Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географические условия и характеристика ураново-рудных полей Витимского плоскогорья 11
1.1. Геолого - и геоморфологические и палеографические особенности формирования урановых залежей 11
1.2. Климат, гидрография и многолетняя мерзлота и ландшафты 26
Глава 2. Радиоэкологические исследования в России. Методологические основы и методы изучения радиоэкологии мерзлотных ландшафтов 36
2.1. История развития радиоэкологических исследований в России и состояние проблемы в Байкальском регионе 36
2.2. Методология исследований радиоэкологии мерзлотных ландшафтов .48
2.3. Методика ландшафтно-геохимических и радиоэкологических исследований 52
Глава 3. Радиогеоэкологическая характеристика таёжно-мерзлотных ландшафтов урановых месторождений 65
3.1. Геохимические условия таёжно-мерзлотных ландшафтов на плато базальтах 66
3.1.1. Основные виды миграции и концентрирования радионуклидов на геохимических барьерах 66
3.1.2. Распределение радионуклидов в растениях таёжно-мерзлотных ландшафтов и биоиндикация радиоактивного загрязнения 75
3.2. Формирование регионального фона в поверхностных водотоках 78
Глава 4. Техногенное радиационное воздействие на таежно-мерзлотные ландшафты 81
4.1. Полигон подземного выщелачивания - локальный источник загрязнения ландшафтов 82
4.2. Ожидаемые экологические последствия промышленной разработки Хиагдинского месторождения урана 99
Заключение 106
Литература 108
Приложения 130
- Климат, гидрография и многолетняя мерзлота и ландшафты
- Методика ландшафтно-геохимических и радиоэкологических исследований
- Основные виды миграции и концентрирования радионуклидов на геохимических барьерах
- Ожидаемые экологические последствия промышленной разработки Хиагдинского месторождения урана
Введение к работе
Актуальность исследования. В таежно-мерзлотных ландшафтах
Витимского плоскогорья ведется опытно-промышленная разработка
Хиагдинского уранового месторождения способом подземного
выщелачивания с применением серной кислоты. Хиагдинское
месторождение признано одним из лучших объектов России по запасам
уранового сырья. Прогнозные запасы оцениваются в 100 тыс. тонн урана и
рассчитаны на 40 лет добычи. До освоения месторождения таежно-
мерзлотные ландшафты, представляли первичные, мало
трансформированные, природные комплексы, которые начали подвергаться техногенному воздействию. В этой связи возникают геоэкологические проблемы по изучению миграции и концентрирования радионуклидов в таежно-мерзлотных ландшафтах ураново-рудных полей Витимского плоскогорья. Таежные ландшафты криолитозоны на Амалатском плато базальтов характеризуются низким радиационным фоном. Ожидается, что разработка урановых месторождений изменит радиационную ситуацию в регионе, среду обитания человека и усилит радиофобию среди населения. Поэтому изучение в рамках выдвинутой темы является актуальной задачей с геоэкологических позиций и социальной точки зрения.
Цель работы - оценка радиогеоэкологической обстановки таежно-мерзлотных ландшафтов Хиагдинского уранового месторождения способом подземного выщелачивания и сравнительная характеристика этого объекта с природными ландшафтами Талаканского месторождения. Для реализации цели предстояло решение следующих задач:
1. Выявить природные условия и факторы формирования природного
радиационного фона таежно-мерзлотных ландшафтов в районе урановых
месторождений.
2. Изучить радиоэкологическую обстановку на полигоне подземного
выщелачивания при опытно-промышленной разработке уранового
месторождения.
Выявить радиоэкологические последствия опытно-промышленной добычи урана способом подземного выщелачивания.
Предложить биогеохимическую индикацию техногенного радиационного загрязнения для мониторинга таёжно-мерзлотных ландшафтов.
Объектом исследования являются ураново-рудные месторождения Витимского плоскогорья, предметом - выявление радиоэкологических особенностей таежно-мерзлотных ландшафтов района Хиагдинского месторождения урана.
Методологические подходы и методы исследования
Методологической основой исследования геохимии и радиоэкологии мерзлотных ландшафтов послужили: учение В.И. Вернадского о биосфере и геохимической роли живого вещества; теоретические разработки ведущих исследователей геохимии ландшафтов В.В. Докучаева, Б.Б. Полынова и их последователей А.И. Перельмана, М.А. Глазовской, В.В. Добровольского, Н. С. Касимова, А.В. Алексеенко, Т.Т. Тайсаева и др., рассматривающих теорию миграции и концентрирования радионуклидов в зависимости от источников загрязнения и ландшафтных условий криолитозоны. Проблемы радиоэкологии раскрываются в трудах Н.В. Тимофеева-Ресовского, В.И. Булатова, Л.П. Рихванова в связи с выявлением источников загрязнения и разнообразных геолого-структурных, ландшафтно-геохимических условий территории исследования. В мерзлотных ландшафтах биологический круговорот элементов выполняет главную организующую роль. Он связывает в ландшафте биогенные и криогенные потоки вещества, энергии и создает новую информационную систему в криолитозоне - мерзлотный ландшафт. Криогенные процессы из горных пород, особенно рудоносных, зимой активно мобилизуют и переносят химические элементы в почвенный и деятельный горизонт, которые летом энергично поглощаются живым веществом и продуктами их разложения, выносятся надмерзлотными и талыми водами.
Методической основой радиоэкологических исследований таежно-мерзлотных ландшафтов Витимского плоскогорья является сопряженное изучение компонентов ландшафта: химического состава горных пород, коры выветривания, почв, растений и вод. Важным в геохимии ландшафта является принцип историзма - связи геохимических особенностей современных ландшафтов региона с ландшафтами мезокайнозоя, когда происходило формирование основных гидрогенных месторождений урана. Источниками радиоактивного загрязнения мерзлотных ландшафтов являются урановые месторождения, радиоактивные подземные воды и техногенные объекты - полигон подземного выщелачивания с цехом гидрометаллургии и выпавшие радиоактивные осадки Семипалатинского полигона.
При выполнении работы применялись радиогеохимические, биогеохимические и гидрогеохимические методы исследования природных и техногенных ландшафтов. Пробы донных осадков, почв, биообъектов и вод анализировались на естественные и техногенные радионуклиды гамма-спектрометрическим методом, использовался инструментальный нейтронно-активационный анализ. Для анализа воды применялись методы атомной абсорбции, ион-селективной потенциометрии, жидкой хромотографии.
Научная новизна работы:
выявлены ландшафтно-геохимические условия миграции и концентрирования радионуклидов, типоморфных элементов в таёжно-мерзлотных ландшафтах района Хиагдинского месторождения;
установлено, что техногенное загрязнение локализуется на низинном болоте - комплексном геохимическом барьере;
разработана биогеохимическая индикация техногенного загрязнения на основе режимных радиоэкологических и гидрогеохимических исследований;
- выявлена динамика развития природных и техногенных потоков
радионуклидов;
- установлена роль верхних горизонтов почв лиственничных лесов криолитозоны при локализации радиоактивного аэрального загрязнения.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:
Таежно- мерзлотные ландшафты на Амалатском плато базальтов, бронирующем Хиагдинское ураново-рудное поле, имеют низкий природный радиационный фон. Урановые залежи проявляются вдоль новейших разломов слабоконтрастными атмо - и гидрогеохимическими потоками рассеяния урана и радона.
Техногенное загрязнение таежно-мерзлотных ландшафтов исследованного объекта связано с полигоном подземного выщелачивания (ПВ) урановых руд и радиоактивными осадками Семипалатинского полигона. Радиационное загрязнение полигона ПВ локализуется на низинном болоте комплексном (биогеохимическом, сорбционном и глеевом) барьере. Цезий - 137, поступивший при радиоактивном выпадении, накапливается на биогеохимическом барьере — в верхнем почвенном горизонте (подстилка, опад, дернина) лиственничного леса. При радиогеоэкологическом мониторинге техногенного загрязнения полигона ПВ может быть успешно применена биогеохимическая индикация, четко отражающая состав промышленного раствора, из которого извлекается уран.
3. В лесостепных ландшафтах Талаканского уранового
месторождения в долине р. Холой пойменные лугово-болотные
экосистемы характеризуются низким радиационным фоном и
локальными контрастными радиоактивными аномалиями урана на
уступе надпойменной террасы. Природная радиоэкологическая
обстановка не исключает возможности использования указанных
экосистем как пастбищ и сенокосов.
Практическая значимость работы
Результаты исследования могут быть использованы при разработке мероприятий по охране окружающей среды, при добыче урановых руд в
криолитозоне Сибири, при проведении радиогеоэкологического мониторинга мерзлотных ландшафтов и локализации радиационного загрязнения в заболоченных долинах. Результаты радиогеоэкологических исследований могут быть внедрены в учебный процесс университета при организации учебного полигона для полевой практики студентов, а также в содержание курсов лекций по геологии, геоэкологии и радиоэкологии.
Диссертация выполнена при финансовой поддержке ФЦП «Интеграция» СО №115 в 2000-2001 гг., «Университеты России -фундаментальные исследования» (2000-2003 гг.).
Исходные материалы и личный вклад автора в решение проблемы
Материалом диссертационной работы послужили собственные полевые наблюдения, выполненные в течение 2000-2004 гг., анализ публикаций по радиоэкологии региона и фондовых данных Государственного Унитарного предприятия «Сосновгеология», Государственного Федерального Унитарного предприятия «Бурятгеоцентр». Радиогеоэкологические исследования проводились в тесном сотрудничестве с ОАО «Хиагда», ведущего опытно-промышленную разработку Хиагдинского уранового месторождения. За весь период исследования собрано и проанализировано более 1200 биогеохимических, водных, почвенных проб и произведено измерение потоков радона, радиационного фона на исследованной площади. Автором в работе применен ландшафтно-геохимический подход в изучении радиоэкологического состояния таёжно-мерзлотных ландшафтов урановых месторождений.
Апробация работы и публикации
Защищаемые положения и основные результаты исследования обсуждены и опубликованы в материалах международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2001); региональной научно-практической конференции «Будущее Бурятии глазами молодежи» (Улан-Удэ, 2001; 2002); II Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы,
радионуклиды и элементы - биофилы в окружающей среде» (Семипалатинск, 2002); VI, VII - го международного симпозиума студентов и аспирантов «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2002, 2003); годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (Москва, 2003); Всероссийской геохимической конференции «Проблема поисковой и экологической геохимии Сибири» (Томск, 2003), II Международной конференции «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека» (Томск, 2004); Вестника БГУ. Сер.З., 2004.
По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, списка литературы и приложений, изложенных на 137 страницах, 31 рисунков. Список литературы включает 183 отечественных и иностранных источников. Приложения содержат 5 наименований.
Во введении дается общая характеристика проведенного исследования: обосновывается актуальность темы; формулируются цель и задачи исследования; выделяются объект и предмет исследования, его методы; раскрываются научная новизна, практическая значимость; формулируются положения, выносимые на защиту; приводятся сведения об апробации и публикации результатов исследования. В первой главе рассматриваются физико-географические условия района исследования и характеристика ураново-рудных полей Витимского плоскогорья. Особое внимание уделено геохимическим процессам в мерзлотных ландшафтах. Во второй главе характеризуется состояние радиоэкологической проблемы в России, методология и методика исследований радиоэкологии мерзлотных ландшафтов. В третьей главе отражены результаты радиогеоэкологического мониторинга таежно-мерзлотных ландшафтов. В четвертой главе рассмотрено техногенное воздействие на радиационное состояние ландшафтов. В заключении подводится итог выполненной работы и сформулированы основные выводы.
Благодарности
Автор глубоко и искренне благодарен доктору географических наук, профессору Трофиму Табановичу Тайсаеву за постановку проблемы и научное руководство данной работой на всех ее этапах выполнения.
Искреннюю благодарность автор приносит директору Байкальского центра общественной экологической экспертизы Г. Б. Аносовой за неоценимую помощь в организации экспедиционных выездов на объект исследования в 2002-2004 гг., финансовую поддержку в оплате ИНАА в Томском политехническом университете. Отдельные слова благодарности автор выражает сотруднику ГФУП «Бурятгеоцентр» В. Е. Леонову, а также сотрудникам лаборатории сейсмического прогноза Геологического института СО РАН, заведующему лабораторией к.г-м. н. А. В. Перевалову.
Теплые слова благодарности адресуются сотрудникам кафедры физической географии Бурятского государственного университета, особенно к. г. н., доценту А. В. Турунхаеву.
Климат, гидрография и многолетняя мерзлота и ландшафты
Климат района резко континентальный, характерны очень низкие зимние температуры (до -45С) воздуха и высокие летние (до +30 С).
В зимний период территорию охватывает мощный сибирский антициклон, в котором происходит формирование очень холодного воздуха. Зима, на большей части территории, малоснежная. Незначительный снежный покров и исключительно низкие зимние температуры способствуют распространению и сохранению многолетне - мерзлотных горных пород -криолитозоны. Она реликтовая, сохранилась с последнего (сартанского) оледенения.
Многолетняя мерзлота сплошная, мощность криолитозоны 100 м и более (Атлас Забайкалья, 1967). Зима продолжительная (октябрь-апрель), малоснежная, количество осадков 20-25 мм. Средняя температура декабря-февраля равна -30 С, иногда морозы достигают - 50-55 С. Годовая сумма осадков составляет 250-350 мм, большая часть (75%) их выпадает летом. Среднегодовая температура отрицательная (-5 С). Глубина протаивания грунтов -0,5-1,2 м. Она зависит от экспозиции, крутизны склонов, состава горных пород и торфяного покрова.
Район Хиагдинского месторождения относится по условиям строительства к "суровым" и строительно-климатической зоне -"1В", характеризующейся следующими климатическими параметрами: 1. Среднемесячная температура воздуха в январе: от-14 С до-28 С 2. Среднемесячная температура воздуха в июле: от +12 С до +21 С Район строительства характеризуется вечномерзлыми грунтами; холодной длительной зимой, теплым коротким летом; сейсмичностью в 7-9 баллов. Рассматриваемый район расположен в суровых климатических условиях, средняя многолетняя годовая температура воздуха ниже нуля и равна-6,3 С. Зима устанавливается рано. Продолжительность устойчивых морозов 162-180 дней, наступление в среднем 18-22 октября, прекращение 1-15 апреля. Зимы исключительно суровые со средней месячной температурой января -28,8 С.
Весна наступает в мае, длится около месяца. Лето начинается в июне, длится около двух месяцев. Средняя температура самого теплого месяца -июля: 15,5 С. В отдельные годы температура может подниматься до высоких значений: +30+32 С, осень наступает во второй половине августа, первые заморозки начинаются во второй половине августа. В среднем продолжительность безморозного периода составляет 50-70 дней. Днем в начале сентября еще может быть тепло, но в тоже время уже часты заморозки. Вторая половина осени длится до середины октября. Переход среднесуточной температуры воздуха через 0С осенью наблюдается в среднем 2 октября. В этот период осуществляется переход к зимним условиям, устанавливается антициклональный режим погоды.
Абсолютный минимум температуры наблюдается в январе - феврале и составляет -54 С, абсолютный максимум в июле - +32 С. Наибольшее испарение до 85% наблюдается в весенний период и летом. Зимой испарение незначительно и, в основном, происходит в предвесенний месяц.
В изучаемом районе в течение года преобладают ветры западных румбов. Летом преобладают ветры северо-западных направлений, зимой -западных и северо-западных румбов.
Антициклонный режим погоды в зимнее время обуславливает низкие температуры и небольшое количество осадков. Снежный покров на Витимском плоскогорье появляется в начале октября. Колебания появления снега от года к году велики: дата появления первого снега может смещаться на 20-30 дней. Устойчивый снежный покров устанавливается в третью декаду октября, начинает разрушаться в марте-апреле. Число дней со снежным покровом - 171 день. Основное накопление снега происходит от ноября к январю и с третьей декады февраля по третью декаду марта. Средняя высота снежного покрова в защищенном месте 51 см, максимальная - 65 см, в открытом - 12 см и 22 см (соответственно). Наибольшая плотность снежного покрова в конце марта - начале апреля и составляет 0,18 г/см3 (откр), 0,16 г/м3 (закр). Средний из наибольших за зиму запас воды в снежном покрове 30 мм (в поле), 29 мм (в лесу).
Характер залегания снежного покрова зависит от местных условий -защищенность участка, характер рельефа и подстилающей поверхности. В горных условиях характер залегания снежного покрова крайне неоднороден, поэтому высота, плотность снежного покрова, а также запас воды в снеге будут значительно изменяться по территории.
Режим осадков на рассматриваемой территории определяется условиями атмосферной циркуляции, географическим положением, характером рельефа. В годовом ходе осадков минимум наблюдается в феврале: 1-2 мм, максимум осадков выпадает на июль - 94 мм. Число дней с осадками, равными ОД мм и более составляет 96 дней (среднее), с осадками боле 10 мм (среднее) - 9 дней. Интенсивность осадков пятиминутной продолжительности составляет - 1,1 мм/мин.
Реки Витимского плоскогорья принадлежат бассейну Витима. Амалатское плато базальтов дренирует притоки левый - р. Витим, правый -р. Ципы, Большой Амалат, Тетрах и Джилинда (Витимская). Заметим, что указанные реки и их притоки в результате донной эрозии не вскрывают под покровами базальтов рудоносные палеодолины и урановые залежи. Слабая эрозионная деятельность в четвертичное время на Амалатском плато базальтов позволила сохранить над ними в первозданном виде уникальные урановые залежи Хиагдинского рудного поля, которое оказалось законсервированным после излияния базальтов и формирования криолитозоны. На плоских водоразделах расположены озера с верховыми болотами. Сильной заболоченности выровненных водоразделов и пологих склонов благоприятствует близкое залегание мерзлоты. Реки питаются атмосферными осадками и за счет таяния мерзлоты. Зимой преобладает подземное питание рек за счет поступления воды по зонам разрывных нарушений. На днищах речных долин и межгорных котловин распространены старичные и термокарстовые озера. Зимой реки и озера мелеют, часто промерзают. Под озерами и русловыми потоками формируются талики. В реке Витим и его притоках обитают сиг, таймень, ленок, хариус и соровые рыбы. На некоторых водораздельных озерах отмечаются гольяны.
Многолетняя мерзлота оказывает большое влияние на формирование ландшафтов и глубокое преобразование горных пород. В мерзлотных ландшафтах широко проявились криогенные процессы и явления - морозное выветривание, курумообразование, лессообразование, солифлюкция и др., -играющие важную роль в формировании осадочных горных пород криолитозоны. На пологих склонах Витимского плоскогорья характерна солифлюкция - течение грунтов по мерзлому водоупору. Интенсивно солифлюкционные процессы развиты на вулканогенных, осадочных и метаморфических породах, на которых формируются солифлюкционные покровы и шлейфы. Они на больших площадях перекрывают коренные породы и зоны минерализации. Широко развиты бугры пучения и термокарстовые воронки по долинам рек. Характерны вымораживание крупных обломков, формирование каменных многоугольников, каменных россыпей - курумов на водоразделах, склонах и днищах долин; морозобойные трещины.
Методика ландшафтно-геохимических и радиоэкологических исследований
При радиогеоэкологических исследованиях основными методами являлись геохимическое (радиогеохимическое) картирование и ландшафтно-геохимические методы. При картировании и интерпретации геохимических данных применялись апробированные методы в области теоретической и прикладной геохимии и геохимии ландшафтов (Перельман, 1975; 1989; 1996; 1999; 1997; Рихванов, 1997; Экогеохимия Западной Сибири, 1996). При дешифрировании космоснимка ландшафта были выявлены серии разломов на плато базальтах и породах кристаллического фундамента.
Для оценки радиогеоэкологической обстановки маршруты и комплексное опробование проводились по долинам рек. Они заложены по новейшим разломам, часто наследуют направление ураноносных палеодолин. В таких долинах за счет эрозионного вреза минимальна (30-60 м) мощность покрова базальтов, характерны выходы пород фундамента - гранитов верхнего палеозоя, проявлена восходящая миграция радионуклидов вдоль зон трещиноватых базальтов, где сосредоточены разнообразные геохимические барьеры концентрирования рудных элементов.
Ландшафтно-геохимические исследования проведены на покровах базальтов и по водотокам, на полигоне ПВ, где формируется техногенное загрязнение радионуклидами. Комплексное сопряженное опробование донных осадков, торфов и растительности, изучение геохимических барьеров различных типов было составной частью ландшафтно-геохимического картирования природных и техногенных геосистем. Ландшафтно-геохимические профиля (катены) закладывались на характерных геохимических сопряжениях, пересекающих автономные, трансэлювиальные и подчиненные элементарные ландшафты (верховые болота и озера, солифлюкционные склоны и заболоченные днища речных долин). По долинам рек вдоль руслового потока проводилось опробование вод, донных отложений, торфов и растительности. На полигоне подземного выщелачивания (ПВ) по четырем профилям проведено опробование почв через 20-40 м. По ручью Дренажному на полигоне ПВ проведены режимные экологические наблюдения за динамикой развития техногенного потока в русловом потоке, донных осадках и растительности в течение 2000-2004 гг. Определены концентрации радионуклидов и типоморфных элементов на болоте - геохимическом барьере (рис.2.3).
Биогеохимическое опробование проведено по рекам Тетрах 1-й Лев. Джилинда и их притокам и на полигоне ПВ для геохимической оценки водосборных площадей, выявления фоновых концентраций рудных элементов, геохимических аномалий в почвах, донных осадках, торфах и растительности. Большая заболоченность речных долин и наличие мохово-торфяного покрова, часто плохо выраженный русловой поток, теряющийся на болоте, затруднял отбор проб донных осадков однородного литологического и гранулометрического состава. Донные осадки подразделяются на минеральные и органоминеральные пробы. Последние представляют из себя торф с песчано-илистой составляющей, из которой выделялись минеральные и органогенные части.
Полевые работы проводились с 2000 по 2004 гг. Они включали комплексное описание элементарных ландшафтов, составление геолого-геоморфологических профилей. За этот период отобрано и проанализировано более 1200 проб биогеохимических, литохимических, гидрохимических, донных осадков на площади 60 км2 Хиагдинского и Талаканского месторождений, опытно-производственного участка - полигона подземного выщелачивания и ряда холодных минеральных источников (см. табл. 2.1)
Основные виды миграции и концентрирования радионуклидов на геохимических барьерах
Нами выделены следующие виды, взаимосвязанные между собой виды миграции радионуклидов в ландшафтах криолитозоны: физико-химическая, механическая, биогеохимическая и техногенная (Ширапова, 2001).
Физико-химическая миграция осуществляется в водных растворах, в ионной форме и в виде органических комплексов. В таежных ландшафтах с верховыми и низинными болотами на базальтах надмерзлотные ультрапресные гидрокарбонатно-кальциевые воды характеризуются повышенным содержанием растворенного органического вещества и железа. В таких водах таежно-мерзлотных ландшафтов кисло-глеевого класса H+-Fe2+ радионуклиды и тяжелые металлы мигрируют преимущественно в виде органических комплексов. Указанные элементы образуют с соединениями гумусового типа фульвокислотами растворенные комплексы (Перельман, 1975). Природные воды рек таежных ландшафтов криолитозоны, богатые растворенным органическим веществом (РОВ), имеют бурый, желтовато-бурый цвет. Особенно богаты РОВ реки, дренирующие массивы верховых болот, и протекающие в широких заболоченных долинах с низинными болотами. Эти воды благоприятны для миграции большинства металлов -Си, Ni, Mo, U и др. Летом таежные реки во время паводков выносят с водосборных заболоченных площадей в большом количестве указанные элементы.
Вдоль активизированных зон разломов разгружаются подмерзлотные холодные углекислые радоновые воды, поставляющие в ландшафт разнообразный комплекс макро - и микроэлементов. Зимой на выходе минеральных вод образуются наледи, а также на полигоне ПВ при разливах промышленного раствора вокруг скважин при разрывах труб возможно происходит образование техногенных наледей, обогащенных сульфат-ионом, радионуклидами и тяжелыми металлами, которые весной с талыми водами выносятся в ручей Дренажный. Такие воды участвуют в формировании гидро-, биогеохимических и литохимических потоков радионуклидов.
При геолого-разведочных и поисковых работах при оценке ураново-рудных объектов в мерзлотных ландшафтах бывает сильно нарушен почвенно-растительный покров, вскрыты надмерзлотные воды. На солифлюкционных склонах вдоль следов вездеходов и тракторов при разгрузке надмерзлотных вод образуются промоины и овраги. Например, на фланге Талаканского уранового месторождения в овраге вдоль следа вездехода вскрыты железистые воды, на выходе которых вдоль ручья формируются красные ожелезненные пески и охры, связанный с ними контрастный поток урана, редких земель и мышьяка, погребенного солифлюкционным покровом уранового оруденения. Такие геохимические аномалии не характерны в водотоках на солифлюкционных склонах Амалатского плато базальтов, где в породах отсутствуют указанные рудные элементы.
Механическая миграция широко проявлена на мерзлотных склонах, по долинам рек и падей, где солифлюкционные процессы, временные и русловые потоки перемещают большие массы продуктов выветривания. В таежно-мерзлотных ландшафтах активно проявлено морозное пучение обломков, формирование каменных многоугольников и курумов - россыпей на водоразделах и солифлюкционных покровах. При морозном пучении обломочный материал и мелкозем выдавливается из нижних слоев деятельного слоя и скапливается на поверхности. Так, формируются открытые обломочные геохимические, в том числе радиоактивные ореолы гранитов, пегматитов, даек и др.
Наиболее интенсивно солифлюкционные потоки перемещения обломочного материала . проявлены на базальтах. Они, в условиях криогенного выветривания, дают большое количество мелкозема - глинистой составляющей, способствующей активному сползанию увлажненных продуктов выветривания базальтов на пологих склонах. На таких склонах обломочные литохимические ореолы от коренных источников перемещаются на сотни - тысячи метров (Тайсаев, 1981). Поэтому радиоактивные обломочные ореолы значительно смещены от зон минерализации по поверхности мерзлого грунта. На курумах верхнепалеозойских ураноносных гранитов на водоразделах, склонах и по долинам речек в результате вымораживания крупных обломков возникают высокорадиоактивные аномалии (25-60 и более мкр/час). Они отражают четко коренные источники-выходы гранитов и метасоматитов среди базальтов с низким радиоактивным фоном (7-10 мкр/час). С механической миграцией со склонов тесно связаны литохимические потоки рассеяния. Например, возник солифлюкционный ложковыи поток урана на левом склоне долины р. Джилинда, отражающий урановую залежь в неогеновых отложениях, вскрытую из-под покрова базальтов в верхней части склона в эрозионном окне.
Биогеохимическая миграция возникает при поглощении живым веществом - микроорганизмами, растениями, животными и человеком природных и техногенных радионуклидов. Радионуклиды, как большинство элементов, поглощаются живым веществом из почв, поверхностных и подземных вод, донных отложений рек, озер, торфяников. Растения и продукты их разложения накапливают химические элементы при выпадении природных и техногенных загрязнений - при извержении вулканов, испытании атомного оружия, аварии на АЭС и горно-химических комбинатах и т.д. На площади работ выявлено загрязнение верхнего горизонта (опад, гумусовый горизонт) почв, лишайников, грибов, таежных ландшафтов Cs-137 вследствие выпадения радиоактивных осадков после испытания на Семипалатинском полигоне в 1949-1962 гг. Радионуклиды аккумулируются в растениях - во мху, травах, кустарниках и деревьях с содержанием (мг/кг)-и-0,5-0,7; ТЫ,0-2,2; К-40-0,1-2,0%; Cs-137-4,0-30 и более бк/кг.
На полигоне ПВ при опытно-промышленной разработке уранового месторождения по ручью Дренажный сформировался контрастный техногенный биогеохимический поток U, Th, лантаноидов и церия. Биогеохимический поток в осоке и разнотравье сформировался при поступлении с полигона ПВ в ручей стоков промышленного раствора.
На Витимском плоскогорье в пределах ураноносных верхнепалеозойских и мезозойских гранитов, мезозойских и неогеновых отложений, на верховых и низинных болотах и болотах вдоль зон разломов часто возникают биогеохимические и кислородно-сорбционные барьеры в торфяниках, и в болотной растительности и железистых осадках с радиоактивными аномалиями, отражающими зоны урановой минерализации.
Ожидаемые экологические последствия промышленной разработки Хиагдинского месторождения урана
Таёжно-мерзлотные ландшафты Хиагдинского ураново-рудного поля, перекрытые покровами базальтов, имеют низкий радиационный фон. Базальты мощностью 70-250 м полностью экранируют радиоактивное излучение рудных залежей. Формирование и функционирование таежных экосистем на плато базальтах происходит в условиях низкого природного радиационного фона. Известно, что до начала хозяйственного освоения (1950-1970 гг.) в тайге на территории Амалатского плато базальтов были самые богатые охотничьи угодья промыслового зверя-лося, изюбря, косули и др., места отела и нагула этих животных. Развитие биоты шло в экосистемах с оптимальным радиационным уровнем.
Ряд авторов (Язиков, Забазнов, 2000, Гетехнология урана..., 2001) добычу урана способом подземного скважинного выщелачивания (ПСВ) считают наиболее экологичной. Более того, по их мнению, хотя и оказывается воздействие на гидрохимическую обстановку продуктивных водоносных горизонтов, в данном случае происходит не загрязнение, а начинается обратный процесс - восстановление естественных окислительно-восстановительных условий. Начиная с середины 80-х гг., ведутся теоретические и экспериментальные исследования по изучению поведения растворов ПСВ после завершения процесса добычи. Многие данные этих исследований указывают на то, что вмещающая оруденение эпигенетически зонированная гидрохимическая среда по отношению к техногенным воздействиям, даже столь интенсивным как ПСВ, обладает своего рода экологической инерционностью, включающей как сопротивление техногенным воздействием, так и тенденцию среды к самоочищению после прекращения указанных воздействий. Так, на многих опытных участках установлено, что после прекращения процесса ПСВ в водоносных горизонтах, вмещающих ореолы остаточных растворов, происходит хотя и медленная, но и необратимая нейтрализация подземных вод.
За пределами Амалатского плато базальтов геологические структуры кристаллического фундамента и сформировавшие на них ураноносные осадочно-вулканогенные формации мезо-кайнозоя на больших площадях открытые. Неогеновые ураноносные отложения и урановые месторождения на юге Витимского плоскогорья перекрыты фрагментарно маломощным покровом базальтов и четвертичных отложений. Некоторые месторождения и рудопроявления урана вскрыты эрозией по долинам рек. Рудные тела Талаканского уранового месторождения по долине р. Холой - правого притока р. Витим обнажаются на поверхности и отражаются высококонтрастными радиоактивными аномалиями. На пойме и в русловом потоке ниже рудной залежи формируется радиогеохимическая аномалия в пределах лугово-болотных и луговых экосистем, где находятся пастбища и покосы населения. Радиационное загрязнение локальное.
Повышен радиационный фон (30-50 мкр/час) на выходах массивов мезозойских щелочных гранитов и сиенитов (куналейский комплекс). Ингурский массив щелочных гранитов, геохимически специализированный на уран, редкие и редкоземельные элементы, четко выделяется многочисленными радиогеохимическими аномалиями. По этим аномалиям в пределах массива открыто тантало-ниобиевое рудопроявление с высоким содержанием редких земель и Родионовское месторождение урана гидрогенного типа в неогеновых отложениях. Вокруг этого массива щелочных гранитов вдоль разломов сосредоточены выходы углекислых радоновых вод. Ландшафты Романовского холодного минерального источника отличаются аномалиями углекислого газа, радона и редких элементов.
Радиационное поле за пределами Амалатского плато базальтов резко дифференцированно в соответствии с геологическим строением, морфоструктурными условиями района, выходами ураноносных комплексов, рудопроявлений и многочисленных радиоактивных аномалий. Здесь вдоль автодороги Багдарин - Романовка - Чита, Чита - Улан-Удэ расположен ряд населенных пунктов, сосредоточены пастбищные, сенокосные и охотничьи угодья. Поэтому оценку природной радиоэкологической обстановки таежно-мерзлотных и лугово-болотных ландшафтов на площадях ураноносных комплексов и урановых месторождений необходимо провести в ближайшее время (2005-2010 гг.) и определить степень экологической опасности. В этом районе в связи с развитием горнодобывающей промышленности (добычей урана, золота, полиметаллов) большое внимание уделяется восстановлению и сохранению традиционного животноводства - увеличению поголовья крупнорогатого скота и лошадей, адаптированных к экстремальным природно-климатическим условиям. Биологические ресурсы пастбищ лиственничной тайги, лесостепей и заболоченных лугов по долинам рек используются еще недостаточно.
Радиогеоэкологические исследования таежно-мерзлотных ландшафтов на плато базальтах в связи с опытно-промышленной разработкой уранового месторождения способом ПВ показали, что находясь на стадии небольших объемов добычи урана ОАО «Хиагда» не оказывает существенного влияния на техногенное загрязнение радионуклидами экосистем речных долин. Современная централизованная система управления промышленной разработкой уранового месторождения и переработкой промышленных растворов в цехе гидрометаллургии обеспечивает эколого-безопасную технологию. Локальное техногенное загрязнение радионуклидами вокруг полигонов ПВ не оказывает влияние на функционирование таежных экосистем. Нарушенные земли и площади загрязнения радионуклидами подлежат в будущем рекультивации.
