7.2.2 Радиоактивность магматических горных пород

U, Th и K - литофильные элементы, что проявлено в их высоком сродстве к кислороду. Этим они схожи c других литофилами (Si, Al, Na) и отличаются от сидерофилов (Fe, Co, Ni, Pt и др.) и халькофилов (Сu, Ag, Pb, Zn и др.).

Литофильность U, Th и K определяет их согласованное поведение в магматических процессах и корреляцию с кремнекислотностью: наиболее радиоактивными являются кислые породы, наименее - основные и ультраосновные (табл. 7.2). Это подтверждают данные по гамма-активности пород (мкР/ч): кислые - 15, средние - 8, основные - 3, ультраосновные -<1.

Таблица 7.2 Кларки U, Th и K в изверженных породах (по А. П. Виноградову, 1962)

Породы	U, 10-4%	Th, 10-4%	Th/U	К, %
Кислые Средние Основные Ультраосновные	3,5 1,8 0,5 0,003	18 7 3 0,005	5,1 3,9 3,7 1,7	3,34 2,3 0,83 0,03

Основная же масса урана и тория накапливается к концу магматического процесса в остаточном расплаве. Все это определяет значительное возрастание радиоактивности пород от ранних дифференциатов к поздним. Наиболее радиоактивны поздние кислые и щелочные разности интрузивных пород. Заключительные этапы магматической деятельности могут характеризоваться увеличением окислительного потенциала и переходом части урана в шестивалентное состояние. Шестивалентный уран более подвижен и может выноситься из магматических тел гидротермальными растворами и формировать собственные месторождения.

Отношение тория к урану является хорошим показателем конкретных условий образования породы. (табл. 6.2). Доля урана заметно увеличивается от ультраосновных к килым разностям. Ещё большей долей урана характеризуются продукты гидротермальной деятельности (рис. 6.4).

Эффузивные породы, как правило, отличаются более высокой радиоактивностью и более высокими торий-урановыми отношениями в сравнении с интрузивными аналогами.

Рис. 7.4. Соотношение урана и тория в изверженных породах (1), зонах околорудных изменений (2) и рудах (3) (по А. А. Смыслову, 1984).

4-5 - кларки содержаний: кислых (4) и средних (5) пород

7.2.3. Радиоактивность осадочных пород

Содержание радиоактивных элементов в осадочных породах в среднем более низкое, чем в магматических (табл. 6.3). Особенно это касается Th, который преимущественно концентрируется в монацитовых и циркониевых россыпях, поэтоьу другие осадочные образования характеризуются более низкими торий-урановыми отношениями по сравнению с магматическими.

Примечательно, что кларки U, Th, К (Th и К особенно) в кремнистых и карбонатных породах более низки чем в терригенных.(рис. 6.5). Наблюдатся часто повышенное содержание урана в карбонатных породах связано с их битуминозностью.

Таблица 7.3 Содержание радиоактивных элементов в осадочных отложениях континентальной части земной коры

Группы пород	К, 0/0	U, 10-4%	Th, 10-4%	Th/U
Песчано-глинистые Кремнистые Карбонатные Соленосные	15-2,7 0,3-1,1 0,3-0,8 0,02-10n	2,4-4,0 1,7-2,8 1,6-7,8 0,9-1,0	9,0-11,5 2,2-6,2 1,8-11,9 1,0	2,9-3,7 1,2-2,2 0,8-1,5 1,0-1,1

Р ис 7.5. Содержания петрогенных, радиоактивных, рудных элементов и углерода в сланцевых породах Енисейского кряжа (по В. А. Злобину., 1975).

Сланцы: 1 - карбонатно-глинисто-кремниевые; 2 - кремнистые; 3 - глинисто-кремнистые; 4 - кремнисто-глинистые; 5 - высокоглиноземистые; 6 - углеродисто-глинистые; 7 - карбонатно-глинистые;8 – карбонатные.

Для терригенных пород часто наблюдается зависимость радиоактивности от гранулометрического состава. Содержание радиоактивных элементов и общая радиоактивность растут от песчанистых разностей к песчано-глинистым и максимальны для глинистых разностей пород. Это обстоятельство позволяет в случае песчано-глинистых разрезов определять степень глинистости пород по их радиоактивности, разделяя песчанистые пористые породы (которые могут служить коллектором для нефти, газа и воды) от глинистых пород (способных выполнять роль экрана).

Повышенная радиоактивность глин, вероятно, связана с их высокой способностью сорбировать катионы, особенно с большими зарядами, каковыми являются ионы тория и урана, а также с содержанием калия в глинистых минералах. Однако эти закономерности прослеживаются не всегда.

Т ак, для Амударьинского нефтегазоносного бассейна лишь только в сеноманских отложениях наблюдается относительно четкая зависимость радиоактивности от глинистости (рис. 6.6).

Рис 6.6 - Содержание радиоактивных элементов в сеноманских отложениях Амударьинского нефтегазоносного бассейна (по материалам Р. А Алексеева и др, 1973):

1 - известняки, 2 - песчаники, 3 - алевролиты, 4 - глины

Повышенной радиоактивностью отличаются некоторые полезные ископаемые осадочного генезиса. Таковыми являются, например, ванадиевые сланцы и фосфоритоносные отложения, обогащенные ураном. Рис. 6.7 иллюстрирует достаточно тесную корреляционную связь между радиоактивностью урановой природы и содержанием пятиокиси фосфора.

Рис. 7.7. Зависимость радиоактивности уранового ряда от содержания в породах фосфорного ангидрида

Повышенной радиоактивностью ториевой природы характеризуются глины, бокситы (рис. 7.8). Корреляция между содержанием тория и содержанием глинозема весьма характерна для осадочных пород.

Рис. 7.8. Повышенная радиоактивность бокситов (В. Н. Байдаченко, С Я. Пята, 1970):

1 - известняки; 2 - глины; 3 - бокситы; 4 - переотложенные железные руды