Естественная радиоактивность горных пород.

Естественная радиоактивность горных пород q_γ обусловлена присутствием в них радиоактивных элементов урана , радия , тория , нестабильного изотопа калия . Содержание урана, тория и изотопа калия в земной коре составляет десяти­тысячные доли процента. Уран и торий входят в состав собственно урановых и ториевых минералов, а также уран- и торийсодержащих минералов.

Наиболее высокой радиоактивностью отли­чаются магматические породы, самой низкой — осадочные, промежуточной — метаморфические.

Радиоактивность осадочных пород изменяется в широких пределах и в первую очередь определяется радиоактивностью породообра­зующих минералов. Радиоактивностью основных минералов, входящих в состав осадочных горных пород, колеблется в весьма широких пределах – от сотых долей до нескольких тысяч пг-экв Ra/г. Все эти минералы по радиоактивности могут быть разбиты на четыре группы.

Соотношение вклада радиоактивных элементов в общую гамма-активность пород различно. Основной вклад вгамма-активность известняков и особенно доломитов даютRa (соответственно 64% и 75%),вклад Ra, Th, K в радиоактивность песчаников примерно одинаков (Ra 23-26%, Th 40%, K 35%).В связи с этим спектр естественного гамма-излучения терригенных и карбонатных пород различен.

В первую группу, характеризующуюся низкой радиоактивностью, входят основные составляющие осадочных горных пород минералы :

• кварц

• доломит

• ангидрит

• гипс

• кальцит

• сидерит

• каменная соль.

Вторая группа минералов со средней радиоактивностью представлена отдельными минеральными разностями типа :

• лимонит

• магнетит

• турмалин

• корунд

• барит

• олигоклаз

• роговая обманка и др.

К третьей группе минералов относятся :

• глины

• слюды

• полевые шпаты

• калийные соли, характеризующиеся повышенной радиоактивностью, и некоторые другие минералы.

В четвертую группу входят акцессорные минералы, радиоактивность которых более чем в 1000 раз превышает радиоактивность минералов первой группы.

Рис.1 Классификация минералов входящих в состав горных пород по радиоактивности

Максимальной радиоактивностью [(3,7—5,55) 10⁵ расп./ сг] обладают глины, глинистые и битуминозные сланцы, фос­фориты, а также калийные соли.

Радиоактивность обломочных пород обусловлена не только присутствием обломков радиоактивных минералов, но, прежде всего адсорбцией ионов урана, калия и соединений урана и тория на поверхности частиц. Максимальной радиоактивностью характе­ризуются глины благодаря их огромной поверхности, минималь­ной — чистые кварцевые песчаники. Полимиктовые песчаники даже при малой глинистости обладают значительной радиоактивностью, поскольку у них часть зерен скелетной фракции представлена калийсодержащими минералами — полевой шпат, глау­конит, микроклин. Радиоактивность песчаников и алевролитов возрастает с увеличением глинистости. Радиоактивность карбо­натных пород, как правило, низкая. С ростом содержания нерас­творимого остатка радиоактивность известняков и доломитов увеличивается. Низкой радиоактивностью характеризуются большин­ство хемогенных пород, за исключением калийных солей.