S Z. & Ž V. 2007: Přirozená radioaktivita horninového podloží v oblasti Krkonošského národního parku. – In: Š J. & K R. (eds), Geoekologické problémy Krkonoš. Sborn. Mez. Věd. Konf., říjen 2006, Svoboda n. Úpou. Opera Corcontica, 44/1: 55–60.
Přirozená radioaktivita horninového podloží v oblasti Krkonošského národního parku e Natural Bedrock Radioactivity in the Krkonoše National Park, Czech Republic Zuzana Skácelová1 & Vladimír Žáček2 1 2
Česká geologická služba, Erbenova 348, 790 01 Jeseník,
[email protected] Česká geologická služba, Klárov 3, 118 21 Praha,
[email protected] V rámci podrobného geologického mapování České geologické služby byla proměřena geofyzikální metodou pozemní gamaspektrometrie část území Krkonošského národního parku. Získaná data umožnila vyčlenit horninové typy podle obsahu přirozených radioaktivních prvků (draslíku, thoria a uranu) a charakterizovat oblasti s anomálními hodnotami. Bedrock of the Krkonoše National Park, was studied by the Czech Geological Survey using also geophysical methods like the field gamma-ray surveying. e content of naturally occurring radioactive elements, usually potassium, uranium and thorium, is significant indicator for the differentiation between individual variant of the granitic and metamorphic rocks. e concentration of radioactive elements in rocks of the bedrock of the Krkonoše National Park can be important for the ecology survey (dispersal of biotopes, influence on environment etc.) Klíčová slova: Keywords:
geologie, gamaspektrometrie, radioaktivita, Krkonoše geological survey, gamma-ray surveying, radioactive elements, Giant Mts., Czech Republic
ÚVOD V oblasti Krkonošského národního parku byl v r. 2005 zahájen projekt detailního geologického mapování v měřítku 1 : 25 000 s cílem rozšíření současných poznatků a získání nových dat, informací a znalostí o geologické stavbě. Součástí projektu je dokumentace, zpracování a vyhodnocení získaných poznatků o geologickém složení a geologických faktorech životního prostředí, které rozšíří stávající geologické databáze v rámci budovaného jednotného geologického informačního systému České geologické služby. Nově získaná data mají za úkol sloužit pro potřeby státní a místní správy, orgány územního plánování, strategii využití a ochrany krajiny, řešení ekologických problémů a ochranu životního prostředí, hodnocení ekologických a ekonomických funkcí území i hodnocení geologických rizik.
55
GEOLOGICKÁ CHARAKTERISTIKA ÚZEMÍ Studované území patří geologicky do krkonošsko-jizerského krystalinika a je budováno jednak komplexem metamorfovaných hornin (metasedimentů) proterozoického až spodně paleozoického stáří se složitou vnitřní stavbou, jednak mohutnou intruzí krkonošsko-jizerského granitového plutonu variského (spodně karbonského) stáří (Obr. 1.). Ve východní části metamorfovaného komplexu vystupuje těleso muskovitické až dvojslídné krkonošské ortoruly, které je místy tektonicky sešupinatěno s okolními metasedimenty. Tyto zahrnují hlavně různé typy krystalických břidlic, zejména fylitů až svorů s podřízenými vložkami kvarcitů, konglomerátů, erlanů až krystalických vápenců a místy také zelených břidlic až amfibolitů. Stupeň metamorfního přepracování je nízký a dosahuje facie zelených břidlic, v tělesech metabazitů z východní části krystalinika byly dokumentovány reliktní asociace vysokotlaké facie modrých břidlic. Krkonošsko-jizerský pluton tvoří intruzívní granitové těleso s dobře vyvinutým kontaktním dvorem, tvořeným břidlicemi až rohovci s biotitem, cordieritem a andalusitem, o šířce kolem 1 km. Jižní okraj plutonu, který buduje severní část studované oblasti, tvoří hlavně neporfyrický až slabě porfyrický biotitický granit a drobně zrnitý aplitický granit, jen v oblasti západně od Harrachova dominuje výrazně porfyrický biotitický granit. Podél jižního exokontaktu plutonu vystupuje řada drobných uranových ložisek, která byla v 50. letech 20. století předmětem průzkumu nebo těžby.
Obr. 1. Přehledná geologická skica Krkonoš s vyznačením hlavních horninových typů a listokladem nově zpracovávaných geologických map 1: 25 000 Fig. 1. Geological map of the Giant Mts. area with the map layout in the scale 1 : 25 000
RADIOMETRICKÁ DATA Základní charakteristiku hornin z hlediska obsahu přirozených radioaktivních prvků přináší především letecké mapování. V celé oblasti Krkonoš existují pouze data nejstaršího leteckého mapování z 50. let minulého století (J & M 1958), která přinášejí regionální informaci o hodnotách úhrnné aktivity gama v měřítku 1 : 200 000 (Obr. 2.). Z těchto údajů lze sledovat pouze maximální hodnoty nad krkonošsko-jizerským plutonem na severu a minimálními hodnotami na jihovýchodě. Pozdější letecké mapování metodou gamaspektrometrie nebylo možné uskutečnit v celé oblasti Krkonoš pro velmi členitý horský terén. Proto bylo v rámci geologického mapování v roce 2005 zahájeno pozemní měření gamaspektrometrie, které mělo za úkol především charakterizovat jednotlivé horniny podle obsahu přirozených radioaktivních prvků (K, , U), popř. odlišit od sebe blízké petrografické typy. Plošné měření krkonošsko-jizerského plutonu umožnilo vykres-
56
lení map izolinií obsahu jednotlivých prvků pro severní část Krkonoš a geologickou interpretaci jednotlivých anomálií. Pro měření v terénu na horninových výchozech byly použity přenosné gamaspektrometry GS-256 (výrobce Geofyzika a.s. Brno) a GRM-260 (výrobce GF Instruments Brno). Aparatury jsou vybaveny detektorem NaI(Tl) a referenčním izotopickým zdrojem 137Cs s aktivitou okolo 16 kBq. Doba měření byla 3 a 5 s, data byla kalibrována na hm. % K, ppm eU a ppm e. Body měření byly současně i dokumentačními body geologického mapování, takže k dispozici byl detailní petrografický popis, případně i geochemická analýza. Nová data pozemní gamaspektrometrie jsou ve shodě s již dříve získanými daty laboratorního měření, která prováděla Geofyzika n.p. pro rudní průzkum (C & al. 1984). Toto měření však výrazně ovlivnil výběr lokalit, neboť se zpravidla jednalo o oblasti vytypované jako anomální z hlediska možného uranového zrudnění. Současná měření na lokalitách v terénu v rámci geologického mapování byla naopak zvolena tak, aby co nejlépe charakterizovala základní horninové prostředí. Obr. 2. Mapa letecké radiometrie (úhrnná aktivita gama) s vyznačením mapované oblasti a oblasti s nově naměřenými daty pozemní gamaspektrometrie Fig. 2. Map of airborne radiometry (gamma activity) with the new measurements of the gamma-ray surveying
VÝSLEDKY MĚŘENÍ Celkem bylo do současné doby proměřeno okolo 300 lokalit, z toho 190 bodů v krkonošsko-jizerském granitovém plutonu. 1. STATISTICKÉ ZPRACOVÁNÍ
Výsledky měření gamaspektrometrie na horninových výchozech ukázaly relativně vysokou diferenciovanost jednotlivých hornin svými obsahy jednotlivých přirozených radioaktivních prvků (Tab. 1.). Nejvyšší hodnoty byly naměřeny především u granitů, ale i některé typy metamorfovaných hornin vykazovaly zvýšené obsahy, které jsou zachyceny ve starších datech letecké geofyziky jako vyšší hodnoty úhrnné aktivity gama v lokálních maximech. Jedná se o krystalické břidlice, které budují převážnou část území na Z a JZ mapované oblasti a mají relativně vysoké obsahy draslíku (až 5 hm. %) a thoria (až 21 ppm). Při jejich přechodu do kvarcitických typů až kvarcitů hodnoty těchto prvků klesají k obsahům okolo 1,5 % K a 8 ppm . Na jihovýchodě mapovaného území je zdrojem lokální kladné anomálie úhrnné aktivity gama oblast budovaná ortorulami (masiv Černé hory), kde přirozenou radioaktivitu způsobují vysoké obsahy draslíku (až 5,2 hm. %) a uranu (až 14 ppm).
57
Tab. 1. Statistické zpracování dat gamaspektrometrie Statistic interpretation of the gamma-ray surveiyng
hornina kvarcit erlan krystalická břidlice ortorula granit granit (porfyrický) granit (neporfyrický) granit (aplitický)
obsahy přirozených radioaktivních prvků (medián hodnot) K hm. % ppm U ppm 2,8 7,7 3,7 3,1 11,9 2,0 3,4 13,5 4,6 4,0 9,5 3,7 3,9 ± 0,5 24,2 ± 6 9,6 ± 5 3,9 25,9 11,1 4,1 25,9 11,1 4,0 26,3 14,1
Přirozená radioaktivita způsobena vysokými obsahy uranu je v mapované oblasti vázána především na ložiska uranových rud (Medvědín, Harrachov, Labská a Černý Důl) a tektonické zóny. Při měření gamaspektrometrie v terénu byly maxima hodnot zjištěna na některých lokalitách v granitech krkonošského masivu (nad 40 ppm), ortorul (14 ppm) a krystalických břidlic (9 ppm). V okolí starých důlních děl těžby uranu jsou obsahy zvýšeny i v kvartérním pokryvu pod haldami, např. u Harrachova byly naměřeny hodnoty od 200 ppm do 10 ppm. 2. KRKONOŠSKOJIZERSKÝ GRANITOVÝ PLUTON
Pozemní měření gamaspektrometrie mezi Harrachovem, kótou Malý Šišák a Sněžkou pokrylo oblast granitového plutonu s hustotou cca 4–5 bodů/km2, což umožnilo plošné zpracování dat do map izolinií. Pro interpretaci dat bylo zvoleno takové zobrazení, které umožnilo vystihnout naměřené vyšší hodnoty přirozených radioaktivních prvků v terénu. Statistické zpracování dat z lokalit s granitovým podložím přineslo informace o střední hodnotě všech tří prvků. Obsahy, které převyšovaly tuto hodnotu (započítána byla i směrodatná odchylka) byly vyhodnoceny jako anomální. Ze získaných map oblasti krkonošského granitového masivu je patrné (Obr. 3.), že anomálie gamaspektrometrického měření jsou soustředěny především ve východní části masivu, kde podle výsledků geologického mapování převažuje typ monzogranitu (ed. K & al. 2001), granitu místy až aplitického granitu. Na tento typ horniny jsou vázány zvýšené obsahy draslíku a thoria. Nejvyšší množství uranových anomálií se nachází opět ve východní části granitového plutonu v pramenné oblasti Labe (Obr. 4.). Nedaleko je situováno ložisko Medvědín, které bylo těženo v 50. letech minulého století a hloubkový dosah uranového zrudnění je udáván až 240 m. Tato akumulace uranových rud se vyskytují na kontaktu granitu s krystalickými břidlicemi v křemenné výplni strmě ukloněných tektonických trhlin (K 2003). Zvýšené obsahy uranu uvnitř granitového masivu jsou pravděpodobně vázány na tektonicky porušené zóny. Zlomy ve směru SZ–JV lze předpokládat jak v údolí Labe, tak i Bílého Labe.
58
Obr. 3. Výsledné mapy anomálií draslíku, thoria a uranu (šedé až černé) v oblasti krkonošského granitového masivu Fig. 3. Map of potassium, thorium and uranium distribution (grey to black) in the Krkonoše granite Massif area
Obr. 4. Anomálie uranu v pramenné oblasti Labe Fig. 4. Anomaly of uranium in the Labe head water area
59
ZÁVĚR Podrobný geologický výzkum doprovázený detailním pozemním měřením gamaspektrometrie přinesl v oblasti Krkonoš řadu nových informací. Hodnoty obsahu přirozených radioaktivních prvků (draslíku, thoria a uranu) pro jednotlivé typy hornin pomohly při sestavování geologických map a vyhledávání tektonických linií. Naměřená data určila charakter krkonošsko-jizerského plutonu z hlediska radioaktivních vlastností jednotlivých typů granitů a jejich distribuci v terénu. Vysoké obsahy uranu byly vázány nejen na dosud známé výskyty uranových rud, ale také v rámci masivu na kontakty granitových typů, pukliny a tektonické zóny po nichž dochází k jeho zvýšené migraci. Data pozemní gamaspektrometrie mohou být využita v následných hydrogeologických a pedologických studiích pro širší poznání vlivu obsahu přirozených radioaktivních prvků v podloží na biosféru (např. na rozšíření a variabilitu ekosystémů).
LITERATURA C M., K K., P P. & V D. 1984: Petrofyzikální výzkum pro rudní geofyziku. – Ms. (Etapová zpráva za léta 1981–83, Geofyzika Brno). J M. & M J. 1958: Letecká magnetometrie ČSR v r. 1957. – ÚÚG Praha. K 2003: Rudné a uranové hornictví české republiky. – Nakl. ANAGRAM, Ostrava, 290 pp. Geological map Lausitz-Jizera-Karkonosze 1 : 100 000. Ed. K W., K O. & O M. – Remigraf, Warsaw 2001.
60
