Характеристика радиоактивных свойств горных пород

Естественная γ – активность пород

Радиоактивность непосредственно в недрах литосферы (в ее верхних слоях), а также на более глубоких горизонтах зависит от содержания в горных породах радиоактивных элементов. То есть, показания метода естественной γ – активности пород определяются массовыми содержаниями естественно радиоактивных элементов (ЕРЭ).

Твердая фаза

Породообразующие и акцессорные минералы главных типов магматических, метаморфических и осадочных пород по степени радиоактивности объединяются в 4 группы:

1) Слаборадиоактивные кварц, калиевые полевые шпаты,

(салические минералы) плагиоклаз, нефелин

2) Нормальная и биотит,

Слабо повышенная амфиболы,

Активность (меланократовые пироксены

Минералы)

Повышенно радио- апатит, эвдиалит,

Активные (акцессорные и флюорит, ильменит,

Рудные минералы) магнетит и др.

Высокорадиоактивные сфен, ортит, монацит,

(более редкие акцессорные циркон, лопарит и др.

Минералы)

 

Тенденция изменения естественной γ – активности у минералов групп различной литологической принадлежности показана на рис. 100.

 

Рис. 100. Тенденция изменения естественной γ – активности у минералов групп различной литологической принадлежности

 

Жидкая фаза

Нефть и дисцилированная вода не радиоактивны. Исключение составляют подземные воды радиоактивных месторождений, а также воды сульфатно-бариевого и хлористо-кальциевого составов.

Газовая фаза

Воздух и горючие природные газы (метан, пропан, бутан и др.) не радиоактивны. Это не относится к радиоактивным эманациям, которыми являются радон, торон и актинон и продукты их распада.

 

Радиоактивность магматических пород

Радиоактивность магматических пород, в основном, связана с присутствием акцессорных уран- и торий содержащих минералов. Она от части вызывается собственно урановыми и ториевыми и лишь в небольшой степени обычными породообразующими минералами. Калий (К) и кварц (SiO₂) так же как U и Th концентрируются в конечных продуктах магматической дифференциации, что приводит к повышению γ – активности с их ростом.

Радиоактивность интрузивных и эффузивных пород известково-щелочной серии возрастает от ультраосновных пород к основным, средним и далее к кислым пропорционально увеличению содержания в них кремнезема и калия (рис. 101).

 

Рис. 101. Изменение естественной радиоактивности в щелочноземельном ряду магматических пород

eU –урановый эквивалент

 

 

б) Интрузивные и эффузивные породы с повышенной щелочностью отличаются более значительной радиоактивностью, чем близкие по кислотности породы известково-щелочной серии. Максимальные концентрации радиоактивных элементов приурочиваются к краевым частям крупных интрузивных тел.

eU изменяется от 3 – 9 до 20 – 30%.

 

Радиоактивность метаморфических пород

Метаморфические породы в среднем имеют радиоактивность близкую к магматическим породам среднего, основного и ультраосновного составов (eU=2 – 10%). В амфиболитовой стадии eU увеличивается до 15–16%. Неодинаковая радиоактивность объясняется различием первоначального химического состава. Чем больше степень метаморфизма массивов, тем меньше средняя концентрация в них урана и тория. В частности, для гнейсов и кристаллических сланцев наблюдается уменьшение содержания урана и тория с ростом метаморфизма. Влияние метаморфизма на концентрацию урана и тория можно проследить от эпидот-амфиболитовой до гранулитовой стадий (рис. 102).

Рис. 102. Изменение естественной радиоактивности в зависимости от степени метаморфизма пород

 

Радиоактивность осадочных пород

Естественная радиоактивность (J_γ) осадочных пород изменяется в широких пределах и связана с наличием в их составе уран- и торий содержащих минералов, а также адсорбированных радиоактивных элементов.

По степени радиоактивности их можно разделить на 3 группы:

Низкая радиоактивность: кварцевые пески, известняки, доломиты,

Каменная соль, ангидриты, гипсы,

Угли, нефтенасыщенные породы.

Повышенная радиоактивность: глинистые разности, всех

Терригенных пород.