Охрана подземных вод от радиоактивных загрязнений

Скальные трещиноватые породы

Движение воды в скальных трещиноватых породах про­исходит по открытым трещинам, тогда как монолитные участки самих пород, находящихся между трещинами, яв­ляются непроницаемыми.

Ширина трещин в скальных породах колеблется в очень больших пределах. Даже в одной породе, залегающей в од­ном массиве, наряду с трещинами, ширина которых измеря­
ется сантиметрами (а иногда и более), встречаются трещи­ны волосяного типа. По мнению Г. М. Ломизе (1951), тре­щины шириной более 0,2—5 мк уже могут пропускать сво­бодную воду и передавать гидростатическое давление. Свои соображения автор основывает на данных опытов Б. В. Де - рягина (1937) по исследованию свойств связанной воды, образующей пленки на поверхности стекла толщиной всего 0,075 мк.

Процессы образования трещин в скальных породах мно­гообразны и находятся в сложных сочетаниях друг с дру­гом. Поэтому трещины имеют сильно изменчивую интен­сивность развития, взаиморасположение и ширину. Однако, несмотря на большое разнообразие процессов, обусловли­вающих развитие трещин, различные скальные породы в зависимости от условий их залегания и других факторов имеют свои характерные черты в проявлении неоднородно­сти развития трещин и водопроницаемой способности. Да­лее для некоторых типов распространенных скальных по­род приводится характеристика неоднородности указанных свойств.

Магматические глубинные кристаллические породы

(граниты, сиениты, диориты, габбро и др.), не раздроблен­ные последующими тектоническими процессами, обычно имеют относительно правильно развитые трещины отдель­ности. Выделяются три основные системы трещин отдель­ности: трещины так называемой пластовой отдельности, большей частью имеющие горизонтальное залегание, и две системы вертикальных трещин, расположенные в двух вза­имно перпендикулярных направлениях. Таким образом, указанными трещинами отдельности породы разбиваются на правильные, более или менее одинаковые по размеру, параллелепипеды. Кроме того, в магматических глубинных породах встречаются диагональные трещины, идущие под углом к трещинам основной отдельности (М. А. Усов, 1940).

Когда глубинные магматические породы не затронуты процессами выветривания, то трещины основной отдельно­сти и диагональные трещины являются закрытыми и не доступны для движения свободной воды. Открытие трещин в указанных породах происходит в верхних горизонтах. В зависимости от климатических условий, состава и стро­ения пород глубина интенсивного проявления процессов выветривания, по данным различных исследователей, обыч­но не превышает 30—50 м, но иногда достигает 100—110 м (Ф. А. Руденко, 1958).

Степень трещиноватоети магматических массивно-кри­сталлических пород может быть охарактеризована величи­ной их пористости. По данным, приведенным Л. В. Пусто - валовым (1940), Н. И. Плотниковым (1957), в Справочном руководстве гидрогеолога (1959) и др., средняя пористость этих пород равна около 1% с колебаниями от 0,02 до 3%.

Водопроницаемость указанных пород, как правило, не­большая и, но данным Л. Д. Белого (1957), не превы­шает 2—3 м/сутки.

Приведенные величины пористости и водопроницаемо­сти относятся к породам, залегающим относительно не глу­боко от поверхности земли в зоне проявления процессов выветривания. В более глубоких горизонтах величины по­ристости и водопроницаемости этих пород значительно меньше.

Неоднородность трещиноватоети и водопроницаемости глубинных магматических пород в большой степени зави­сит от положения массива в современном рельефе поверх­ности земли. Но даже в пределах ограниченных участков неоднородность указанных свойств этих пород по сравне­нию с рыхлыми осадочными водопроницаемыми породами (песками) более значительная. Особенно увеличение неод­нородности водных свойств магматических глубинных по­род наблюдается в участках, приуроченных к локальным зонам тектонического раздробления этих пород.

Данные о сорбционных свойствах описываемых пород в нх естественном залегании почти отсутствуют. Но в преоб­ладающем большинстве случаев сорбционные процессы в магматических глубинных породах, как и в других скаль­ных трещиноватых породах, ограничиваются только по­верхностью трещин, по которым движется загрязненная во­да, и не распространяются в массивную часть этих пород. Подтверждением сказанного являются данные, получен­ные М. Ф. Плотниковым («Радиационная гигиена», т. II), на одном участке экспериментального загрязнения подзем­ных вод. Образцы кристаллических пород были взяты из разведочных скважин (табл. 28).

Из табл. 28 видно, что бета-радиоактивность поверх­ности трещин пород в десятки раз превышает удельную активность воды, взятой из этих же скважин, а пробы, отобранные со свежих изломов образцов пород, бета-излу­чателей не содержат.

Сорбционная способность поверхности трещин скальных пород зависит от характера покрывающих их образований.

Талько-хлори - товая корка

Серицито-хло - ритовый налет

Поверхность трещины без минерального налета

Бета-активность образцов керна, взятого при бурении разведочных скважин

С поверхности

1,1 - Ю-6

Трещины

С поверхности

Не обна­

Свежего излома

Ружено

С поверхности

7-10~7

Трещины

С поверхности

Не обна­

Свежего излома

Ружено

С поверхности

2,3-10-6

Трещины

С поверхности

Не обна­

Свежего излома

Ружено

С поверхности

1,4- Ю-7

Трещины

С поверхности

Не обна­

Свежего излома

Ружено

Железисто-мар­ганцовый налет

Излившиеся магматические породы (порфиры, андези­ты, базальты, диабазы и др.) в зависимости от возраста и условий залегания имеют различный характер и интенсив­ность трещиноватости. Древние излившиеся породы, зале­гающие среди толщ других пород, обычно характеризуют­ся относительно слабо развитой мелкой трещиноватостью. По данным Н. И. Плотникова (1957) и Справочного руко­водства гидрогеолога (1959), средняя пористость (трещи - новатость) излившихся пород равна примерно 2%, с коле­баниями от 0,38 до 6,7%. Вблизи поверхности земли и по линиям тектонических разломов трещины обычно расши­рены. Поэтому в толщах указанных пород отмечаются зо­ны относительно повышенной трещиноватости и водопро­ницаемости, к которым приурочены локальные потоки ин­тенсивного движения подземных вод. В указанных зонах коэффициенты фильтрации пород достигают десятков мет­ров в сутки. Но в преобладающем большинстве случаев вне зон тектонического раздробления водопроницаемость этих пород небольшая.

Кроме трещин отдельности, некоторые разности описы­ваемых пород характеризуются наличием мелких пор, как, например, пемзы, туфы и др. Движение воды в этих раз­ностях пород имеет сложный и очень неоднородный ха­рактер (см. ниже).

Метаморфические породы (гнейсы, кристаллические сланцы, роговики, кварциты, мрамор, брекчии, милониты и др.) по своим свойствам и по неоднородности этих свойств весьма разнообразны, что в основном зависит от характера исходной породы и от характера и степени про­явления метаморфизма. Однако опыт многочисленных пе­трографических и геологических исследований показывает, что породы, подвергшиеся региональному метаморфизму[6], по своим свойствам более однообразны, чем породы, изме­ненные под влиянием контактового метаморфизма[7].

Регионально-метаморфические породы, образованные в условиях одностороннего давления, обычно имеют сланце­ватость, а во многих случаях и отчетливую слоистость (гнейсы, кристаллические сланцы). При выветривании по­род по плоскостям сланцеватости и слоистости развива­ются трещины, поэтому по водопроницаемым свойствам эти породы приобретают анизотропность: большую проницае­мость параллельно и значительно меньшую проницаемость в направлении, перпендикулярном к указанным плос­костям.

Наряду с относительным однообразием регионально-ме­таморфических пород местами в них отмечаются зоны дробления. Эти зоны большей частью неширокие, вытяну­тые в одном направлении на большие расстояния и идут на значительную глубину. Если зоны дробления связаны со сбросовыми дислокациями, то водопроницаемость по­род, залегающих в этих зонах, более значительная, чем в окружающих породах. К указанным зонам дробления час­то приурочены локальные потоки подземных вод, которые иногда являются своего рода дренами для вод окружа­ющих пород.

Кроме зон сбросовых дислокаций повышенная водо­проницаемость метаморфических пород отмечается у кон­тактов различных разностей этих пород, как, например, на
контактах мраморов и сланцев или кварцитов и диаба­зов и т. д.

Описанное проявление водопроницаемости регионально - метаморфических пород обусловливает то, что движение воды в них имеет сложный характер. Скорость воды в под­земных потоках, приуроченных к ним, во многом зависит от ориентировки направления этих потоков к простиранию сланцеватости и слоистости этих пород, а также к прости­ранию зон дислокаций.

Сланцы глинистые » кровельные » кремнистые Мрамор Кварциты Гнейсы Амфиболиты

Контактово-метаморфические породы по сравнению с регионально-метаморфическими породами имеют более ограниченное распространение. Они встречаются сравни­тельно неширокими полосами вдоль контактов вмещающих и относительно молодых магматических пород. Ширина этих полос обычно измеряется от нескольких десятков, со­тен метров до нескольких километров. Процессы контак­тового метаморфизма, а в связи с этим и образование в этих породах трещин очень сложные. Разнообразие пород и процессов метаморфизма обусловливает то, что пори­стость (степень трещиноватоети) в этих породах меняется в больших пределах.

Пористость (трещиноватость)

Число

Макси­

Мини­

Средняя

Определений

Мальная

Мальная

10,0

0,49

4,0

Более 14

10,28

1,16

4,0

» 59

0,91

0,85

Около 1

» 2

-6,0

0,11

1,0

» 7

—.

1,0

» 5

2,4

0,3

1,0

» 2

1,1

0,9

1,0

» 2

„ „„ __

Таблица 29

Пористость {трещиноватость] некоторых метаморфических пород

Наименование пород

В табл. 29 приведены данные о пористости некоторых метаморфических пород. Эти данные заимствованы из Справочного руководства гидрогеолога (1959).

В большинстве метаморфические породы имеют слабую водопроницаемость с коэффициентами фильтрации 1—3 м/сутки и меньше. Но среди них отдельные породы, как, например, скарны и мрамор, местами характеризуются
большой водопроницаемостью; коэффициенты фильтрации их достигают десятков и даже сотен метров в сутки.

Как и в глубинных магматических породах, расшире­ние трещин в метаморфических породах в основном про­исходит в верхних горизонтах под влиянием разнообраз­ных процессов выветривания. Поэтому на глубине уже десятков метров от поверхности земли открытая трещино­ватость в этих породах затухает и они становятся практи­чески водоупорными. Исключением из этого являются зо­ны сбросовых дислокаций и некоторые полосы, приурочен­ные к контактам различных пород.

По характеру проявления сорбционных свойств мета­морфические породы также мало отличаются от глубинных магматических пород. Сорбция ими радиоактивных ве­ществ тоже в основном происходит на поверхностях тре­щин, по которым движется загрязненная вода и не идет в глубь массивных частей этих пород.

Трещиноватые осадочные породы являются широко рас­пространенными геологическими образованиями. Среди них большой интерес представляют карбонатные породы — известняки и доломиты. Хотя последние и составляют око­ло 5% от общего количества осадочных пород, но часто они слагают большие территории, и мощность их дости­гает сотен метров.

По сравнению с другими карбонатные породы относи­тельно легко растворимы природной водой, что обусловли­вает специфический характер открытия в них трещин пер­вичной и тектонической отдельности.

Более интенсивно расширение трещин и образование карстовых пустот происходит в зонах усиленной циркуля­ции и облегченного питания подземных вод. С увеличением глубины растворение карбонатных пород затухает. Однако и на глубинах сотен метров часто встречаются известняки и доломиты, имеющие открытые трещины, в_ которых дви­жется вода, например в толщах известняков каменно­угольного возраста в нефтеносных районах Заволжья. Но эти открытые трещины, по-видимому, в большинстве слу­чаев унаследованы еще с ранних времен существования указанных пород, когда последние залегали близко к по­верхности земли.

Неоднородность пористости и водопроницаемости из­вестняков и доломитов проявляется в пределах одного пласта или массива даже на очень небольших расстоя­ниях. Н. И. Плотников (1959), обобщив большой мате­риал гидрогеологических исследований, приводит следую­щие предельные величины пористости (водоотдачи) из­вестняков для различных районов СССР (табл. 30).

Таблица 30

Пористость {трещииоватость! известняков в процентах

Известняки

Урал

Казахстан

Средняя

Азия

Рудный Алтай

Русская

Платформа

Интенсивно закарсто - ванные:

Выше базиса эрозии ниже » » Среднезакарстованные Слабозакарстованные

6—15 1—5 1,5-15 0,5—1

5-8 1—3 0,8-7 0,1—0,8

3-6 0,8-3 0,5—0,8

1-5 0,6-1 0,2-0,5

1—2

Подобно пористости, водопроницаемость известняков и доломитов колеблется в больших пределах. Встречаются толщи этих пород, особенно залегающие на значительной глубине и включающие в себя глинистые разности (мер­гели), коэффициенты фильтрации которых равны долям метров в сутки. С другой стороны, часто отмечается, что коэффициенты фильтрации известняков и доломитов рав­ны десяткам и сотням метров в сутки. В закарстованных породах имеются случаи сосредоточенного движения воды по открытым карстовым каналам.

Сорбционные свойства карбонатных пород по отноше­нию к радиоактивным веществам не изучены. Но можно предполагать, что к стронцию-90 они имеют несколько большую поглотительную способность по сравнению с дру­гими трещиноватыми скальными породами (за исключе­нием глинистых сланцев).

Охрана подземных вод от радиоактивных загрязнений

Оценка надежности подземных источников водоснабжения при загрязнении поверхности земли продуктами ядерных взрывов

Из радиоактивных веществ, образующихся при прове­дении воздушных и наземных ядерных взрывов, наиболее: опасными для загрязнения подземных источников водо­снабжения являются: стронций-90, йод-131, рутений-106.. Первые два элемента почти не поглощаются горными по­родами, …

Санитарно-гидрогеологические условия при удалении твердых и небольших Количеств жидких радиоактивных отходов

В настоящее время радиоактивные вещества использу­ются многими промышленными и сельскохозяйственными предприятиями, научными и лечебными учреждениями. В большинстве случаев на каждом объекте образуется не­большое количество, преимущественно твердых, радиоактив­ных отходов. Основное количество …

ОРИЕНТИРОВОЧНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕ­НИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Независимо от характера источника загрязнения радиоак­тивные вещества, попав в водоносный горизонт, движутся с потоком подземных вод. Для упрощения проводимых да­лее ориентировочных расчетов принимается, что в источнике загрязнения эти вещества равномерно …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.