Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.
Скачать (прямая ссылка):
тельно 5-Ю-13, на протяжении последних 10 тысяч лет (голоцен) и повышенное отношение 10- IO-13 до этого периода (плейстоценовая эпоха). Анализ окаменелых органических отбросов (перенасыщенных кристаллизованной мочевиной) на содержание хлора-36 и графики зависимости результатов измерений от возраста, определенного по радиоуглероду, подтвердили такое бимодальное распределение.
В 50-е годы и начале 60-х годов, когда атмосферные испытания ядерного оружия в южной части Тихого океана вызвали существенное повышение скорости образования хлора-36, наблюдалось резкое увеличение содержания этого изотопа. В результате отношение 36С1/С1 возросло до 15-10 13. Такой “бомбовый импульс” можно использовать для исследования грунтовых вод недавнего времени, которые согласно предположению просачиваются в гору Юкка по путям быстрого переноса через разломы и трещины.
После статистического исследования данных о воде в порах взятых в штольне
образцов породы мы установили четыре группы значений отношения 36С1/С1. Ожидалось, что две основные группы отношений отвечают эпохам голоцена и плейстоцена. Небольшая группа меньших отношений, в которых отражался заметный распад изотопа хлор-36, может представлять воду возрастом 300 тысяч лет и более. И, наконец, небольшая группа более высоких значений 36С1/С1 (12-IO-13 и более) характеризует воду очень молодого возраста, периода бомбового импульса.
Мы установили сильную корреляцию между распределением воды периода бомбового импульса и основными разломами (рис. 8). Например, 58% образцов периода бомбового импульса находились в 10 м от разлома, а 75% -в 30 м от него. Мы установили также сильную корреляцию между возрастом воды и толщиной неспекшегося слоя туфов Paintbrush, который находится между вершиной горы и местом расположения предполагаемого хранилища и исследовательской штольни. Поровая вода на уровне штольни была моложе
воды эпохи голоцена, где слой тоньше, и старше воды эпохи плейстоцена, где он толще. Таким образом, неспекшие -ся туфы, напоминающие плотный топкий песок, очевидно, препятствуют проникновению вниз потока воды. Только там, где основной разлом пересекает слой туфов, наблюдалось проникновение в штольню воды периода бомбового импульса.
Расчет, в котором предполагается постоянная скорость инфильтрации воды 0,5 мм/г, в общем хорошо согласуется с данными по содержанию хлора-36 (рис. 9). Вода периода бомбового импульса быстро перемещается через верхний слой спекшегося и чрезвьиай-но раздробленного туфа Tiva Canyon, но неспекшиеся туфы Paintbrush мешают просачиванию большей части воды в туф Topopah Spring, в слое которого находятся штольня и хранилище. В северной половине штольни большая часть воды в слое туфа Topopah Spring имеет возраст по меньшей мере 10 тысяч лет. В южной половине штольни, где слой туфов Paintbrush тоньше, в слое эпохи голоцена обнаружена вода, которой всего 1000 лет. Общая возрастная модель нарушается на основных разломах, где небольшая доля воды (1-2%) в зонах разлома на уровне хранилища -это вода периода бомбового импульса, быстро продвигающаяся в глубину.
Несмотря на общее хорошее соответствие между результатами моделирования и данными о содержании хлора, есть некоторые различия в деталях. В частности, предсказанные признаки периода бомбового импульса в южном конце штольни в образцах поровой водой не появились. Результаты моделирования не соответствуют данным геологической службы США, которые указывают на пространственно изменяющуюся скорость инфильтрации воды. Фактически, когда мы используем в расчетах скорость инфильтрации по данным геологической службы, наблюдается еще большее разногласие между результатами расчетов и экспериментальными данными. Вдоль трещин разлома нет движения воды периода бомбового импульса, и распределение воды по возрасту относительно однородное на всем протяжении штольни, а не изменяется по мере изменения толщины слоя туфов Paintbrush.
480
Los Alamos Science Number 26 2000
Туфы Paintbrush, неспекшиеся и нераздробленные Вода периода бомбового импульса •и • в верхних блоках ' *
Вода эпохи плейстоцена \
(более 10 тыс. лет)
Туф Topopah Spring, спекшийся и раздробленный
Уровень исследовательской штольни
Вода эпохи голоцена (менее 10 тыс. лет)
Вода периода бомбового импульса в разломе
і
Северный конец штольни ¦ Южный конец штольни
4-Ю-13 Отношение 36CI/CI 12-10“13
Рис. 9. Моделирование отношений 36СІ/СІ для грунтовых вод горы Юкка
Результаты моделирования с привлечением только одного разлома в общем согласуются с результатами анализа поровой воды в образцах породы, взятых из исследовательской штольни. Вода быстро продвигается через верхний слой спекшегося и сильно раздробленного туфа Tiva Canyon. Следующий слой неспекшегося, нераздробленного и пористого туфа Paintbrush, однако, существенно препятствует прохождению воды. Таким образом, большая часть воды периода бомбового импульса (красный цвет) остается в туфе Tiva Canyon. В северной части штольни к тому времени, как вода просочится через туф Topopah Spring - еще один слой спекшегося, сильно раздробленного туфа, - она достигает возраста 10 тысяч лет (оранжевый и желтый цвета). Там, где слой Paintbrush тоньше, вода в основной своей массе относится к эпохе голоцена (голубой и зеленый цвета). Исключение -основной разлом, где небольшое количество воды периода бомбового импульса достигает нижних слоев породы (красная область справа). Другие расчеты также предсказывают наличие воды периода бомбового импульса в зонах разлома в северной части штольни
