A nagy-kopasz hegyi cheralit környezetgeokémiai vizsgálata Készítette: Grosch Mariann Környezettan B. Sc. III. Témavezető: Szabó Csaba, Ph. D. Konzulens: Szabó Zsuzsanna, Ph. D. hallgató TDK Budapest, 2010. 11. 26.
Th (ppm) Bevezetés A Nagy-Kopasz hegyen (Budai-hg.) korábban végzett vizsgálatok: Magyar Állami Földtani Intézet (MÁFI): Első radiometriai mérések urán- és tórium-tartalom meghatározása Korábbi Mecseki Ércbányászati Vállalat (MÉV): Légi geofizikai térképezés (14 500 km 2 ) (Wéber, 1983) Kutatóárkok és kutatóaknák mélyítése a nagy aktivitású területen (4,6 km 2 ) (Wéber, 2002) 10. kutatóárok 1. kutatóakna 2. kutatóakna 7. kutatóakna Célkitűzések: Nagy-Kopasz hegyen található 1., 2. és 7. kutatóakna, illetve 10. kutatóárok meddőiről származó, a radioaktív anomáliát okozó cheralit környezetgeokémiai vizsgálata: Milyen környezetben jelenik meg, milyen kísérőásványai vannak, mekkora a tóriumtartalma 2 km és milyen egyéb elemek dúsulnak benne, hogyan keletkezett? Esetleges felhasználhatóság A Nagy-Kopasz hegy és környékének légigamma-tórium eloszlás térképe (Tyhomirov, 1965; Boros, 2009 által módosítva)
Földtani háttér A területet meghatározzák: Mezozoos képződmények: Budaörsi Dolomit Formáció Fődolomit Formáció Dachsteini Mészkő Formáció Budakeszi Pikrit Formáció lamprofír Negyedidőszaki lejtőtörmelék, folyóvízi üledék és lösz 1 km A Nagy-Kopasz hegy és környékének fedett földtani térképe (Császár et al., 2005; Boros, 2009 által részben módosítva)
Tórium és cheralit Tórium: Természetben megtalálható radioaktív izotóp felezési ideje: 1,4 10 10 év Átlagos tartalma talajokban: 7,4 ppm (UNSCEAR, 2000) Felszíni körülmények között szilárd halmazállapotú (Takeno, 2005) Főbb ásványai: Tórit ThSiO 4 Tórianit ThO 2 Monacit (Ce, La, Nd, Th)PO 4 Cheralit (Ce, Ca, Th)(P, Si)O 4 Cheralit: Nagy tórium-tartalmú monacit ásvány 1 mm Cheralit forrás: http://www.mindat.org/photo-191313.html
Mintavételezés Nagykovácsi 1. akna 7. akna 10. árok 2. akna 1,5 km Budakeszi 250 m A mintavételezési pontok Minta név Mintavételi hely Mért dózisteljesítmény Minta leírás NK5 1. akna 600 nsv/h karbonátos kőzettörmelék NK6 1. akna 2700 nsv/h karbonátos kőzettörmelék M002 7. akna 400 nsv/h karbonátos kőzettörmelék M004 10. árok 3700 nsv/h agyagos karbonátos kőzettörmelék M005 2. akna 10700 nsv/h agyagos karbonátos kőzettörmelék
Alkalmazott technikák Nedves szitálás 7 frakció, eloszlás-diagram Optikai mikroszkóp szín és morfológiai megfigyelések Energiadiszperzív röntgen-spektrométerrel felszerelt pásztázó elektronmikroszkóp elemi összetétel és morfológiai jegyek Gamma-spektroszkópia 232 Th fajlagos aktivitása
Eredmények I. Nedves szitálás NK5 NK6 M002 M004 M005 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Sorozatok1 >2 mm Sorozatok2 1-2 mm Sorozatok3 0,5-1 mm Sorozatok4 0,25-0,5 mm Sorozatok5 0,125-0,25 mm Sorozatok6 0,063-0,125 mm Sorozatok7 < 0,063 mm A Nagy-Kopasz hegyről begyűjtött minták szemcseösszetétele (tömegszázalékban) Legnagyobb mennyiségben: >2 mm, <0,063 mm Legkisebb mennyiségben: 0,125-0,25 mm Részletesen vizsgált szemcseméret tartomány: >2 mm, 1-2 mm
Eredmények II. Mikroszkópia 1 vas-oxid vas-oxihidroxid vas-oxid cheralit2 (RFF) cheralit cheralit1 (Th) cheralit vas-oxid Az A M004 cheralit1 mintából (Th) származó, röntgenspektruma vas-oxidokból (fehér) és cheralitból A álló cheralit2 szemcse (RFF) eltérő röntgenspektruma cheralit összetételét (szürke) mutató visszaszórt elektronkép cheralit tartalmú kötőanyag M005 mintából származó szemcse felszíni cheralit megjelenése helyenként barittal és cinnabarittal (visszaszórt elektron kép) M005 mintából szeparált, vas-oxihidoxid aggregátum, amelyben a vas-oxihidroxid szemcséket a cheralitos kötőanyag tartja össze (visszaszórt elektron kép)
Eredmények II. Mikroszkópia 2 plagioklász klinopiroxén klinopiroxén apatit biotit ilmenit olivin káliföldpát M002 jelű talajmintából származó magmás szövetű szemcse visszaszórt elektron Az M002 képe, mintából azonosított származó ásványok: magmás plagioklász, szövetet klinopiroxén, mutató szemcse ilmenit visszaszórt és apatit elektron képe, azonosított ásványok: klinopiroxén, káliföldpát, biotit és olivin
Eredmények III. Gamma-spektroszkópia NK5 NK6 M002 M004 M005 232 Th 63±8 ppm 621±29 ppm 27±1 ppm 2195±23 ppm 1917±18 ppm Magyarországi talajokra jellemző átlagos érték: 7,4 ppm (UNSCEAR, 2000) A magyarországi átlagot az összes minta 232 Th értéke meghaladja Az M004 jelű minta a legnagyobb tórium-tartalmú minta (2195±23 ppm) A z M002 talajminta átlagos tórium-tartalma (27±1 ppm) közel százada a maximális (2195±23 ppm) értéknek
Összefoglalás Helyszíni dózisteljesítmény mérés eredményeivel nem összevágó gamma-spektroszkópiai eredmény M005 minta vételezése nem tórium gazdag közegből Vas-oxidos környezet cheralit megjelenése Cheralit összetétele nem állandó Th dús, illetve RFF dús Kötőanyag: cheralit + barit, cinnabarit hidrotermás eredet Kétféle szövetű magmás kőzet azonosítása: biotit, klinopiroxén, káliföldpát, olivin + apatit, ilmenit, baddeleyit lamprofír plagioklász, klinopiroxén, apatit, ilmenit andezit Cheralit keletkezése: Valószínűleg andezithez köthető a Th megjelenése (RFF-foszfátok, allanit) A tóriumot a fiatalabb lamprofír magma mobilizálhatta Th és RFF felhasználhatóság egyenlőre nem lehetséges Natura 2000 védelem
Köszönöm a figyelmet! Köszönöm témavezetőmnek, Szabó Csabának, illetve Szabó Zsuzsannának, hogy hibáktól mentesítették az előadásomat. Köszönöm Németh Biának, hogy újra és újra meghallgatta az előadásomat, így javítva a szóbeli kifejezőképességemet. Köszönöm Baricza Áginak, hogy dizájnolás közben a színkompozícióimról elmondta őszinte véleményét. Köszönöm Családomnak (Anyukámnak, Apukámnak és Tüsinek), hogy az egész TDK alatt mellettem álltak, illetve segítettek, hogy egyes dolgokat érthetőbben mondjak el.
A tórium Eh-pH diagramja
klinopiroxén1 ortopiroxén klinopiroxén 2
Gamma kiértékelés képletei A = N/t*ε*η-N h /t h *ε*η [Bq] A=aktivitás [Bq] N m =beütésszám [db] N h =a háttérsugárzás beütésszáma [db] t m =a mérési idő [s] t h =a háttérmérés ideje [s] ε=relatív gyakoriság (a bomlás során a fotonok hanyad része kerül a vizsgált csúcsba) η=adott energiára és geometriai elrendezésre jellemző hatásfok Kiértékelésnél használt izotópok: 208 Tl, 212 Pb, 228 Ac