| 16. |
Аннотация |
Цель проекта. На примере типичных торфяных разрезов Архангельской области, выполнить датирование по неравновесному 210Pb с использованием различных моделей с целью выбора наиболее оптимальной учитывающей сложное вертикальное распределение свинца с проверкой хронологии по независимым изотопным маркерам. Предлагаемый научно-исследовательский проект включает следующие элементы новизны. 1. «Прямое» определение 210Pb. Как правило, при определении активности свинца-210, основного параметра для 210Pb-датирования, используется гамма-спектрометрический метод, который при явных достоинствах (неразрушающий метод, высокая скорость измерений, отсутствие радиохимической подготовки) имеет и свои ограничения. Низкая энергия гамма-излучения 210Pb 47 кэВ с крайне низким квантовым выходом около 4% (с учетом эффективности детектора), а также значительные колебания физико-химических параметров торфа по разрезу (главным образом зольности) создает необходимость приготовления эталонных образцов для всех планируемых к измерению проб, что с учетом трудозатрат и стоимости раствора радионуклида 210Pb проблематично. По сути, перед каждым измерением необходимо создавать эталонный образец исследуемого торфа для определения эффективности регистрации и только потом проводить измерение реального образца. В рамках данного проекта автором заявки будет использован метод «прямого» выделения свинца-210 из образцов торфа с помощью радиохимической подготовки (радиохимическое выделение 210Po и 210Bi (находящегося в радиоактивном равновесии с 210Pb)) с последующим измерением методом низкофоновой альфа-бета-радиометрии. Использование предлагаемого подхода позволит получить наиболее достоверные данные по активности 210Pb в образцах торфа, что является исходной информацией для 210Pb-датирования. 2. Математическое моделирование. Для изученных торфяных кернов Архангельской области с учетом данных по физико-химическим параметрам торфяной залежи и подвижности свинца-210 будет подобрана усовершенствованная модель 210Pb-датирования наиболее адекватно отражающая хронологию торфа в условиях Европейского Севера России (на примере Архангельской области). 3. Использование независимых хронологических маркеров. Для верификации 210Pb-возраста и калибровки предложенной модели предполагается использовать независимый хронологический маркер, такой как техногенный радионуклид 137Cs. 4. Комплексная интерпретация данных. Комплексная интерпретация полученных данных с привлечением опубликованных и архивных палеогеографических, гидрологических, метеорологических, геохимических и дистанционных данных по исследуемому болотному массиву. Существующая в настоящий момент проблема применимости 210Pb-датирования для торфяных отложений при явных ограничениях стандартных моделей, активно обсуждается как в России, так и за рубежом. В результате совокупного влияния различных факторов может наблюдаться завышение или наоборот занижение возраста торфяной залежи при 210Pb датировании. Однако решение проблемы пока не найдено. Предполагается, что учет геохимических факторов, влияющих на миграцию 210Pb в торфяном массиве имеет определяющее значение при датировании торфа по методу неравновесного 210Pb.
На базе выполненного научно-исследовательского проекта будет предложена наиболее оптимальная модель 210Pb-датирования торфяных отложений по неравновесному свинцу-210 с небольшими улучшениями, учитывающая степень подвижности 210Pb в условиях Европейского Севера России с калибровкой модели по независимым геохронометрам. В Российской Федерации сосредоточено от 40 до 60 % мировых ресурсов торфа, при этом в северных областях Европейской части России разведано наибольшее количество запасов торфа около 6,9 млрд т (36,2 % от запасов России) (Михайлов и др., 2013; Концепция охраны..., 2005; Малыгин, Любов, 2014). В пределах северных территорий, относящихся к поясу интенсивного торфонакопления, основными биогеоценозами являются именно торфяно-болотные экосистемы (Селянина и др., 2013). Основным типом болот в этих территориях являются бедные питательными веществами верховые (омбротрофные) болота, основным источником питания которых являются аэрозоли, воздушная пыль и атмосферные осадки (Vinichuk et al. 2010). Поэтому торфяники представляют собой огромный архив атмосферных загрязнителей, ведущую роль среди которых играют радиоактивные элементы, поскольку арктические территории с момента начала атомной эры, подверглись существенному радиационному воздействию (Hallstadius et al., 1982; Smith et al., 2000; Gwynn et al., 2004; Strand et al., 2002; Dowdall et al., 2005; Karcher et al., 2010; Киселев и др., 2013; Lokas et al., 2013; Matishov et al., 2014). Верховые болота в Архангельской области являются основным биоценозом и занимают значительную площадь территории. Архангельская область является одним из лидеров в России по запасам торфа, что определяет перспективы разработки торфяных месторождений и использования этого важнейшего ресурса в качестве топлива, удобрений, сорбентов для очистки питьевых и сточных вод, лекарственных препаратов, биологическим матриц и др. В тоже время хозяйственное использование торфяников требует фундаментальных знаний об уровнях загрязняющих веществ естественного и антропогенного происхождения в торфе, механизмах миграции и распределения поллютантов в залежи, их воздействии на биоту и человека. Одним из основных инструментов для решения этих задач является абсолютное датирование на основе радиоактивного распада, который является ключом к пониманию особенностей развития и функционирования болотных экосистем.Проект предполагает применение комплекса методов, включающих: послойное исследование активности 210Pb по глубине торфяной залежи методом низкофоновой альфа-бета-радиометрии с радиохимическим выделением; полевые исследования физико-химических параметров торфяных залежей; оценка подвижности 210Pb в естественных условиях; уточнение и подбор на основе комплекса полевых и литературных данных модели 210Pb-датирования торфяных отложений, отражающей реальное поведение атмосферного 210Pb в торфяной залежи в зависимости от изменения физико-химических параметров в условиях Европейского Севера России; калибровка модели на основе независимых хронометрических маркеров, таких как техногенные радионуклиды 137Cs, 241Am, 90Sr, 238,239Pu. Комплексная интерпретация полученных данных с привлечением опубликованных и архивных палеогеографических, гидрологических, метеорологических, геохимических и дистанционных данных по исследуемому болотному массиву.
По итогам проведенных работ будет предложена наиболее оптимальная модель 210Pb-датирования торфяных отложений по неравновесному свинцу-210 учитывающая степень подвижности 210Pb в условиях Европейского Севера России с калибровкой модели по независимым геохронометрам. |