CC BY
23
УДК 553
ВЛИЯНИЕ СОЛЯНОКУПОЛЬНОИ ТЕКТОНИКИ НА ЭКСХАЛЯЦИЮ РАДОНА ИЗ ГРУНТА
© 2007г. fl.C. Cyx0H0ceHK0
The basic source of ionizing radiation for population is radioactive gas radon. The salt domes movement is the source intensive radon's exhalation from the soil. According to the measurements, the exhalation of radon from the soil exceed the admissible level on some salt domes territories.
Для территорий, приуроченных к положительным формам соляных структур, характерно формирование такого сочетания геологических и инженерно-геологических факторов, которое является наиболее неблагоприятным в плане формирования радоновой нагрузки. Высокая проницаемость поверхностной зоны массива горных пород, обусловленная трещиноватостью и формированием сбросов [1, с. 41], является причиной высокой радоновой нагрузки на подземную часть здания. Приуроченность к соляным куполам просадочных и набухающих грунтов [1, с. 39], являющихся причиной деформаций зданий, обусловливает увеличение радоновой нагрузки внутри помещения. Современная активность соляных куполов способствует интенсификации процессов деформации зданий и сооружений и приводит к возникновению (увеличению) путей проникновения радона в помещения.
Указанные закономерности влияния элементов соляной тектоники на радоноопасность территории необходимо учитывать при районировании территорий перспективной застройки по степени радоноопасности и оценке радиационной нагрузки для населения.
Из большого числа соляных структур Прикаспийской низменности в плане влияния на интенсивность поступления радона из грунта и ра-доноопасность зданий изучена очень малая часть. Исследование радиационных параметров участков, приуроченных к соляным куполам, направлено на анализ инженерно-геологических условий строительства на территориях Заволжья.
Исследовалось влияние положительных форм соляной тектоники на интенсивность выделения радона с поверхности грунта. Измерения проведены на территории левобережья Волгоградской области в зоне развития прибортовых линейно вытянутых соляных структур (Светлоярская, Ленинская, Рахинская, Демидовская, Верхнебалык-лейская, Быковская, Николаевская).
Общее число измерений плотности потока радона из грунта составило более 400. На исследуемых участках заложен 21 профиль. Суммар-
ная протяжённость профилей составляет 70 км. Профили закладывались таким образом, чтобы охарактеризовать все зоны, приуроченные к различным элементам соляного купола (свод, склоны). Число опорных точек наблюдения и расстояние между ними определялись размерами (площадью) территории, приуроченной к соляной структуре. Опорные точки, на которых производились измерения плотности потока радона (ППР), равномерно распределены по территории соляного купола. Полученные средние значения величины плотности потока для каждой соляной структуры сравнивались с аналогичным показателем для территории, расположенной за пределами купола. Приповерхностные отложения, приуроченные к соляным куполам, и за пределами соляных куполов литологически выдержаны. Для учёта влияния сезонной динамики величины плотности потока радона с поверхности грунта измерения распределены равномерно в течение года.
Измерения плотности потока радона с поверхности грунта осуществлены с использованием накопительных камер, пассивных диффузионно-сорбционных колонок с активированным углём (угольные адсорберы) и сцинтилляционного у-спектрометра «УСК Гамма Плюс».
Анализ результатов исследования показал, что значения плотности потока радона с поверхности грунта для незастроенных территорий, приуроченных к положительным формам соляной тектоники (49-70 мБк/(м2-с)) в 2-3 раза выше, чем за пределами куполов (20-28 мБк/(м2-с)).
Современная активность соляных куполов обусловливает формирование в массиве горных пород надсолевого комплекса зон повышенной газопроницаемости [2, с. 128-136]. Поскольку изменение напряжённого состояния массива связано с процессом роста соляных куполов, можно предположить наличие взаимосвязи между пространственно-временной динамикой величины эксхаляции радона и активностью исследуемых соляных куполов. В качестве критерия тектонической активности соляных куполов в послехва-
лынское время использовались значения относительных высот солянокупольных поднятий [3, с. 126-127]. Значения тектонической активности сопоставлены со значениями радоновой активности куполов (таблица).
Величина радоновой активности соляного купола (к) определялась как отношение средней величины плотности потока радона из грунта над соляным куполом (ППР1) к аналогичному показателю за пределами купола (ППР2). Проведённый анализ выявил, что при увеличении тектонической активности происходит рост радоновой активности соляных куполов.
Необходимо отметить, что зависимость величины плотности потока радона (ППР1) от значения относительной высоты соляных куполов менее выражена (таблица). Это можно объяснить различием в геологическом строении (в характере поверхностных отложений) территорий, приуроченных к разным соляным структурам.
Зависимость интенсивности выделения радона с поверхности грунта от значения относительной высоты соляных куполов
Относитель- k ППРЬ ППР2,
ная высота мБк/(м2-с) мБк/(м2-с)
0 2,2 48,5 22
2 2,3 57 25
2 2,5 69,5 28
4 2,5 60 24
4 2,7 70 25,9
8 3,2 64 20
В пределах соляных куполов пространственное распределение интенсивности глубинного потока газов является неравномерным [4, с. 112-114]. В связи с этим проанализировано влияние структурного профиля отложений солевого комплекса на величину плотности потока радона. Исследования проведены на территории, приуроченной к Паромненской брахиантиклинали, входящей в состав Ахтубинско-Тингутинской соляной гряды. Соляная антиклиналь расположена в пределах Приахтубинского плоского легкосуглинистого ландшафтного района и характеризуется субпараллельным борту простиранием. Солевой комплекс включает кунгурские отложения нижней перми. Западные крылья более крутые, к ним приурочены аномалии остаточных значений гравитационного поля [5, с. 11]. К положительным формам соляной тектоники приурочены минимальные отметки глубины залегания кровли соли.
На территории, приуроченной Паромненской брахиантиклинали, заложено 5 профилей общей протяжённостью 20 км. Опорные точки наблюдений (60 измерений) равномерно распределены по территории брахиантиклинали. Полученные значения плотности потока радона группирова-
лись по принадлежности к зонам, соответствующим различным глубинам залегания кровли кун-гурских отложений нижней перми. Сопоставлена структурная карта по кровле кунгурских отложений нижней перми с картой пространственного распределения плотности потока радона из грунта. Средние значения для различных зон сравнивались между собой.
Выявлено наличие зависимости между глубиной залегания кровли кунгурских отложений нижней перми и величинами ППР радона с поверхности грунта. Коэффициент корреляции Спирмена (г) составил 0,708 (р<0,05). Наибольшие средние значения плотности потока радона с поверхности грунта характерны для зоны тектонических нарушений (более 80 мБк/(м2-с)), приуроченных к соляному куполу. Повышенные значения эксхаляции радона (57-72 мБк/(м2-с)) выявлены в зоне, характеризующейся минимальными отметками глубины залегания поверхности соли (участок между изолиниями 1000 м). Данные участки соответствуют своду соляного купола. По мере движения от сводовой части к склону купола средние значения плотности потока радона с поверхности грунта снижаются.
Такой характер пространственного распределения величины эксхаляции радона объясняется тем, что интенсивность движения земной поверхности над соляным куполом (а, следовательно, и газопроницаемость массива горных пород) максимальна над участками минимальных отметок поверхности соли (поднятия внутренней складчатости купола) [1, с. 37].
В пределах урбанизированных комплексов происходит изменение параметров радоновыде-ления с поверхности грунта: интенсивности экс-халяции, характера пространственного распределения и др. Это обусловлено наличием в пределах застроенных территорий объектов, не встречающихся в природных ландшафтах и оказывающих влияние на процессы накопления радона в грунте и его эксхаляции из грунта. К таким объектам относятся: подземные коммуникации, асфальтовое покрытие, здания и др. Исследования в пределах Среднеахтубинского района Волгоградской области свидетельствуют о более интенсивном радоновыделении из грунта, характерном для застроенной территории. Коэффициент корреляции (г) равен 0,529 (р<0,05). Среднее значение ППР с поверхности грунта в пределах урбанизированных комплексов (65-
70 мБк/(м-с)) превышает фоновое значение для природных ландшафтов Приахтубинского плоского легкосуглинистого ландшафтного района в 1,8-2 раза.
Проведены исследования характера влияния урбанизированных комплексов на величину плот-
ности потока радона с поверхности грунта в пределах соляных куполов. С этой целью проанализированы территории, приуроченные к Южно-Паромненской брахиантиклинали, входящей в состав Ахтубинско-Тингутинской соляной гряды. Указанные районы в значительной степени застроены жилыми и промышленными зданиями г. Волжского. Южно-Паромненская брахиантикли-наль расположена в пределах Приахтубинского плоского легкосуглинистого ландшафтного района. Солевой комплекс включает кунгурские отложения нижней перми.
Территория, занимаемая г. Волжским, находится в пределах нижнехвалынской аккумулятивной морской равнины Заволжья и эрозионно-акккумулятивной долины р. Волги. В тектоническом отношении г. Волжский расположен на юго-восточном окончании Приволжской моноклинали и на западной прибортовой части Прикаспийской синеклизы. В геологическом строении территории принимают участие отложения пермской, триасовой, юрской, меловой, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем. Четвертичная система представлена: среднечетвер-тичными аллювиальными хазарскими отложениями песков и глин (мощность 18-20 м), верхнечетвертичными отложениями лёссовых пород ательского горизонта (15-20 м), нижнехвалын-скими отложениями морских шоколадных глин (2-4 м), верхнехвалынско-современными лёссовыми отложениями (3 м), современными аллювиальными отложениями (5-8 м), современными элювиально-делювиальными отложениями (1-3 м) и техногенными образованиями (0,2-1 м).
С целью выявления характера влияния урбанизированных комплексов на интенсивность радо-новыделения проведены измерения величин плотности потока радона с поверхности грунта над Южно-Паромненской брахиантиклиналью для застроенной и незастроенной территории (70 измерений). При сопоставлении значений эксха-ляции радона для застроенных и незастроенных участков учитывался неравномерный характер пространственного распределения потока радона в пределах соляного купола. Сравнение производилось по значениям, соответствующим одним и тем же зонам купола (склоны, свод).
По результатам измерений величины эксхаля-ции радона с поверхности грунта, сложенного литологически выдержанными отложениями, в пределах городского ландшафта (г. Волжский) выявлено, что среднее значение плотности потока радона в пределах застроенной территории в 1,2-1,3 раз больше, чем для незастроенного района соляного купола. Такое незначительное различие может быть объяснено тем, что для соля-нокупольных районов основным фактором, оп-
ределяющим интенсивность эксхаляции радона, является тектоническая активность купола. Этот доминирующий фактор сглаживает влияние объектов урбанизированного комплекса.
Таким образом, установлено, что районы активной соляной тектоники характеризуются повышенными значениями (в 2-3 раза) плотности потока радона из грунта. То есть территории, приуроченные к положительным формам соляно-купольной тектоники в пределах Приахтубинско-го плоского легкосуглинистого ландшафтного района, являются зонами радиационно-геохимических аномалий. В пределах этих зон происходит интенсивная эксхаляция радиоактивного газа радона из грунта. Территории, приуроченные к соляным куполам, являются зонами ра-диационно-геохимических аномалий природного характера, т.е. их формирование не обусловлено антропогенным фактором.
Наиболее высокие значения плотности потока связаны с зонами тектонических нарушений, возникновение которых обусловлено активностью соляных структур. Выявлено также увеличение эксхаляции радона из грунта по мере движения от склона купола к его сводовой части.
К основным защитным противорадоновым мероприятиям для территории будущей застройки в зонах, приуроченных к соляным куполам, можно отнести:
1. Современная активность соляных куполов и связанные с ней деформации зданий обусловливают необходимость отказа от строительства зданий над активными положительными соляными структурами.
2. Максимальные просадочность лёссовых отложений и набухание глин, приуроченнных к более возвышенным участкам соляных куполов, свидетельствуют о необходимости проведения мер по предотвращению деформаций зданий.
3. Третья группа мероприятий - это меры по предотвращению поступления радона из подвалов в жилые помещения.
В связи с этим при строительстве зданий на территории распространения элементов соляной тектоники необходимо обеспечить выполнение максимально комплексных противорадоновых мероприятий: при строительстве на территории, приуроченной к соляным куполам, целесообразно проведение всех трёх групп мер: по предотвращению деформаций, по недопущению поступления радона из грунта в здание и из подвалов на верхние этажи. Крайней мерой является отказ от строительства жилых зданий над соляными куполами и антиклиналями и перенос их на территории, приуроченные к отрицательным формам соляных структур (мульды, депрессии).
Литература
1. Синяков В.Н., Бражников О.Г., Кузнецова С.В. Инженерно-геоэкологическое обеспечение урбанизированных территорий. Волгоград, 2000.
2. Прохоров В.А. // Вопросы геоморфологии Поволжья. Саратов, 1977.
Волгоградский государственный университет_
3. Цыганков А.В. Методика изучения неотектоники и морфоструктура Нижнего Поволжья. Волгоград, 1971.
4. Акимова А.А. и др. // Проблемы специализированного геоморфологического картографирования. Волгоград, 1996.
5. Одолеев О. Г. Надсолевая геоструктура и тектоническое развитие востока Волгоградской области: Автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. Ростов н/Д, 1975.
4 мая 2007 г
