山西临县某区岩体铀、钍、钾元素分布特征与环境放射性评价

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山西临县某区杂岩体出露于吕梁山中段西翼,由于其典型的碱性岩体类型一直受到地学界的关注。为了研究山西临县某区碱性杂岩体的放射性元素铀、钍、钾的分布规律、赋存状态及放射性辐射环境影响,依托山西省地质勘查基金资助课题“山西省临县某区碱性岩铌、稀土及放射性矿产调查”子课题“山西省临县某区放射性矿产调查”项目,通过野外地面伽马能谱法和室内岩石薄片显微镜下鉴定相结合的方法,对研究区铀、钍、钾元素分布特征进行研究。并对研究区进行了γ辐射吸收剂率、年有效剂量当量、等效镭浓度等进行了环境放射性辐射评价,研究成果如下:
  1.采用地面伽马能谱测量对研究区进行扫面测量,圈定了铀、钍、钾分布范围。最大值分别为34.35×10-6、63.58×10-6、16.04×10-2;圈定的异常区发育于研究区中部及南部,中部连通性较好,主要呈东西向连续分布,南部呈点状分布,连通性较差,呈南北向串珠状分布;钾异常区大面积出露于研究区西部、正北部、南部,呈不连续状分布;结合地面调查可知:铀钍异常区主要分布于黑云辉石岩、霞石正长岩、霓辉正长岩、角砾响岩中。钾异常区主要分布于黑云母辉石正长岩、含霞霓辉正长岩、霞石正长岩、霓辉正长岩、假白榴霞石正长岩、假白榴响岩中。
  2.根据钍元素地球化学性质的相对稳定性,计算了古铀元素含量。古铀含量高值区与现今铀含量分布大体一致,说明铀异常区的岩体内基本没有发生铀元素化学迁移、机械迁移过程。
  3.通过对不同侵入期岩体中铀、钍、钾含量对比分析,发现第一期二长岩、第二期霓辉正长岩、第四期霞石正长岩中放射性元素含量符合侵入体时代越新,含量越高的规律;而第三期侵入体含霞霓辉正长岩及第五期、第六期角砾粗面岩和角砾响岩均不符合这种规律。推断为二长岩、霓辉正长岩、霞石正长岩在侵入时没有与围岩进行熔化和反应;含霞霓辉正长岩、角砾粗面岩、角砾响岩在岩浆侵入时,岩浆对围岩熔化和反应,或者熔化、反应进行的不完全、岩浆成分发生改变,引起岩体中铀、钍、钾含量不同。
  4.利用显微镜对铀、钍、钾异常区的岩石薄片进行了镜下分析,发现了富含铀、钍、钾矿物。矿物组合及含量分别为:磷灰石、榍石是铀、钍异常区岩体主要的赋存矿物,角砾粗面岩磷灰石、榍石总量为(5%~13%),黑云辉石岩中磷灰石(4%~5%)、榍石(3%~4%),霞石正长岩榍石(1%~5%),霓辉正长岩中榍石(1%~2%)。正长石、霞石、白榴石、黑云母、透长石、白榴石、白云石是钾异常区主要含钾赋存矿物,含霞霓辉正长岩中正长石(50%~55%)、霞石(30%~35%),假白榴响岩中透长石(4%~5%)、正长石(50%~60%)、白榴石(10%),黑云母辉石正长岩中正长石(85%~90%)、白云石(10%~15%),假白榴霞石正长岩中正长石(65%~80%),霓辉正长岩中(45%~50%)、霞石(14%)。
  5.根据岩石中226Ra、232Th、40K比活度,计算了γ辐射吸收剂率、年有效剂量法、镭当量活度、内照射系数,对研究区进行了环境放射性辐射评价。研究表明:铀、钍异常区的角砾粗面岩、霞石正长岩、霓辉正长岩γ辐射吸收剂率高于全国γ辐射吸收剂率,黑云辉石岩γ辐射吸收剂率低于全国γ辐射吸收剂率。钾异常区的假白榴响岩、黑云母辉石正长岩、含霞霓辉正长岩、假白榴霞石正长岩的γ辐射吸收剂率高于全国γ辐射吸收剂率,其它非异常区对应区域属于安全区。
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