07 Сен 13 НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ОБЛИЦОВОЧНЫХ КАМНЯХ, ПРИУРОЧЕННЫХ К УКРАИНСКОМУ КРИСТАЛЛИЧЕСКОМУ ЩИТУ

Свыше одной трети месторождений природных облицовочных камней, таких как граниты, лабрадориты, габбро и других, приурочено к Украинскому кристаллическому щиту, одному из крупнейших геоструктурных регионов минерально-сырьевой базы природного об­лицовочного камня.

Изверженные и излившиеся кристаллические облицовочные по­роды Украинского кристаллического щита и, в особенности, его северо-восточной части характеризуются, как правило, повышенной радиоактивностью. Наиболее значительная часть месторождений облицовочного камня Украины приурочена к Житомирско-Киро­воградскому интрузивному комплексу. Облицовочные породы боль­шей частью представлены гранитами. По внешнему виду это массивные, реже гнейсовидные породы серого или светло-серого цвета, состоящие из полевого шпата (микроклина, ортоклаза и плаги­оклаза от альбит-олигоклаза до олигоклаза), кварца, биотита и небольшого количества мусковита. Из второстепенных минералов присутствуют апатит, магнетит, турмалин, редко эпидот, титанит, гранат.

Характерно, что с гранитами Житомирско-Кировоградского ин­трузивного комплекса связаны образования пегматитовых жил неболь­шой мощности, лишь редко достигающих 0,5—1,0 м. Чаще всего мощность их не превышает нескольких сантиметров. Пегматитовые жильные образования секут вмещающие их породы под различными углами. Пегматит состоит из кристаллов полевых шпатов, достига­ющих 3—4 см в поперечнике, между которыми наблюдаются листочки биотита, достигающие 2—3 см. Структура же пегматита крупнозер­нистая, пегматоидная, а текстура массивная.

Месторождения облицовочных гранитов Корнинского, Коросты- шевского, Осыково-Копецкого и других месторождений характеризу­ются выделениями порфиробластовых среднезернистых гранитов и плагиогранитов. Участки залегания среднезернистых пород харак­теризуются более густым развитием трещин отдельности, плоскости которых покрыты тонким слоем каолина и окрашены в буровато­желтый цвет гидроокислами железа.

Радиационно-гигиеническая характеристика вышеназванных ме­сторождений изучалась по данным гамма-промера керна (по 15—25 скважин на каждом из них) и исследований 10—14 литохимических проб.

Граниты упомянутых месторождений имеют следующие особен­ности геологического радиационно-гигиенического строения:

Наличие радиоактивных минералов (ортит, моноцит, циркон, апатит и др.), которые ассоциируют в плеохроичных зонах вокруг биотита;

Наличие пегматитовых жил, к которым зачастую приурочено повышенное содержание радиоактивных элементов, особенно урана и тория;

Разнообразный и часто изменчивый минерало-петрографический состав горных пород месторождений (порфиробластовый гранит, плагиогранит, гнейс и т. д.).

Согласно требований национальных норм радиационной безопас­ности (НРБ-88) строительные материалы, как уже отмечалось раньше, подразделяются на 5 классов по возможным видам их использования в зависимости от концентрации в них естественных радионуклидов в пКи/кг, так называемой удельной активности А. Так как удельная активность А, которую еще часто называют эквивалентным содержанием естественных радионуклидов (С3„), является нормативным показателем, определяющим класс и область применения строительных материалов, то изучение радиационно - гигиенических свойств сырья для производства облицовочных материалов должно быть направлено на определение Сэ„, его изменение и корреляцию как по площади, так и по глубине месторождения.

Учитывая все вышесказанное и особенности геологического строения месторождений Житомирско-Кировоградского интрузив­ного комплекса, изучение радиационно-гигиенических свойств полез­ного ископаемого проводилось в действующих карьерах с примене­нием комплекса методов геологоразведочных и геофизических работ:

Проектирование, обосновывающее методику и объемы работ применительно к месторождениям исследуемого интрузивного ком­плекса;

Бурение скважин, необходимое для изучения литологического разреза, изучение керна, проведение геофизических работ в сква­жинах;

Геофизические работы, заключающиеся в выделении интервалов опробования для определения Сэ.„ по графикам гамма-каротажа скважин, корреляция границ классов между литохимическими пробами Сэ„ по площади карьера и по глубине;

Опробование и лабораторные работы, состоящие в определении концентрации радионуклидов урана, тория и окиси калия, а также определение Сэ„;

Топографические работы по планово-высотной привязке скважин и точек геофизических наблюдений;

Камеральные работы, заключающиеся в обработке материалов предыдущих работ и выделении классов полезного ископаемого.

В процессе камеральной обработки полевых и лабораторных материалов определялись следующие параметры, характеризующие радиоактивность горных пород Житомирско-Кировоградского инт­рузивного комплекса:

Сэ„—эквивалентная концентрация радионуклидов (пКи/г)—по результатам лабораторных работ литологических проб (она же удельная активность А);

О;» Стн, Ск — поэлементная концентрация естественных ра­дионуклидов п-10“4 по результатам лабораторных работ ли­тохимических проб;

Аи — мощность экспозиционной дозы гамма-излучения по гамма каротажу и гамма съемке карьера, определенная как средняя мощность в интервале опробования.

Исследования выполнялись по широкой программе, охватывающей методику радиационно-гигиенической оценки полезных ископаемых при производстве геологоразведочных работ на месторождениях строительных материалов и методику радиационно-гигиенической оценки сырья в действующих карьерах с комплексом исследования данных и их математической обработки.

Полученные в результате исследований экспериментальные данные являются случайными величинами статистических совокупностей, при анализе которых целесообразно использовать аппарат математической статистики.

Большую роль в радиационно-гигиенической оценке имеет анализ одномерной статистической совокупности, для выполнения которого целесообразно составлять гистограммы для распределения случайных величин отдельно для каждого параметра (Сэ,„ Стн, Си, Ск).

На рис. 45 приведена гистограмма распределения содержания тория (Стн) по Коростышевскому месторождению облицовочных гранитов, на рисунках 46 и 47 показаны гистограммы распределения изотопного калия и урана в граните того же Коростышевского месторождения, а на рис. 48 изображена гистограмма распределения эквивалентной концентрации радионуклидов (С,„) в той же породе, т. е. удельной активности А.

Аналогичные гистограммы были выполнены для Корнинского, Осыково-Копецкого, Корнинского северо-западного и других место­рождений. Гистограммы подтверждают, что поэлементное распределе­ние радионуклидов и распределение эквивалентной концентрации близки к нормальному закону распределения, что позволяет осущест­влять приближенный прогноз радиоактивности облицовочного камня

 

% 16 14 12 10 8 6

1 совокупность Ікласс І Пкласс

	Ц совокупность
Жкласс Л

І

Н п Сп-Ю'* % 15 25 35 45 10 10 30 40 50 5 65 0 70 5 85 Во 0 5 Я 10 )5 115 110 120 Число Проб Всего 76 5 2 4 1 2 12 5 5 5 1 3 2 8 6 6 7 1 4 1 1 °/о 100 4 3 1 3 16 7 4 7 1 4 3 10 8 8 9 1 5 1 1

Рис. 45. Гистограмма распределения содержания тория я граните Коростышев - ского месторождения

%

30

25

20

15

10

	30 25	5	0	5	0	5	А 65	0 ВО 90 100 110 120 130 75 85 95 105 115 125
Число Проб	Всего	76		1	2	8	8	3	15	15	7	В	3	1	1				1	1		1	1	1
%	100		2	3	10	10	4	21	21	9	10	4	1	1				1	1		1	1	1

Рис. 46. Гисгоірамма распределения ню іонної о калия в грайте Коросіміневскої о месторождения

 

% АО 35 ЗО 25 20 15 10 5

Л совокупность Ш класс класс

I совокупность I класс

Си-Ю'4.%	4	5	5	7		І	1	0	1 12
Число Проб	Всего	76		6	10	21	8	15	11	3
°А	100		В	13	71	10	21	14	4		3

Рис. 47. Гистограмма распределения содержания урана в граните Коростышев - ского месторождения

 

 

I совокупность Ікласс | Лкласс

% 14 12 10 В 6 4 2

Лкласс I ш

Л совокупность-

Класс

Сзкь пКи/г					О11	?15 14 5 1б'7	19 „„21 8 20 22	3 н,25 24 26
Число Проб	Всего	16		1	1	2	5	9	1	8	2	3	1	2	5	6	11	5	5	2		1
%	100		1	1	3	1	12	9	10	3	4	1	3	7	1	14	7	7	3		1

Л£

 

И

 

П

 

 

 

Рис. 48. Гистограмма распределения эквивалентной концентрации радионуклидов (С„.) в гранитах Коростышевского месторождения

 

По данным геологического строения месторождения, описать мате­матически распространение в породе радионуклидов и взаимосвязи между ними, получить математическую модель эквивалентного содер­жания радионуклидов графоаналитическим способом, а также опре­делять целый ряд других практических задач, решение которых возможно на основе нормального закона распределения случайных величин.