#5 Veryac'h : radioactivité... naturelle EarthCache

La presqu’île de Crozon offre un rivage découpé dans un mille-feuilles de roches sédimentaires, d’âge paléozoïque.

C’est en effet à partir de -475 millions d’années que s’est formé l’essentiel du sous-sol. À cette époque, la Bretagne était située sous la mer, près du pôle Sud, en bordure d’un méga-continent appelé Gondwana.

Les particules de sable et de vase transportées du continent vers la mer s’y sont déposées en couches successives. Compactées au fil du temps, elles se sont transformées en grès et en argilites. Quelques animaux marins, ainsi que les traces de leurs activités, ont en même temps été fossilisés.

Cette sédimentation marine, perturbée en presqu’île de Crozon par une activité volcanique (-448 millions d'années), s’est poursuivie sur près de 150 millions d'années, pendant la lente dérive du Gondwana vers le Nord. Près de 3 500 mètres d’épaisseur de sédiments se sont ainsi accumulés, en enregistrant des environnements marins périglaciaires (-444 millions d'année) puis tropicaux (-385 millions d'années).

Vers -320 millions d'années, la collision entre les plaques Gondwana et Laurussia, lors de la constitution de la Pangée, a entraîné la formation d’une immense chaîne de montagnes (la chaîne varisque ou hercynienne) dont les sommets pouvaient atteindre 4 000 mètres d’altitude en Bretagne.

Soumises à d’énormes pressions tectoniques, les roches de la future presqu’île se sont plissées et facturées. Tout en perdant leur horizontalité initiale, les couches sédimentaires se sont transformées : les grès ont évolué en quartzites et les argiles en schistes.

Depuis lors émergée, cette imposante chaîne de montagnes a été érodée, puis à nouveau fracturée lors de l’ouverture de l’océan Atlantique (-180 millions d'années)

Les fluctuations du niveau marin, dues à l’alternance d’épisodes glaciaires et tempérés au Quaternaire (de -2.6 millions d'années à nos jours) ont enfin dessiné le trait de côte de cet ancien massif (le Massif armoricain), dont les plus hautes collines avoisinent aujourd’hui les 400 mètres d’altitude.

👉 Histoire géologique de la presqu'île de Crozon en dessins.

Sources : https://www.reservepresquiledecrozon.bzh

Crozon Peninsula boasts a shoreline carved out of many strata of sedimentary rock dating back to the Paleozoic Era.

In fact, most of its subsoil was formed some 475 million years ago (mya). At that time, Brittany was under water, close to the South Pole, at the edge of a supercontinent called Gondwana.

Particles of sand and mud carried from the continent out to the sea were deposited there in successive layers. Compacted over time, they gradually transformed into sandstone and mudstone. Some sea animals along with traces of their activities, were fossilized at the same time.

This marine sedimentation, that was disrupted by volcanic activity on Crozon Peninsula (448 mya), continued over the course of nearly 150 million years (myr), during Gondwana’s slow drift northwards. Nearly 3,500 meters of sediments accumulated in depth, where both periglacial and then tropical marine environments were recorded (444 and 385 mya, respectively).

Around 320 mya, the collision of the Gondwana and Laurussia plates, during the assembly of Pangea, led to the formation of an immense mountain range (the Variscan or Hercynian orogeny) whose peaks stood as high as elevation of 4,000 meters in Brittany.

Subjected to tremendous tectonic pressure, the rocks of the future peninsula folded and farctured. Whilst losing their initial horizontality, the sedimentary layers were transformed : the sandstone evolved into quartzite and the mudstone into shale.

After emerging, the imposing mountain range eroded and then fractured again at the time of opening of the Atlantic Ocean (180 mya).

Fluctuations in the sea level, caused by the alternating glacial and tempered episodes of the Quaternary period (from 2.6 mya to the present day), finally drawing the coastline of the ancient Armorican mountain range, whose tallest hillsides now rise to altitudes of around 400 meters.

👉 Geologic timeline illustrations of Crozon peninsula (only in french).

Sources : https://www.reservepresquiledecrozon.bzh

 La coupe du Veryac’h est une référence mondiale pour l’Ordovicien (-488 à -443 Ma) et la base du Silurien (-428 à -419 Ma). Cette coupe permet d’observer presque en continu une succession de plusieurs formations géologiques, de l’Arenig (Ordovicien inférieur) au Ludlow (Silurien supérieur), soit plus de 50 millions d’années d’archives sédimentaires marines et paléontologiques.

En complément des 7 caches existantes, nous vous proposons de découvrir quelques curiosités géologiques visibles sur ce trait de côte.

Au travers de cette 5^ème cache, vous allez découvrir que la radioactivité tellurique peut varier en fonction de la nature du terrain.

 The Veryac'h cross-section is a world reference for the Ordovician (-488 to -443 Ma) and the base of the Silurian (-428 to -419 Ma). This cross-section allows to observe continuously the stacking of several geological formations, from the Arenig (Lower Ordovician) to the Ludlow (Upper Silurian), that is to say more than 50 million years of marine sedimentary and paleontological archives.

In addition to the 7 existing caches, we propose to discover some geological curiosities visible on this coastline.

Through this 5th cache, you will realize that terrestrial radiation can change depending on the ground..

 Radioactivité
Dans la nature, la plupart des noyaux d’atomes sont stables, c’est-à-dire qu’ils restent indéfiniment identiques à eux-mêmes. Les autres sont instables car ils possèdent trop de protons ou de neutrons ou trop des deux. Pour revenir vers un état stable, ils sont obligés de se transformer. Ils expulsent alors de l’énergie – provenant de la modification du noyau – sous forme de rayonnements : c’est le phénomène de radioactivité.

Les atomes qui possèdent cette propriété de transformation spontanée en d’autres éléments en émettant de l’énergie sous forme de rayonnements sont appelés « radionucléides » ou « radio-isotopes » (isotope radioactif).

 Radioactive decay
In nature, most atomic nucleus are stable, i.e. they remain indefinitely identical to themselves. The others are unstable because they have too many protons or neutrons or too many of both. To get back to a stable state, they are required to transform themselves. They then expel energy - from the modification of the nucleus - through radiation: this is the phenomenon of radiactive decay also called radioactivity.

Atoms that have this property of spontaneous transformation into other elements by releasing energy in the form of radiation are called "radionuclides" or "radioisotopes" (radioactive isotope).

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 Mesures de la radioactivité
Historiquement, c’est au travers de la découverte du Radium par Pierre et Marie Curie, qu’une première mesure de la radioactivité fut proposée : 1 curie (Ci) correspond à 3,7 × 10¹⁰ désintégrations par seconde, ce qui correspond à l’équivalent de l’activité de 1 gramme de Radium (²²⁶Ra).

Depuis cette époque, quantité d’unités de mesures de la radioactivité ont été proposées et sont utilisées.

Retenons que 1 becquerel (Bq) est défini comme l'activité d'une quantité de matière radioactive dans laquelle un noyau se désintègre par seconde. Retenons aussi que 1 gray (Gy) mesure la dose physiquement « absorbée » par la matière. Elle représente l'énergie absorbée par un kilogramme exposé à un rayonnement ionisant apportant une énergie d'1 joule. Retenons enfin que le sievert (Sv) est l'unité utilisée pour donner une évaluation de l'impact des rayonnements sur l'homme. Plus précisément utilisée pour mesurer une dose équivalente, une dose efficace (pondération en fonction des organes) ou un débit de dose radioactive (Sv/s, Sv/h ou Sv/an), c'est-à-dire pour évaluer quantitativement l'impact biologique d'une exposition humaine à des rayonnements. 

 Measuring radioactivity
Historically, it is through the discovery of Radium by Pierre and Marie Curie, that a first measure of radioactivity was proposed: 1 curie (Ci) corresponds to 3.7 × 10¹⁰ disintegrations per second, which is equivalent to the activity of 1 gram of Radium (²²⁶Ra).

Since that time, many units of measurement of radioactivity have been proposed and are used.

Let us remember that 1 becquerel (Bq) is defined as the activity of a quantity of radioactive material in which one nucleus decays per second. Let us also remember that 1 gray (Gy) measures the dose physically "absorbed" by the material. It represents the energy absorbed by a kilogram exposed to ionizing radiation with an energy of 1 joule. Finally, let us remember that sievert (Sv) is the unit used to evaluate the impact of radiation on humans. More precisely, it is used to measure an equivalent dose, an effective dose or a radioactive dose rate (Sv/s, Sv/h or Sv/year), i.e. to quantitatively evaluate the biological impact of human exposure to radiation.

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 Rayonnement de fond naturel
Le rayonnement de fond naturel est un rayonnement ionisant (= émission d'énergie sous forme de particules ou d’ondes), qui provient de diverses sources naturelles. Toutes les créatures vivantes, depuis le début des temps, ont été et sont encore exposées aux rayonnements ionisants au travers de matières radioactives présentent dans le sol, les roches, l'eau, l'air et la végétation, d'où elles sont inhalées et ingérées par l'organisme. Ce rayonnement n’est associé à aucune activité humaine. Les êtres humains sont également exposés au rayonnement cosmique provenant de l'espace.

Exposition aux rayons cosmiques (1)
L’espace est continuellement bombardé par des particules chargées de haute énergie (protons, particules alpha, électrons et ions lourds) constituant le rayonnement cosmique dit primaire. En pénétrant dans l’atmosphère terrestre, les particules primaires incidentes interagissent avec les constituants de l’air en donnant naissance à un ensemble complexe de particules secondaires (protons, neutrons…) et de photons. La population est exposée à ces particules à la surface de la terre, mais également lors des voyages aériens.

Exposition aux rayonnements telluriques (2)
La croûte terrestre contient des radionucléides dits « primordiaux », présents depuis la création de la Terre et de périodes radioactives suffisamment longues devant l’âge de celle-ci pour y subsister en quantité importante. Ces radionucléides sont principalement l’uranium-235 (²³⁵U), l’uranium-238 (²³⁸U) et le thorium-232 (²³²Th) qui, en se désintégrant, donnent naissance à d’autres radionucléides naturels. Outre ces trois familles naturelles radioactives, existent d’autres radionucléides dont la désintégration conduit à des éléments stables : les plus importants d’entre eux sont le potassium-40 (⁴⁰K) et le rubidium-87 (⁸⁷Rb). L’ensemble de ces radionucléides sont, en se désintégrant, à l’origine d’une irradiation externe depuis le sol terrestre. Cette irradiation représente l’exposition aux rayonnements telluriques.

Exposition liée à l’incorporation de radionucléides d’origine naturelle (3)
Les denrées alimentaires, les feuilles de tabac et les eaux de boisson contiennent naturellement des radionucléides qui trouvent leur origine dans les roches et les sols depuis la formation de la terre (radionucléides telluriques primordiaux), ou qui sont produits en permanence dans les hautes couches de l’atmosphère sous l’effet du rayonnement cosmique (radionucléides cosmogéniques). Les radionucléides telluriques, entrent dans la chaîne alimentaire terrestre en étant absorbés par les racines des végétaux ou par remise en suspension et dépôt sur les feuilles de particules de sols. Les principaux radionucléides cosmogéniques que sont le carbone-14 (¹⁴C), le béryllium-7 (⁷Be), le sodium-22 (²²Na) et le tritium (³H), sont transférés principalement par voie aérienne aux feuilles des végétaux. Certains descendants des chaînes de l’uranium et du thorium (U-Th) sont également transférés par voie foliaire. En effet, chacune des trois chaînes de désintégration donne naissance à un gaz radioactif, le radon, qui s’échappe du sol dans l’air et s’y désintègre en donnant naissance à des radionucléides qui se fixent sur des particules atmosphériques et se déposent sur les plantes.

Exposition au radon (4)
Le radon est un gaz radioactif d’origine naturelle. Il est issu de la désintégration des chaînes de l’uranium et du thorium présents dans la croûte terrestre. Il émane du sol (et dans une moindre mesure des matériaux de construction et de l’eau) et se dilue dans l’air que l’on respire. La concentration en radon dans l’air varie ainsi selon la teneur en uranium naturel du sous-sol et est plus importante pour des sous-sols granitiques et pour certains sous-sols volcaniques. L’exposition de l’homme à l’air libre varie donc d’un lieu à un autre mais elle reste marginale (environ 60 fois plus faible) par rapport à l’exposition à l’intérieur des bâtiments.

 Natural background radiation
Natural background radiation is ionizing radiation (= emission of energy in the form of particles or waves), which comes from various natural sources. All creatures, since the beginning of time, have been and still are exposed to ionizing radiation through radioactive materials present in soil, rocks, water, air and vegetation, from where they are breathed in and ingested by the body. This radiation is not associated with any human activity. Humans are also exposed to cosmic radiation from space.

Cosmic rays exposure (1)
Space is continuously bombarded by high energy charged particles (protons, alpha particles, electrons and heavy ions) constituting the so-called primary cosmic rays. When entering the Earth's atmosphere, the incident primary particles interact with the constituents of the air, giving rise to a complex set of secondary particles (protons, neutrons...) and photons. The population is exposed to these particles at the surface of the earth, but also during air travel.

Terrestrial radiation exposure (2)
The Earth's crust contains so-called "primordial" radionuclides, present since the creation of the Earth and with sufficiently long radioactive periods compared to the age of the Earth to remain in significant quantities. These radionuclides are mainly uranium-235 (²³⁵U), uranium-238 (²³⁸U) and thorium-232 (²³²Th) which, when they decay, give rise to other natural radionuclides. In addition to these three natural radioactive families, there are other radionuclides whose decay leads to stable elements: the most important of these are potassium-40 (⁴⁰K) and rubidium-87 (⁸⁷Rb). All of these radionuclides are, by decaying, at the origin of an external irradiation from the earth. This irradiation represents the exposure to terrestrial radiation.

Exposure from intake of naturally occurring radionuclides (3)
Food, tobacco leaves and drinking water naturally contain radionuclides that originate in rocks and soils since the formation of the Earth (primordial terrestrial radionuclides), or that are continuously produced in the upper atmosphere by cosmic radiation (cosmogenic radionuclides). The terrestrial radionuclides, enter the terrestrial food chain by being absorbed by the roots of plants or by resuspension and deposition on the leaves of soil particles. The main cosmogenic radionuclides, carbon-14 (¹⁴C), beryllium-7 (⁷Be), sodium-22 (²²Na) and tritium (³H), are transferred mainly by air to the leaves of plants. Some uranium and thorium (U-Th) chain progeny are also transferred by the foliar route. Each of the three decay chains gives rise to a radioactive gas, radon, which escapes from the soil into the air and decays there, giving rise to radionuclides that attach themselves to atmospheric particles and are deposited on plants.

Radon exposure (4)
Radon is a radioactive gas of natural origin. It is produced by the decay chain of uranium and thorium in the Earth's crust. It comes from the ground (and to a lesser extent from building materials and water) and is diluted in the air we breathe. The concentration of radon in the air varies according to the content of natural uranium in the subsoil and is more important for granitic subsoils and for some volcanic subsoils. Human exposure in the open air therefore varies from one place to another, but it remains marginal (about 60 times lower) compared to exposure inside buildings

Références - References

Le Paléozoïque de la presqu’île de Crozon, Massif Armorican
L'ESSENTIEL SUR... La radioactivité
Exposition de la population française aux rayonnements ionisants - Bilan 2014-2019
Unités de mesure et ordres de grandeur
Calculateur d’exposition aux rayons cosmiques

 Muni d’un dosimètre, rendez vous aux trois points de référence pour relever une ou plusieurs mesures d’exposition à la radioactivité ambiante. Il est fortement probable que les valeurs de votre dosimètre puissent osciller dans une plage. Veuillez noter la valeur maximale affichée lors d’une période d’une à deux minutes. En principe le dosimètre est paramétrable pour afficher le débit de dose équivalente pour une heure : micro Siervert par heure - µSv/h ou µSv.h^-1. 

 Using a dosimeter, go to the three reference points to take one or more measurements of exposure to ambient radioactivity. It is strongly probable that your dosimeter values may vary within a range. Please take note of the maximum value displayed during a one to two minute period. Normally the dosimeter can be set to display the equivalent dose rate for an hour: micro Siervert per hour - µSv/h or µSv.h^-1.

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 Travail à effectuer :

1. Relever le débit de dose non loin du stationnement, dans le chemin menant à la plage. Joignez à vos réponses une photo de votre dosimètre avec sa valeur.
2. Relever le débit de dose dans la grotte. Il y a une roche sur lequel vous pouvez poser votre dosimètre à peu près à 1.2/1.5 mètres de sol. Joignez à vos réponses une photo de votre dosimètre avec sa valeur.
3. Relever le débit de dose dans la grotte. Vous pouvez poser votre dosimètre du côté droit, à flan de la roche noire (ampélite). Pour information et à cet endroit, la valeur maximale obtenue a été relevée au niveau du plafond de la grotte. Joignez à vos réponses une photo de votre dosimètre avec sa valeur.
4. Quel est le point où la mesure est la plus élevée et pour quelle raison selon vous ?
5. En faisant un rapide calcul, quelle serait alors le débit de dose pour un an au point où la mesure est la plus élevée ? Comparer la valeur obtenue avec l'exposition moyenne de la population française au rayonnement tellurique.
6. Une photo de vous, ou d’un objet caractéristique vous appartenant, prise dans les environs immédiats (pas de photo « d’archive » svp) est à joindre soit en commentaire, soit avec vos réponses. Conformément aux directives mises à jour par GC HQ et publiées en juin 2019, des photos peuvent être exigées pour la validation d'une earthcache.

Marquez cette cache « Trouvée » et envoyez-nous vos propositions de réponses, en précisant bien le nom de la cache, soit via notre profil, soit via la messagerie geocaching.com (centre de messagerie) et nous vous répondrons en cas de problème. « Trouvée » sans réponses sera supprimée.

Il est strictement interdit de ramasser tout minéral, roche, fossile, galet, plante… sur tout le littoral. Merci de respecter cette consigne.

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 Homework:

1. Read the dose rate not far from the parking lot, on the path leading to the beach. Attach a picture of your dosimeter with its value to your answers.
2. Read the dose rate in the cave. There is a rock on which you can place your dosimeter at about 1.2/1.5 meters from the ground. Attach a picture of your dosimeter with its value to your answers.
3. Read the dose rate in the cave. You can put your dosimeter on the right side, on the side of the black rock (ampelite). For information and at this location, the maximum value obtained was taken at the ceiling of the cave. Attach a picture of your dosimeter with its value to your answers.
4. What is the point where the value is the highest and why do you think so?
5. By doing a quick check, what would be the dose rate for one year at the point where the value is the highest? Compare the value to the average exposure of the French population to terrestrial radiation.
6. A photo of your, your GPS something else personal taken in the immediate aera (no "stock" photos please) is to be attached either as a comment or with your answers. In accordance with updated GC HQ guidelines published in June 2019, photos may be required for validation of an earthcache.

Log this cache "Found it", and send us your answers, don't forget to mention the name of the cache, via our profile or via geocaching.com (Message Center) and we will contact you in case of any problemes. "Found it" without the anwers will be deleted.

It is strictly forbidden to pick up any mineral, rock, fossil, pebble, plant... all over the coast. Please respect this instruction.