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.

A Nagy-Kopasz hegy és környékének légigamma-tórium eloszlás térképe (Tyhomirov, 1965; Boros, 2009 által módosítva) Th (ppm) Bevezetés A Nagy-Kopasz hegyen (Budai-hg.) korábban végzett vizsgálatok: Magyar Állami Földtani Intézet (MÁFI): 2 km Első radiometriai mérések – urán- és tórium-tartalom meghatározása Korábbi Mecseki Ércbányászati Vállalat (MÉV): Légi geofizikai térképezés (14 500 km2) (Wéber, 1983) Kutatóárkok és kutatóaknák mélyítése a nagy aktivitású területen (4,6 km2) (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 tórium-tartalma és milyen egyéb elemek dúsulnak benne, hogyan keletkezett? Esetleges felhasználhatóság

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)

forrás: http://www.mindat.org/photo-191313.html Tórium és cheralit Tórium: Természetben megtalálható radioaktív izotóp felezési ideje: 1,4×1010 év Átlagos tartalma talajokban: 7,4 ppm (UNSCEAR, 2000) Felszíni körülmények között szilárd halmazállapotú (Takeno, 2005) Főbb ásványai: 1 mm Tórit ThSiO4 Tórianit ThO2 Monacit (Ce, La, Nd, Th)PO4 Cheralit (Ce, Ca, Th)(P, Si)O4 Cheralit: Nagy tórium-tartalmú monacit ásvány Cheralit forrás: http://www.mindat.org/photo-191313.html

Mért dózisteljesítmény Mintavételezés 1. akna 10. árok 2. akna 7. akna Nagykovácsi Budakeszi A mintavételezési pontok Minta név Mintavételi hely Mért dózisteljesítmény Minta leírás NK5 1. akna 600 nSv/h karbonátos kőzettörmelék NK6 2700 nSv/h M002 7. akna 400 nSv/h M004 10. árok 3700 nSv/h agyagos karbonátos kőzettörmelék M005 2. akna 10700 nSv/h

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 – 232Th fajlagos aktivitása

Eredmények I.  Nedves szitálás NK5 NK6 M002 M004 M005 >2 mm < 0,063 mm 0,063-0,125 mm 0,125-0,25 mm 0,25-0,5 mm 0,5-1 mm 1-2 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 cheralit tartalmú kötőanyag helyenként barittal és cinnabarittal vas-oxihidroxid M005 mintából szeparált, vas-oxihidoxid aggregátum, amelyben a vas-oxihidroxid szemcséket a cheralitos kötőanyag tartja össze (visszaszórt elektron kép) vas-oxid cheralit Az M004 mintából származó, vas-oxidokból és cheralitból álló szemcse eltérő cheralit összetételét mutató visszaszórt elektronkép cheralit2 (RFF) cheralit1 (Th) A cheralit1 (Th) röntgenspektruma (fehér) A cheralit2 (RFF) röntgenspektruma (szürke) cheralit vas-oxid M005 mintából származó szemcse felszíni cheralit megjelenése (visszaszórt elektron kép)

Eredmények II.  Mikroszkópia 2 M002 jelű talajmintából származó magmás szövetű szemcse visszaszórt elektron képe, azonosított ásványok: plagioklász, klinopiroxén, ilmenit és apatit plagioklász apatit klinopiroxén ilmenit klinopiroxén olivin káliföldpát biotit Az M002 mintából származó magmás szövetet mutató szemcse visszaszórt elektron képe, azonosított ásványok: klinopiroxén, káliföldpát, biotit és olivin

Eredmények III. Gamma-spektroszkópia   NK5 NK6 M002 M004 M005 232Th 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 232Th 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

ortopiroxén klinopiroxén1 klinopiroxén 2

Gamma kiértékelés képletei A = N/t*ε*η-Nh/th*ε*η [Bq] A=aktivitás [Bq] Nm=beütésszám [db] Nh=a háttérsugárzás beütésszáma [db] tm=a mérési idő [s] ε=relatív gyakoriság (a bomlás során a fotonok hanyad része kerül a vizsgált csúcsba) th=a háttérmérés ideje [s] η=adott energiára és geometriai elrendezésre jellemző hatásfok Kiértékelésnél használt izotópok: 208Tl, 212Pb, 228Ac