Lithology.Ru - Литология.РФ : Литология академическая, прикладная и прочая

ПРОИСХОЖДЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ПЕСКОВ ПОБЕРЕЖЬЯ АЗОВСКОГО МОРЯ

Стефанко С. В.

Институт геотехнической механики им. М.С. Полякова НАН Украины, Днепр, arkinstone7@gmail.com

На северном побережье Азовского моря местами встречаются скопления черных, красных или розовых песков. Такие скопления располагаются на песчаных пляжах в виде пятен или полос. Зачастую они появляются после сильных штормов, приводящих к появлению наносов или размыву морского побережья. Пятна россыпи имеют разную площадь и протяженность – от долей до сотен квадратных метров. Большинство из них обладают повышенной радиоактивностью. Уровни гамма-излучения в местах скопления таких песков в среднем составляют 50-300 мкР/час, но в некоторых случаях могут доходить до 900-1000 мкР/час [Волошин, 2010].

Цель. Выяснение состава, генезиса и процесса осадконакопления радиоактивных песков на побережье Азовского моря.

История исследования черных песков имеет продолжительный характер. Первые работы, касательно минералогии, были представлены еще в 1925 г. [Семененко, 1978]. В последующие десятилетия, пески активно изучались для выяснения состава и места расположения. Начиная с 60-х годов, черные пески некоторое время активно добывались местными жителями. Однако продолжалось это не долго, и вскоре интерес к ним пропал. Лишь с 1996 г. появились упоминания о радиоактивных песках в научных отчетах – результаты наблюдения за степенью загрязненности пляжей этими песками начала периодически публиковать в своих отчетах Азовская научно-исследовательская станция (АНИС).

Расположение наносов радиоактивных цветных песков присуще только северо-восточному побережью Азовского моря. По сведениям АНИС [Волошин, 2010] максимальные концентрации обнаружены на участке между Мариуполем и Бердянском. Наибольшее скопление наблюдается в районе Песчаного и Комсомольского пляжей г. Мариуполь. Однако замечено, что с годами площадь загрязнения пляжей меняется. Так например: в 1997 г. общая площадь составляла 96 м², а уже в 1998 г. – 360 м². Такие изменения напрямую связаны со штормовой активностью моря.

Минералогический состав. По причине длительной истории изучения, минералогия черных песков довольно хорошо изучена  [Забигайло, 1971; Волошин, 2010]. За все прошедшие годы, разными учеными в своих трудах, выделялись такие найденные в черных песках минералы как: графит, анатаз, бадделеит, циркон, ильменит, магнетит, дистен, гранат, роговая обманка, авгит, ставролит, ортит, полевые шпаты, слюды, титанит, монацит. Основным минералом является ильменит, что и придает песку черную окраску. Из-за преобладания этого минерала, пески иногда называют ильменитовыми, а по причине большой плотности составных минералов – тяжелыми. Вторым по распространенности минералом является гранат, дающий красный или розовый цвета, и монацит, количество которого определяет величину радиоизлучения. Однако такой разнообразный состав встречается не во всех россыпях, зачастую ильменитовые пески содержат определенный комплекс из перечисленных минералов.

Исследования черных песков. Для проведения исследований, была отобрана проба черного песка из россыпи в прибрежной зоне с. Новопетровка восточнее устья р. Берда. Проба была подвергнута рассеву и магнитной сепарации. Рассев производился через два сита с решетками 0.2 и 0.75 мм. Это позволило выделить две фракции зерен, имеющие размер 0.2-0.75 мм и менее 0.2 мм. В результате такого рассева, была замечена локальная гранулометрическая особенность россыпи: фракция менее 0.2 мм имеет весовую долю 73.96 % от общей отобранной пробы и содержит большинство темноцветных минералов; фракция с размерностью 0.2-0.75 мм занимает оставшиеся 26.04 % от общего веса и содержит, наряду с темноцветными минералами, много зерен кварца. Такая особенность говорит о том, что темноцветные минералы сильно измельчены, но имеют достаточно высокую плотность, чтобы оставаться в прибрежной зоне.

Также были выполнены радиометрические исследования. Россыпь перед отбором пробы имела радиационные показания около 200 мкР/час. После рассева пробы, фракция 0.2-0.75 мм имеет радиоизлучение порядка 44 мкР/час, а фракция с размерами менее 0.2 мм – 188 мкР/час. Более того, измерение радиоактивности производилась также и после магнитной сепарации. В свою очередь, магнитная сепарация песка осуществлялась при воздействии магнитной индукции на пробу до 212 мТс. В результате, по магнитной восприимчивости выделены фракции зерен, которые, кроме всего прочего, имеют визуальные отличия: сильномагнитная фракция, слабомагнитная темноцветная, слабомагнитная красноцветная, слабомагнитная желто-коричневого цвета и немагнитная фракция. По каждой из этих фракций был выполнен комплекс работ по измерению плотности (ρ), магнитной восприимчивости (В), величине радиоизлучения (Р), измерение весовой доли фракции (w). Результаты представлены ниже:

– сильномагнитные зерна: ρ=5.3 г/см³; В=102-203 мГс; Р=21.2 мкР/час; w=6.26 %;

– слабомагнитные темноцветные: ρ=4.64 г/см³; В=233-2021 мГс; Р=22.2 мкР/час; w=66.79 %;

– красноцветная фракция: ρ=4.31 г/см³; В=1980-2055 мГс; Р=24 мкР/час; w=11.73 %;

– фракция желто-коричневых зерен: ρ=6.27 г/см³; В=2073 мГс и более; Р=136.8 мкР/час; w=7.48 %;

– фракция немагнитных зерен: ρ=3.79 г/см³; Р=32.8 мкР/час; w=7.73 %.

Затем проводились микроскопические исследования каждой фракции. Наблюдение осуществлялось с помощью цифрового микроскопа в отраженном свете при увеличении 800-1000 крат. Детально о каждой фракции ниже:

– Фракция сильномагнитная представлена зернами одного типа, имеющими следы окисления, поверхность укрыта кавернами и бороздами, иногда вовсе покрытыми слоем окисленного материала, зерна сильноокатаны. Физические и визуальные характеристики указывают на то, что фракция представлена только магнетитом;

– Слабомагнитная темноцветная фракция предположительно всецело представлена ильменитом, это подтверждается и значением плотности фракции. Имеет металлический блеск. Обладает широким диапазоном магнитной восприимчивости, что характерно для ильменита;

– Слабомагнитная красноцветная фракция представлена в основном полупрозрачными зернами разового и красного цвета. Почти все кристаллы имеют включения в виде обширных пятен. Форма зерен аморфная, слабоокатанная, часто встречаются сколы и поверхности излома. Вероятнее всего фракция представлена в основном гранатом и небольшим количеством других неопределенных минералов. Плотность фракции близка к минералу альмандину;

– Фракция желто-коричневого цвета представлена смесью минералов. В этой фракции преобладают следующие зерна: прозрачные с лимонно-желтым оттенком разной насыщенности, полупрозрачные оранжевые плавно переходящие до светло-коричневого цвета. Форма кристаллов окатанная, изредка угловатая, сколы почти не встречаются. Цвет черты, кристаллическая форма, радиоактивность и цветовые визуальные признаки указывают на то, что фракция представлена в основном монацитом;

– Немагнитная фракция состоит из кварца, кластического материала побережья и примесей мелких зерен монацита инертных к магнитной индукции.

В результате микроскопии были подтверждены данные предыдущих исследований – наличие ильменита, кварца, граната, магнетита и монацита [Лазаренко, 1980; Поляшов, 2015; Дунец, 2013]. Зерна всех фракций имеют преимущественно окатанную форму, что свидетельствует о далеком расположении породных комплексов-первоисточников. Лишь зерна граната менее окатанные, что позволяет предполагать о не далеком расположении первоисточника выноса.

Анализ минералогического состава прилегающих породных комплексов к побережью моря, позволил выделить несколько основных зон-источников сноса составных минералов тяжелых песков. Несмотря на очень широкое распространение найденных в пробе минералов, в прилегающем Приазовском мегаблоке гранитоидов и пегматоидов, есть комплексы пород, содержащих все из них при достаточно высокой концентрации. Такими комплексами являются анадольские и каменномогильские граниты. Меньшее значение могут иметь салтычанские  и широко распространенные аплит-пегматоидные жильные граниты. Основные зоны-источники расположены на расстоянии более 35 км от морского побережья и более 80 км от места отбора проб, поэтому за весь путь транспортировки, минералы способны приобрести окатанную форму. В свою очередь, менее окатанный гранат, в Приазовье наиболее распространен в центральной и западной части, а также, в бассейне р. Берда и ее притоках, поэтому ее путь до места отбора пробы имеет меньшее расстояние.

Формирование россыпей. Формирование россыпей на побережье моря связано с процессами выветривания, переноса и отложения продуктов разрушения материнских пород. Обломочный материал, образованный в результате гипергенных процессов, выносился речными потоками в море, которое, в свою очередь, переносило его течениями на значительные расстояния от речных устьев, формируя прибрежные донные отложения. Затем волноприбойная деятельность способствовала сепарации вещества по плотности. Во время штормов море отсеивает тяжелые фракции и прибоем выносит минералы на берег, формируя черную либо розовато-черную линейную насыпь [Прошляков, 1991].

Морские течения в Северном Приазовье проходят вдоль берега и направлены, в основном, с востока на запад. Исходя из этого, песок мог выноситься реками, лежащими и впадающими в море к востоку от места отбора проб. Таковыми являются реки Кальмиус и его приток Каратыш, их русла пересекают зоны распространения анадольских и каменномогильских гранитов, одновременно содержащих все главные минералы «черных песков» в достаточно большом количестве. Таким образом, большая часть тяжелых отложений, наиболее вероятно, выносится именно из этих комплексов. Косвенным подтверждением роли Кальмиуса как главной транспортной реки, является тот факт, что наибольшие скопления радиоактивных песков находятся на пляжах Мариуполя неподалеку от устья этой реки. Однако, «современные речные выносы сравнительно незначительны и в большинстве случаев они не достигают моря, отлагаясь в виде аллювиальных образований в нижней части речных долин, при небольшом содержании тяжелых минералов они не играют существенной роли в их накоплении в береговой зоне» утверждает АНИС [Волошин, 2010].

Выводы. Выяснен состав и некоторые физические параметры тяжелых песков побережья Азовского моря. Радиоактивным минералом является монацит, который наряду с ильменитом и гранатом часто встречается в цветных песках побережья.

Коренными породами минералов тяжелых песков всего северо-восточного азовского побережья могут быть салтычанские, анадольские, каменномогильские граниты, комплекс аплит-пегматоидных гранитов, железисто-кремнистые формации, а также комплексы основных и ультраосновных пород Приазовского мегаблока. Учитывая, что обломочный материал транспортировался реками, а также общую направленность течений морских вод в районе отбора проб, россыпи могут быть принесенными морским течением преимущественно с востока, куда подобный кластический материал выносится реками Кальмиус и Каратыш.

Литература

Дунец В.В., Поляшов А.С. Геологическая природа формирования россыпных месторождений на примере учебного полигона «Берда» // Форум гірників – 2014: матеріали міжнародної конференції (Дніпропетровськ, 1 – 4 жовтня 2014 р.) / Національний гірничий університет. – Дніпропетровськ, 2013. – Т. 3. – С. 13 – 20.

Волошин В.С.  и др. исполн.: Рязанцев Г.Б. Отчет Азовской научно исследовательской станции. АНИС: отчет о НИР (заключит.) // АНИС; Москва-Мариуполь, 2010. 80 с.

Забигайло В.Е.; исполн.: Маметов В.М. и др. Исследовать вещественный состав осадков дна Азовского моря в целях оценки перспективности россыпей полезных ископаемых и изучить условия разработки этих рудопроявлений: отчет о НИР (промежуточный) // ИГТМ НАН Украины; Днепропетровск, 1971. 78 с.

Лазаренко Е.К. и др. Минералогия Приазовья. Киев: Наукова думка, 1980. 432 с.

Поляшов А.С., Хоменко Ю.Т., Чечель П.О. Оценка возможных доз облучения на пляжных песках Азовского моря вблизи устья р. Берда // Форум гірників – 2015: матеріали міжнародної конференції (Дніпропетровськ, 30 вересня – 3 жовтня 2015 р.) / Національний гірничий університет. – Дніпропетровськ, 2015. – Т. 3. – С. 216 – 220.

Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология / Москва: Недра, 1991. 384 с.

Семененко Н.П., Ладиева В.Д., Богунов И.Н. и др. Железисто-кремнистые формации Украинского щита / – Т. 1. – Киев: Наукова думка, 1978. – 328 с.