRZYCZYNEK DO GEOLOGII RADONU

Andrzej PAWUŁA, Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Instytut Geologii

Materiały konferencyjne Polskiego Towarzystwa Badań Radiacyjnych im. Marii Skłodowskiej-Curie, Zakopane, 22 - 26 września, 1997

    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 m 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 stężen radonu.

Tabela 1. Koncentracje uranu i radu w skałach

Rodzaj skaly

U [g/t]

[*]

Ra-226 [Bq/kg]

[**]

piaski

0,45

1 - 27

gliny

1,8

77 - 124,1

wapienie

2,2

27,8

granity

3

59,2

bazalty

1

11,4

fosforyty

100 - 200

max. 650

490

analiza PZH (1997)

                [*] Polański A., Smulikowski K.: Geochemia. W.G. Warszawa, 1969

[**] GUS, Ochrona Środowiska, Warszawa, 1994

    Z załączonego zestawienia wynika, że wielokrotnie większe koncentracje uranu występują w przypadku fosforytów, których genezę wiąże się z penetracją gazów i wód pomagmowych w strefie 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 cześć 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 okresię wyprzedzającym trzęsięnie ziemi, wraz ze wzrostem naprężeń oraz pojawieniem się dylatancji i szczelin, obserwuje się przypływ wód z głębokiego podłoża oraz wzrost koncentracji radonu. Zewnętrznym sladem 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 sięci rzecznej Karpat..., Problemy młodszego neogenu i eoplejstocenu w Polsce. Ossolineum, Wrocław, 1987]

    Badania występowania radonu w atmosferze, przeprowadzone na obszarze poludniowo-wschodniej Polski wykazaly, 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]

Higt Radon Potentiel

- wysoki potencjał radonowy

Medium Radon Potentiel

- sredni potencjał radonowy

Low Radon Potentiel

- niski potencjał radonowy

Glacial Deposits

- osady polodowcowe

Cours Soil

- warstwa gleby

Limestone

- wapień

Cave

- jaskinia (kras)

Granite

- granit

Fault

- uskok (szczelina,intruzja)

    Z przeprowadzonych badań wynika, że potencjał radonowy, definiowany jako względne stężenie radonu, nie zależy od rodzaju skał podłoża, zależy natomiast od sasiędztwa 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? WiZ, Nr 9, 1994

3. Pachocki K.: Radon w środowisku. Fund.Ekologia i Zdrowie, Warszawa, 1995.

4. Pawula A.: Contribution a l'explication des anomalies du radon Rn-222 dans le milieu naturel. Seminaire Subatech, Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associees, 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

_____________________________________________

Tekst artykulu w edytorze WORD:  radon1.doc
Adres do korespondencji: pawula@main.amu.edu.pl