Uran i tor w wêglach kamiennych i brunatnych ze z³ó polskich

GOSPODARKA SUROWCAMI MINERALNYMI Tom 24 2008 Zeszyt 2/2 IZABELA BOJAKOWSKA*, DARIUSZ LECH**, STANIS AW WO KOWICZ*** Uran i tor w wêglach kamiennych i brunatnych ze z³ó polskich Wprowadzenie Uran i tor s¹ powszechnymi i najwa niejszymi naturalnymi pierwiastkami promieniotwórczymi, rozpoczynaj¹ one szeregi promieniotwórcze i maj¹ d³ugie okresy po³owicznego rozpadu. Œrednia zawartoœæ w skorupie ziemskiej uranu wynosi 0,9 1,7 mg/kg, a toru 9,6 12 mg/kg (De Vos i in 2006; Kabata-Pendias, Mukherjee 2007). Znanych jest oko³o 100 minera³ów uranu lecz pierwiastek ten najczêœciej wystêpujê w postaci rozproszonej lub w postaci wrostków (np. uraninitu w biotycie). Najbardziej uranonoœne s¹ kwaœne ska³y magmowe typu granitoidów, przy czym bogatsze w uran s¹ odmiany alkaliczne, które œrednio zawieraj¹ oko³o 3 4 g/t. Niektóre masywy granitoidowe maj¹ œrednie zawartoœci uranu siêgaj¹ce kilkudziesiêciu g/t (np. granitoidy Limuzynii we francuskim Masywie Centralnym, Kornwalii czy centralnej Szwecji). W Polsce podwy - szonymi koncentracjami uranu cechuj¹ siê granitoidy karkonoskie (Jeliñski 1965). Magmowe ska³y zasadowe i ultrazasadowe s¹ zdecydowanie ubo sze w uran i jego œrednie zawartoœci wahaj¹ siê i odpowiednio od 0,X do 0,0X g/t. W œrodowisku hipergenicznym uran ³atwo przechodzi do roztworu w postaci szeœciowartoœciowego jonu uranylowego. W tej postaci mo e byæ transportowany poprzez wody l¹dowe na ogromne odleg³oœci i ulega rozproszeniu w wodach morskich. Uran jest bardzo mobilny w œrodowisku utleniaj¹cym, ale ³atwo ulega wytr¹ceniu w œrodowisku redukcyjnym. St¹d te ulega skoncentrowaniu w nienatlenionych czêœciach jezior, w starorzeczach i odsypach rzek meandruj¹cych, a w œrodowisku morskim w g³êbokich i redukcyjnych czêœciach basenów. Z uwagi na to, e najczêœciej warunki redukcyjne kreowane s¹ przez substancjê organiczn¹, uran wykazuje * Prof. dr hab. in., ** Mgr in., *** Dr, Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa; e-mail: izabela.bojakowska@pgi.gov.pl, stanislaw.wolkowicz@pgi.gov.pl

54 siln¹ korelacjê z obecnoœci¹ materii organicznej i wystêpuje najczêœciej w postaci zwi¹zków metaloorganicznych. Wœród ska³ osadowych najwy szymi œrednimi zawartoœciami cechuj¹ siê ska³y ilaste, zawieraj¹ce œrednio niespe³na 4 g/t. Odmiany silnie wzbogacone w substancjê organiczn¹, tzw. ³upki czarne, s¹ zdecydowanie zasobniejsze w uran zawieraj¹c od kilkudziesiêciu do kilkuset g/t (De Vos i in. 2006). Z obszaru Polski do utworów takich zaliczane s¹ dolnoordowickie i górnokarboñskie ³upki dictyonemowe zapadliska podlaskiego (Bareja 1974), cechsztyñskie ³upki miedzionoœne (szczególnie tzw. ³upki smoliste) (Bareja i in. 1973) i karpackie ³upki menilitowe. Z innych formacji na uwagê zas³uguj¹ kambryjskie ³upki a³unowe Szwecji i Estonii (Armands 1972) i dewoñskie ³upki formacji Chattanooga w USA (Leventhal, Hosterman 1982). Zdecydowanie ubo sze w uran s¹ ska³y wêglanowe i piaskowce. Wyj¹tkiem s¹ piaskowce formacji red beds, w których dziêki wielokrotnie zachodz¹cym procesom utlenienia i redukcji (Granger, Warren 1969; Maynard 1983) dosz³o do powstania epigenetycznych koncentracji, tworz¹cych wiele z³ó USA, Nigru, Francji i Czech (z³o a typu roll-front). Epigenetyczne pochodzenie ma te wiêkszoœæ koncentracji typy vein type uranium deposits, w których do skoncentrowania uranu dochodzi wskutek kr¹ enia roztworów wzbogaconych w uran w strefach uskokowych. Procesowi temu zawdziêcza równie najprawdopodobniej wiêkszoœæ stref wzbogaconych w uran obecnych w wêglach Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego (Sa³dan 1965). Tor cechuje siê podobnymi w³asnoœciami geochemicznymi jak uran i ulega nagromadzeniu w podobnych typach ska³. Jego przeciêtne zawartoœci s¹ zwykle od 3 do 7 razy wy sze ni uranu. Ska³y kwaœne (granitoidy, sjenity, granodioryty) zawieraj¹ od 10 do 25 g/t. G³ównymi noœnikami toru w ska³ach magmowych s¹ minera³y akcesoryczne, przede wszystkim monacyt, ksenotym, cyrkon i ortyt. Ze wzglêdu na ich odpornoœæ na wietrzenie tworz¹ one doœæ bogate nagromadzenia w piaskach rozsypiskowych i pla owych. W procesie wietrzenia tor jest ³atwo uruchamiany, lecz w porównaniu do uranu, jest szybciej zatrzymywany przez produkty wietrzenia. St¹d te jego zawartoœci w œródl¹dowych produktach wietrzenia (np. boksytach) przewy szaj¹ znacznie zawartoœci uranu. W œrodowisku morskim tor ulega szybko str¹ceniu gromadz¹c siê prawie w ca³oœci w osadach ilastych. Zawartoœæ toru w glebach œwiata jest w zakresie 3,4 10,5 mg/kg, a uranu 1,2 11 mg/kg (Kabata- -Pendias, Mukherjee 2007). Wody rzeczne zawieraj¹ 0,041 ug/l toru i 0,372 mg/kg uranu, a wody morskie zawieraj¹ œrednio 3,2 ug/l uranu, zaœ wody podziemne 2 12 ug/l (Kabata- -Pendias, Mukherjee 2007, Bojakowska 1994). 1. Materia³y i metody badañ 1.1. Wêgle kamienne W badaniach wykorzystano próbki wêgli kamiennych ze z³ó : Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego, Dolnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego oraz Lubelskiego Zag³êbia Wêglowego. Z kopalñ Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego, jednego z najwiêkszych w Europie, pobrano

112 próbek wêgli z limnicznych serii: krakowskiej serii piaskowcowej (warstwy libi¹skie i ³aziskie), serii mu³owcowej (warstwy orzeskie i za³êskie) i z górnoœl¹skiej serii piaskowcowej (warstwy rudzkie i siod³owe) oraz z serii paralicznej (warstwy porêbskie, jaklowieckie i gruszowskie). Do badañ pobrano próbki z ró nych czêœci zag³êbia ze wszystkich grup pok³adów GZW, z kopalñ: Janina, Silesia, Jaworzno, Siersza, Brzeszcze, Krupiñski, Halemba, Jas-Mos, Anna, Marcel i Gliwice. Próbki wêgli z Dolnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego pochodzi³y z kopalni Nowa Ruda, znajduj¹cej siê w po³udniowej czêœci zag³êbia, w której wydobycie wêgla zakoñczono na pocz¹tku 2000 r. Z kopalni tej pobrano 6 próbek wêgli. Z trzeciego zag³êbia Lubelskiego Zag³êbia Wêglowego 29 próbek wêgli z warstw lubelskich pobrano w kopalni Bogdanka. 55 1.2. Wêgle brunatne Wœród polskich z³ó wêgli brunatnych najwa niejsze znaczenie, ze wzglêdu na zasobnoœæ i ma³¹ g³êbokoœæ umo liwiaj¹c¹ odkrywkow¹ eksploatacjê, maj¹ mioceñskie wêgle brunatne eksploatowane w okolicach Be³chatowa, Turoszowa, Konina i Turka. Do badañ pobrano próbek wêgli brunatnych ze z³o a Turów, Be³chatów oraz ze z³ó koniñsko-adamowskich: Adamów, Lubstów, Kazimierz, KoŸmin. Ze z³ó koniñsko-adamowskich typu soczewkowego, powsta³ych w wyniku sedymentacji materia³u organicznego w niezbyt du ych obni eniach morfologicznych, pobrano 37 próbek. Wêgle wystêpuj¹ce w z³o ach Lubstów, Kazimierz, Adamów i KoŸmin zaliczane s¹ do warstw œrodkowopolskich, jedynie wêgle pok³adu dolnego w z³o u Lubstów nale ¹ do warstw œcinawskich. Z³o a Be³chatów i Turów okreœlane s¹ jako z³o a zapadliskowe, zwi¹zane z tektonicznymi obni eniami pod³o a trzeciorzêdu typu rowów tektonicznych lub stref uskokowych. Ze z³o a Turów, nale ¹cego do najwiêkszych w Polsce pobrano 25 próbek z obu pok³adów: dolnego o œredniej mi¹ szoœci 10 m zaliczanego do grupy rawickiej (dolny miocen) oraz z górnego pok³adu o œredniej mi¹ szoœci 45 m, nale ¹cego do grupy œcinawskiej (œrodkowy miocen). Ze z³o a Be³chatów pobrano 42 próbki z dwóch otworów wiertniczych 1399 B i 1402 B. Wêgle g³ównego pok³adu z³o a Be³chatów, zaliczane s¹ do warstw œcinawskich i warstw paw- ³owickich, osi¹gaj¹ œredni¹ mi¹ szoœæ 54,4 m. We wszystkich próbkach badanych surowców, poddanych pe³nemu rozk³adowi, okreœlono zawartoœæ uranu i toru metod¹ ICP-MS (spektrometria mass ze wzbudzeniem plazmowym) przy u yciu aparatu ELAN DRC II firmy Perkin Elmer (USA). Limit detekcji dla obu pierwiastków wynosi³ 0,1 mg/kg. 2. Wyniki i dyskusja W wêglach brunatnych zawartoœæ toru by³a w zakresie stê eñ od 0,2 mg/kg do 30 mg/kg (tab. 1). Zdecydowanie najwy sze zawartoœci tego pierwiastka, wahaj¹ce siê w przedziale od 3,5 do 30 mg/kg, zawieraj¹ wêgle ze z³o a Turów. Œrednia zawartoœæ toru

56 Parametry statystyczne toru i uranu w wêglach brunatnych TABELA 1 Thorium and uranium statistical parameters for brown coals TABLE 1 Parametr Wêgle brunatne ogó³em (n = 108) Be³chatów (n = 42) Turów (n = 29) Z³o a koniñsko-adamowskie (n = 37) Adamów (n = 14) KoŸmin (n = 4) Kazimierz (n = 9) Lubstów (n = 10) Tor (mg/kg) Œrednia 3,9 3,3 8,6 0,9 0,9 0,5 1,4 0,5 Œrednia geometryczna 2,2 2,9 7,8 0,6 0,8 0,4 0,6 0,5 Mediana 2,7 2,9 7,2 0,5 0,8 0,4 0,5 0,6 Minimum 0,2 0,7 3,5 0,2 0,4 0,4 0,2 0,3 Maksimum 30 8,7 30 7,4 2,2 0,6 7,4 0,8 Uran (mg/kg) Œrednia 2,2 2,3 4,4 0,4 0,5 0,2 0,4 0,2 Œrednia geometryczna 1,2 1,9 4,0 0,3 0,4 0,2 0,2 0,2 Mediana 1,6 1,8 3,8 0,3 0,4 0,2 0,1 0,3 Minimum 0,1 0,5 2,1 0,1 0,2 0,2 0,05 0,1 Maksimum 12,9 7,8 12,9 1,9 1,1 0,2 1,9 0,4

57 Rys. 1. Histogramy toru i uranu w wêglach brunatnych Fig. 1. Uranium and thorium histograms in brown coals

58 w nich wynosi 8,6 mg/kg. Histogram rozk³adu jest zasadniczo jednomodalny, prawoskoœny, z wartoœci¹ modaln¹ zawart¹ w przedziale od 5 do 10 mg/kg (rys. 1). Wêgle brunatne ze z³o a Be³chatów cechuje œrednia zawartoœæ tego pierwiastka wynosz¹ca 3,3 mg/kg, a zmierzone wartoœci wahaj¹ siê w przedziale od 0,7 do 8,7 mg/kg (tab. 1). Histogram rozk³adu jest wyraÿnie dwumodalny. Pierwsza populacja obejmuje przedzia³ wartoœci od <0,1 do oko³o 5 mg/kg, ze s³abo zaznaczaj¹c¹ siê wartoœci¹ modaln¹ w przedziale 1 2 mg/kg. Druga populacja obejmuje wartoœci od 4 do 9 mg/kg, z wartoœci¹ modaln¹ zawart¹ w przedziale od 5 do 7 mg/kg (rys. 1). Najni sze zawartoœci toru zosta³y zarejestrowane w wêglach brunatnych Zag³êbia Koniñsko-Adamowskiego, w których œrednia zawartoœæ toru wynosi zaledwie 0,9 mg/kg, przy wartoœciach wahaj¹cych siê w przedziale od 0,2 do 7,4 mg/kg (tab. 1). Warto zaznaczyæ, e zawartoœæ toru przekraczaj¹c¹ 3 mg/kg stwierdzono tylko w jednej badanej próbce. Histogram rozk³adu jest jednomodalny, prawoskoœny, z wartoœci¹ modaln¹ zawart¹ w przedziale od 0 do 1 mg/kg (rys. 1). W wêglach brunatnych stwierdzono obecnoœæ uranu w zakresie od < 0,1 do 12,9 mg/kg (tab. 1), przy czym stosunki iloœciowe s¹ analogiczne jak w przypadku toru. Najwy sza œrednia zawartoœæ uranu, wynosz¹ca 4,4 mg/kg cechuje wêgle z³o a Turów, a stwierdzone zawartoœci wahaj¹ siê od 2,1 do 12,9 mg/kg. Histogram rozk³adu jest dwumodalny. Pierwsza populacja, obejmuj¹ca próbki o zawartoœci uranu od <0,1 do oko³o 6 mg/kg ma wartoœæ modaln¹ w przedziale od 3 do 5 mg/kg. Druga populacja obejmuj¹ca wartoœci od oko³o 6 do 13 mg/kg ma lokalna wartoœæ modaln¹ w przedziale od 7 do 8 mg/kg (rys. 1). Wêgle brunatne ze z³o a w Be³chatowie zawieraj¹ uran w iloœciach od 0,5 do 7,8 mg/kg, a wartoœæ œrednia wynosi 2,3 mg/kg (tab. 1). Histogram rozk³adu zawartoœci jest jednomodalny, prawoskoœny, z wartoœci¹ modaln¹ znajduj¹ca siê w przedziale od 1 do 2 mg/kg (rys. 1). Najni szymi zawartoœciami uranu charakteryzuj¹ siê wêgle brunatne Zag³êbia Koniñsko-Adamowskiego. Stwierdzone zawartoœci wahaj¹ siê w przedziale od 0,1 do 1,9 mg/kg, przy wartoœci œredniej wynosz¹cej 0,4 mg/kg (tab. 1). Histogram rozk³adu jest w zasadzie jednomodalny, prawoskoœny, z wartoœci¹ modalna zlokalizowan¹ w przedziale od 0 do 0,2 mg/kg (rys. 1). Tor w wêglach kamiennych odnotowano w zakresie od <0,1 do 33,5 mg/kg. Pomimo e obliczona œrednia zawartoœæ toru w wêglach kamiennych wynosi 2,8 mg/kg, to œrednia geometryczna i mediana s¹ zbli one do 1 mg/kg, bowiem w wiêkszoœci próbek stwierdzono bardzo niskie zawartoœci tego pierwiastka (poni ej 2 mg/kg) (rys. 2). Najwy sze zawartoœci toru zarejestrowano w próbkach pochodz¹cych z Lubelskiego Zag³êbia Wêglowego. Œrednia zawartoœæ toru wynosi w nich 4,8 mg/kg, a zawartoœci w pojedynczych próbkach wahaj¹ siê od 0,1 do 33,5 mg/kg (tab. 2). Histogram jest bimodalny. Pierwsz¹ populacjê reprezentuj¹ próbki z przedzia³u od <0,1 do 2 mg/kg. Drug¹ populacje stanowi¹ próbki o zawartoœciach mieszcz¹cych siê w przedziale od 2 do ponad 10 mg/kg, z lokaln¹ wartoœci¹ modaln¹ mieszcz¹c¹ siê w przedziale od 4 do 6 mg/kg. W wêglach z Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego zawartoœci toru s¹ znacznie ni sze i mieszcz¹ siê w przedziale od 0,1 do 14,9 mg/kg, a wartoœæ œredniej wynosi 2,3 mg/kg. Histogram rozk³adu zawartoœci jest jednomodalny silnie prawoskoœny, o wartoœci modalnej mieszcz¹cej siê w przedziale od <0,1 do 2 mg/kg (rys. 2). Zaobserwowano zró nicowanie w zawartoœci toru w wêglach

59 Parametry statystyczne toru i uranu w wêglach kamiennych TABELA 2 Thorium and uranium statistical parameters for hard coals TABLE 2 Parametr Wêgle kamienne ogó³em (n = 147) LZW (n = 29) DZW (n = 6) GZW (n = 112) Jaworzno (n = 11) Gliwice (n = 12) Marcel (n = 21) Jas-Mos (n = 16) Halemba (n = 15) Brzeszcze (n = 13) Tor (mg/kg) Œrednia 2,8 4,8 2,1 2,3 2,2 2,5 2,1 1,8 3,2 1,2 Œrednia geometryczna 0,9 1,3 1,2 0,9 0,3 1,1 1,1 0,5 1,5 0,7 Mediana 1,1 1,2 1,4 1,1 0,1 1,3 1,5 0,4 1,2 0,7 Minimum 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 Maksimum 33,5 33,5 5,8 14,9 13,0 14,9 7,8 14,9 11,8 3,1 Uran (mg/kg) Œrednia 2,0 2,2 1,9 1,9 2,2 2,5 2,8 1,1 2,6 1,2 Œrednia geometryczna 1,0 1,6 1,6 0,8 1,2 1,8 2,2 0,3 1,1 0,7 Mediana 1,4 1,7 2,1 1,3 2,1 1,9 2,1 0,1 1,4 0,7 Minimum 0,1 0,2 0,4 0,1 0,1 0,6 0,5 0,1 0,1 0,2 Maksimum 8,5 8,3 3,1 8,5 5,5 8,4 8,5 5,5 6,8 3,1

60 Rys. 2. Histogramy toru i uranu w wêglach kamiennych Fig. 2. Uranium and thorium histograms in hard coals

pochodz¹cych z ró nych kopalni GZW. Najwiêcej toru zawieraj¹ wêgle eksploatowane w Kopalni Halemba, najmniej wêgle eksploatowane w kopalniach Jas-Mos i Brzeszcze. Zró nicowanie to spowodowane jest eksploatowaniem ró nych warstw karbonu produktywnego GZW w poszczególnych kopalniach. Najwy szymi zawartoœciami toru charakteryzuj¹ siê warstwy porêbskie, dla których œrednia geometryczna zawartoœæ wynosi 3,4 mg/kg toru oraz warstwy rudzkie 2.1 mg/kg, najni sz¹ zawartoœci¹ wyró niaj¹ siê warstwy siod³owe, dla których œrednia geometryczna zawartoœæ wynosi 0,3 mg/kg (rys. 3). Najni sze zawartoœci toru stwierdzono w próbkach pochodz¹cych z Dolnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego, lecz nale y zaznaczyæ, e badana populacja obejmuje zaledwie szeœæ próbek. Nie badano pok³adów wêgli radwanickich, znanych z obecnoœci wysokich zawartoœci uranu (Wróblewski 1962; Nielubowicz, Wróblewski 1963), których wystêpowanie jest ograniczone do rejonu Okrzeszyna. Stwierdzone zawartoœci wahaj¹ siê w przedziale od 0,1 do 5,8 mg/kg, a wartoœæ œrednia wynosi 2,1 mg/kg. Zawartoœæ uranu w zbadanych próbkach wêgli kamiennych by³a w przedziale od 0,1 do 8,5 mg/kg. Chocia obliczone œrednie zawartoœci uranu w wêglach pochodz¹cych z ró nych zag³êbi s¹ zbli one, to jednak œrednie geometryczne i mediany s¹ zró nicowane, bowiem górnoœl¹skie wêgle kamienne najczêœciej zawieraj¹ uranu poni ej 1 mg/kg, podczas gdy wêgle Zag³êbia Lubelskiego charakteryzuj¹ siê przewa nie zawartoœciami w przedziale 1 2 mg/g. Podobnie jak w przypadku toru zaobserwowano zró nicowanie w zawartoœci uranu w wêglach pochodz¹cych z ró nych kopalñ GZW. Najwy sz¹ œredni¹ zawartoœci¹ uranu charakteryzuj¹ siê wêgle eksploatowane w kopalni Marcel, a najni sz¹ wêgle eksploatowane w kopalni Jas-Mos. Analogicznie jak dla toru, najwy sze zawartoœci uranu odnotowywano w wêglach warstw porêbskich, dla których œrednia geometryczna zawartoœæ U wynosi 5,1 mg/kg, a najni sze w wêglach warstw siod³owych zawieraj¹cych œrednio 0,1 mg/kg uranu. 61 Rys. 3. Œrednie zawartoœci uranu i toru warstwach karbonu produktywnego GZW Fig. 3. Mean contents of uranium and thorium in seams of Carboniferous productive formation of the USCB

62 Przeprowadzone badania wykaza³y zró nicowanie w zawartoœci toru i uranu w wêglach brunatnych pochodz¹cych ze z³ó ró nego typu. Najni sze zawartoœci s¹ charakterystyczne dla wêgli z³ó typu soczewkowatego, do których nale ¹ z³o a koniñsko-adamowskie. Wêgle pochodz¹ce ze z³ó tektonicznych: Turów i Be³chatów wyró niaj¹ siê znacznie wy szymi zawartoœciami obu pierwiastków. Na zawartoœæ toru i uranu w wêglach brunatnych pochodz¹cych ze z³o a Turów, wyró niaj¹cych siê najwy szymi zawartoœciami tych pierwiastków, przypuszczalnie ma wp³yw litologia ska³ zasilaj¹cych basen alimentacyjny. W jego otoczeniu wystêpuj¹ liczne kwaœne ska³y krystaliczne bloku karkonosko-izersko-³u yckiego (granitody zawidowskie, rumburskie, hornfelsy ³u yckie, gnejsy izerskie), które zawieraj¹ podwy szone koncentracje uranu i toru. Ponadto z trzeciorzêdow¹ dzia³alnoœci¹ magmowo- -wulkaniczn¹ zwi¹zana jest obecnoœæ mineralizacji torowej (Szymkowiak, Panasiuk 1985; Jêczmyk, Juskowiakowa 1989), w mniejszym stopniu równie i uranowej (Kanasiewicz 1988). Analizuj¹c zró nicowanie zawartoœci toru i uranu w wêglach kamiennych GZW zaobserwowano wzrost zawartoœci tor i uranu od sp¹gu do stropu serii paralicznej Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego. Wêgle pochodz¹ce z serii paralicznej charakteryzuj¹ siê tak e wy sz¹ zawartoœci¹ toru ni uranu. Warstwy siod³owe zaczynaj¹ce seriê limniczn¹ wyró niaj¹ siê najni sz¹ zawartoœci¹ obu pierwiastków. Ponadto w wêglach serii limnicznej mo na zaobserwowaæ czêsto przewagê zawartoœci uranu nad zawartoœci¹ toru (rys. 3). Uzyskane wyniki badañ zawartoœci uranu w wêglach Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego s¹ zdecydowanie ró ne w stosunku do badañ Sa³dana (1965). Stwierdzi³ on, e najwiêksza iloœæ przejawów mineralizacji uranowej jest zwi¹zana z wêglami warstw ³aziskich, orzeskich i libi¹skich wschodniej czêœci GZW (rejon Jaworzna i Sierszy). Nale y jednaj zwróciæ uwagê na odmienny cel badañ Sa³dana, który poszukiwa³ stref okruszcowanych uranem. W zwi¹zku z tym próbki by³y pobierane tylko ze stref o podwy szonej radioaktywnoœci gamma wskazanych na podstawie pomiarów radiometrycznych. Stwierdzana mineralizacja uranowa zwi¹zana jest prawie wy³¹cznie ze strefami uskokowymi, a okruszcowanie ma charakter epigenetyczny. Na potrzeby niniejszej pracy próbki by³y pobierane losowo, a uzyskane wyniki daj¹ informacje o syngenetycznych przeciêtnych zawartoœciach uranu w pok³adach wêgla. Wêgle Lubelskiego Zag³êbia Wêglowego zawieraj¹ podwy szone zawartoœci toru w porównaniu z wêglami GZW. Spowodowane jest to zapewne tym, e na obszarach alimentacyjnych erodowane by³y staropaleozoiczne i prekambryjskie formacje skalne wzbogacone w tor. W efekcie utwory karboñskie, pocz¹wszy od ich najstarszego ogniwa (serii alitowej) wzbogacone s¹ w ten pierwiastek (Cebulak 1978). Zaobserwowano, e wêgle warstw lubelskich, powsta³e w facji paralitycznej, wyró niaj¹ siê zawartoœciami uranu i toru zbli onymi do ich zawartoœci w wêglach warstw porêbskich, tak e utworzonych w facji paralicznej, podczas gdy wêgle serii limnicznej charakteryzuj¹ siê ni szymi zawartoœciami obu pierwiastków.

63 Wnioski 1. W wêglach brunatnych zawartoœæ toru stwierdzono w zakresie od 0,2 mg/kg do 30 mg/kg, a uranu od < 0,1 do 12,9 mg/kg. Zaobserwowano zró nicowanie w zawartoœci Th i U w wêglach brunatnych pochodz¹cych ze z³ó ró nego typu. Najni szymi zawartoœciami charakteryzuj¹ siê wêgli ze z³ó typu soczewkowatego (z³o a koniñsko-adamowskich Adamów, Lubstów, Kazimierz i KoŸmin), podczas gdy wêgle pochodz¹ce ze z³ó tektonicznych: Turów i Be³chatów, charakteryzuj¹ siê znacznie wy szymi zawartoœciami obu pierwiastków. 2. W wêglach kamiennych tor obecny by³ w zakresie od <0,1 do 33,5 mg/kg, a uran w przedziale od 0,1 do 8,5 mg/kg. Odnotowano zró nicowanie w zawartoœci toru i uranu w ró nych warstwach karbonu produktywnego GZW. Warstwy siod³owe zaczynaj¹ce seriê limniczn¹ wyró niaj¹ siê najni sz¹ zawartoœci¹ obu pierwiastków. Stwierdzono, e wêgle pochodz¹ce z serii paralicznej charakteryzuj¹ siê wy sz¹ zawartoœci¹ toru ni uranu, podczas gdy wêgle serii limnicznej czêsto wykazuj¹ przewagê zawartoœci uranu nad zawartoœci¹ toru. LITERATURA A r m a n d s G., 1972 Geochemical studiem of uraniom, molybdenum and vanadium in the swedish Alum Shale. Stockholm Contr. Geol. v. 22, p. 1 148. B a r e j a E., M o r a w s k i W., S a ³ d a n M., 1973 Mineralizacja uranowa w utworach cechsztyñskich na monoklinie przedsudeckiej. Kwart. Geol. t. 17, z. 4, s. 910 911. B a r e j a E., 1974 Wstêpne wyniki badañ geochemicznych dolnego ordowiku obni enia podlaskiego. Kwart. geol. t. 18, nr 2, s. 246 256. C e b u l a k S. 1978 Surowce boksytowe I kaolinowe wystêpuj¹ce w karbonie Lubelskiego Zag³êbia Wêglowego. Prz. Geol. nr 9, s. 542 545. Warszawa. De Vos W., Tarvainen T., (chief-editors), Salminen R., Reeder S., De Vivo B., Demetriades A., Pirc S., Batista M.J., Marsina K., Ottesen R.T., O Connor P.J., Bidovec M., Lima A., Siewers U.,Smith B.,Taylor H.,Shaw R.,Salpeteur I.,Gregorauskiene V.,Halamic J., S l a n i n k a I., L a x K., G r a v e s e n P., B i r k e M., B r e w a r d N., A n d e r E.L., J o r d a n G., D u r i s M., Klein P., Locutura J., Bel-Lan A., Pasieczna A., Lis J., Mazreku A., Gilucis A., H e i t z m a n n P., K l a v e r G., P e t e r s e l l V., 2006 Geochemical atlas of Europe. Part 2, Geological Survey of Finland, Espoo. G r a n g e r H.C., W a r r e n G.C., 1969 Unstable sulphur compounds and the origin of roll-type uraniom deposits. Econ. Geol. v. 73, p. 160 171. Jêczmyk M.,Juskowiakowa M.,1989 BudowageologicznaIcharakterystykageochemicznaska³krystalicznych okolic Bogatyni (Sudety Zachodnie). Biul. PIG nr 360, s. 5 38, Warszawa. J e l i ñ s k i A. 1965 Geochemia uranu w granitowym masywie Karkonoszy z uwzglêdnieniem innych masywów granitoidowych Dolnego Œl¹ska. Biul. IG nr 193, s. 6 110, Warszawa. Kabata-Pendias A.,Mukherjee A.,2007 Trace elements from soil to human. Springer. K a n a s i e w i c z J., 1988 Aktualne wyniki poszukiwañ mineralizacji zwi¹zanych z kompleksem ska³ zasadowych w rejonie niecki ytawskiej. Kwart. geol. t. 32, z. 1, s. 213 214, Warszawa. L e v e n t h a l J.S., H o s t e r m a n J.W., 1982 Chemical and mineralogical analysis of Devonian Black-shales samples from Martin County, Kentucky; Carrol and Washington Counties, Ohio; Wise County, Virginia; and Overton County, Tennessee, USA. Chemical Geology 37, pp. 239 264. Elsevier.

64 M a y n a r d J.B., 1983 Geochemistry of sedimentary ore deposits. Uranium. p. 147 180, Springer-Verlag. Nielubowicz B.,Wróblewski T.,1963 Przyczynek do poznaniaokruszcowaniauranowego wwêglach radwanickich na Dolnym Œl¹sku. Kwart. Geol. 7 (1), 114 130. S a ³ d a n M., 1965 Metalogeneza uranu w utworach karboñskich Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego. Biul. IG nr 193, s. 111 170, Warszawa. S z y m k o w i a k A., P a n a s i u k M., 1985 Charakterystyka petrograficzna i geochemiczna law bazaltowych rejonu Bogatyni. Kwart. Geol. 29(3/4), 727 754. W r ó b l e w s k i T., 1962 Przejawy mineralizacji uranowej w warstwach radwanickich. Kwart. geol. 6 (4), 816 817. URAN I TOR W WÊGLACH KAMIENNYCH I BRUNATNYCH ZE Z Ó POLSKICH S³owa kluczowe Geochemia, uran, tor, Górnoœl¹skie Zag³êbie Wêglowe, Dolnoœl¹skie Zag³êbie Wêglowe, Lubelskie Zag³êbie Wêglowe, z³o a wêgla brunatnego w Polsce Streszczenie Uran i tor s¹ powszechnymi i najwa niejszymi naturalnymi pierwiastkami promieniotwórczymi. Wœród ska³ osadowych najwy szymi œrednimi zawartoœciami uranu cechuj¹ siê ska³y ilaste, zawieraj¹ce œrednio niespe³na 4 g/t. Tor obecny jest najczêœciej w zawartoœciach od 3 do 7 razy wy szych ni uranu. Uran wykazuje siln¹ korelacjê z materi¹ organiczn¹ i ska³y wzbogacone w substancjê organiczn¹ s¹ zasobniejsze w uran i zawieraj¹ go od kilkudziesiêciu do kilkuset g/t. W 147 próbkach wêgli kamiennych oraz w 104 próbkach wêgli brunatnych okreœlono metod¹ spektrometrii mas ze wzbudzeniem plazmowym zawartoœæ toru i uranu (ICP-MS). Z kopalñ Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego (Janina, Silesia, Jaworzno, Siersza, Brzeszcze, Krupiñski, Halemba, Jas-Mos, Anna, Marcel i Gliwice) pochodzi³o 112 próbek z ró nych czêœci zag³êbia ze wszystkich grup pok³adów GZW (warstwy: libi¹skie, ³aziskie, orzeskie, za³êskie, porêbskie, jaklowieckie i gruszowskie). Z Dolnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego 6 próbek pochodzi³o z zamkniêtej kopalni Nowa Ruda, znajduj¹cej siê w po³udniowej czêœci zag³êbia, a z Lubelskiego Zag³êbia Wêglowego 29 próbek wêgli z warstw lubelskich pobrano w kopalni Bogdanka. Ze z³ó koniñsko-adamowskich typu soczewkowego, powsta³ych w wyniku sedymentacji materia³u organicznego w niezbyt du ych obni eniach morfologicznych, pobrano 37 próbek, a ze z³ó Be³chatów i Turów okreœlanych jako z³o a zapadliskowe, zwi¹zane z tektonicznymi obni eniami pod³o a trzeciorzêdu typu rowów tektonicznych lub stref uskokowych pobrano 25 próbek. Wwêglachbrunatnychzawartoœætoruby³awzakresieod0,2mg/kgdo30mg/kg,auranu od<0,1do12,9 mg/kg. Zaobserwowano zró nicowanie w zawartoœci Th i U w wêglach brunatnych pochodz¹cych ze z³ó ró nego typu. Najni szymi zawartoœciami charakteryzuj¹ siê wêgli ze z³ó typu soczewkowatego (z³o a koniñsko-adamowskich Adamów, Lubstów, Kazimierz i KoŸmin), podczas gdy wêgle pochodz¹ce ze z³ó tektonicznych: Turów i Be³chatów charakteryzuj¹ siê znacznie wy szymi zawartoœciami obu pierwiastków. W wêglach kamiennych tor obecny by³ w zakresie od <0,1 do 33,5 mg/kg, a uran w przedziale od 0,1 do 8,5 mg/kg. Odnotowano zró nicowanie w zawartoœci toru i uranu w ró nych warstwach karbonu produktywnego GZW. Warstwy siod³owe zaczynaj¹ce seriê limniczn¹ wyró niaj¹ siê najni sz¹ zawartoœci¹ obu pierwiastków. Stwierdzono, e wêgle pochodz¹ce z serii paralicznej charakteryzuj¹ siê wy sz¹ zawartoœci¹ toru ni uranu, podczas gdy wêgle serii limnicznej czêsto wykazuj¹ przewagê zawartoœci uranu nad zawartoœci¹ toru.

65 URANIUM AND THORIUM IN HARD AND BROWN COALS FROM POLISH DEPOSITS Key words Geochemistry, uranium, thorium, Upper Silesia Coal Basin, Lower Silesia Coal Basin, Lublin Coal Basin, brown coal deposits in Poland Abstract Uranium and thorium are widespread and the most important natural radioactive elements. Claystones are characterized by the highest mean content of uranium among all sedimentary rocks, roughly 4 g/t. The amount of thorium is usually three to seven times larger than the uranium one. The presence of uranium shows a strong correlation with the organic matter thus rocks enriched by the organic matter contains more uranium, typically from tens to hundreds ppm. 147 samples of hard coal, and 104 samples of brown coal were analyzed to determine uranium and thorium contents. The analyses were carried out using inductively coupled plasma mas spectrometry (ICP-MS). 112 samples were collected from the Upper Silesian Coal Basin (USCB) (coal mines: Janina, Silesia, Jaworzno, Siersza, Brzeszcze, Krupiñski, Halemba, Jas-Mos, Anna, Marcel and Gliwice) from all types of lithostratygraphical units: (i.e. Libi¹, aziska, Orzesze, Za³ê e, Porêba, Jaklowice and Gruszów). 6 samples came from the Lower Silesian Coal Basin (LSCB) from the closed coal mine Nowa Ruda, placed in the southern part of the basin. 29 samples came from the Lublin Coal Basin (coal mine Bogdanka). 37 samples were collected from Konin-Adamów, lens-type deposits, originated as a result of sedimentation of organic material in not very deep morphologic depression. 25 samples were collected from Be³chatów and Turów deposits (tectonic-type deposits). Thorium content in brown coal samples is ranging from 0.2 to 30 mg/kg while uranium from <0.1 to 12.9 mg/kg. The diversity of U and Th content in brown coal samples coming from deposits of different types was stated. Samples from lens-type deposits (Konin-Adamów region) Adamów, Lubstów, Kazimierz and KoŸmin are characterized by the lowest content of U and Th while coals from tectonic-type deposits (Turów and Be³chatów) are distinguished by much higher content of these elements. For hard coal samples the content of Th and U ranges from <0.1 to 33.5 mg/kg and from 0.1 to 8.5 mg/kg, respectively. The diversity of uranium and thorium content in different seams of Carboniferous productive formation of the USCB was observed. The Anticlinal Beds, which begin limnic series, show the lowest content of both elements. Coals derived from paralic series are characterized by the higher content of uranium than thorium, whilst those from limnic series often show a predominance of uranium over thorium.