Лаборатория геологии техногенных процессов
Ажимова А.Ю., Киселев Г.П., Лавров И.А., Максимович Н.Г. Исследование радиоактивности в Кунгурской ледяной пещере // Карст и пещеры Кавказа: Материалы IV регионального карстолого-спелеологического совещ. - Сочи, 2003. - С.34-37.
ИССЛЕДОВАНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ В КУНГУРСКОЙ ЛЕДЯНОЙ ПЕЩЕРЕ
А.Ю. Ажимова, Г.П. Киселев (Институт экологических проблем Севера Уральского отделения Российской Академии наук), И.А. Лавров (Научно-производственный центр "Карст"), Н.Г. Максимович (Естественно-научный институт при Пермском государственном университете)
Кунгурская ледяная пещера - единственный на Урале экскурсионный спелеообъект. В 1914 г. житель г. Кунгура А.Т. Хлебников взял в аренду участок с пещерой и начал проводить в ней экскурсии. В 1948 г. созданы карстово-спелеологическая станция (сейчас это Кунгурская лаборатория-стационар Геологического Института УрО РАН) и экскурсионное бюро, которое в 1969 г. стало самостоятельной организацией. Пещера оборудована для массового посещения, ежегодно ее осматривают более 150 тыс. туристов [2].
Летом 2001 г. было проведено изучение радиоактивности в Кунгурской Ледяной пещере. Пещера расположена в Нижнесылвенском карстовом районе, занимающем восточную часть Восточно-Европейской платформы на границе с Предуральским прогибом. Вход в эту подземную карстовую полость находится на правом берегу р. Сылва в основании скального обнажения гипсов, ангидритов и доломитов иренского горизонта. Пещера состоит из нескольких горизонтальных галерей шириной 10 - 40 м и высотой 2 - 10 м, уходящих от берегов склона вглубь Ледяной горы на 0,6 - 0,8 км. Галереи сформировались по трещинам северо-восточного и северо-западного направления но уровне р. Сылвы и до 7 м выше его (речные воды, агрессивные к гипсу, являются важным фактором формирования Кунгурской пещеры). Они образуют единственный этаж на глубине 60-70 м от плоской поверхности Ледяной горы. Пересекаясь, галереи создают лабиринтовую систему ходов, протяженностью 5,7 км.
Гроты, галереи и ходы пещеры, располагаясь преимущественно в пределах ледяно-пещерской пачки иренского типа разреза кунгурского яруса иногда в обвальных гротах и органных трубах вскрывают вышележащие толщи гипсов, доломитов и известняков неволинской пачки. Тол-ми гипсов, ангидритов, доломитов шалашинской, елкинской и демидовской пачек, перекрытые обвально-карстовыми и аллювиальными отложениями, выходят на поверхность в склоне р. Сылвы или в глубоких карстовых воронках на поверхности Ледяной горы. Карстовые ходы вскрыли слои в приподошвенной части ледяно-пещерской пачки, но их контакт с карбонатами филипповского горизонта перекрыт пещерными отложениями [1, 2].
В пещере были проведены замеры активности воздуха и грунта дозиметром ДРГ01М1 в более чем 70 точках в гротах и более чем 30 точках на дневной поверхности. Отработаны пробы горных пород и почв, которые в дальнейшем исследовались в ИЭПС на гамма-спектрометре "Прогресс" в геометрии "петри" - горные породы и геометрии "маринелии" - почвы.
Активность воздуха в пещере изменялась от 6 до 48 мкР/час, в то время как на поверхности она составила до 8 - 12 мкР/час. Активность грунта в пещере изменялась от 8 до 23 мкР/час, на поверхности - от 6 до 17 мкР/час. Природный фон на восточно-европейской платформе, где подстилающими породами являются карбонатные, составляет до 5 - 7 мкР/час, а там, где подстилающими являются осадочные породы - до 10 - 12 мкР/час.
Проведенные нами замеры показали повышенную активность воздуха в следующих гротах: Коралловый, Эфирный, Мокрая кочка, Дружбы народов, Длинный, Дорофеева, Ночь Осенняя, Вышка-2, Грязный, Географов, Великан и Вышка, где она превысила средний показатель по пещере в целом - 20,26 мкР/ч. Лишь в 13,5% замеров активность воздуха не превышала значения 12 мкР/ч.
По данным отдела радиоэкологии Естественнонаучного иститута при Пермском государственном университете, пещерный воздух содержит повышенную концентрацию радона. Исходя из того, что 222Rn является активным продуктом распада 226Ra, основное внимание при изучении горных пород было обращено к этому природному изотопу. Используя данные геологического строения некоторых гротов [1], мы выявили, что максимальная активность воздуха наблюдается в тех залах и коридорах, где в стенах вскрывается 4-й слой ледяно-пещерской пачки кунгурского яруса пермской системы, состоящий из чередующихся слоев гипса и доломита. Полученные данные коррелируют с измеренной активностью 226Ra в отработанных образцах горных пород (табл. 1). Известно, что миграция Радона в земной коре происходит либо в газообразном, либо в растворенном состоянии. Содержание радона в подземной атмосфере и гидросфере зависит от концентрации радия во вмещающих породах и коэффициента эманирования пород. Рыхлые или сильнотрещиноватые породы, обладающие наибольшей внутренней поверхностью, характеризуются повышенным эманированием [3].
Таблица 1. Средняя активность 226Ra, 137Cs, 40K, и 232Th в отработанных образцах горных пород, (Бк,кг)
| Породы |
Кунгурская пещера |
Дневная поверхность |
| 226Ra |
137Cs |
232Th |
40К |
226Ra |
137Cs |
232Th |
40К |
| Ангидрит* |
6,1 |
3,8 |
5,3 |
249,6 |
3,8 |
2,5 |
2 |
156,1 |
| Гипсо-ангидрит |
14,03 |
4,1 |
5,35 |
314,45 |
15 |
5,1 |
10 |
238,2 |
| Гипс |
16,89 |
4,57 |
4,7 |
309 |
- |
- |
- |
- |
| Селенит |
9,2 |
3,8 |
6,1 |
212,8 |
- |
- |
- |
- |
| Известняк метаморфизованный |
5,17 |
7,23 |
7,73 |
256,27 |
- |
- |
- |
- |
| Доломит (целик) |
15,96 |
4,65 |
7,45 |
291,8 |
15,43 |
5,05 |
8,9 |
292,65 |
| Доломит |
28,57 |
5,9 |
10,35 |
329,55 |
- |
- |
- |
- |
| Доломит (дресва) |
44,64 |
4,8 |
10 |
253,3 |
42,68 |
6,5 |
10 |
265,8 |
| Глина |
20,2 |
5,3 |
15 |
684,4 |
- |
- |
- |
- |
| Глинка трения |
33,14 |
5,1 |
11 |
499,9 |
- |
- |
- |
- |
|
Примечания: * - на дневной поверхности рыхлый ангидрит;
- - нет данных.
Особенно ярким примером зависимости высокой активности воздуха и вскрытой горной породы являются следующие точки: у восточный стены грота Дружбы народов - 40 мкР/час, у западной стены грота Длинный - 28 мкР/час, у западной стены грота Колизей - 30 мкР/час.
Благодаря тому, что в летний период происходит "нисходящая тяга воздуха, когда в раскрытые входные двери из пещеры движется поток охлажденного воздуха, а на смену ему через вертикальные каналы поступает теплый летний воздух" [1], наблюдается повышенная активность воздуха и в других гротах пещеры : Руины, Крестовый.
В отобранных на дневной поверхности образцах горных пород активность 137Cs, 40K и 232Th выше, чем в пробах, отобранных в пещере (табл. 1). Объяснить появление техногенного цезия-137 в пещере можно тремя причинами. Первая - привнос цезия-137 через воронки атмосферными водами, вторая - привнос цезия-137 паводковыми водами в весенний период времени, о которых указывается в работах [1, 2], и третья - пещера подвергается активной экскурсионной эксплуатации. Такая активная связь пещеры с окружающей средой способствует вносу техногенного изотопа 137Cs в относительно закрытую систему пещеры.
В образцах почв, отобранных на разных формах рельефа, была замерена активность 226Ra, 137Cs, 40K и 232Th (табл. 2).
Таблица 2. Средняя активность 226Ra, 137Cs, 40K и 232Th в отобранных образцах почв, (Бк/кг)
| Место отбора |
226Ra |
137Cs |
232Th |
40К |
| Плоская поверхность Ледяной горы |
15,36 |
32,69 |
11,68 |
328,1 |
| Склон |
8,951 |
21,99 |
3,2 |
207 |
| Дно воронки, 1 надпойменная терраса |
24,06 |
59,51 |
18 |
462,65 |
| Среднее |
15,93 |
38,06 |
10,96 |
332,58 |
|
По полученным данным можно сделать вывод, что происходит миграция изотопов со склонов Ледяной горы и карстовых воронок, перераспределение этих радионуклеидов и их накопления в понижениях рельефа и в самой пещере.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кунгурская Ледяная пещера. -Пермь: Перм. ун-т, 1995.-Вып. 1.- 116с.
2. Горбунова К.А., Андрейчук В.Н., Костарев В.П., Максимович Н.Г. Карст и пещеры Пермской области. - Пермь: Перм. ун-т, 1992. - 200с.
3. Титаева Н.А. Ядерная геохимия. - М.: МГУ, 2000. - 336с.
|
|
|
