SIMULATION OF THE SHIELDING PROPERTIES OF ENVIRONMENTAL COMPONENTS AGAINST EXTERNAL RADIOACTIVE RADIATION FROM THE ORDOVICIAN DICTYONEMA SHALE

Abstract

В данной статье представлены результаты моделирования условий поглощения природных радионуклидов (уран-238, торий-232, калий-40) в различных природных средах (вода и кварцевый песок) для оценки влияния защитных свойств компонентов окружающей среды на интенсивность внешнего облучения донной биоты. Источником излучения были нижнетремадокские диктионемовые сланцы, которые слагали дно Балтийского палеобассейна. Вода и базальный кварцевый песок, который постепенно накапливался на кровле диктионемовых сланцев, были использованы при моделировании в качестве среды (материалов), поглощающих первичное излучение. В статье описывается эксперимент, поставленный в натурных условиях на одном обнажении с разрезом геологических пород ордовика, включающем высокорадиоактивные диктионемовые сланцы. Это небольшой участок, однако результаты моделирования справедливы и для огромных пространств Балтийского палеобассейна. В позднем тремадоке фло вместе с наступающим морем стала появляться бентосная биота. Эксперимент количественно иллюстрирует, какую дозовую нагрузку эта биота могла испытывать в течение десятков и сотен тысяч лет, пока диктионемовые сланцы не были перекрыты достаточно мощным слоем обводненных осадков. Экспериментальные данные показывают, что присутствие слоя воды толщиной 10 см приводит к поглощению 40 % интегрального потока всех гамма-линий природных радионуклидов, а во влажном, неплотном слое кварцевого песка такой же толщины величина поглощения не превышает 50 %. Таким образом, несмотря на экранирующее воздействие окружающей среды, бентосная биота Балтоскандии в ордовике могла подвергаться значительному радиационному воздействию в течение тысячелетий. Основная ценность эксперимента заключается в том, что он был выполнен in situ, а в качестве элементов модели использовались исключительно природные среды.This paper presents the results of simulating the conditions of absorption of natural radionuclides (uranium-238, thorium-232, potassium-40) in different environment media (water and quartz sand) to assess the effect of the shielding properties of environmental components on the intensity of external radiation exposure to the benthic biota. The source of radiation was the lower Tremadocian Dictyonema shale, which formed the bottom of the Baltic Paleobasin. Water and quartz sand, which was gradually deposited on the roof of the Dictyonema shale, were used in the simulation as media (materials) absorbing the primary radiation. The manuscript shows an experiment conducted in full-scale conditions considering a single exposure of a section of Ordovician rocks that includes highly radioactive Dictyonema shale. This is a small area, but the simulation results are also valid for larger areas as the Baltic Paleobasin. During the late Tremadocian Floian, along with transgression, benthic biota began to emerge. The experiment shows quantitatively what dosage this biota could have experienced over tens and hundreds of thousands of years, until the Dictyonema shale was covered with a sufficiently thick layer of water-flooded sediments. Experimental data show that the presence of a 10 cm thick layer of water reaches absorption of 40 % of the integral flux of all gamma lines of natural radionuclides (NRN), and in a moist quartz sand layer of the same thickness the absorption value does not exceed 50 %. Thus, despite the screening effect of the environment, the benthic biota of Baltoscandia in the Early Ordovician could have been under significant radiation exposure for millennia. The main value of the experiment is that it was performed in situ, and exclusively natural media were used as modelling elements.