1. Физические и физико-химические свойства минералов радиоактивных элементов

Минералы радиоактивных элементов обладают радиоактивностью и во многих случаях способностью люминесцировать. Эти их свойства, наряду с такими свойствами, как цвет, форма выделений, блеск, магнитность, твердость, удельный вес, растворимость и др., широко используются при диагностике. Ниже приводится краткая характеристика указанных свойств.

0. 1.1. Радиоактивность

Радиоактивность – свойство ядра атома урана, так же как тория, радия и других радиоактивных элементов, непрерывно и самопроизвольно распадаться с последовательным превращением в другие элементы.

Установлены три главных ряда радиоактивных превращений: 1) ряд урана, 2) ряд актиния и 3) ряд тория. В урановых минералах, помимо урана, как правило, имеются элементы его ряда, последовательно образующиеся в результате радиоактивного распада и его производные, заканчивающиеся радиогенным свинцом.

С течением времени в урановых минералах между радиоактивными элементами ряда устанавливается так называемое радиоактивное равновесие, при котором число распадающихся в единицу времени атомов какого-либо радиоактивного элемента равно числу атомов этого же элемента, возникающих за единицу времени из материнского вещества (урана). При радиоактивном равновесии отношение весовых количеств каждого члена ряда к урану есть величина постоянная. В частности, отношение радия к урану при равновесии равно 3,4х10^-7. В соответствии с этим в минералогии радиоактивно-равновесными считаются такие минералы, в которых соблюдается указанное выше отношение радия к урану. Отсутствие равновесия в минерале указывает на избирательное выщелачивание урана или радия или на недавнее время образования минерала. Все геологически молодые вторичные минералы урана, особенно современные отложения сульфатов и карбонатов в горных выработках, радиоактивно неравновестны и содержат избыток урана по отношению к радию.

В процессе радиоактивного распада происходит выделение больших количеств энергии в форме различного рода излучений: α – частиц, β – частиц и γ – лучей. Современные методы определения радиактивности, в частности урановых минералов, базируются на измерении ионизации воздуха, производимой α и β – частицами и γ – лучами, а также – на прямом подсчете числа этих частиц.

В зависимости от того, какое излучение используется для измерения, различают α – , β – и γ – методы. При этом на точность результатов большое влияние оказывает нарушение радиоактивного равновесия и наличие тория.

При избытке в минералах радия результаты радиометрического определения урана обычно бывают завышены по сравнению с результатами химического определения, а в случае недостатка – занижены.

Наибольшее искажение содержания получается при измерениях γ – методом, так как практически все γ – излучатели представлены в ряде уран – радий продуктами распада радия.

На результаты измерений β – методом сдвиг радиоактивного равновесия оказывает наименьшее влияние.

Содержание урана в неравновесных минералах и в минералах, содержащих примеси тория определяется с большой точностью комбинированным методом (β – γ – метод).

При минералогических исследованиях радиометрические методы позволяют:

1) быстро производить оценку радиоактивности в минеральных соединениях урана, тория и радия, с выделением их из всех других существующих минеральных видов;

2) установить природу радиоактивности (уран, торий или радий) и выделить группы урановых, уран-ториевых, ториевых и радийсодержащих минералов.