Поширення радіоактивних елементів в земній корі. Найважливіші мінерали U i Th

Самостійна реферативна робота № 1

З навчальної дисципліни:

«Ядерна геофізика»

На тему:

«Класифікація родовищ радіоактивних руд»

 

 

Виконала: студентка 3 курсу

Групи геофізика

Вінніченко О.М.

Перевірив: Онищук І. І.

 

 

Київ 2012

 

Зміст

1. Поширення радіоактивних елементів в земній корі. Найважливіші мінерали урану і торію.
2. Властивості і геохімічні особливості урану, радію, торію, і калію.
3. Уран і торій в різних геологічних процесах.
4. Класифікація родовищ уранових руд. Ендогенні родовища. Екзогенні родовища. Метаморфогенні родовища.
5. Вікові і просторові закономірності розміщення родовищ радіоактивних руд.

 

Поширення радіоактивних елементів в земній корі. Найважливіші мінерали U i Th

Для урану і торія характерний стан розсіяння в земній корі. Цим пояснюється те, що вони вважаються рідкіснішими елементами, ніж, наприклад, свинець, олово і сурма, кларки яких мають той же порядок, але для яких характерніший стан концентрацій, ніж розсіяння.

Цим же обумовлена їх присутність в мікрокількостях практично в усіх предметах, що оточують нас, як неорганічних, так і органічних. Ще одна особливість розподілу урану, радію, торія і інших радіоактивних елементів — великі коливання їх змісту в однотипних породах. Особливо це відноситься до магматогенным порід. У зв'язку з цим якнайповніше уявлення про радіоактивність окремих літологічних різниць порід дають не її середні значення, а варіаційні, криві розподіли радіоактивності.

Ще більше нерівномірно розподілені радіоактивні елементи по окремих геосферах Землі.

Максимальний зміст радіоактивних елементів в Землі приурочений до її верхньої гранітної оболонки, потужність якої не перевершує 25-30 км. З глибиною цей зміст різко падає, досягаючи мінімального значення в центральному ядрі.

Приведені концентрації U, Ra і Th для глибинних шарів Землі встановлені побічно за величиною їх мінімального змісту в кам'яних (для проміжної сфери) і залізних (для центрального ядра) метеоритах, а також за середнім змістом в кислих, основних і ультраосновных породах, що виходять на поверхню (відповідно для гранітної, базальтової і перидотитовой геосфер).

Для гідросфери. зміст радіоактивних елементів нікчемний мало і коливається в дуже широких межах. Концентрація радію в морських і річкових водах (близько 10-13 г/л) в 104 рази менше, ніж у вивержених гірських породах. Підвищеною радіо активністю (радію до 10-8 г/л) характеризуються води пластів хлоркальциевого і, особливо, сульфідно-барієвого типів.

Такими ж низькими значеннями радіоактивності характеризується атмосферне повітря. Вона пов'язана в основному з присутністю радону і продуктів його розпаду. Активність повітря зменшується приблизно в 20 разів па висоті 4-5 км. Зміст радіоактивних еманації над океанами в 10-20 разів нижче, ніж над сушею.

Слабку радіоактивність мають і живі організми: рослини містять радію п10 -14 г/г, а тварини-n10 — 15 г/р.

Серед порід генетично різних типів найбільшою радіо активністю характеризуються кислі магматичні вивержені породи (граніти), що є продуктом залишкової стадії кристалізації магми. Зі зменшенням змісту SiO2 у вивержених породах, т. е. зі збільшенням їх основності, зміст радіоактивних елементів помітно скорочується.

Розподіл радіоактивних елементів у вивержених породах, що становлять велику частину земної кори, залежить від генезису ураyсодержащих мінералів і збереження породи. У незмінених гранітах велика частина радіоактивних елементів приурочена до важких (акцесорним) мінералів, підвищений вміст їх відзначається в залозисто-магнезійних мінералах (піроксени, амфиболы), низький вміст — в польових шпатах і мінімальне — в кварці. У породах, змінених гідротермальними, пневматолитическими і іншими процесами, радіоактивні елементи концентруються переважно по тріщинах, в межах зернових просторах і на поверхні зерен польових шпатів і кварцу. Вивержені породи рожевих і червоних тонів часто виявляються більше радіоактивними, ніж сірі і темно-сірі. Максимальною радіоактивністю майже в усіх плутонічних серіях характеризуються найбільш молоді утворення, в межах одного плутона (батолита) підвищеною радіоактивністю відрізняються його крайові частини.

Як відзначалося, відношення Th/U у вивержених породах коливається в дуже широких межах від 0,4 до 10 і навіть 30, причому для цього відношення також спостерігаються регіональні зміни. Проте в середньому для незмінених масивно-кристалічних порід значення Th/U частіше всього 3-4.

Радіоактивність осадових гірських порід змінюється також у великих межах. Об це рівнях і межах зміни можна судити по радіоактивності мінералів, що складають. З цього малюнка виходить, що усі вказані мінерали за величиною радієвого y -эквивалента (РГЭ) можна розбити па чотири групи. У першу групу з низьким питомими РГЭ (менше 4 Бк/кг) входять основні породообразующие мінерали: кварц, кальцит, доломіт, ангідрит, кам'яна сіль. Другу групу складають мінерали з середнім питомим РГЭ (від 4 до 40 Бк/кг): залізовмісні ми-нералы (лимоніт, магнетит), окремі акцесорні мінерали (турмалін, корунд, гранат), натрийкальциевые польові шпати (анортит, олігоклаз), рогова обманка, хлорит, барит та ін. До третьої групи мінералів з підвищеним питомими РГЭ (від 40 до 400 Бк/кг) відносяться усі глинисті мінерали, слюда, боль-шая частина польовошпатових мінералів, калійні солі, серицит, апатит, обсидіан і сфен. Четверта група (більше 400 Бк/кг) представлена акцесорними мінералами (монацит, циркон, ортит), радіоактивність яких більш ніж в 1000 разів перевищує радіо-активність мінералів першої групи.

Радіоактивність глинистих пісків, піщаників, вапняків і доломітів має проміжні значення і закономірно змінюється з підвищенням змісту в них тонкодисперсного маті ріала Сгл, а в карбонатних відкладеннях — теригенного маті ріала (нерозчинного залишку С). Як випливає з мал. 40, вказані зв'язки нелінійні. Останнє може бути обумовлене тим, що питомі радіоактивності пелітової і інших фракцій теригенних порід і нерозчинного залишку у вапняках не постійні, а варіюють залежно від утримування їх в породі, оскільки при цьому змінюється дисперсність вказаних складових. Інша можлива причина цього для піщаників — зміна при коливанні глинистості змісту алевритової фракції, що має проміжну радіоактивність між глинистою і піщаною.

У сумарній радіоактивності піщаників, глин і хемогенных порід велику роль грають торій і калій. Для вапняків і доломітів характерне різке підвищення питомої ваги елементів уранового ряду. Ці закономірності ще більше підкреслюються, якщо розглядати їх питомий радієвий у-эквивалеит.

Відомостей про радіоактивність метаморфічних порід мало. Вони вказують, що концентрація U і Th в них проміжна між концентраціями в осадових і магматичних породах. Радіоактивність гнейсов близька до радіоактивності гранітів.

Радіоактивність грунтів визначається радіоактивністю початкових гірських порід і умовами грунтоутворення. Максимальною радіоактивністю характеризуються грунти, розвинені на кислих магматичних породах і глинах. В середньому радіоактивність грунтів дещо нижча за радіоактивність осадових гірських порід. Як і для осадових порід, радіоактивність грунтів залежить від їх гранулометричного складу і підвищується зі збільшенням змісту пелітової фракції.