GEOLOGIJA 25J2, 289—307 (1982), Ljubljana UDK 553.495:551.736(497.12) = 861 Raspodela U, Th i K u alevrolìtìma, psamìtima i psefítíma Žirovskog vrha Distribution of U, Th, and K in siltstone, psammitic and psephitic rocks of Žirovski vrh Veijíco Omaljev Geoinstitut, 11000 Beograd, Rovinjska 12 Kratak izvod Ova statistička izučavanja raspodele urana, torijuma i kalijuma u gra- nulometrijskim frakcijama gredenskih slojeva Žirovskog vrha predstav- ljaju dalju razradu originalne metodologije autora. Raspodela singenet- skih parcijalnih populacija urana, torijuma i kalijuma zavisna je od gra- nulometrijske separacije klastičnih sedimenata Žirovskog vrha. Crveni alevroliti su relativno obogaćeni u ovim elementima u odnosu na crvene psamite i psefite. Raspodela urana je logaritamska, a kod crvenih alevro- lita još i simetrična. U crvenim alevrolitima torijum je raspoređen desno- asimetrično, a u krupnijim granulacijama logaritamski. Slično je raspo- deljen i kalijum. Uran je bitno drugačije raspoređen u sivim klastitima u odnosu na crvene, raspodela je u vek logaritamska sa karakterističnim logaritamskim repom: što je posledica prisustva mobilnog (dijagenet- skog) urana u vidu parcijalnih populacija relativno visokih koncentra- cija. Torijum i kalijum su raspodeljeni slično kao u crvenim tvorevinama, a njihove koncentracije opadaju od sitnijih ka krupnijim frakcijama sivih klastita. Abstract In order to determine the distribution of uranium, thorium and potas- sium in clastic rocks of different particle size from Žirovski vrh, a dual histogram method has been used. Each of the sedimentary environment is represented by one statistical sample. The uranium distribution within the gray clastic rocks is always logarithmic and follows the second law with well expressed left asymmetry. By the logarithmic tail in the right part of the histogram younger partial uranium populations are revealed. Distribution of uranium in red siltstone is normal and follows the first law; at the same time it is lognormal. In red psammite the uranium distri- bution resembles that from gray clastites. Likewise the distributions of thorium and potassium in gray and red siltstone, psammite and psephite are given. 6 — Geologija 25/2 290 Veljko Omaljev Uvod Uzorci za određivanje sadržaja urana, torijuma i kalijuma u crvenim i sivim klastitima gredenskih slojeva Zirovskog vrha uzimani su već pri prvim prospek- cionim radovima. Uzorkovanje je imalo slučajan karakter, primerci su uzimani sa površine terena i iz istražnih radova u periodu 1960—1966. godine. Najveći broj podataka je dobijen oprobavanjem bušotina. Uran, torijum i kalijum su određeni radiometrijski u laboratoriji Geoinstituta u Beogradu. U ovom radu proučavamo raspodelu radioaktivnih elemenata u alevrolitima, psamitima i psefitima crvene subformacije, kao i odgovarajućih sivih tvorevina sive subformacije (ukupno 455 podataka). Parcijalna ispitivanja crvenih pro- slojaka u sivoj subformaciji su onemogućena zbog malog broja podataka (ukupno je 29 podataka). Osnovne populacije urana, torijuma i kalijuma u svakoj izučavanoj sredini su predstavljene statističkim uzorcima. Raspodela u kolektivnom statističkom uzorku ovih sub formaci j a gredenskih slojeva je ranije objavljena (V. Oma- ljev, 1979 c), a ovaj rad je nastavak pomenutih izučavanja. Statistička ispitivanja raspodele urana, torijuma i kalijuma su izvedene paralelno u linearnim i logaritamskim statističkim razmerama. Napominjemo da pojam statističke razmere nema veze sa pojmom grafičke razmere u kojoj su nacrtani dvojni histogrami. Raspodele ovih elemenata su definisane matema- tički, u skladu sa ranije izloženim teoremama i zakonima raspodele (V. Oma- ljev, 1978 b). Ova izučavanja su posebno izvedena za tvorevine crvene i po- sebno sive subformacije gredenskih slojeva Zirovskog vrha. Crvena subformacija Raspodela urana, torijuma i kalijuma u tvorevinama crvene subformacije Zirovskog vrha re'prezentovana je sa statističkim uzorkom od 146 podataka. Ovaj kolektivni statistički uzorak je sastavljen od parcijalnih uzoraka: crvenih alev- rolita, crvenih psamita i crvenih psefita. Broj podataka i srednji sadržaj ispiti- vanih elemenata je sledeći (tabela 1). Statistička ispitivanja raspodele elemenata u uzorku crvenih psefita su onemogućena apsolutno malim brojem podataka, te smo formirali novi sta- tistički uzorak od psamita + psefita. Raspodela urana, torijuma i kalijuma u kolektivnom uzorku crvene sub- formacije je opisana ranije (V. Omaljev, 1979 c), te će se samo pojedini Tabela 1. Broj podataka i srednji sadržaj urana, torijuma i kali- juma u tvorevinama crvene subformacije Zirovskog vrha Raspodela U, Th i K u alevrolitima, psamìtima i psefitima Žirovskog vrha 291 karakteristični detalji pominjati kod analize parcijalnih uzoraka, koji su detaljno opisani. Dvojni histogram raspodele u kolektivnom statističkom uzorku dajemo na si. 1 i 2. Crveni alevroliti. Crveni klastični sedimenti najfinije granulacije, alevroliti, su reprezentovani sa statističkim uzorkom od 82 podatka, što čini 56,16^^/0 učešća u kolektivnom uzorku. Veličina ovog uzorka je svakako nedovoljna u smislu ranijih definicija (V. Omaljev, 1978 b). Međutim, reprezentativnost stati- stičkog uzorka nije iskazana jedino brojem podataka, već i samim karakterom raspodele. Pravilnost statističke raspodele, koja je blizu idealne (si. 1), pokazuje da veličina ovog uzorka uslovno zadovoljava. To je naročito potencirano učešćem u kolektivnom uzorku crvene subformaci je, jer čini preko 1/2 ukupnog broja podataka. Raspodela urana u crvenim alevrolitima je simetrična, bliska normalnoj, a ova simetričnost se prenosi i na raspodelu u tvorevinama crvene subformaci je. Parametri statističke raspodele su: M = 2,4 ~ х = 2,45-< Ma; = 2,6 ppm, na varijacionom intervalu od 0,8 do 5,0 ppm urana. Raspodela relativnih frekvencija u linearnoj statističkoj razmeri 1 : 0,5 ppm (si. 1) pokazuje visoku simetriju za orudnjenje st. (sem za najbogatije klase na desnoj strani histograma), dok kod urana je zastupljena mala desna asimetrija (što je zakonita posledica desnog položaja medijane urana Мх). Raspodela je unimodalna, a modusi se nalaze u 5. klasi sa intenzitetima: za orudnjenje st. 28,05 Vo i za uran 26,95 "/o relativnih frekvencija. Raspodela relativnih frekvencija u statističkoj razmeri log 1 :10 ppm po- kazuje malu desnu asimetriju, koja je više izražena kod urana. Raspodela je ta- kođe unimodalna, sa modusima u 4. klasi I log dekade, intenziteta: za orudnjenje st. 34,15 Vo i za uran 31,92 "/o relativnih frekvencija. Maksimalna kompaktnost uranove populacije u crvenim alevrolitima ukazuje da se sav uran nalazi u jedinstvenoj osnovnoj populaciji, i to isključivo u petro- genim mineralima detritusa. Ova kompaktnost populacije se prenosi i na kolek- tivni uzorak crvene subformaci je. Nema indicija da se bilo koja količina urana nalazi u nekoj posebnoj parcijalnoj populaciji u vidu mobilnog urana. To je svakako posledica izluživanja celokupne količine mobilnog urana još za vreme oksidacije ovih tvorevina. Neizvesno je koja je količina mobilnog urana bila prisutna u ovim alevrolitima za vreme sedimentaci j e, ali svakako ta količina nije bila velika, zbog male propustne sposobnosti ovih tvorevina (sadržaji urana su maksimalno bili na nivou sivih alevrolita). Srednji sadržaj urana u crvenim alevrolitima se približava klarku zemljine kore (po A. P. Vinogradovu, 1962), ali je znatno iznad klarka peskovitih sedimenata (po A. В. Ronovu i A. A. Jaroševskom, 1976) i nalazi se između klarka peskovitih i glino vitih sedimenata. Karakteristično je da se srednji sadržaj urana uvek nalazi u klasi modusa, a takođe zajedno sa medija- nom orudnjenja st. (sa kojom se približno poklapa). Simetričan raspored urana u ovim stenama je posledica tzv. normalnog rasejavanja urana u svim petrogenim komponentama alevrolita, uključujući i vezivnu materiju. Relativno visok srednji sadržaj urana, koji premaša klark peskovitih sedimenata, navodi na predpostavku da je jedan deo urana čvrsto SI. 1. Dvojni histogrami raspodele U, Th i K u crvenoj subformaciji, u linearnoj statističkoj razmeri Fig. 1. The dual histograms of U, Th and K distribution in the red sub formation, in the linear statistical scale SI. 2. Dvojni histogrami raspodele U, Th i K u crvenoj subformaciji, u logaritamskoj statističkoj razmeri Fig. 2. The dual histograms of U, Th and K distribution in the red subformation, in the logarithmic statistical scale 294 Veljko Omaljev vezan u prekristalisaloj glinovitoj vezivnoj materiji (sada sericitska materija), koja verovatno sadrži približno toliko urana kao i detritična mineralna zrna. Raspodela torijuma u crvenim alevrolitima je neočekivano desnoasimetrična (po 3. zakonu), a ovu desnu asimetriju prenosi i na kolektivni statistički uzorak crvene subformacije. Parametri raspodele su: .у = 13,04 < M = 13,5 < = = 13,8 ppm, na varijacionom intervalu od 3,2 do 22,3 ppm Th. Negativna (desna) asimetrija raspodele elementa predstavlja, po М. I. Tolstoju i dr. (1965), posledicu prisustva više minerala koncentratora elementa. U našem slučaju to mogu biti akcesorni minerali bogati torijumom, kao što su: alanit, monacit, i drugi. Neizvesno je koliko su ovi mogući koncentratori torijuma stvarno prisutni u crvenim alevrolitima, ali predpostavljamo da je njihova zastupljenost vrlo mala. Desna asimetrija na histogramu linearne statističke razmere 1 : 2 ppm (si. 1) je izazvana velikim porastom maksimuma (modusa) u 7. klasi, sa intenzitetima: za orudnjenje st. 30,49 "/o i za torijum 30,67 */o relativnih frekvencija (sa sused- nom 8. klasom premaša 55 "/o, odnosno 60%). Populacija torijuma je uslovno unimodalna i relativno je heterogena, sa neizraženim sporednim modusom u 5. klasi (intenziteta 12,2 Vo i 8,8 o/o). Desna asimetrija raspodele torijuma u statističkoj razmeri log 1:10 ppm je povećana, karakterističan je preveliki intenzitet modusa (si. 2) u 2. klasi II log dekade, sa intenzitetima: za orudnjenje st. 50,00 Vo i za torijum 54,42 "/o relativ- nih frekvencija. Ovaj modus se prenosi i na populaciju torijuma u tvorevinama crvene subformacije (V. Omaljev, 1979 b, 1979 c). Relativno velika kompaktnost populacije torijuma ukazuje da se ovaj elemenat nalazi u jedinstvenoj osnovnoj populaciji, koja je formirana prilikom sedimentacije. Torijum je u crvene alevrolite unet zajedno sa uranom u vidu mineralnog detritusa, uključujući i matriks. Tip raspodele ukazuje na prisustvo intenzivnog koncentratora torijuma (desna asimetrija), a veliki maksimum ukazuje da je bilo i sekundarne preraspodele torijuma, ili je on obaran i iz rast- vora. Na takve procese ukazuje A. A. D r o z d o v s k a j a i dr. (1968), torijum je mobilniji nego što se obično predpostavlja, a intenzivno oksidisani sedimenti mogu biti sekundarno obogaćeni. Preveliki maksimum (si. 2) ukazuje da je verovatno obogaćena vezivna materija crvenih alevrolita, odnosno da se vezivna materija ponaša kao koncentrator torijuma. Srednji sadržaj torijuma u crvenim alevrolitima je takode na nivou klarka Zemljine kore, a znatno je iznad klarka peskovitih sedimenata i nalazi se na nivou glino vitih sedimenata. I ove vrednosti ukazuju na ulogu glino vite kom- ponente u migraciji i akumulaciji torijuma. Raspodela kalijuma je takode iznenađujuće blago desnoasimetrična, rela- tivno je bliska simetričnoj raspodeli, sa parametrima: Г = 2,37 < M = 2,45 < < Mz = 2,66 "/o!, na varijacionom intervalu od 0,58 do 4,46 0/0 kalijuma. Ovu desnu asimetriju verovatno izaziva povećani sadržaj kalijuma u vezivnoj mate- riji, koja se u izvesnom smislu ponaša kao koncentrator kalijuma. Raspodela relativnih frekvencija u linearnoj statističkoj razmeri 1 : 4 %o je bliska simetričnoj, sa malom desnom asimetrijom, naročito kod kalijuma. Popu- lacija je unimodalna, sa modusima u 7. klasi intenziteta: za orudnjenje st. 21,95 o/o i za kalijum 23,5 o/o relativnih frekvencija. Desnu asimetriju izaziva in- tenzitet kalijuma u sledećoj 8. klasi, sa intenzitetom 23 o/o. Raspodela U, Th i K u alevrolitima, psamìtima i psefitima Žirovskog vrha 295 Raspodela relativnih frekvencija u statističkoj razmeri log 1 : 10 "/» je izrazito logaritamski desnoasimetrična, što se prenosi i na kolektivnu populaciju u crve- noj subformaciji (si. 2). Raspodela je unimodalna, sa modusima u 5. klasi I log dekade, intenziteta: za orudnjenje st. 25,61 i za kalijum 30,2% relativnih frekvencija. Kompaktnost populacije kalijuma u crvenim alevrolitima je posledica rase- javanja po normalnom zakonu. Najznačilniji koncentrator kalijuma u ovim ste- nama je svakako sericitisana vezivna materija, a ravnomerno rasejavanje kali- juma u detritičnim zrnima feldspata dovela bi do tipične normalne raspodele. Desna asimetrija ove raspodele može se objasniti samo prisustvom koncentra- tora kalijuma, a to može da bude samo glinovita vezivna materija. Srednji sadržaj kalijuma u ovim stenama se takođe približava klarku zem- ljine kore, manji je samo za 10 "/» (kod urana je manji samo za 2 "/o, a kod torijuma je veći za 0,5 "/o), dok je približno toliko iznad klarka za sedimentne stene. Upoređujući ovaj fon kalijuma sa klarkom kontinentalne kore, sediment- nim slojem kontinentalne kore, kao i sa peskovitim sedimentima (po A. В. Ro- novu i A. A. Jaroševskom, 1976), dolazimo do zaključka da su crveni alevroliti obogaćeni sa kalijumom i nalaze se na nivou klarka granitskog sloja kontinentalne kore, odnosno na nivou glinovitih sedimenata geosinklinalne kontinentalne kore. Iz ovih podataka je evidentan značaj glino vite kompo- nente u vezivu crvenih alevrolita, kao koncentratora kalijuma. Crveni psamiti i psefiti. Crveni psamiti su količinski podređeni u crvenoj subformaciji, statistički uzorak od 57 podataka učestvuje samo sa 39,04 "/o u ko- lektivnom uzorku. Veličina ovog statističkog uzorka je svakako nedovoljna. Pošto uzorak psefita ima samo 7 podataka, načinjen je novi statistički uzorak psamiti + psefiti od 64 podataka, koji ima učešće u kolektivnom uzorku od 43,84 "/o. Populacije oba ova uzorka ispitivali smo dvojnim histogramima. Raspodela urana je levoasimetrična, pokorava se 2. zakonu (logaritamskom), sa parametrima: M = 1,8 << х = 1,98-< Мх = 2,4 ppm za psamite, odnosno M = 1,6 <;x = 1,89