NUMMI-PUSULAN PALMOTUN GAMMASÄTEILYN TOTAALI- INTENSITEETTIMITTAUKSET MAANPINNALTA: DATAN DIGITAALINEN KÄSITTELY JA TULKINTA.

Transkriptio

1 Geological Survey of Finland Nuclear Waste Disposal Research Työraportti 2-95 Y30 / 95 / 2 NUMMI-PUSULAN PALMOTUN GAMMASÄTEILYN TOTAALI- INTENSITEETTIMITTAUKSET MAANPINNALTA: DATAN DIGITAALINEN KÄSITTELY JA TULKINTA Tatjana Talvisto 1995

2 NUMMI-PUSULAN, PALMOTUN GAMMASATEILYN TOTAALI-INTENSITEETTIMITTAUKSET MAANPINNALTA; DATAN DIGITAALINEN KÄSITTELY JA ~ KINTA Alueella suoritetuista tutkiniuksista Nummi-Pusulan Palmottujärven alueen ensimmäiset uraaniviitteet saatiin aeroradiometrisillä matalalentomittauksilla hiihti-lokakiiiissa 1979, jolloin järven kaakkoispuolella havaittiin voimakas anoinalia. Vuonna 1980 Palinotun uraaniesiintyma paikannettiin tarkemmin ja vuosina aluetta tutkittiin mm. syvakairauksin, geologisin kartoituksin ja erilaisin geofysikaalisin inittaiiksin. Tutkimuskohteessa tehtiin aeroradiometristen mittausten lisäksi systemaattiset säteily- seka sähköiset ja magneettiset maanpintainittaukset 3,25km2 alueelta. Säteilyniittaukset sisalsivat gammasateilyn totaali-in tensiteettimittaukset maanpinnalta touko-kesäkuussa 1981 sekä kairareikien säteilymittaukset Iiiotaiiskelpoisista kairarei'istä. Vuonna 1984 malmiarvion valmistuttua todettiin ettei esiintyma ole ilmeisestikään hyödyntamiskelpoinen esiintymän hankalan luonteen ja hintasuhteiden heikkenemisen vuoksi. Tästä huolimatta esiintyn~aä edelleenkin tutkitaan, sillä se on Suomen geologisia olosuhteita hyvin kuvaava luonnonanalogia ydinjätteiden sijoitustutkiinuksia ajatellen. Alueen niaa- ja kallioperasta Malmi sijaitsee kiillegneissimiljöössä useissa erillisissa graniittijuonissa, joiden paksuudet vaihtelevat 1-30 in. Uraani on iiraanipirotteena kahden tyyppisissa juonissa: graniittipegiuatiittijiionissa seka kvartsirikkaissa hiertyneissä juonissa. Topografia oli voimakasta ja paljastuinia on paljon. Paljastumissa malmia tavataan muutainissa kohdissa jarven kaakkoispuolella olevan suon itälaidalla seka tutkimusojissa. Maliniutuneen alueen kokonaispituus on noin jatkuen edelleen järven alle. Alueen inaaperä on pääasiassa hiekkamoreenia lukuunottamatta järven lähiymparistöä, jossa on suota. Maapeitteen paksuus suossa on paikoin jopa 20 m ja muuallakin runsasta. Radionietriset mittaukset Taustaa Alkuainetta sanotaan radioaktiiviseksi, jos sen atomien ytiinet eivät ole pysyviä, vaan hajoavat tietyllä tilastollisella todennäköisyydellä säteillen samalla ympäristöönsä ionisoivaa säteilyä. Hajoai~~isessa radioaktiivinen alkuaine inuuttuu toiseksi alkuaineeksi, joka on pysyvä tai radioaktiivisesti edelleen hajoava. Tietyt korkean järjestysliivun alkuaineet hajoavat radioaktiivisesti Iähettäen a- ja P-hiukkasia jaltai y-säteilyä. Tärkeimmät luonnon radioaktiiviset alkuaineet ovat uraani (u~~~), toriuin (Th232) ja kaliuinin radioaktiivinen isotooppi K4'. Radioaktiivisista inineraaleista ovat yleiseiiipiä uraniniitti ja karnotiitti (U), monatsiitti (Th) seka kaliinaasälpä (K). Seka uraani että torium konsentroituvat happainiin kiviin. Urani i ttia on yleensä graiiii teissa sekä pegi~~atiiteissa ja toriumia

3 primaarisena iniiieraalina graniiteissa seka gneisseissä. Radionietrisilla nienetelmilla tarkoitetaan aineen radioaktiivisuuteen perustuvia geofysikaalisia mittausmeneteliiiiä. Ainoastaan isotoopeilla U'3" Th232 ja K40 on merkitystä radiometristen inittausten kannalta. Radiometristen menetelinieii syvyysulottiivuus on heikko säteilyn vaimenemisen vuoksi. Vaimeneminen johtiiii säteilyn voimakkaasta absorboituinisesta valiaineessa. Esimerkiksi 1,O MeV energisen y-säteilyn intensiteetti vaimenee puoleen alkuperaisesta, kun valiaiiiekerroksena on 91 in ilinaa, 9,8 cm vettä tai 4,6 cm kiviainesta. Korkeimmat säteilyarvot tavataankin tavallisesti paljastuii~ilta. Radioinetriset menetelmat antavatkin lähinnä geologisesti käyttökelpoisia lähtötietoja jatkotutkimuskohteiden rajaamiseen ja priorisointiin. Menetelrniistii ja mittuirksista Palinotun malinin radioaktiivisesta luonteesta johtuen radiometriset menetelmat olivat keskeisessä osassa tiitkimusten alkuvaiheessa. Radiometriset inaanpintaiiiittaukset suoritettiin skintilloinetrillaeli tuikelaskimella. Laitteen toimintaperiaate perust~iii ilii~aisulaitteeseen, jossa gainmakvantti aikaansaa valosähköisen ilmiön osuessaan ilmaisuaineen elektroniin. Valotuike vahvistetaan valoinonistinpiitkella noin 1 Ockertai seksi, minkä ja1 keen se on ini tattavissa jännitepulsseina. Laskettavien fotonien määrää rajoitetaan asettaiiialla havaittaville fotoneille energia-alaraja. Skintillometrilla ei suoraan pystytä tunnistainaan gammakvanttien energian suuruutta. Laitteella liavaittii gaininasäteily ei siis aina ole uraanin aiheuttamaa, vaan saattaa olla myös eiiiitoitiinut 'OK- tai Th-sarjoista. Käytetty skiiitilloinetri oli Scintrex, mittauskorkeus 80 cin, pisteväli 10 m ja linjaväli 50 in. Laskettavien fotonien alaraja on laitteessa 0,05 MeV. Radiometrinen data ja sen kiisittely Palmotussa vuosina suoritetiiista geologisista tutkimuksista, geofysikaalisista mittauksista ja syväkairauksista ovat vastanneet valtiongeologi Pentti Ervamaa ja geologi Esko Räisänen. Radiometristen maanpintamittausten tiiloskasittelystä on vastannut Kirsti Eskelinen. Näistä tiiloksista on tiiolloin piirretty tasa-arvokäyräkartat, joiden perusteella Tatjana Talvisto on kesä-lieiiiaku~issa 1993 tallentanut rnittaustulokset linjoittain digitaaliseen muotoon Tarja Manni se11 (GTKIGeof. ) tekemällä Fortran-kielisella ohjelmalla TALLE1. Tästä digitaalisesta aineistosta Maija Kurimo (GTKIESA) on piirtänyt sateilykartan (liite 1, väri), paljastiima-topografiakartan (liite 2 (a) ja (b), väri-verkko), sateilytopografiakartan (liite 3, väri-verkko) ja säteilykartan (liite 4 (a) ja (b), verkko) mittakaavaan 1 : Kartat 011 piirretty tasaväliseksi interpoloidusta aineistosta Geosoft-olijelmistolla. Lisäksi on tarkasteliiiin otettu mukaan aeroradioinetrinen kartta vs. maaperäkartta (liite 5, mittakaava 1 :20 000) ja pin tavedeii virtauskartta vs. topografiakartta (liite 6, mittakaava 1 :20 000). Tulkinta Gaminainittaiistulosten tiilkintatiiloksilla ei ole läheskään samaa merkitystä kuin esirn. sähköisten tai magneettisten iiieiieteliiiien tiilkintatiiloksilla säteilyn voimakkaan

4 absorption vuoksi. Suuriininat pitoisuuksiin liittyvät tulkintavirheet syntyvät sateilylahteen tuntemattomasta geometriasta sekä absorboivan väliaineen (kallio, maaperä, vesi, ilma, kide) tunteinattomista osuuksista. Tulkinta onkin yleensä kvalitatiivista tulosten tarkastelua rinnakkain lähinnä topografiakarttojen kanssa. Poikkeuksen muodostavat reikien ja paljastuinien in situ -mittaukset, joilla voidaan määrittää K-, U- ja Thpitoisuudet suhteellisen tarkasti, sillä ilmasta aiheutuva absorptiokorjaus voidaan laskea suhteellisen tarkasti kun mittauskorkeus tunnetaan. Tarkiinmat säteilyhavinnot tehdään siis paljastumilla. Tällöinkään eivat mittaustulokset kerro mitään anomalian mahdollisista maanalaisista jatkeista. Liite 1: Sateilyn määrä on ilmaistu väreillä sininen (alhainen) - vihreä - keltainen - punainen (korkea). Normaali taustasäteilyn määrä on noin cps (counts per second). Kartalla vastaava säteily nakyy sinisenä ja vihreänä. Suurimmat mitatut sateilyarvot ovat noin cps (punainen). Kartalla nakyvat myös mittauslinjat mittauspisteineen. Kartalla tulee selvästi esiin myös Palmott~ijärven itäpuolella sijaitseva pohjoisetelasuuntainen ruhje. Se erottuu tasaisena (sinisenä) anomaliana ympäristönsä säteilyvaihtelusta. Taina jolituu luultavasti siitä, että inaakerroksen paksuus on koko ruhjealueella suuri vaimentaen säteilyn miniiiiiin, maakerroksen paksuuden vaihdellessa ruhjeen ympäristössä voimakkaammin. Liite 2 (a) ja (b): Kartoissa on yhdistetty radioinetrisen datan yhteydessä kerätyt ja tallennetut paljastuinatiedot alueen topografiaan. Paljastuma-alueiden tarkkuus kartalla on siis riippuvainen sateilyinittausten pisteväliin (10 m) ja linjatiheyteen (50 m) seka topografisen aineiston tarkku~iteen (50 m x 50 in). Topografia-aineisto on digitoitu peruskartalta ja interpoloitu 50 in x 50 in grideiksi. Yleisesti paljastumat sijoittuvat alueella topografisesti korkealle, vaikkakaan kaikki huiput eivat olekaan paljatuneita. Useat rinteet ovat sitävastoin paljastuneita. Kartalla (a) alue on kuvattu ylhäältä ja topografia näkyy värein sininen (matala) - punainen (korkea). Mittauslinjoilla nakyvat pisteet ovat paljastumia. Kartalla (b) alue on kuvattu kaakosta ja paljastumat vihreällä varilla. Molemmilla kartoilla voidaan nähdä suuri pohjois-etelä suunatainen r~ihje alueen topografiassa syvanä laaksona, joka havaitaan sateilykartoissakin selvänä miniiuinä. Liite 3: Kartassa on yhdistetty topografia säteilyhavaintoihin. Sateilyn määrää kuvaa värit sinisestä punaiseen. Palinotun sateilyarvot ovat paikoin hyvin korkeita. Toisaalta Palmotussa maapeitteen paksuus on suuri (siellä inissä maapeitettä esiintyy) vaiinentaen säteilyarvoja voimakkaasti ja näin aiheuttaen katkoksia kartalla näkyviin, ilmeisesti muuten jatkuviin anomalioihin sekä peittäen huomattaviakin anoinalioita alleen. Turve, jota esiintyy varsinkin järven yinpäristössä, vaiinentaa sateilya hiekkamoreenia tehokkaaminin. Tästä johtii~i järven yinpäristössa ja muilla topografisesti matalilla alueilla mitatut alhaiset sateilyarvot (sininen) niissäkin kohdissa, joissa sateilya voisi olettaa esiintyvän runsaastikin. Vaikka irtomaalla on voimakkaasti vaiii-ientava vaikutus havaittuun säteilyyn, voidaan mineralisaation kulku havaita värikartalta lähiympäristöstään poikkeavana varipolkuna. Topografisesti korkeilla paikoilla värikontrastit ovat selvästi voimakkaampia kuin alaviininilla paikoilla, jossa inaapeitetta on runsaasti. Liite 4 (a) ja (b): Kartoissa on esitetty alueen säteilyintensiteetit (z-akseli) luoteesta (a) ja kaakosta (b). Kartoista voidaan selvästi havaita pohjois-etelä suuntainen ruhje sateilyminiinina. Mineralisaatio nakyy poikkeuksellisen voimakkaana anomaliana, jota ei voida se1 i ttaä ainoastaan paljastumien perusteella. Lii tteita 2 ja 4 vertaamalla

5 havaitaan, että yleensä paljastumilla tavataan maapei tteista aluetta voimakkaampaa säteilyä, mutta ei kuitenkaan säannöninukaisesti. Säteilykartoissa näkyvä, taustasäteily stä selvasti voiinakkuudeltaan poikkeavan paaanoinalian, täytyy olla lähelle maanpintaa sijoittuvan, voimakkaasti säteilevän aineen aiheuttamaa. Anoinalian kulun perusteella voidaan ajatella, että kohdan y = 2488,300 ja x = 6706,700 anoiiialiat voisivat olla jatkeita, jotka pääanoi~~aliasta erottaa siirros. Jarven pol-ijoispaassa oleva anoinalia on luultavasti sekin osa paäanomaliaa, jonka järvi katkaisee kartalla ainoastaan siksi, ettei jarven alueelta ole pystytty tekemään mittauksia. Kaikkien säteilykarttojen perusteella anoinalian aiheuttaja on U- jaltai Thmineralisaatio, jolla on pintapul-ikeaina anoinalian alueella. Paaanomalia on muodoltaan kaareva ja sen pituus on n. 1,5 kin, jos sen ajatellaan jatkuvan jarven alitse ja paättyvän jarven pohjoi srantaan. Liite 5: Aeroradioinetrinen kartta vs. maaperäkartta. Mittakaava 1:20 000, y = , x = Yleisesti ottaen anonialiat sijoittuvat aeroradiometrisellä kartalla ohutpeitteisille (maapeite < 1 rn) alueille sekä savi- ja hiekka-aliieille. Jarven laliistöllä näkyvät arioiiialiat sijoittuvat maanpintamittausten maksimianomalioihin. Karttalehden niaapera on suiiriinniaksi osaksi moreenia, jonka kerrospaksuus on yleensä alle 1,O in. Palii~otiin yniparistössä on inyös hiukan hiekkaja itäpuolella paikoin savikerrostuinia. Aivan jiirven lahiyniparistössa on pieniä turvesoi ta. Säteilyn aiheuttainat anoinaliat tulevat parhaiten näkyviin kallio-, moreeni- ja hiekka-alueilla, sillä niiden aiheuttama säteilyn absorptio ei ole niin voimakasta kuin esiin. turpeen tai saven. Kartalla näkyvät kaksi huoinattavin ta anomaliaa sij oi ttuvatkin juuri moreenialueille; Palmottu järvelle ja Tervakkaan mäelle. Tervakkaan mäen anomalia on voimakkuudeltaan Palinotiin kaltainen, inutta alueeltaan selvasti pienempi. Liite 6: Pintaveden virtauskartta vs. topografiakartta. Mittakaava 1:20 000, y = , x = Palinotun alue sijoittiiii valuina-alueen reunalle, lähelle virranjakajaa. Palmottujarvi keraa vettä lähiyinparistönsä seka Miistalaisten aholta lähtevän, Pikku-Palmottuun laskevan puron kautta. Mustalaisten aho sijaitsee iniiutainien satojen metrien päässä Palinotun polijoisrannasta. Sieltä lähtee inyös kaksi muuta puroa, mutta ne virtaavat pohjoiseen, toiselle val LI nia-aliieelle. Pal iiiottiia ympäröivien alueiden valumavedet virtaavat Paliiiotiin etelä- tai itäpuolelta leikkaamatta Palinotun valuma-aluetta. Palinotiin valuina-al ueen kannalta Iäliin korkeaiiiiiian säteilyn alue on Laviamaellä, vaikkakaan näilläkääii alueilla ei näytii oleva11 hydraulista yhteyttä ainakaan pintavesien kautta, sillä ne ovat sijoittiineet eri valiima-aliieille. Laviaiiiaki on suurimmaksi osaksi kalliota, jonka päällä 011 alle yhden iiietrin paksiiinen inaapeite.

6 BGS-3 Scintrex, Gainina-Ray Scintillation Counter, Manual, p. Peltoniemi, M., Maa- ja kallioperan geofysikaaliset tu tkiinusmenetelmat. Otakustantamo, Hämeenlinna s. Räisänen, E., Tutki~nustyöselostiis Nummi-Pusulan kunnassa valtausalueella Kaksinaittenmäki 1, kaiv. rek. n:o suoritetuista malmitutkimuksista. Geologian tutkimuskeskus. 3 s. + liite. Raisanen, E., Tutkimustyöselostus ja inaliniarvio Nummi-Pusulan kunnassa valtausalueilla Palmottu 1-2, kaiv. rek. n:o 3243 suoritetuista uraanimalmitutkimuksista. Geologian tutkiinuskeskus. 11 s. + 2 liitettä.