四川九龍縣鋰鈹稀有金屬礦區(qū)天然放射性水平評價

張永恒，李 勇，侯學文，2

（1.核工業(yè)二八〇研究所，四川 廣漢 618300；2.成都理工大學，成都 610059）

研究區(qū)位于甘孜藏族自治州東南部， 貢嘎山西南， 處在雅安、 涼山、 甘孜三市州的結合部， 屬九龍縣乃渠鄉(xiāng)境內。 地處青藏高原東部， 屬高原深切割區(qū)， 地勢為西低東高、北高南低。地理坐標：東經101°38′42″～101°40′42″，北緯28°51′45″～28°53′45″。天然放射性核素238U、232Th、40K 等衰變產生的α、β、γ 射線和衰變子體會導致空氣中的γ 輻射空氣吸收劑量率、土壤、空氣中氡濃度升高，如果長時間照射， 將對人體健康造成危害。為了避免放射性污染對生態(tài)環(huán)境和人體的危害， 我國在固體礦產勘查與開發(fā)中， 也需要開展以放射性水平環(huán)境調查的工作。

1 礦區(qū)地質概況

礦區(qū)構造位于南北構造帶九龍向斜中部，以褶皺構造為主。 軸線為北西走向， 軸面向北東傾，其北東翼傾角70°～80°，南西翼傾角50°～70°， 向斜的南部軸線北北西向， 南西翼出現(xiàn)倒轉，約80°傾角南西傾，北東翼約以40°～60°傾角南西傾。整個向斜不僅軸線S狀扭曲， 軸面也呈S 狀扭曲。 向斜核部為上三疊統(tǒng)新都橋組，兩翼為上三疊統(tǒng)侏倭組。

礦區(qū)出露地層主要為新都橋組（T3xn）。新都橋組（T3xn）分布于礦區(qū)中部，自礦區(qū)西北至東南貫穿整個礦區(qū)，為礦區(qū)九龍向斜核部。出露長度500～4 000 m， 寬度6 300 m。巖性以灰-深灰色片巖為主體，砂巖中局部見波痕、 斜層理。 巖石板理發(fā)育， 板理面平整。厚度約為3 100 m。

2 天然放射性水平評價方法

在礦區(qū)地表穿越主礦體及主要巖層開展地面伽瑪能譜、γ 輻射空氣吸收劑量率剖面測量，以了解和掌握評價區(qū)內放射性基本情況；在此基礎上針對主要礦體及頂?shù)装彘_展放射性伽馬能譜編錄， 掌握礦體及頂?shù)装搴蛧鷰r的放射性情況； 在以上工作中對礦石及頂?shù)装鍑鷰r采取少量的巖石樣品進行放射性元素鈾、 釷、 鉀分析， 同時采取礦區(qū)地表和地下水樣進行水中總α、 總β 放射性活度及鐳、釷、鉀、氡含量分析。

野外現(xiàn)場采用的儀器： 地面伽馬能譜儀采用捷克SatisGeo 地面伽馬能譜儀GS-512i型， 儀器主要技術參數(shù)為： 探測器類型NaI（T1）（3 英寸×3 英寸）；分辨率≤8%；測量范圍 鉀0.1×10-2～102×10-2， 鈾0.1×10-6～102×10-6，釷1×10-6～104×10-6，儀器在使用前經過核工業(yè)航測遙感中心輻射劑量站進行標定， 同時對儀器進行了 “三性” 檢查， 達到規(guī)范誤差要求。

γ 能譜測量是根據(jù)天然放射性核素的γ 射線能量差異， 在自然產狀條件下直接確定巖石、土壤中γ 射線強度（γ 射線的空氣吸收劑量率） 以及鈾、 釷、 鉀放射性核素含量的測量方法。 在環(huán)境天然放射性水平調查中， 通過 計 算γ 能 譜 儀 測 得 的40K，214Bi，208Tl 的1.46、1.76 和2.62 MeV 的特征能量范圍內的全能峰計數(shù)率， 經過剝譜， 可求得地面土壤中放射性核素40K，232Th，238U 的含量，借助放射性核素含量與比活度單位換算關系（表1）換算出40K、232Th、238U 的比活度。進而計算距地表1 m 高處的伽馬輻射空氣吸收劑量率Dγ/nGy·h-1）［1］：

表1 放射性核素含量與活度濃度單位換算表［3］Table 1 Conversion factor of radionuclide content and specific activity units［3］

式中：AU，ATh，AK—238U，232Th，40K 的放射性活度濃度，Bq·kg-1；kU，kTh，kK—238U，232Th，40K 的 換 算 系 數(shù) ， 在 這 里 分 別 取0.462，0.604，0.043（注：國際輻射單位與測量委員會1994 年53 號報告書推薦值［2］）。

放射性核素活度濃度A（x）與放射性核素含量Q（x）的換算關系，A（x）＝δ（x）·Q（x）， 式中x 代表238U，232Th，40K 放射性核素，換算因子δ 如表1 所示。

3 評價標準

評價指標根據(jù)各標準的限值而定。 各標準的主要技術指標見表2。

4 礦區(qū)放射性特征

4.1 全區(qū)放射性參數(shù)特征

九龍縣鋰鈹稀有金屬礦礦區(qū)面積17.78 km2， 完成伽瑪能譜剖面15 km， 點距20 m，在礦體及異常處以10 m 間距進行加密測量。以全區(qū)測量數(shù)據(jù)為統(tǒng)計對象，共采集U，Th，K 含量數(shù)據(jù)865 個，統(tǒng)計計算評價全區(qū)伽瑪吸收劑量率、 鈾、 釷、 鉀核素活度濃度等參數(shù)（表3）。

由表中統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出， 全區(qū)γ 輻射空氣吸收劑量率（平均值）為106.4 nGy·h-1，大于四川省甘孜地區(qū)室外γ 輻射空氣吸收劑量率平均值為73.7 nGy·h-1［4］，低于 《有色金屬礦產品的天然放射性限值》GB 20664—2006規(guī)定的γ 空氣吸收劑量率的現(xiàn)場檢測限值≤400 nGy·h-1。鈾活度濃度平均值為0.082 Bq·g-1， 釷活度濃度平均值為0.086 Bq·g-1，鉀活度濃度平均值為0.754 Bq·g-1。 鈾-238、釷-232、鉀-40 核素活度濃度高于四川西部地區(qū)（甘孜、 阿壩、 涼山和渡口）土壤中天然放射性核素含量 （分別為238U， 0.035 Bq·g-1；232Th，0.052 Bq·g-1；40K，0.571 Bq·g-1）［5］， 但在國家標準限值控制的范圍內。

表2 各標準的主要技術指標Table 2 Main technical indicators of each standard

表3 全區(qū)放射性參數(shù)統(tǒng)計一覽表Table 3 Statistical List of radioactive parameters in studying region

4.2 礦體放射性特征

礦體：礦區(qū)內圈定鋰鈹?shù)V體26 條，在區(qū)內南部、 中部、 北部均有分布。 區(qū)內鋰鈹?shù)V體主要以脈狀為主， 少數(shù)透鏡狀和不規(guī)則狀產于鋰輝石鈉長花崗偉晶巖脈和微斜長石-鈉長石花崗偉晶巖脈中。 本次評價中對區(qū)內槽探、 坑道中的主要鋰鈹?shù)V體進行了地面伽瑪能譜編錄， 通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算， 其放射性特征見表4。

分析區(qū)內鋰鈹?shù)V的γ 輻射吸收劑量率（平均值） 為： 鋰礦＜全區(qū)＜鈹?shù)V （即101.3＜106.4＜144.8 nGy·h-1）， 但該值均小于400 nGy·h-1。鈾活度濃度為（0.079～0.089）Bq·g-1，釷活度濃度為 （0.056～0.110）Bq·g-1，鉀活度濃度為 （0.801～1.155）Bq·g-1。相比之下，鈹?shù)V中放射性水平比鋰礦中略高， 主要是由于鈹?shù)V中放射性釷、鉀核素活度濃度相對偏高。

4.3 圍巖放射性特征

評價區(qū)圍巖主要為上三疊統(tǒng)新都橋組片巖和燕山期石英閃長巖等。 通過對γ 輻射空氣吸收劑量率、 地面伽瑪能譜實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，其放射性元素特征見表5。

表4 礦體放射性特征一覽表Table 4 List of radioactive characteristics of ore bodies

上三疊統(tǒng)新都橋組和燕山期石英閃長巖即是區(qū)內主要圍巖， 也是鋰輝石鈉長花崗偉晶巖脈頂?shù)装?，新都橋組巖性以灰-深灰色片巖為主體。 該巖層中放射相對較穩(wěn)定， 放射性強度較低，γ 輻射空氣吸收劑量率（平均值）為102.6 nGy·h-1。 石英閃長巖位于礦區(qū)內北部， 呈北西—南東向展布， 該巖層中放射相對較穩(wěn)定，γ 輻射空氣吸收劑量率 （平均值）為136.3 nGy·h-1，U、Th、40K 活度濃度低于《非鈾礦產資源開了利用輻射安全監(jiān)督管理辦法》中礦產資源的放射性豁免活度濃度。

表5 圍巖放射性特征一覽表Table 5 List of radioactive characteristics of wall rocks

花崗偉晶巖脈根據(jù)礦化及蝕變的不同，巖脈放射含量亦有一定的差異。γ 輻射空氣吸收劑量率變化范圍為 （87.7～156.6）nGy·h-1，平均值為116.5 nGy·h-1； 鈾比活度一般為（0.030～0.215）Bq·g-1， 平均值為0.093 Bq·g-1，釷比活度一般為 （0.025～0.120）Bq·g-1，平均值為0.056 Bq·g-1，鉀比活度一般為 （0.595～1.784）Bq·g-1，平均值為1.065 Bq·g-1。

4.4 巖石化學分析放射性特征

在對評價區(qū)地表進行地面伽馬能譜測量的同時， 也對鋰、 鈹?shù)V體及頂?shù)装鍑鷰r礦石進行取樣分析。 全區(qū)共采取8 件巖（礦）石樣品進行放射性含量分析， 主要采取于L-1 鋰礦體、P-13 鈹?shù)V體及其頂?shù)装鍑鷰r。分析結果見表6。

由表6 分析結果表明， 礦區(qū)鋰鈹?shù)V體及頂?shù)装鍑鷰r的238U、232Th、40K 放射性核素活度238U 為（0.035～0.068）Bq·g-1，232Th 為（0.015～0.125）Bq·g-1，40K 為（0.323～1.320）Bq·g-1，其中鈹?shù)V中釷含量值高于圍巖與鋰礦體， 認為鈹?shù)V中釷有一定的富集， 與前文鈹?shù)V釷含量較高相一致，但數(shù)值相差較小。

表6 評價區(qū)巖（礦）石樣放射性活度濃度分析結果表Table 6 Analysis results of radioactivity concentration of rock（ore）samples in evaluation area

物理測量和化學分析結果具有相同的放射性特征，區(qū)內礦體及頂?shù)装鍑鷰r的放射性含量均遠遠低于《有色金屬礦產品的天然放射性限值》GB 20664—2006 中規(guī)定的γ 輻射劑量率的現(xiàn)場檢測限值≤400 nGy·h-1，鈾、釷活度濃度≤1 Bq·g-1，鉀活度濃度≤10 Bq·g-1的限值。

4.5 流出物水體放射性水平分析

對礦區(qū)的地表水及地下水放射性水平分析， 主要對井水、 泉水及河流水等進行了取樣工作， 所取水樣在礦區(qū)有較強代表性。 共取得的水樣3 組，SY-1、SY-2 水樣取自于鋰、鈹?shù)V體附近地下井水和泉水，SY-3 取自于礦區(qū)水系匯流進入河流口處。 對采取水樣進行了水中總α、總β 放射性、鐳、釷、鉀、氡濃度分析，結果見表7。

由表7 可見， 區(qū)內地表、 地下水體中放射性含量均較低。 總α 放射性為 （0.019 9～0.086 9）Bq·L-1， 總β 放 射 性 為 （0.0794 ～0.107）Bq·L-1，226Ra 為 （0.090～0.105）Bq·L-1，232Th＜0.000 1 Bq·L-1，40K 為 （0.063～0.076）Bq·L-1，氡濃度（QRn）為（0.32～0.37）Bq·L-1。

根據(jù) 《生活飲用水衛(wèi)生標準》、世界衛(wèi)生組織（WHO）發(fā)布的《飲用水質準則》（第4 版）飲用水中放射性核素指導水平， 具體限定水體中放射性核素含量限值標準為： 總α 放射性＜0.5 Bq·L-1，總β 放射性＜1.0 Bq·L-1，鈾（CU）＜1 Bq·L-1，釷（CTh）＜1 Bq·L-1，鐳（CRa）＜1 Bq·L-1；氡（CRn）≤37 Bq·L-1。區(qū)內水中放射性含量，遠低于上述規(guī)范的限值。

表7 礦區(qū)水體中天然放射性核素濃度調查結果表Table 7 Survey results of natural radionuclide concentration in mine water

5 結論

九龍縣鋰鈹稀有金屬礦礦區(qū)的放射性調查，通過對區(qū)內γ 輻射空氣吸收劑量率、238U、232Th、40K 活度濃度測量， 對鋰鈹?shù)V體及圍巖進行化學取樣分析， 對地表及地下水體進行取樣分析等，得出礦區(qū)放射性特征如下：

1） 全區(qū)天然放射性核素活度濃度：238U為0.082 Bq·g-1，232Th 為0.086 Bq·g-1，40K 為0.754 Bq·g-1，低于1 Bq·g-1限值；γ 輻射空氣吸收劑量率背景為106.4 nGy/h， 大于四川省甘孜地區(qū)室外γ 輻射空氣吸收劑量率平均值為73.7 nGy·h-1，低于《有色金屬礦產品的天然放射性限值》GB 20664—2006 規(guī)定的γ 空氣吸收劑量率的現(xiàn)場檢測限值≤400 nGy·h-1。

2）區(qū)內鋰鈹?shù)V體的γ 空氣輻射吸收劑量率值為：鋰礦101.3 nGy·h-1，鈹?shù)V144.8 nGy·h-1。圍巖的γ 空氣輻射吸收劑量率值為： 片巖為102.6 nGy·h-1，石英閃長巖為136.3 nGy/h，花崗偉晶巖脈為116.5 nGy·h-1。同時鋰鈹?shù)V體、圍巖的天然238U，232Th，40K 的核素含量低于非鈾礦產資源的放射性豁免活度濃度。

3）化學取樣分析，測定238U 為 （0.035～0.068）Bq·g-1，232Th 為（0.015～0.125）Bq·g-1，40K 為（0.323～1.320）Bq·g-1，放射性核素活度濃度遠遠低于 《有色金屬礦產品的天然放射性限值》GB 20664—2006 中規(guī)定限值。

4）對區(qū)內主要的水體取樣分析，進行了水中總α、總β 放射性、鐳、釷、鉀、氡濃度分析，測得水中放射性水平未超標。

因此， 九龍縣鋰鈹稀有金屬礦礦區(qū)為γ輻射空氣吸收劑量率偏高區(qū)， 鋰鈹?shù)V體所測放射性核素活度濃度低于豁免濃度限值， 全區(qū)γ 輻射空氣吸收劑量率、 礦體、 圍巖天然放射性核素活度濃度、區(qū)內水體中總α、總β等放射性數(shù)值處于可控范圍內， 采取適當防護措施后，不會對人和環(huán)境造成明顯影響。