Гипергенное перераспределение естественных радиоактивных элементов в голоценовых ландшафтных зонах Юга Западно-Сибирской равнины

Богуславский, Анатолий Евгеньевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Гипергенное перераспределение естественных радиоактивных элементов в голоценовых ландшафтных зонах Юга Западно-Сибирской равнины
ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Гипергенное перераспределение естественных радиоактивных элементов в голоценовых ландшафтных зонах Юга Западно-Сибирской равнины"

На правах рукописи

БОГУСЛАВСКИЙ Анатолий Евгеньевич

ГИПЕРГЕННОЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ГОЛОЦЕНОВЫХ ЛАНДШАФТНЫХ ЗОНАХ ЮГА ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ

РАВНИНЫ

(становление современного радиогеохимического фона в почвенно-элювиальных профилях)

25.00.09 - геохимия, геохимические методы поиска полезных ископаемых

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСК 2003

Работа выполнена в Институте геологии в составе Объединенного Института геологии, геофизики и минералогии Сибирского отделения Российской Академии Наук

Научный руководитель: доктор геолого-минерапогических наук В.П. Ковалев

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Л.П. Рихванов доктор геолого-минералогических наук В.М. Гавшин

Ведущая организация: ССП «Березовгеология» ГФУГП «ЦГЭ» г. Новосибирск

Защита диссертации состоится " 19 " ноября 2003 г. в 15 час, на заседании диссертационного совета Д.003.050.02 при Объединенном Институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН, в конференц-зале.

Адрес: 630090, г.Новосибирск, пр. Академика В.А.Коптюга, д.З. Факс: (3832) 33-27-92

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГГМ СО РАН

Автореферат разослан " 17 " октября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.г.-м.н.

С.Б.Бортникова

2.00? -А

17о;2.

Введение

Актуальность проблемы. Изучение закономерностей миграции и накопления естественных радиоактивных элементов (ЕРАЭ): урана, радия, тория и изотопа К-40 актуально по нескольким причинам:

1) их концентрациями обусловлена величина наземной составляющей природного радиационного фона, уровень которого имеет важное значение для биоты;

2) знание закономерностей миграции этих элементов открывает возможность прогнозировать их поведение в техногенных аномалиях, создаваемых при добыче и переработке радиоактивных руд, а также на хвостохранилищах предприятий ядерно-топливного цикла, нарабатывающих обогащенный уран;

3) выявление особенностей поведения радиоактивных элементов в разных ландшафтно-климатических зонах позволяет моделировать изменение интенсивности протекания геохимических процессов в техногенных и природных аномалиях в условиях изменений климата и получать исходные данные к составлению правдоподобных сценариев экобезопасной консервации соответствующих радиоактивных отходов в зоне гипергенеза.

Постановка задачи. Зона активного водообмена является проточным геохимическим реактором, растворенное вещество в котором постоянно движется в двух направлениях - вниз со стоком вод и вверх по капиллярным каналам грунта и корней растений. Биологический круговорот обогащает верхние горизонты почвы биофильными элементами, а процессы взаимодействия в системе «вода - порода» обеспечивают вынос элементов по зонам фильтрации и дренажа. Противоположно направленное действие этих биохимических и геохимических процессов и создает наблюдаемый геохимический фон элементов почв и субстратов (Вернадский, 1934).

Соотношение интенсивностей биоорганических и неорганических процессов может существенно изменяться. В эпохи похолоданий увеличивается аридизация климата и развиваются эоловые процессы. Рыхлый материал, поднимаемый с поверхности ветром, в ходе транспортировки многократно перемешивается и покрывает обширные территории слоем квазиоднородного состава. В эпохи потепления на первое место выходит биологическое перемещение вещества с формированием почвенных профилей. Так, на протяжении большей части голоцена формируются ландшафтно-климатические зоны с ха-

¡'ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ !

2 БИБЛИОТЕКА |

I С. Петербург а '

< 09 |

рактерными для каждой ю них растительностью, почвенным покровом и, как следствие, перераспределением химических элементов. Исходная однородность лёссового чехла дает возможность сравнивать скорости выноса элементов в разных ландшафтно-климатических зонах. Наиболее удобными для такой оценки представляются ЕРАЭ. Известно, что при их распаде в закрытых системах материнские и дочерние изотопы связываются секулярными (вековыми) соотношениями. В открытых системах эти изотопы, обладая разными химическими свойствами, выносятся с разной скоростью. Поэтому интенсивность миграции отдельных элементов можно оценивать по степени отклонения их соотношений от равновесных концентраций.

Цель работы. Выявить процессы, формирующие геохимический фон радиоактивных элементов в почвенно-элювиальных профилях на территории юга Западно-Сибирской равнины, и провести количественную оценку выноса урана с этой территории на протяжении голоцена.

Задачи исследования.

1) Определить ландшафтно-климатические факторы, влияющие на перераспределение химических элементов в зоне гипергенеза.

2) Выяснить закономерности современного распределения радиоактивных элементов в почве и почвообразующем субстрате.

3) Установить тенденции латерального перераспределения и распределения по профилю радиоактивных элементов в зависимости от климатических условий и наличия геохимических барьеров,

4) Провести оценку количества урана, вынесенного с исследуемой территории за голоценовый интервал времени.

Научная новизна. Впервые для этой территории проведены количественные оценки перераспределения ЕРАЭ и выноса урана с начала голоцена по настоящее время. Были оценены различия перераспределения изучаемых элементов в пределах контрастных ландшафтно-климатических зон, а также между отдельными ландшафтно-климатическими зонами.

Практическая значимость. Полученные характеристики перераспределения ЕРАЭ будут использованы при составлении долгосрочных прогнозов миграции этих элементов из техногенных аномалий, сформированных при работе предприятий топливно-ядерного цикла (ОАО «НЗХК» и др.). Они также необходимы для решения вопроса о наиболее экобезопасном территориальном размещении могильников

радиоактивных отходов, полученных при добыче и переработке радиоактивного сырья.

Фактический материал. Для выявления особенностей поведения ЕРАЭ в почвенно-элювиальных профилях равнинных ландшафтов Приобского плато и Восточной Кулунды была создана серия опорных полигонов, принадлежащих разным физико-географическим зонам. Участки расположены в субмеридиональном направлении. Всего было выбрано шесть участков в пяти ландшафтных зонах и подзонах (от южной тайги до сухой степи), в которых наблюдается вынос вещества за пределы полигона с поверхностным и подземным стоком («открытые» участки). Кроме этого изучались три участка, представленные бессточными озерными котловинами, в которых отсутствует перенос вещества поверхностным стоком за пределы полигонов. Размеры отдельных полигонов изменяются от 35 до 80 км2. Фактический материал на полигонах отбирался автором в период с 1997 до 2000 года. Было взято 920 проб почв и почвообразующих субстратов и 60 водных проб.

Методы анализа: Гамма - спектрометрические определение содержаний радия, тория и калия-40 проводилось в аналитическом центре ОИГГМ СО РАН (аналитик A.C. Степин). Лазерно-люминес-центное определение содержания урана выполнялось на лазерном анализаторе «Ангара» в ПГО «Березовгеология» (зав. лабораторией H.A. Чариков). Количественный анализ урана в ряде проб осуществлялся методом тяжелых нейтронов с облучением тепловыми нейтронами на Томском исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т в лаборатории ядерно-геохимических методов исследования кафедры полезных ископаемых и геохимии редких элементов Томского политехнического университета (зав. лабораторией к.т.н. Е.Г. Вертман). Этот метод имеет хорошую сходимость с лазерно-люминесцентным, коэффициент корреляции между определениями проведенными этими методами близок к единице (0,967). Гранулометрический состав определялся в ИП СО РАН по методу Качинского (аналитик H.H. Николаева). Макроэлементный состав оценивался ренгенофлуо-ресцентным анализом в Аналитическом центре ОИГГМ (зав. группой А.Д. Киреев). Анионы в водных пробах устанавливались аналитиками лаборатории Л.И. Разворотневой, В.П. Дубовой, В.Н. Шепелиной объемными (колометрическим и турбидиметрическим) методами. Ка-

тионы в водных пробах измерялись в аналитическом центре ОИГГМ СО РАН атомно-абсорционным методом (аналитик В.Н. Ильина). Уран в водных пробах определялся в аналитическом центре ОИГГМ СО РАН масс-спектрометрическим методом с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-Мс) на приборе ELEMENT фирмы Finnigan Mat, Germany (аналитик И.В. Николаева). Гамма - спектрометрический, лазерно-люминесцентный, ренгенофлуоресцентный и атомно-абсор-ционный методы акредитованы Госстандартом России.

Основные защищаемые положения.

1) Почвообразующие субстраты ландшафтов Приобского плато и восточной части Кулундинской равнины, представленные поздненеоплейстоценовыми лёссами, могут рассматриваться как единый квазиоднородный покров субаэрального происхождения, с исходно однородным распределением естественных радиоактивных элементов.

2) Перераспределение урана и калия в продолжение голоцена зависит от гидротермического режима ландшафтных зон. Существенной миграции радия и тория за это время не произошло и их концентрации находятся на одном уровне. В пределах участков бессточных озерных котловин важным фактором миграции становится анионный состав вод.

3) На основании данных по распределению значений геохимических маркеров (U/U(Ra) и Th/U отношения) получены количественные оценки выноса урана из почвенно-элювиальных профилей юга Западно-Сибирской равнины. Вынос из первого метра почвы составляет 500-1070 кг/км для таёжной зоны и 1350-1850 кг/км2 для зоны сухих степей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались автором на двух Всероссийских молодежных конференциях: «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2001; 2003) и на шести международных конференциях: «Экология России и сопредельных территорий» (Новосибирск, 2000); «Геоинформатика-2000» (Томск, 2000); «Измерения, моделирование и информационные системы как средства реабилитации окружающей среды на городском и региональном уровне» (Томск, 2000); «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики» (Томск, 2001); «Первая международная конференция молодых ученых» (Новосибирск 2002); «II Международная научно-практическая конференция» (Семипалатинск, 2002). По теме

диссертации опубликовано 10 работ, из которых 1 статья в российском журнале, 4 статьи в трудах конференций и тезисы 5 докладов. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Изложена на 217 страницах, содержит 26 таблиц и 42 рисунка. Список литературы состоит из 169 наименований.

' Автор глубоко признателен своему научному руководителю д.г.-м.н. В.П. Ковалеву за постоянную поддержку и помощь в выполнении работы, а также к.г.-м.н. И.Д. Зольникову за неоценимые консультации по вопросам ГИС-анализа и экзодинамики. На всех стадиях выполнения всего комплекса исследований автор постоянно встречал бескорыстную помощь, содействие и поддержку со стороны сотрудников ИГ СО РАН -к.г.-м.н. В. С. Зыкиной, к.г.-м.н. Н.В. Максимовой, В.А. Баландис, Е.А. Вишневской, за что выражает им искреннюю благодарность. Особую благодарность хотелось бы выразить всем сотрудникам лаборатории 819 возглавляемой д.г.-м.н. А.Г. Владимировым и, в особенности, аналитикам этой лаборатории. Отдельно хочется поблагодарить сотрудника ИПА СО РАН к.б.н. Ю.В. Ермолова за помощь в описании и интерпретации почвенных профилей.

Глава 1. Естественные географические, климатические и геолого-геоморфологические условия формирования геохимического фона почвенных профилей региона

Территория трансекга расположена в южной части ЗападноСибирской платформы. Геологическое строение территории представляет чередование горизонтальных слабодислоцированных кайнозойских отложений морского, озерного и субаэрального генезиса (ЗападноСибирская равнина.., 1970). В формирование зоны гипергенеза в полосе трансекга вовлечены в основном четвертичные отложения краснодубровской свиты (и её аналогов - федосовской на юге и лагер-нотомской на севере) озерно-аллювиального и субаэрального генезиса, а также неоплейстоценовые отложения субаэрального происхождения.

Территория трансекта, спокойная в геодинамическом отношении, на большом протяжении имеет равнинный рельеф. В пределах типовых полигонов в соответствии с подходом, предложенным Б.Б. Полыновым (1953) и разработанным А.И. Перельманом (1955; 1979), а также В.А. Алексеенко (2000), выделялись элементарные ланд-

шафты: 1) автономные, которые представлены увалистыми возвышенностями и плоскими водораздельными пространствами; 2) переходные, соответствующие склонам разной крутизны; 3) подчиненные - тальвеги долин с временными и постоянными водотоками. Химическое выветривание происходит во всех типах элементарных ландшафтов; в автономных и переходных ландшафтах оно идет с участием свободного кислорода, а в подчиненных - в безкислородных условиях. Поэтому под почвенно-элювиальными профилями мы понимаем профили всех типов элементарных ландшафтов, а не только автономных как определяет Б.Б. Полынов (1953).

На исследуемой территории трансекта в результате непрерывного изменения солнечной радиации, осадков и отсутствия горных систем сформировалась серия ландшафтно-климатических зон с постепенно изменяющимися гидротермическими условиями от южной тайги (участок Сарафановка) до сухих степей (участок оз. Селитряное) (рис.1). Различие гидротермических условий проявилось в постепенном изменении с севера на юг всех характеристик ландшафта. Увлажнение, избыточное и устойчивое в северной части трансекта, постепенно снижается и на юге территории сменяется скудным с устойчивой засушливостью. Соответственно минерализация вод изменяется от 180 мг/л в таёжной зоне (участок Сарафановка), до 1507 мг/л в степной зоне (участок Малиновый); в бессточных озерных котловинах она поднимается до 8830 мг/л на участке озера Малое Яровое. Среди анионов в поверхностных водах в зоне тайги, а также в северной и центральной частях лесостепи преобладают НС03" и С032". В южной части лесостепной и степной зон на первое место выходит S042" . В озерах концентрации анионов расположены следующим образом: Селитряное - СГ > S042" > НСОз', СОз2" ; Малое Яровое - СГ , S042" > НС03" > С032"; Петухово - НС03" > С032" > СГ > S042". Среди катионов преобладают Na+, Са2+ и Mg2+. Почвенный покров изменяется от таежных дерново-подзолистых, дерново-подзолисто-глеевых почв на севере, до каштановых почв в южной части трансекта. Каждой климатической зоне присущ определенный растительный покров - от лесов с широким распространением верховых олиготрофных болот в таежной зоне до злаково-разнотравных и ковыльных степей с солончаками на юге.

Несмотря на то, что ландшафтная зональность формируется под действием гидротермических характеристик, на изученной терри-

Рис. 1. Ландшафтно-климатическое районирование юга Западной Сибири (Почвенно-географическое районирование, 1977.).

Ландшафтно-климатические зоны: 1 - южная тайга; 2 - подтайга; 3 - лесостепь; 4 - пойменные ландшафты; 5 - боровые террасы; б - сухая степь; 7 - степь; 8-10 горные ландшафты (лесостепные; лесные; межпоясные); 11 - типовые участки: а - "открытые" участки, б - участки бессточных озерных котловин.

Субстрат автономных ландшафтов Субстрат подчиненных ландшафтов

' потери I- о'Гй- о.'оз':' о,о) - о,оо5-отПС! 0.25 0.01 0.01 0.005 :0,00|

' тштсри П о1и?С).05- О.ОГ" 0,005- " <1тНС| 0.21 0.05 0.01 0.005 0.001 "•""'

X о н п

еЗ

' потериП <У$5-005-0,01-0Т11С1 0.25 0.03 0.01 0.005 0.00)

140

Л —Им—И

0,05- 0,01- 0,0О5-^ппп, " потери 1 - оЗГ о^аГ 0^0Г 0ДЮ5-от 11С1 0.25 0.05 0.01 0.005 0.001

я 40

¡4 а 30

я 20

а III

В 0

потерн I - 0,25- и,охотна _0,25___0,0{___р,0(_

потери

0,25.

ОТ11С1 0,25 0.05__0,01__0,005___Р«Р01.. _

<0,001

_,„ ■ 0,05- " 0,01- 0,005- ,пп„.| 0.25 0,05 0,01 0.005 0.001 <и.ш||

I - 0,21- 0,05- 0,01- 0,001-отпа 0.25 0.05 0.01 0.005 0.001 '

« 40

-0 я 30

)Я о 20

м 10

РЧ 0

' ЛОТфи Г^ 0,25-от НС1 0.25 0.05

0.01 0.005 0,001

] в ■

- 0,01- 0,005- _ 1-

0,25- 0,05-ог НС1 0.25 0.05 0.01 0.005 0.001

40 1

20 | ■

10 0 ш гапяга а* шШ

потери 1 -от НС1 0,25 0,25-0,05 0,05-0.01 0,01-0,005

потерн отИС! 0.25

0,25- 0,05- 0,01-0.05 0.01 0.005 0.001

Рис. 2. Распределение гранулометрических фракций в субстратах полигонов трансекта.

100

150

( к

А А

.... ¡1

I А А

#1 I ! ■ а ■ ■ ■ ци А А В

1 ► а

1 в.

в.

■ V '-Ш-И Ж-*-

1 >4 в п

гАг- I с

100

150

Ь, см

1 ¥ ■ * ■ * ■ • Щ V" ■ ■ ■ • ■ А' >;а

\ \

\ Д А в

г ч

1 В

4 ► Ч В,

1 1 V »

/ \

1 > в Г1

и„

1 # '

Участок- Сарафановка.

Почва- Глубокодерново-мелкоподзолистая

Участок - Топтоножка Почва- темно-серая лесная

0 1 2 3 4 5 6 7

9 10

Ь, смн

150 Ь, см''

Участок- Ивановка Почвы: Темно-серая лесная мощная

0123456789 10

Участок-Алеус

Почвы: Чернозем обыкновенный, среднемощный. 0123456789 10

150 11, см,

Участок- Разбойная Почвы: Чернозем южный солонцеватый, среднемощный

150 Ь, см

Участок- Малиновый

Почва- Чернозем обыкновенный мощный

Рис. 3. Распределение ЕРАЭ в почвенных профилях автономных ландшафтов открытых типовых участков. Концентрации и, и(11а), ТЪ в граммах на тонну; К - в процентах.

тории не наблюдается полного соответствия ландшафтных и климатических зон. Также нет полного соответствия между ландшафтной зональностью и гидрогеохимическими обстановками. По нашему мнению причиной расхождения является инерционность почвенного и растительных покровов, режима подземных вод по сравнению с климатом. Поэтому участки несовпадения следует трактовать как артефакты,' оставшиеся от предыдущего расположения гидротермических зон, которые постепенно приближаются к современной зональности.

Глава 2. Строение и история формирования почвообразующего субстрата Почвообразующими породами на территории трансекта служат позднеплейстоценовые породы субаэрального генезиса. Они залегают покровом на более ранних отложениях, зачастую повторяя их рельеф. Этот покров накапливался в результате многоактного навевания пыли, переносившейся из пустынных и полупустынных зон (Архипов, 1971; Волков, 1971, 2003; Волков, Зыкина, Ким, 1989; Зыкина, 1991; и др.). Исходный эоловый материал четвертичных отложений поступал с возвышенностей и гор юга - Алтая и Казахского мелкосопочника, а также Барабинской равнины. Материал при этом откладывался на всей восточной части юга Западной Сибири (Вдовин, Малолетко, 1969; Волков 1968, 1971; Архипов, 1971; и др.). При эоловой транспортировке и отложении материал, слагающий этот покров, гомогенизировался по минералогическому, гранулометрическому и химическому составам. Содержание ЕРАЭ при этом выравнивалось на всей территории отложения эолового материала,

В описанных разрезах лёссовых отложений юга Западной Сибири последним горизонтом является Баганский лёсс, который венчает лёссовую толщу. Этот горизонт сформировался в интервале 12-10 тысяч лет назад. Мощность Баганского лесса превышает мощность почвенного профиля. Именно этот горизонт является почвообразующей породой в большинстве описанных почвенных разрезов (Унифицированная региональная.., 2000; Зыкина, Волков, Семенов, 2000).

Гранулометрический и макроэлементный состав Баганского лёссового горизонта сходен с субстратами типовых полигонов. При изучении почвенных профилей не встречено ни суминского почвенного горизонта, по которому определяют нижнюю границу Баганского лёсса, ни перехода к более ранним лёссовым горизонтам. Это

позволяют сделать вывод о том, что почвообразующий субстрат изучаемых типовых полигонов принадлежит к горизонту Баганского лесса,

Гранулометрический состав автономных и подчиненных ландшафтов типовых участков сходен между собой (рис. 2), за исключением участка Алеус, в котором возрастает доля мелкого песка. Причина этого - близость участка к древней ложбине стока, заполненной песками, что не могло не отразиться на его субстрате. Как видно из рисунка, распределение фракций бимодальное. Выделяются фракции крупной пыли и ила. Первая образуется в процессе физического выветривания (Лёссовые породы.., 1986), она появилась благодаря эоловому переносу. Вторая создаётся при почвообразовании (Орлов, 1985).

В процессе эоловой транспортировки, седиментации и последующего диагенеза материал, слагающий почвообразующий субстрат, многократно перемешивался. Таким образом, до образования голоце-новых почвенных профилей в почвообразующем субстрате изучаемой территории содержание радионуклидов было выдержанным. С голо-ценовым ' временем на плакорах связано формирование единого почвенного покрова. В зависимости от гидротермических режимов отдельных территорий формировались характерные типы почв. Современная почвенная зональность осложнена тем, что в течение голоцена границы климатических зон сдвигались как севернее, так и южнее современного положения и наблюдаемый нами почвенный покров может нести признаки иной климатической зоны.

Глава 3. Распределение естественных радиоактивных элементов в

почвенно-элювиальных профилях типовых полигонов 3.1. Радиоактивное равновесие в породах и минералах, условия его

достижения

Уран и торий - естественные радиоактивные элементы, которые образуют длинные цепочки продуктов распада. В замкнутых системах, из которых не происходит выноса элементов, количество каждого из дочерних изотопов определяется количеством и периодом полураспада материнского элемента, а также собственным периодом полураспада. В таких системах между отдельными членами радиоактивной цепочки устанавливаются секулярные (вековые) равновесия: N1X1 = N2X2 = N3X3 = .... =N„>4,. Где N1, N2, N3,.., Т^р количества атомов

радиоизотопов, а Х,ь Х2, ^з. ••■ К константы распада.

В условиях открытых систем секулярные равновесия нарушаются, так как отдельные члены каждой радиоактивной цепочки имеют разные химические свойства и по-разному включаются в миграцию. Одной из открытых систем является зона гипергенеза, В ней непрерывно действуют биохимический и геохимический переносы вещества, поэтому каждый участок этой зоны обогащается одними элементами и обедняется другими. Известно, что в морских водах концентрация радия намного меньше равновесной с ураном (Евсеева, 1962; 1975; Баранов, 1973; и др.). В почвенно-элювиальных профилях зон окисления установлено, что уран содержится в концентрации ниже равновесной с радием (Поиски.., 1971; Смыслов, 1974; Титаева, 1991, Предотвращение.., 1996 и др.). Несомненно, что уран выносится из зоны гипергенеза и накапливается в океане быстрее, чем равновесный с ним радий. Последний задерживается в почвах и субстратах. По отклонению от равновесного соотношения между ураном и радием можно оценивать степень выноса урана, так как радий имеет слабую степень подвижности и равновесие нарушается благодаря выносу (или привносу) урана.

В изучаемых почвенно-элювиальных профилях типовых полигонов благодаря выносу урана равновесие между Яа и и смещено в сторону радия. Мы принимаем с оговорками, что вынос урана произошел за голоцен, так как в процессе транспортировки и аккумуляции отложений пыли с дефицитом и профицитом 11а из аридных бессточных районов они многократно перевевались. При этом концентрации Яа и и (а также промежуточных долгоживущих элементов - и234 и ТЬ230, которые в модели не учитывалось) выравнивались и приближались к исходным ненарушенным или слабо нарушенным соотношениям. Доказать это предположение в настоящий момент сложно, так как не осталось образцов исходного субстрата. Однако, учитывая, что при локальном перераспределении в пределах бессточных регионов (районов выноса материала из которого сформировался лёссовый покров) равновесие сохраняется, при выдувании грунтов с больших площадей субстраты с дефицитом и профицитом урана по отношению к радию восстанавливали равновесие между этими элементами.

3.2. Распределение естественных радиоактивных элементов в пределах участков

На типовых полигонах с выносом вещества поверхностными

водотоками опробовался гумусовый горизонт и почвообразующий субстрат. Кроме этого, на каждом полигоне были заложены шурфы для изучения полных почвенных профилей автономных и подчиненных ландшафтов. Всего на каждом из участков закладывалось по 4060 копуш глубиной 80-100 см в зависимости от мощности гумусового горизонта и по 2-3 шурфа глубиной 180-210 см для изучения распределения элементов в почвенных профилях.

Плотность опробования составляла в среднем 1-3 точки на квадратный километр. При опробовании исполнители стремились в рамках имевшихся возможностей максимально представительнее охарактеризовать разные типы ландшафтов. Это и было основным требованием при пробоотборе.

Распределение естественных радиоактивных элементов на территории трансекта подчиняется нормальному закону. Исключение составляет калий, на распределение которого большое влияние оказывает тип почв. Его распределение в субстрате имеет правосторонний эксцесс, а распределение в гумусовом горизонте - бимодальное. В левом пике собрались пробы северной половины трансекта, где сосредоточены почвы с кислой средой, а правый пик представлен щелочными почвами южной половины трансекта. В пределах отдельных полигонов распределение всех элементов приближается к нормальному закону.

На рисунке 3 показано распределение ЕРАЭ по почвенным профилям. Отчетливо отмечается унаследование почвами радиогеохимического фона почвообразующего субстрата. Для тория, радия и калия наблюдается снижение концентрации при переходе от почвообразующего субстрата к гумусовому горизонту; причина этого -уменьшение в последнем доли алюмосиликатной составляющей. С этим связано появление корреляции между концентрациями этих элементов. Аномально низкие концентрации и(11а), тория и калия отмечаются в илах подчиненных ландшафтов. Уран, напротив, в илах накапливается на органическом веществе.

На всех «открытых» участках развит промывной режим, при котором растворенный уран выносится из почвенных профилей. Уран-радиевое равновесие в пределах почвенных профилей не достигается. Накопление урана отмечается только в отдельных точках подчиненных ландшафтов, где он накапливается на глеевом геохимическом барьере. Вместе с тем, перераспределение ЕРАЭ между разными элементарными

ландшафтами незначительно: в большинстве случаев его нельзя назвать достоверным, так как доверительные интервалы перекрываются.

В донных осадках бессточных озер происходит накопление урана на комплексе геохимических барьеров: испарительном, сорбционном, глеевом и сероводородном. Наиболее интенсивно уран переносится с гидрокарбонат-ионом. Максимальные концентрации отмечены в донных отложениях содовых озер, где его концентрации превышают содержания в

Рис.4. Соотношение содержаний урана и тория в почвах и донных отложениях бессточных кулундинских озер с разным типом засоления.

и, г/т и(Да), г/т ТЬ, г/т К,%

озеро Малое Яровое (сульфатно-хлоридное)

Субстрат 2,3-5,6 0,7-2,1 2,0-5,3 1,1-1,8

Почвы 2,1-3,4 1,0-2,2 3,2-7,5 1,5-2,1

Донные осадки 6,0-8,0 1,0-1,5 4,1-7,1 1,5-1,9

озеро Селитреное (хлоридное)

Субстрат 1,4-1,8 0,7-2,3 3,4-7,0 1,6-1,8

Почвы 1,1-1,9 0,8-1,2 3,4-5,4 1,7-2,0

Донные осадки 1,1-2,4 0,6-2,0 2,6-6,1 0,5-1,7

озеро Петухово (содовое)

Субстрат 0,9-1,3 0,5-0,7 1,9-2,6 1,5-1,7

Почвы 0,8-1,0 0,5-0,6 2,2-3,0 1,6-1,8

Донные осадки 2,0-15,0 0,6-1,8 1,3-3,0 0,5-1,6

Табл. 1. Диапазоны концентраций радионуклидов в субстратах, почвах и донных отложениях участков бессточных озерных котловин.

Под действием испарительного и сорбционного геохимических барьеров происходит накопление урана в прилегающих к озерам почвенно-элювиальных профилях. В них грунтовые воды, поднимаясь по капиллярам, увеличивают концентрации растворимых соединений, а также урана по всему почвенному профилю.

Глава 4. Радиогеохимический фон ландшафтов Приобского плато и Восточной Кулунды и вынос естественных радиоактивных элементов на протяжении голоцена

На рисунке 5 показано значение средних концентраций в автономных ландшафтах полигонов трансекта. В подчиненных ландшафтах не выявлено явных климатических закономерностей. Распределение элементов в них наиболее неравномерно, для них характерны наибольшие доверительные интервалы и диапазоны концентраций. Это связано с тем, что под действием плоскостной и линейной эрозии в подчиненные ландшафты сносится взвешенный и растворенный материал из разных горизонтов других элементарных ландшафтов. Поэтому почва подчиненных ландшафтов представляет собой смесь материала разных почвенных горизонтов со всего типового полигона. Содержание ЕРАЭ в отдельных пробах зависит от соотношения органической и алюмосиликатной составляющих материала пробы.

Уран. Для почвообразующего субстрата характерно постепенное снижение с севера на юг среднего содержания урана, несмотря на то, что доверительные интервалы отдельных полигонов перекрываются. Минимальные значения отмечаются на участке Алеус. Причиной этого является разбавление суглинистого субстрата полигона кварц -полевошпатовыми песками, которые привносились из близлежащей ложбины стока.

По нашему мнению, тенденция снижения с севера на юг среднего содержания урана в почве и почвообразующем субстрате возникла под действием гипергенных процессов. В гумусовом горизонте это снижение выявляется более отчетливо и доверительные интервалы на наиболее контрастных участках (Сарафановка и Малиновый) уже не пересекаются. Причина снижения концентрации урана с севера на юг состоит в увеличении концентрации гидрокарбонат-иона в атмосферных и почвенных водах. Это увеличение хорошо прослеживается по химическому составу поверхностных водотоков. В присутствии карбонат-иона уран образует уранил-карбонатные комплексы, которые

УРАН

УРАН ПО РАДИЮ

~Т И А Р М ТОРИЙ

„,5| _ т - д р м"

КАЛИЙ

С Т И А Р М "" С Т П Р м Рис. 5. Изменение средних значений, доверительных интервалов и диапазона значений ЕРАЭ в субстрате автономных ландшафтов (А) и в гумусовом горизонте автономных ландшафтов (Б). По оси X - участки (Сарафановка, Топтоножка, Ивановка, Алеус, Разбойная, Малиновый); по оси У - концентрации: и, ЩЯа), ТЬ - г/т; К - %.

способны мигрировать на большие расстояния. Содовое выщелачивание урана хорошо изучено, оно используется в технологических циклах для извлечения урана (Яжин, 1961; Основные черты.., 1963; Попов, Лобанов, 1970; Громов, 1978; и др.). По этой же причине среди бессточных озерных котловин максимальное накопление наблюдается в донных отложениях содовых озер. Содовые воды выщелачивают уран из окружающих грунтов и доставляют его в озерные котловины, где он накапливается на серии геохимических барьеров - испарительном, сорбционном, востановительном, глеевом и отчасти сероводородном (Перельман, 1968; 1979; Евсеева, Перельман, 1962).

Радий и торий. Существенного перераспределения тория и радия между отдельными ландшафтно-юшматическими зонами не происходит и их концентрации находятся на одном уровне. При переходе от подпочвенного субстрата к гумусовому горизонту происходит разбавление верхнего горизонта гумусом и концентрация этих элементов снижается. Поскольку оба этих элемента связаны с алюмосиликатной составляющей почв, между ними часто наблюдается корреляция (Распределение радионуклидов.., 1993).

Калий. Как показывают наши исследования, калий сильнее всего отзывается на гидротермическую зональность. Отчетливый тренд увеличения средней концентрации калия направлен с севера на юг. Содержание калия имеет обратную корреляцию с количеством метеорных водных осадков (коэффициент корреляции -0,90 для 17му-сового горизонта и -0,91 для подпочвенного субстрата). Они и являются причиной снижения концентрации калия с юга на север. Чем больше через почвенно-элювиальный профиль проходит воды, тем больше вымывается калия. Увеличение содержания калия в южной части лёссового покрова согласуется с данными других авторов (Лёссовые породы.,, 1986).

Для всех «открытых» участков по значениям геохимических маркеров проводилась оценка количества урана, вынесенного от начала голоцена до наших дней. Для участков бессточных озерных котловин такой оценки не проводилось, так как в субстратах присутствуют более ранние пески, в которых сложно установить предголоценовое содержание ЕРАЭ. На всех автономных ландшафтах «открытых» участков фактическая концентрация урана меньше (на 16 - 38%) чем концентрация, полученная по измерению радия, что говорит о выносе урана из этих ландшафтов. Обратная тенденция отмечается в отдельных

точках подчиненных ландшафтов, на которые не привносился взвешенный материал под действием плоскостной и линейной эрозии. В таких точках реальная концентрация урана может превышать концентрацию урана, рассчитанную по измерению радия. Для количественной оценки выноса урана привлекались три маркера: 1) отношение урана к урану, определенному по радию, 2) отношение тория к урану, и 3) отношение тория к урану, определенному по радию в урановом эквиваленте (рис. 6).

—А—.. Х-"7- ------ -

-•А-—-'

-1-1-1-1-1-1-

Сарафановка Топтоножка Ивановна Л.'иус РязбоПнля МалнповыП

_ _ - - ''''м''^

Ж—-"

-+- и/и(Яа)

-»- ти/и

--*- ПАКЯа) №

- Сарафановка Топтоножка Ивановка Алеус Разбойная Малиновый

Рис. б. Изменение значений геохимических маркеров в автономных ландшафтах "открытых" полигонов трансекта. А - почвообразующий субстрат, Б - гумусовый горизонт. Пунктиром проведены линии трендов.

В гумусовом горизонте отношение наличного урана к и (11а) постепенно снижается, а отношение тория к урану непрерывно возрастает. На основании этого можно сделать вывод о том, что вынос происходит интенсивнее в южных полигонах трансекта. Отношение тория к и(11а) в почвах находится на одном уровне, это подтверждает исходно однородное распределение урана и тория в лёссах. В почво-образующем субстрате отмечаются те же закономерности, но проявлены они слабее. Отношение тория к эквивалентному и(Ла) в подпочвенном субстрате более однородно, чем в гумусовом горизонте.

Анализ выявленных закономерностей показывает, что процессы почвообразования перераспределяют содержание урана в соответствии с гидротермическими характеристиками участков. Содержание урана на глубину гумусового горизонта четко соответствует климатическим характеристикам. В почвообразующем субстрате связь с гидротермическим режимом проявлена слабее. Вынос урана отмечается и на больших глубинах (отношение урана к радию в урановом эквиваленте на глубине ~ 2 метров меньше единицы). Этот вынос отчетливо не коррелирует с современным гидротермическим режимом полигонов.

Используя геохимические маркеры, можно провести количественную оценку урана, вынесенного за голоцен. Оценка по разности 1Д11а) - идом проводилась исходя из предпосылки, что в закрытой системе отношение урана к радию в урановом эквиваленте равно единице. От концентрации урана, полученной гамма-спектрометрическим методом (исходная концентрация урана в лёссовом покрове), отнималась концентрация урана, полученная лазерно-люминесцентным методом. Разность концентраций урана мы распространяем на слой мощностью 50 см и площадью квадратный километр. Таким пересчетом получаем количество вынесенного за голоцен урана для гумусового горизонта (на изучаемых полигонах мощность гумусового горизонта изменяется от 30 до 60 см, для удобства расчета средняя мощность принята за 50 см) и для подпочвенного субстрата (50-100 см). При пересчете плотность ¡умусового горизонта принималась равной 1,6 г/см3, плотность суглинка -2,6 г/см3.

Оценка по уран-ториевому отношению проводилась исходя из предпосылки, что в подпочвенном субстрате средние предголоценовые концентрации для тория и урана равны 7,84 и 2,09 г/т, а их отношение -3,75. Эти цифры получены по соотношению тория к урану, определенному

по радию, и принимались за характеристики первоначального субстрата. После этого по отклонению Th-U отношения вычислялось изменение концентрации урана. Концентрация тория принята за константу. Дальнейшие вычисления проводились, как для первого маркера.

На рисунке 7 показан вынос урана в килограммах с квадратного километра из первого метра почвы автономных ландшафтов и го типовых участков целиком (при оценке выноса из типовых участков учитывались все типы элементарных ландшафтов). Точками показаны средние концентрации, линиями и штриховкой доверительные интервалы.

Из анализа рисунка видно, что оценки, полученные по разным маркерам, коррелируют между собой. Отчетливо видна общая тенденция увеличения интенсивности выноса с севера на юг. Вынос из первого метра почвенно-элювиального профиля автономных ландшафтов изменяется от 300-700 кг/км2 на севере трансекта до 1400-1950 кг/км2 на юге для автономных ландшафтов. Для типового полигона (учитывались все типы элементарных ландшафтов) вынос изменяется от 500-1070 кг/км2 на севере трансекта до 1350-1850 кг/км2 на юге.

На заключительном этапе полученные оценки сравнивались с современным выносом урана реками. Расход воды в Оби в районе Колпашевского гидропоста составляет 4170 м3/с (Ресурсы.., 1972). Средняя концентрация урана в Оби принята 10"6 г/литр (Содержание урана.., 1958), то есть ежегодно выносится 132 тонны урана. Поскольку нас интересует только равнинная часть водной артерии, от этой цифры надо отнять 34 тонны урана, доставляющихся с гор и предгорий Алтая (расход воды по данным гидропоста Фоминское (при слиянии Бии и Катуни) 1090 м3/с; концентрация та же). Экстраполируя эти данные на весь голоцен (ЮОООлет), получаем оценку 9,8 105 тонн урана.

По нашим данным средний вынос из верхнего метра почвы таёжной и лесостепной зоны составляет 800 кг/км2 (степная часть Алтая относится к водосборам Иртыша и озер Кулундинской и Барабин-ской равнин). Умножая эту цифру на площадь водосбора степной части Оби - 387800 (Ресурсы.., 1972) получаем оценку 3,11 105 тонн урана. Эти оценки, полученные по независимым данным, на взгляд

2000 18001600 1400 1200 1000 800 • 600 400 ■ 200 ■ 0 •

2000' 1800 -1600. 140012001000800 -600 -400 -200 -О -

Рис.,7. Оценка выноса урана на протяжении голоцена, проведенная по значениям геохимических маркеров из вехнего слоя мощностью один метр (кг/км2): А - автономных ландшафтов, Б - в целом по участку.

А ^

лХ'хлЛО I

\ \ - к л//1л/уаа/Ч\

ч\\

цУ' ♦ и (11а) - Ц,К1М ' —и—хь/и

------1---1---1-

Сарафамовка Топтоножкя Ивановка Алеус Разбойная Малиновый

автора вполне сопоставимы, так как мощность зоны гипергенеза, из которой происходит вынос урана, превышает первый метр почвы в несколько раз. Это подтверждает правдоподобность и достоверность наших оценок и корректность использования примененных геохимических маркеров для проведения оценок выноса урана за продолжительные отрезки времени.

Заключение

Восточная часть Юга Западной Сибири является единственным регионом на территории Евразийской части России, уникальность которого состоит в однородности и выдержанности почвообразующего субстрата. В позднем плейстоцене на юге Западно-Сибирской равнины сформировался очередной покров лёссов, составляющий минеральную основу современных почвенно-элювиальных профилей элементарных автономных ландшафтов. Лёссы представляют собой образования, быстро нарастающие благодаря непрерывному привносу однородного эолового материала с прилежащих с юга и юго-запада районов Алтая и Северного Казахстана.

В голоцеиовое время на этом покрове формируется отчетливая ландшафтно-климатическая зональность с разными гидротермическими режимами. В почвенно-элювиальных профилях равнины происходит перераспределение макро- и микроэлементов. На примере примесей урана, тория, радия (микроэлементы) и калия (макроэлемент) открывается возможность регистрации эффективности переносов за голоцен (десять тысяч лет).

За это время можно было ожидать установления отчетливой радиогеохимической зональности на территории юга Западной Сибири, однако, на практике это отмечается только для калия и в меньшей степени для урана. Причин тому несколько. Во-первых, границы ландшафтно-климатических зон за время почвообразования многократно сдвигались как к северу, так и к югу от современного положения и более инертные процессы гипергенеза не успевают привести распределения исследуемых элементов в соответствие с текущей климатической ситуацией. Во-вторых, эоловый перенос и сейчас продолжает нивелировать неоднородности почвенного субстрата. Особенно этот процесс возрос за последние десятилетия благодаря распашке большей части лесостепной и степной зон (Адаменко, 1974; Панфилов, Чащина и др., 1979).

Несмотря на эти факторы, продолжающие нивелировать распределение ЕРАЭ в почвах, выявляются закономерности изменения соотношений урана и калия, отличающихся от радия и тория большей подвижностью. Показано что, в полигонах трансекта из почв и почво-образующих субстратов в течение голоцена вынесено до 25% от исходно содержавшегося урана. Максимальный вынос отмечается в зоне степей, а минимальный - в таежной зоне. Этот тренд мы связываем с увеличением содержания карбонат-иона в атмосферных и поверхностных водах южной части трансекта. Калий, напротив, интенсивнее всего выносится из таёжной зоны. Его содержание увеличивается в степной зоне по сравнению с южной тайгой на ~ 20%. Причина этого состоит в изменении объемов атмосферных осадков. Перераспределения тория и радия между отдельными ландшафтно-климатическими зонами не происходит, и их концентрации находятся на одном уровне.

Полученные нами оценки согласуются с современным выносом урана реками. Это подтверждает корректность использования геохимических маркеров для проведения оценок выноса урана за продолжительные отрезки времени.

Список работ опубликованных по теме диссертации

1) Богуславский А.Е., Вишневская Б.А. Использование ГИС-технологий для оценки влияния ландшафтных обстановок на распределение радиоактивных элементов (на примере типовых районов юга Западной Сибири) // Труды международной научно-практической конференции «Геоинформатика-2000»,-Томск: ТГУ, 2000,- С. 187-190.

2) Богуславский А.Е. Изучение распределения радиоактивных элементов в ландшафтах Западной Сибири. //Материалы V МЭСК "Экология России и сопредельных территорий." Экологический катализ. Новосибирск , Изд-во НГУ, 2000, С. 156-157.

3) Баландис В.А., Зольников И.Д., Богуславский А.Е. Использование геоинформационных технологий для региональных экогеохимических исследований на примере юга Западной Сибири. // Труды международной конференции «Измерения, моделирование и информационные системы как средства реабилитации окружающей среды на городском и региональном уровне". Томск, 2000. С. 68-72

4) Богуславский А.Е. Изучение распределения естественных радиоактивных элементов в ланд-шафтах Западной Сибири. Труды

докладов международной конференции «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики» Томск, 2001. С. 99-104.

5) Богуславский А.Е. Геоэкологическое районирование юга Западной

Сибири на основе анализа устойчивости ландшафтов и условиях изменения климата. // Материалы XIX Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» 24-28 апреля 2001 г. Иркутск: Ичд-по ЮК СО РАН С. 185-186.

6) Balandis V., Boguslavskiy A., Zolnikov I. Using CHS for environmental geochemical research in the south of Western Siberia. // HUG XL Abstract 2001. p.

510. 40

7) Богуславский A.E. Особенности распределения U, Ra, III и К d ландшафтах Приобского плато. Доклады II Международной научно-практической конференции, Семипалатинский государственный университет имени Шакарима, 16-18 октября 2002 г, Том II.- Семипалатинск, 2002,-стр.470-474.

8) Богуславский А.Е. Особенности распределения U, Ra, Th и К в ландшафтах Приобского плато И Восточной Кулунды, Тезисы первой Сибирской Международной конференции молодых ученых по наукам о земле. Новосибирск ОИГГМ СО РАН, 2002, С. 20-21.

9) Богуславский А.Е. Распределение естественных радионуклидов в голоценовых ландшафтах (на примере приобского плато). // Материалы XX Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» 25-30 апреля 2003 г. Иркутск: Изд-во ИЗК СО РАН С. 207-208.

10) А.Е. Богуславский, В.П.Ковалев Перераспределение естественных радиоактивных элементов в голоценовых ландшафтных зонах Приобского плато и Восточной Кулунды // Химия в интересах устойчивого развития.-2003. - № 6. С. 844 - 855

Технический редактор О.М.Вараксина

Подписано к печати 13.10.2003 Формат 60x84/16. Бумага офсет №1. Гарнитура Тайме. Офсетная печать. Печ. Л. 1,2. Тираж 120. Зак. № 362

Издательство СО РАН. 600090, Новосибирск, Морской пр. 2 Филиал «Гео». 630090, Новосибирск, пр. Ак.Коптгога, 3

11 ? о з г

âooM

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Богуславский, Анатолий Евгеньевич

Введение

Глава 1 Естественные географические, климатические и геолого-геоморфологические условия формирования геохимического фона почвенных профилей региона

1.1 Геологическое строение

1.2 Геоморфологическое строение

1.3 Современный климат

1.4 Гидрография

1.5 Современная растительность чг±

1.6 Почвенный покров

Глава 2 Строение и история формирования почвообразующего субстрата

2.1 Гранулометрический состав

2.2 Минеральный состав почвообразующих пород

2.3 Химический состав почвообразующих пород

2.4 Концентрации естественных радиоактивных элементов в почвообразующих породах юга Западной Сибири

2.5 Генезис почвообразующих пород юга Западной Сибири

2.6 Возраст лессовидных отложений

Глава 3 Распределение урана в почвенно-элювиальных профилях типовых полигонов

3.1 Естественные радиоактивные элементы в породах, почвах и водах (химические свойства, поведение, специфика и тд.)

3.2 Распределение урана в ландшафтах «открытых» участков

3.3 Распределение урана в ландшафтах участков бессточных озерных котловин

Глава 4 Радиогеохимический фон ландшафтов Приобского плато и Восточной Кулунды и вынос естественных радиоактивных элементов на протяжении голоцена

4.1 Гипергенное перераспределение естественных радиоактивных элементов в ландшафтах Приобского плато и Восточной

Кулунды

4.2 Оценка выноса урана на протяжении голоцена

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Гипергенное перераспределение естественных радиоактивных элементов в голоценовых ландшафтных зонах Юга Западно-Сибирской равнины"

Актуальность: Изучение закономерностей миграции и накопления естественных радиоактивных элементов: урана, радия, тория и изотопа К-40 актуально по нескольким причинам: 1) их концентрациями обусловлена величина наземной составляющей природного радиационного фона; 2) знание закономерностей миграции этих элементов открывает возможность прогнозировать их поведение в техногенных аномалиях, сформированных при добыче и переработке радиоактивных руд, в том числе на хвостохранилищах предприятий ядерно-топливного цикла, нарабатывающих обогащенный уран; 3) выявление особенностей поведения радиоактивных элементов в разных ландшафтно-климатических зонах позволяет моделировать изменение интенсивности протекания геохимических процессов в техногенных и природных аномалиях в условиях изменения климата и получать исходные данные к составлению правдоподобных сценариев экобезопасной локализации и консервации соответствующих радиоактивных отходов в зоне гипергенеза.

Постановка задачи. Формирование геохимического фона в зоне гипергенеза зависит от многих факторов. Зона гипергенеза - область взаимодействия компонентов, на которое одновременно оказывают воздействие литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера. Влияние литосферы сказывается в химизме и формах нахождения химических элементов в почвообразующем субстрате, атмосфера и гидросфера определяют газовый, водный и температурный режим, а биосфера, перерабатывая подпочвенный субстрат, создает почвенный покров, в котором формируются свои условия перераспределения вещества. Зона активного водообмена является природным проточным химическим реактором, вещество в котором постоянно движется в двух направлениях вниз со стоком вод и вверх по капиллярным каналам грунта и корней растений. Биологический круговорот обогащает верхние горизонты почвы рядом элементов, а процессы взаимодействия в системе вода - порода обеспечивают перенос элементов по зонам фильтрации и дренажа с формированием зональных элювиальных профилей. Осложнения создаются латеральными переносами вещества в растворенной форме с подземным стоком и в дисперсной с поверхностным стоком (эрозия), а также эоловым переносом. Одно- и противоположно направленное действие этих биохимических и геохимических процессов и создает наблюдаемый геохимический фон элементов почв и субстратов (Вернадский, 1934; Виноградов, 1957).

Соотношение интенсивностей биоорганических и неорганических перемещений вещества может существенно изменяться. В эпохи похолоданий увеличивается аридизация климата и развиваются эоловые процессы. Материал поднимаемый ветром в процессе транспортировки многократно перемешивается и покрывает обширные территории покровом квазиоднородного состава. Примером этого служат лессовые толщи Западно-Сибирской равнины, обширные по простиранию и выдержанные по химическому, минералогическому и механическому составам. В эпохи потепления на первое место выходит биологическое перемещение вещества с формированием достаточно мощного гумусового слоя. Так, на протяжении большей части голоцена формируются ландшафтно-климатические зоны с характерными для каждой из них растительностью, почвенным покровом и, как следствие, перераспределением химических элементов.

В разных ландшафтно-климатических зонах вынос отдельных элементов происходит с разной скоростью. Учитывая, что верхняя часть лессовидного покрова сформировалась на рубеже голоцена 12-10 тысяч лет назад, мы считаем, что можно оценить объём выноса отдельных элементов за этот период. Однородность лессового чехла открывает возможность сравнивать скорости выноса элементов в разных ландшафтно-климатических зонах. Наиболее удобными для такой оценки представляются естественные радиоактивные элементы. Известно, что при распаде их материнские и дочерние изотопы связываются секулярными соотношениями. Поскольку материнские и дочерние элементы различаются по своим химическим свойствам, постольку они характеризуются разной растворимостью и миграционной активностью. Поэтому (кроме перераспределения абсолютных содержаний) можно использовать отклонения от равновесного соотношения количеств материнского и дочернего элементов, что позволяет более корректно произвести такие оценки. Цели и задачи:

4) Провести оценку количества урана, вынесенного с исследуемой территории за голоценовый интервал времени.

В соответствии с этими задачами определилась и структура работы. В первой главе рассматриваются во взаимосвязи климатические, географические и геолого-геоморфологические условия формирования геохимического фона почвенных профилей. Во второй рассматриваются закономерности распределения и условия формирования фазового и фракционного состава почвообразующего субстрата. В третьей изложены химические и геохимические свойства естественных радиоактивных элементов и описано их поведение в почвенно-элювиальных профилях. В четвертой обобщены результаты определения фона и оценки выноса изучаемых элементов.

Научная новизна. Впервые для этой территории проведены количественные оценки выноса и перераспределения естественных радиоактивных элементов в продолжение голоцена. Были оценены различия перераспределения изучаемых элементов в пределах контрастных ландшафтно-климатических зон.

Фактический материал. Для выявления особенностей поведения (мобилизации, транспортировки и накопления) ЕРАЭ в почвенно-элювиальных профилях равнинных ландшафтов был заложен субмеридиональный трансект, представленный рядом полигонов, принадлежащих разным физико-географическим зонам. Всего было выбрано шесть участков в пяти ландшафтных зонах и подзонах (начиная от южной тайги и кончая сухой степью), в которых наблюдается вынос вещества за пределы полигона с поверхностным и подземным стоком («открытые» участки). Кроме этого изучались три участка, бессточных озерных котловин, в которых отсутствует перенос вещества поверхностным стоком за пределы полигонов (закрытые участки). Они были взяты для сравнения с «открытыми» ландшафтами и для определения степени накопления ЕРАЭ в этих

•у условиях. Размеры отдельных полигонов изменяются от 35 до 80 км .

Критериями при выборе полигонов были: 1) типичность выбранного полигона для соответствующей ландшафтно-климатической зоны;

2) преобладание в почвообразующих субстратах покровных лёссов;

3) наличие, на полигоне всех типов связанных катенами элементарных ландшафтов; 4) антропогенное преобразование ландшафтов полигона по возможности минимализировалось.

Типичность полигона. Для каждой конкретной ландшафтно-климатической зоны полигон выбирался таким образом, чтобы он мог более-менее достоверно характеризовать представляемую зону. На полигоне должны быть проявлены характерные для зоны геоморфологическое строение, растительный и почвенный покровы.

Преобладание лёссов или лёссовидных суглинков в почвообразую-щем субстрате автономных ландшафтов. Полигоны закладывались так, чтобы почвообразующим субстратом для разных ландшафтно-климатических зон служили однотипные породы, характеризующиеся близостью исходного минералогического и химического состава. Это делалось, для того чтобы можно было сравнивать интенсивность перераспределения изучаемых элементов при различных гидротермических условиях.

Наличие на полигоне всех взаимосвязанных типов элементарных ландшафтов. Для того чтобы можно было оценивать перемещение между отдельными элементарными ландшафтами, полигоны закладывались так, чтобы были представлены все типы элементарных ландшафтов: автономные, переходные и подчиненные. При этом разработанность гидросети на разных полигонах была сопоставимой, так чтобы ландшафты были в равной степени дренируемы. Этому требованию отвечают верховые участки гидросети, разрабатывающиеся позднечетвертичное время.

Минимум антропогенного воздействия. По возможности полигоны закладывались так, чтобы антропогенное воздействие на этих территории было минимальным. В условиях северной части трансекта это условие выполнялось полностью. В участках центральной и особенно южной частей трансекта, где суммарная распашка превышает 75% (плакоры распаханы, практически повсеместно), пробы отбирались в колках и переходных зонах от плоскотины к склону. На переходных и подчиненных ландшафтах антропогенное воздействие сказывалось только косвенно через увеличение твердого стока с распаханных территорий.

Схемы опробования составлялись автором в результате ГИС анализа топокарт. Фактический материал на полигонах собирался автором в период с 1997 по 2000 годы. Всего было отобрано около 920 проб почв и подпочвенных субстратов и около 60 водных проб.

Аналитические работы.

Гамма - спектрометрические определения радия, тория и калия-40 проводилось в аналитическом центре ОИГТиМ СО РАН. Анализ проводился на гамма - спектрометрических установках с колодезными сцинтилляционными кристаллами Nal(Tl) (аналитик А.С. Степин).

Лазерно-люминесцентное определение содержания урана в пробах определялось по свечению водных вытяжек на лазерном анализаторе «Ангара» в ПГО «Березовгеология» (зав. лабораторией Чариков Н.А.).

Количественный анализ урана в ряде проб проводился также методом тяжелых нейтронов с облучением тепловыми нейтронами на Томском исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т в лаборатории ядерно-геохимических методов исследования кафедры полезных ископаемых и геохимии редких элементов Томского политехнического университета (зав. лабораторией к.т.н. Вертман Е.Г).

Механический состав определялся в ИП СО РАН по методу Качин-ского (аналитик Н.Н. Николаева).

Макроэлементый состав устанарливался ренгенофлуоресцентным анализом в Аналитическом центре ОИГГиМ (зав. аналитической группой А.Д. Киреев).

Анионы в водных пробах определялись аналитиками 819 лаборатории Л.И. Разворотневой, В.П. Дубовой, В.Н. Шепелиной объемными (колометрическим и турбидиметрическим) методами.

Катионы в водных пробах определялись в аналитическом центре ОИГТиМ СО РАН атомно-абсорционным методом (аналитик В.Н. Ильина).

Уран в водных пробах определялся в аналитическом центре ОИГГиМ СО РАН масс-спектрометрическим методом с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-Мс) на приборе ELEMENT фирмы Finnigan Mat, Germany (аналитик И.В. Николаева).

Гамма - спектрометрический, лазерно-люминесцентный, ренгеноф-луоресцентный и атомно-абсорционный методы акредитованы госстандартом России.

Практическая значимость. Полученные данные по перераспределению естественных радиоактивных элементов используются при составлении долгосрочных прогнозов по поведению этих элементов в техногенных аномалиях, сформированных при работе предприятий топливно-ядерного цикла (ОАО «НЗХК»). Также эти данные окажутся полезными при решении вопроса о наиболее экобезопасном территориальном размещении могильников радиоактивных отходов, полученных при добыче и переработке радиоактивного сырья.

Защищаемые положения:

1) Почвообразующие субстраты ландшафтов Приобского плато и восточной части Кулундинской равнины представленные поздненеоплейстоценовыми лёссами могут рассматриваться как единый квазиоднородный покров суб-аэрального происхождения с исходно однородным распределением естественных радиоактивных элементов.

2) Перераспределение урана и калия на протяжении голоцена зависит от гидротермических режимов ландшафтных зон. Существенной миграции радия и тория за это время не происходит, и их концентрации находятся на одном уровне. В пределах участков бессточных озерных котловин важным фактором миграции становится анионный состав вод.

3) На основании данных по распределению значений геохимических маркеров (U/U(Ra) и Th/U отношения) получены количественные оценки выноса' урана из почвенно-элювиальных профилей юга Западно-Сибирской равнины. Он составляет 500-1070 кг/км2 для таёжной зоны и 1350-1850 кг/км2 для зоны сухих степей.

Апробация работы и публикации. По материалам диссертации сделаны доклады на научных конференциях и симпозиумах:

• Международная научно-практическая конференция «Геоинформатика-2000». Томск: ТГУ, 2000г.

• Пятая международная экологическая конференция «Экология России и сопредельных территорий." Новосибирск, 2000г.

• Международная конференция «Измерения, моделирование и информационные системы как средства реабилитации окружающей среды на городском и региональном уровне". Томск, 2000г.

• Международная конференция «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики» Томск, 2001г.

• XIX Всероссийская молодежная конференция «Строение литосферы и геодинамика». Иркутск, 2001г.

• Первая международная конференция молодых ученых Новосибирск 2002.

• II Международной научно-практической конференции, Семипалатинск Семипалатинск, 2002.

• XX Всероссийская молодежная конференция «Строение литосферы и геодинамика». Иркутск, 2003г.

Основные материалы и научные выводы диссертации изложены в следующих публикациях:

• Богуславский А.Е., Вишневская Е.А. Использование ГИС-технологий для оценки влияния ландшафтных обстановок на распределение радиоактивных элементов (на примере типовых районов юга Западной Сибири) // Труды международной научно-практической конференции «Геоинформатика-2000».-Томск: ТГУ, 2000.- С. 187-190.

• Богуславский А.Е. Изучение распределения радиоактивных элементов в ландшафтах Западной Сибири. //Материалы V МЭСК "Экология России и сопредельных территорий." Экологический катализ. Новосибирск , Изд-во НГУ, 2000, С. 156-157.

Баландис В.А., Зольников И.Д., Богуславский А.Е. Использование геоинформационных технологий для региональных экогеохимических исследований на примере юга Западной Сибири. // Труды международной конференции «Измерения, моделирование и информационные системы как средства реабилитации окружающей среды на городском и региональном уровне". Томск, 2000. С. 68-72

Богуславский А.Е. Изучение распределения естественных радиоактивных элементов в ландшафтах Западной Сибири. Труды докладов международной конференции «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики» Томск, 2001. С. 99-104.

Богуславский А.Е. Геоэкологическое районирование юга Западной Сибири на основе анализа' устойчивости ландшафтов в условиях изменения климата. // Материалы XIX Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» 24-28 апреля 2001 г. Иркутск: Изд-во ИЗК СО РАН С. 185-186.

Balandis V., Boguslavskiy A., Zolnikov I. Using GIS for environmental geochemical research in the south of Western Siberia. // EUG XI. Abstract 2001. p. 510.

Богуславский А.Е. Особенности распределения U, Ra, Th и K40 в ландшафтах Приобского плато. Доклады II Международной научно-практической конференции, Семипалатинский государственный университет имени Шакарима, 16-18 октября 2002 г, Том Н.Семипалатинск, 2002.- стр.470-474.

Богуславский А.Е. Особенности распределения U, Ra, Th и К40 в ландшафтах Приобского плато И Восточной Кулунды. Тезисы первой Сибирской Международной конференции молодых ученых по наукам о земле. Новосибирск ОИГГМ СО РАН, 2002, С. 20-21. Богуславский А.Е. Распределение естественных радионуклидов в голо-ценовых ландшафтах (на примере приобского плато). // Материалы XX Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» 25-30 апреля 2003 г. Иркутск: Изд-во ИЗК СО РАН С. 207208.

• А.Е. Богуславский, В.П. Ковалев Перераспределение естественных радиоактивных элементов в голоценовых ландшафтных зонах Приобского плато и Восточной Кулунды // Химия в интересах устойчивого разви-тия.-2003. - № 6. С. 844 - 855.

• Динамика накопления урана в донных отложениях озерных котловин Кулундинской равнины// Сибирский экологический журнал (в печати).

Особую благодарность автор выражает научному руководителю д.г.-м.н. В.П. Ковалеву. Без его постоянной помощи и руководства эта работа не могла бы состояться. Не менее благодарен автор к.г.-м.н. И.Д. Зольни-кову за неоценимые консультации по вопросам четвертичной геологии и экзодинамики.

На всех стадиях выполнения всего комплекса исследований автор постоянно встречал бескорыстную помощь, содействие и поддержку со стороны сотрудников ИГ СО РАН - к.г.-м.н. В. С. Зыкиной, В.А. Баландис, Е.А. Вишневской, за что хотелось бы выразить им признательность. Особую благодарность хотелось бы выразить всем Сотрудникам лаборатории 819 во главе с д.г.-м.н. А.Г. Владимировым и в особенности аналитической группе этой лаборатории. Отдельно хочется поблагодарить сотрудника ИПА СО РАН к.б.н. Ю.В. Ермолова за помощь в описании и интерпретации почвенных разрезов.

Заключение Диссертация по теме "Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых", Богуславский, Анатолий Евгеньевич

Заключение

Восточная часть Юга Западной Сибири является единственным регионом на территории Евразийской части России, уникальность которого состоит в однородности и выдержанности почвообразующего субстрата. В позднем плейстоцене на юге Западно-Сибирской равнины сформировался очередной покров лёссов, составляющий минеральную основу почвенно-элювиальных профилей элементарных автономных ландшафтов. Лёссы представляют собой своеобразные быстро нарастающие кверху благодаря непрерывному привносу однородного эолового материала с прилежащих с юга и юго-запада районов Алтая и Северного Казахстана. Лёссы характеризует гранулометрический бимодальный состав фракций, отвечающий почвенным и подпочвенным горизонтам эродировавшихся рыхлых отложений этих районов.

В голоценовое время однородный покров лёссов становится ареной материальных обменов в зоне приповерхностного активного водообмена, откуда идет дренаж вод и осуществляется поверхностный и подземный перенос взвешенного и растворенного вещества. Эта зона представляет собой приповерхностные проточные химические реакторы, на входах в которые (при ведущей роли растительных покровов) формируется почва. Во второй половине голоцена на территории Западносибирской равнины устанавливается отчетливая ландшафтно-климатическая зональность с разными гидротермическими режимами, очертания которой близки к современной зональности.

В почвенно-элювиальных профилях равнины происходит перераспределение макро- и микроэлементов в зависимости от их положения в периодической системе. На примере примесей урана, тория и радия (микроэлементы) и калия (макроэлемент) открывается возможность регистрации эффективности переносов за 10000 лет.

За период голоцена можно ожидать установления отчетливой радиогеохимической зональности на территории юга Западной Сибири, однако, на практике это отмечается только для калия и в меньшей степени для урана. Причин этому несколько: Во-первых, границы ландшафтно-климатических зон за время почвообразования многократно сдвигались как к северу так и к югу от современного положения и более инертные процессы гипергенеза не успевали привести распределения исследуемых элементов в соответствии с текущей климатической ситуацией. Во-вторых, эоловый перенос до сих пор продолжает нивелировать неоднородности почвенного субстрата. Особенно этот процесс возрос за последние десятилетия благодаря распашке большей части лесостепной и степной зон. Как показано Адаменко (1974), на локальных участках в течении зимы может накопиться слой почвы мощностью до 50 сантиметров. В третьих, поверхностные потоки смывая почвенные частицы с автономных и переходных ландшафтов сносят их в подчиненные, маскируя влияние климатических факторов. Поэтому наиболее отчетливое различие между поведением ЕРАЭ в разных ландшафтно-климатических зонах наблюдается в автономных ландшафтах.

Несмотря на факторы, продолжающие нивелировать распределение ЕРАЭ в почвах, выявляются закономерности изменения соотношений урана и калия отличающихся сильной подвижностью. Показано что, в полигонах трансекта из почв и почвообразующих субстратов в течение голоцена вынесено до 25% от исходно содержавшегося в них урана. Максимальный вынос отмечается в зоне степей, а минимальный в таежной зоне. Этот тренд мы связываем с постепенным изменением увлажненности ландшафтов, и как следствие увеличением содержания карбонат-иона.

В донных осаЦках бессточных озер происходит накопление урана на комплексе геохимических барьеров: испарительном, сорбционном, глеевом и сероводородном. Наиболее интенсивно уран переносится с карбонат-ионом. Максимальные концентрации отмечены в донных отложениях содовых озер, где концентрации урана превышают содержания в окружающих породах в 3-10 раз. Хотя такие локальные аномалии урана превосходят в несколько раз фоновые значения, для бессточных озерных котловин сухостепных ландшафтных зон они высокими не являются.

Концентрация калия увеличивается с севера на юг во всех типах элементарных ландшафтов в среднем на 20%, как в подпочвенном субстрате, так и в гумусовом горизонте. Причина этого - изменение гидротермического режима территорий и, в первую очередь, объема атмосферных осадков.

Существенного перераспределения тория и радия между отдельными ландшафтно-климатическими зонами не происходит, и их концентрации находятся на одном уровне. Это связано с их малой подвижностью в зоне гипергенеза.

Автор надеется, что данная работа внесет вклад в решение проблемы составления балансов миграции урана. Хотя первый метр не может характеризовать целиком зону гипергенеза, эти результаты позволяют выявить тенденции характерные для этой зоны. Также они объясняют особенности поведения урана на территории юга Западной Сибири. 4

Предложенные в работе подходы позволят выполнить аналогичные оценки для многих регионов земной поверхности.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Богуславский, Анатолий Евгеньевич, Новосибирск

1. Агроклиматические свойства почв юго-восточной части Западной Сибири.-Л.:Гидрометеоиздат, 1979.-545с.

2. Адаменко О.М. Мезозой и кайнозой степного Алтая.-Новосибирск: Наука, 1974.- 168с.

3. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник.-М.:Логос, 2000. 627 с.

4. Антипина Л.П., Пашкович Н.К., Малыгина Л.П. Фосфор в почвенном покрове Западной Сибири//Агрохимия.-1988.-№5.-С20-28.

5. Архипов С.А. Четвертичный период в Западной Сибири. -Новосибирск: Наука, 1971.-331 с.

6. Архипов С.А., Вдовин В.В., Мизеров Б.В., Николаев В.А. ЗападноСибирская равнина.- М: Наука, 1970.- 277 с.

7. Архипов С.А., Волкова B.C. Геологическая история, ландшафты и климаты плейстоцена Западной Сибири. -Новосибирск: НИЦ ОИГГМ . СО РАН, 1994. 105 с.

8. Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. и др. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. -М., Наука, 1993. 293 с.

9. Баранов В.И. Титаева Н.А. Радиогеология. -М., изд-во МГУ, 1973. 242 с.

10. Берг Л. С. Фации, географические аспекты и географические зоны, «Изв. ВГО», 1945, № 3. С.40-47

11. Берг Л.С. Климат и жизнь. -М.,Полиграфкнига, 1947.-356 с.

12. Боуэн Д. Четвертичная геология. -М.,Мир, 1981, 272 с.

13. Вдовин В.В. Основные этапы развития рельефа. -М.: Наука, 1976, 270 с.

14. Вдовин В.В., Малолетко A.M. Салаирский кряж. //История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. Алтае-Саянская горная область. -М.: Наука, 1969, с 121-157.

15. Величко А.А. Структура термических изменений налеоклиматов мезо-кайнозоя но материалам из) Восточной Европы // Климаты Земли в геологическом прошлом. М.: Наука, 1987. - С. 5 - 43.

16. Вернадский В.И. Очерки геохимии. 4-е изд. (2-е рус.).-М.:Гос.Науч.-техн. Горно-геол.нефт.изд-во, 1934. 465с.

17. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. -М.:Изд-во АН СССР, 1957. 238 с.

18. Волков И. А. Позднечетвертичная субаэральная формация. -М.: Наука, 1971.- 254 с.

19. Волков И. А., Архипов С. А. Четвертичные отложения района Новосибирска. -Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1978,- 89 с.

20. Волков И.А. Плейстоценовая субаэральная толща и динамика природной среды (на примере Западной Сибири) // Геология и геофизика. — 2003. -т.44 № 5. С. 364-372.

21. Волков И.А. Позднечетвертичные субаэральные отложение равнин умеренного пояса: Автореф. дис. д-ра. геол.-мин. наук. Новосибирск, 1969. -53с.

22. Волков И.А. Роль эолового фактора в эволюции рельефа // Проблемы экзогенного рельефообразования. -М.: Наука, 1976. Кн. 1. - С. 264 -269.

23. Волков И.А., Волкова B.C. Циклиты субаэральной толщи и континентальное плейстоценовое осадконакопление в Западной Сибири//Цикличность новейших субаэральных отлоцений. НовосибирскгНаука, 1987. С.49-61.

24. Волков И.А., Зыкина B.C. Цикличность субаэральной толщи Западной Сибири и история климата в плейстоцене // Эволюция климата, биоты и среды обитания человека в позднем кайнозое Сибири. Новосибирск: Изд-во ОИГГМ СО АН, 1991. - С. 40 - 51.

25. Гавшин В.М., Никитин И.А. Радиогеохимическая специфика осадочных толщ Сибирской платформы//Микроэлементный состав осадочных толщ как показатель условий их формирования. -Новосибирск: 1989. С. 5-32

26. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:1000000 (Новая серия). Лист N43., 44 Омск. / Под ред. С.Б.Шацкого. -Л.:1992.

27. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000 Серия Кузбасская. Лист О-45-XXXII./Под ред. М.П.Нагорского. -Л.:1963.

28. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000 Серия Кузбасская. Лист О-45-ХХХИ.Объяснительная записка./Под ред. М.П.Нагорского. -Л.: 1964. 66с.

29. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000 Серия Кулундинско-Барабинская. Лист N-44-XI. -Л.:1961.

30. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000 Серия Кулундинско-Барабинская. Лист К-44-ХУ1./Под ред. В.А.Мартынова. -Л.: 1975.

31. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000 Серия Кулундинско-Барабинская. Лист N-44-XVI.Под ред. В.А.Мартынова. -Л.: 1988,- 186с.

32. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000 Серия Кулундинско-Барабинская. Лист М-44-ХХ1./Под ред. Н.Н.Ростовцева. -Л.: 1957.

33. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000 Серия Кулундинско-Барабинская. Лист М-44-ХХУ1./Под ред. И.Г.Зальцмана. -Л.: 1958.

34. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000 Серия Кулундинско-Барабинская. Лист М-44-ХХУ1.0бъяснительная записка./Под ред. И.Г.Зальцмана. Л.,1961. 70с.

35. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000 Серия Кулундинско-Барабинская. Лист N-44-ХХХШ./Под ред. В.А.Мартынова. -Л.: 1972.

36. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000 Серия Тобольская. Лист О-44-ХХ1У./Под ред. С.Б.Шацкого. -Л.: 1972.

37. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000 Серия Тобольская. Лист О-44-ХХ1У.Объяснительная записка./Под ред. С.Б.Шацкого. -Л.: 1978. -84с.

38. Геология СССР. Т. 44. -М.: Недра, 1964. -550 с.

39. Геология, геохимия, минералогия и методы оценки месторождений урана: Пер. с англ./Под. ред Б. Де Виво, Ф. Ипполито, Г. Капалди и П. Симпсона.-М.: Мир, 1988.-336с.

40. Геоморфологическая карта Западно-Сибирской равнины Масштаба 1:1 500 ООО / Под ред. И.П. Варламов. Картографическое предприятие ГУЦР Министерства геологии РСФСР, -М., 1970.

41. Геоморфологическая карта СССР, масштаб 1 : 5 ООО ООО. Под ред. И. К. Краснова. -JL: 1960.

42. Геоморфологическая карта СССР, масштаб I: 4 ООО ООО. Под ред. И. П.Герасимова. -М., 1960.

43. Геоморфология Западно-Сибирской раннины (Объяснительная записка к Геоморфологической карте Западно-Сибирской раннины Масштаба 1:1 500 000) /И.П. Варламов, О.М. Адаменко, И.П. Васильев и др.-Новосибирск: Зап.Сиб. Из-во, 1972.- 110с.

44. Геофон тяжелых и радиоактивных металлов в ландшафтах Новосибирской области. В.П. Ковалев, Н.А. Росляков, Ю.А. Калинин и др.//Обской вестник.-1999.-№3-4.-С 18-26.

45. Герасимов П.П., Марков К.К.Ледниковый период на территории СССР.-М.Изд-во академии наук СССР. 1939. 238с.

46. Глазовская М. А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР.—М.: Высшая школа, 1988.

47. Глазовская М. А. Общее почвоведение и география почв.—М.: Высшая школа, 1981.-400с.

48. Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов/Рыбальченко А.И., Пименов М.К., Костин П.П. и др. -М.:ИздАТ, 1994,-256 с.

49. Громов Б.В. Введение в химическую технологию урана. -М.: Атомиздат, 1978.-336с.

50. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д., Афанасьева Т.В. Таёжное почвообразование в континентальных условиях. -М.:изд-во Мос.ун-та, 1981.-216С.

51. Евсеева Л. С., Перельман А.И. Геохимия урана в зоне гипергенеза. -М.: Атомиздат, 1962, 239 с.

52. Евсеева JT. С., Перельман А.И., Иванов К. Е. Геохимия урана в зоне гипергенеза. Изд. 2-е. -М.: Атомиздат, 1975.280 с.

53. Ермолов Ю.В. Фтор в компанентах ландшафтов Обь-Иртышского междуречья: Автореф. дис. канд. биол. наук. Новосибирск, 2002. -20с.

54. Задкова И. И. Основные черты литологии четвертичных отложений междуречий бассейна нижнего течения Иртыша.— Новосибирск: Наука, 1973.—136 с.

55. Задкова И.И. История формирования покровных отложений междуречных пространств бассейна нижнего течения Иртыша: Автореф. дис. канд. геол.-мин. наук. Новосибирск, 1968. -33с.

56. Западно-Сибирская равнина / С.А. Архипов, В.В. Вдовин, Б.В. Мизеров В.А. Николаев.-М.:Наука, 1970.-260с.

57. Зыкина B.C., Волков И.А., Дергачева М.И. Верхнечетвертичные отложения и ископаемые почвы Новосибирского Приобья. М.: Наука, 1981. - 203 с.

58. Зыкина B.C., Ким Ю.В. Почвообразование и лессонакопление в плейстоцене юго-восточной части Западной Сибири.// Плейстоцен сибири стратиграфия и межрегиональные корреляции. Новосибирск: Изд-во Наука, 1989. С. 81 - 86.

59. Зятькова Л.К. Структурная геоморфология Алтае-Саянткой горной области. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1979.- 200 с.

60. Зятькова Л.К. Структурная геоморфология Западной Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1979.- 198 с.

61. Иванов В. В. Экологическая геохимия элементов: Справочник:В 6 кн./Под ред. Э. К. Буренкова.—М.: Недра, 1994.— Кн. 1: s-элементы. -304 с.

62. Иванов В.В.Экологическая геохимия элементов: Справочник: В 6 кн./ Под ред. Э.К.Буренкова. М.: Экология, 1997. - Кн. 6: Редкие f-элементы. -607 с.

63. Иванов К.Е., Новиков С.М. Болота Западной Сибири, их строение и гидрологический режим.- Л: Гидрометеоиздат, 1976.- 447с.

64. Ильин В.Б. Биогеохимия и агрохимия микроэлементов (Мп, Си, Мо, В) в южной части Западной Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1973.- 320 с.

65. Ильин В.Б. Фоновое содержание мышьяка в почвах Западной Сибири//Агрохимия.-1992.-№6.-С94-98.

66. Ильин В.Б., Сысо А.И., Конарбаев Г.А. И др. Содержание тяжелых металлов в почвообразующих породах юга Западной Сибири// Почвоведение.-2000.-№9.-С 1086-1090.

67. Ильин В.Б.,Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001,-229с.

68. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растени-ях.— М.: Мир, 1989.-350с.

69. Казанцев В.А. Проблемы педогалогенеза: на примере Барабинской равнины. — Новосибирск: Наука, 1998. 280с.

70. Карта новейшей тектоники нефтегазоносных областей Сибири Масштаба 1:2 500 ООО/ Под ред. Н.А. Флоренсова, И.П. Варламова. М.: Мингео СССР, 1978.

71. Карта отложений четвертичной системы Западной Сибири и сопредельных территорий. Масштаб 1:2500000 .Объяснительная записка./Под ред. С.В.Яковлевой. -М.,1964. 76с.

72. Келлер К. Химия трансурановых элементов.-М.:Наука, 1976. -240с.

73. Ким Ю.В., Овчинников С.М. К характеристике состава пород Покровного комплекса верхнего плейстоцена бассейнов рек Ларьеган и Ильяк // Геология и геофизика. 1988. - № 3. С. 18 - 23.

74. Климатический Атлас СССР том I. Главное управление гидрометеорологической службы при СовМине СССР. М.: Гидрометиздат I960.- 181 с.

75. Климатология / Дроздов О.А., Васильев В.А., Кобышева А.Н. И др.- Л: Гидрометеоиздат, 1989.- 568 с.

76. Ковалев С.И. Закономерности распределения Cd, Pb, и Hg в почвах Алтайского края: Автореф. дис. канд. геол.-мин. наук. Новосибирск, 2000. -24с.

77. Ковалева Е.А. Сравнительный анализ почвенных карт Казахстана.// Геометрия структур земной поверхности:Сборник научных трудов.-Пущино: ОНТИ НЦБИ РАН, 1991. С 135-138.

78. Колмогоров В.Г., Колмогорова П.П. Применение методов корреляционной картографии в геодинамических исследованиях Западно-Сибирской плиты// Геодезия и картография. 2000.- № 11.-С.30-38.

79. Колмогоров В.Г., Колмогорова П.П. Современная кинематика земной поверхности юга сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990.152 с.

80. Конищев В. Н. Некоторые особенности покровных суглинков юго-восточной части Большеземельской тундры в связи с их генезисом. // Вопросы географического мерзлотоведения и перигляциальной морфологии. -М.,1962.С.57-93.

81. Конищев В. Н. Общие черты состава дисперсных пород зоны криолитогенеза// Вестн. Моск. ун-та. Сер. география.1978. №5. С. 11-18.

82. Краткий справочник по геохимии / Г.В. Войткевич, А.Е. Мирошников, А.С. Поваренных и др. М.: Недра, 1970. -279 с.

83. Кригер Н.И. Причины цикличности процесса лессообразования //Цикличность формирования субаэральных пород. Новосибирск, Наука. 1980. С. 34-42.

84. Кузин A.M. Природный радиоактивный фон и его значение для биосферы земли.-М.:Наука, 1991. -117с.

85. Лазерно-люминесцентное определение урана в горных породах. Методика III категории.Л.И.Земцова, А.Н. Сергеев, Т.Ю.Хоменко и др.-М.из-во Мингео, 1988. 14 с.

86. Ларин И. В. Растительность, почвы и сельскохозяйственная оценка Чижинских разливов, Л., 1927.-176с.

87. Левина Т.П., Орлова Л.А. Климатические ритмы голоцена юга Западной Сибири // Геология и геофизика. -1993. Т. 34, № 3. - С. 38 - 55.

88. Лёссовые породы СССР/Под редакцией Е.М.Сергеева, А.К. Ларионова, Н.М. Комисаровой. М.:Недра, 1986.Т.1.- 231с.,Т.2. 273 с.

89. Мартынов В.А., Мизеров Б.В., Никитин В.П., Шаевич Я.Е. Геоморфологическое строение долины р.Оби в районе г.Новосибирска. НовосибирскгИГиГ СО АН СССР, 1977.- 34 с.

90. Нагорский М.П. Материалы по геологии и стратиграфии рыхлых отложений кайнозоя Обь-Чулымской впадины.//Материалы по геологии западной Сибири №13.-Томск, изд-во Западно Сибирского геологического управления, 1941. -68 с.

91. Нейштадт М.И. Мировой природный феномен заболоченность ЗападноСибирской равнины // Изв. АН :СР. Сер. географ. - 1971. - № 1. - С. 21 -34.

92. Никитенко Ф.А., Арефьев B.C. Цикличность в формировании лессовых пород верхнего Приобья //Цикличность формирования субаэральных пород. Новосибирск, Наука. 1980. С. 120-139.

93. Нифантов Ф.П. Инженерно-геологическая характеристика лессовых пород Кузбасса. //Физико-механические свойства и вопросы формирования лессовых пород Сибири. М.: Наука, 1968, с.67-75.

94. Орлов А.Д. Эрозия и эрозионно-опасные земли Западной Сибири.-Новосибирск: Наука, 1983.- 206 с.

95. Орлов Д.С. Химия почв.-М.:Изд-во МГУ, 1985.-376с.

96. Орлова JI.A. Голоцен Барабы. Стратиграфия и радиоуглеродная хронология. Новосибирск: Наука, 1990. - 128 с.

97. Осипов В.И. Соколов В.Н. Природа и механизм просадки лессов.//Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология.-2000.- №5. С.422-431.

98. Основные черты геохимии урана./ Под. ред. Виноградова А.П. М: Изд-во АН СССР, 1963.-350 с.

99. Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия / С.Л.Шварцев, Е.В. Пиннекер,

100. A.И. Перельман и др. Новосибирск: Наука, 1982. — 286с.

101. Основы использования и охраны почв Западной Сибири / С.С. Трофимов,

102. B.И. Щербинин, В.В. Реймхе и др. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989.- 226 с.

103. Панфилов В.П., Чащина Н.И., Ландина М.М. Физические свойства почв и прогноз их изменения на мелиорируемой территории.//Особенности мелиорации земель Западной Сибири.-Новосибирск: Наука, 1979. С 77100.

104. Перельман А. И. Геохимия элементов в зоне гипергенеза.-М.:Недра, 1972.-357с.

105. Перельман А. И. Геохимия.—М.: Высш. шк., 1979.-528с.

106. Перельман А.И. Геохимия эпигенетических процессов.- М: Недра, 1968.330 с.

107. Перельман А.И. Очерки геохимии ландшафтов.- М: Географгиз, 1955,- 392 с.

108. Поиски урановых месторождений в условиях горной тайги/под ред. Ю.В.Шаркова-М.гАтомиздат, 1971.-216 с.

109. Полынов Б. Б. Учение о ландшафтах, «Вопросы географии», сб. 33, -М., 1953. С 26-50.

110. Полынов Б.Б. Кора выветривания. — Л:Из-во АН СССР, 1934. 342 с.

111. Попов Г.Н., Лобанов П.Д. Разработка месторождений радиоактивных руд. Учебное пособие. М.: Атомиздат, 1970.-328с.

112. Почвенно-географическое районирование юго-восточной части Западной Сибири. Масштаб 1:2 500 ООО/ Отв. Ред. Р.В. Ковалев М.: ГУГК СССР, 1977.

113. Православлев П.А. Приобье Кулундинской степи//Материалы по геологии Зап.-Сиб. Края. Выпуск 6. -Томск, изд-во Западно Сибирского геологического управления, 1933. -58 с.

114. Предотвращение неуправляемого распространения радионуклидов в окружающую среду (геохимические барьеры насмектитовой основе)/Ковалев В.П., Мельгунов С.В., Пузанков Ю.М., Раевский В.П.Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1996.- 162 с.

115. Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека. Материалы международной конференции, 22-24 мая 1996г., Томск. — Томск: Изд. ТПУ, 1996.-498с.

116. Радиогидрогеологический метод поисков месторождений урана./А.Н.Токарев, Е.Н.Куцель, Т.П.Попова и др.-М.,Недра, 1975.255 с.

117. Районы и города Новосибирской области (природно-экономический справочник).— Новосибирск, Новосибирское книжное издательство, 1996.—520с.

118. Распределение радионуклидов на территории Алтайского края. Гавшин В.М., Сухоруков Ф.В., Маликова И.Н. и др//Ядерные испытания, окружающая среда, и здоровье населения Алтайского края. Материалы научных исследований том 1 книга 1. Барнаул: 1993 С 34-72.

119. Редкие элементы в углях Кузнецкого бассейна/Арбузов С.И., Ершов В.В.Поцелуев А.А., Рихванов Л.П. Кемерово, 1999. - 248 с.

120. Ресурсы поверхностных вод СССР. Том 15 Алтай и Западная Сибирь. Выпуск 2 средняя Обь. Л.: Гидрометеоиздат, 1972.-341с.

121. Рихванов Л.П. Общие и региональные проблемы радиоэкологии.-Томск: Изд.ТПУ, 1997.-387с.

122. Рихванов Л.П. Уран и торий в почвах//Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека. Материалы международной конференции, 22-24 мая 1996г., Томск. Томск: Изд. ТПУ, 1996.-С 308312.

123. Рябчикова Э.Д. Плейстоценовые лёссовидные отложения юго-западной части Кузнецкой котловины (их строение, литология и условия формирования): Автореф. дис. канд. геол.-мин. наук. Томск, 1971. -24с.

124. Сауков А. А. Геохимия, Госгеолиздат, изд. 2-е, -М., 1951. -269с.

125. Симонова В.И. Атомно-абсорбционный метод определения элементов в породах и минералах.- Новосибирск: Наука, 1986.- 210 с.

126. Сляднев А.П., Сенников В.А. Агроклиматические ресурсы Юго-Востока Западной Сибири и продуктивность зерновых культур.- JL: Гидрометеоиздат, 1972.-150с.

127. Смыслов А.А. Уран и торий в земной коре.-JI.: "Недра", 1974. -231с.

128. Содержание урана в природных водах СССР / И.Е. Старик, Д.С. Николаев, Ф.Е. Старик//Тр. ин-та/ Радиевый ин-т им. В.Г. Хлюпина. 1958. Том. VIII. С. 250-262.

129. Степанов И.М. Галогеохимическая концепция нормализации экологической обстановки Аральского региона.// Геометрия структур земной поверхности:Сборник научных трудов.-Пущино: ОНТИ НЦБИ РАН, 1991. С 98-111.

130. Сукачев В. Н. О соотношении понятий «географический ландшафт» и «биогеоценоз», «Вопросы географии», сб. 16, М., 1949. С.53-68

131. Сухоруков Ф.В., Маликова И.Н., Гавшин и др. Техногенные радионуклиды в окружающей среде Западной Сибири (источники и уровни загрязнения)// Сибирский экологический журнал, 2000, №1, С.3-22.

132. Тектоника и и эволюция земной коры Сибири / К.В. Боголепов, А.К. Башарин, Н.А. Берзин и др. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988.176 с.

133. Титаева Н.А.Геохимия природных радионуклидов в зоне гипергенеза/Проблемы радиогеохимии и космологии.-М.:Наука, 1991. С.64 128.

134. Титаева Н.А.Ядерная геохимия.-М.:Изд.МГУ, 1992. 327с.

135. Третья международная палинологическая конференция. Путеводитель экскурсии по разрезам кайнозойских отложений верхнего Приобья/Под ред. В.С.Волкова.-Новосибирск. 1971. -75с.

136. Трофимов В. Т., Минервин А. В. Западная часть Западно-Сибирской низменности II Лёссовые породы СССР.— М.: Наука, 1966. С. 105— 126.

137. Угланов И.Н. Мелиорируемая толща почв и пород юга Западной Сибири.-Новосибирск: Наука, 1981. -291с.

138. Унифицированная региональная стратиграфическая схема четвертичных отложений Западно-Сибирской равнины. Новосибирск: СНИИГГиМС, 2000 г. - 20 с.

139. Унифицированная региональная стратиграфическая схема четвертичных отложений Западно-Сибирской равнины: Объяснительная записка. -Новосибирск: СНИИГГиМС, 2000 г. 64 с.

140. Файнер Ю.Б. Кузнецкая котловина. //История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. Аптае-Саянекая горная область. М.: Наука, 1969, 157-204.

141. Хёфс. И. Геохимия стабильных изотопов: Пер. с английского.- М.:Мир, 1983,-200с.

142. Химия урана/Под ред. Б.Н.Ласкорина, Б.Ф.Мясоедова.-М.:Наука, 1989 -316с.

143. Шарый П.А.Топографический метод вторых производных.// Геометрия структур земной поверхности:Сборник научных трудов.-Пущино: ОНТИ НЦБИ РАН, 1991. С 30-60.

144. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза.- М.: Недра, 1998.- 366 с.

145. Шкилева Н.А. Метод пластики рельефа и проектирование мелиоративных систем.// Геометрия структур земной поверхности:Сборник научных трудов.-Пущино: ОНТИ НЦБИ РАН , 1991. С 125-134.

146. Щеглов Д.И. Черноземы центра Русской равнины и их эволюция под влиянием естественных и антропогенных факторов.-М.:Наука, 1999.-214с.

147. Экогеохимия Западной Сибири. Тяжелые металлы и радионуклиды / РАН, Сиб. отд-ние, Объед. ин-т геологии, геофизики и минералогии; Науч. ред. чл.-кор. РАН Поляков Г.В. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1996.- 248 с.

148. Якжин А.А. Поиски и разведка урановых месторождений. JL, Госгеолтехиздат, 1961.-480с.

149. Bowen Н J М Environmental Chemistry of the Elements—N Y Acad Press, 1979

150. R. 0. Hansen and P. R. Stout, Isotopic Distributions of Uranium and Thorium in Soils. Soil Sci. 105, 44-50 (1968).

151. S. J. Goldstein, J. M. Rodriguez, N. Lujan, Measurement and Appllcuiion of Uranium Isotopes for Human and Environmental Monitoring. Health Phys.72 (1), 10-18(1997).

152. Sylvain Gallef,Bor-ming Jahn, Brigitte Van Vliet Lande, Aline Dia, Eduardo Rossello. Loess geochemistry and its implications for particle origin and composition of the upper continental crust// Earth and Planetary Science Letters.-1998.-156.-p.l57-172

153. Taylor S.R., McLennan S.M, McCulloch M.T. Geochemistry of loess, continental crystal composition and crustal model ages// Geochim. Cosmochim. Acta 1983.-47. p.1897- 1905.

154. Y. Fujikawa, R. Yamada, Y. Okano, H. lakigami and A. Kudo, Vertical Distributions ofU-234/238 in Some Japanese Soils and Mobility of Uranium in Soils. 1998 Spring Meeting of Japanese Society of Nuclear Engineers, 623 (1998)

Информация о работе

Богуславский, Анатолий Евгеньевич
кандидата геолого-минералогических наук
Новосибирск, 2003
ВАК 25.00.09

Диссертация

Гипергенное перераспределение естественных радиоактивных элементов в голоценовых ландшафтных зонах Юга Западно-Сибирской равнины - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы