四川九龍縣鋰鈹稀有金屬礦區天然放射性水平評價

張永恒，李 勇，侯學文，2

（1.核工業二八〇研究所，四川 廣漢 618300；2.成都理工大學，成都 610059）

研究區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， 屬九龍縣乃渠鄉境內。 地處青藏高原東部， 屬高原深切割區， 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環境和人體的危害， 我國在固體礦產勘查與開發中， 也需要開展以放射性水平環境調查的工作。

1 礦區地質概況

礦區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新都橋組，兩翼為上三疊統侏倭組。

礦區出露地層主要為新都橋組（T3xn）。新都橋組（T3xn）分布于礦區中部，自礦區西北至東南貫穿整個礦區，為礦區九龍向斜核部。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內放射性基本情況；在此基礎上針對主要礦體及頂底板開展放射性伽馬能譜編錄， 掌握礦體及頂底板和圍巖的放射性情況； 在以上工作中對礦石及頂底板圍巖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， 達到規范誤差要求。

γ 能譜測量是根據天然放射性核素的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 ， 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

評價指標根據各標準的限值而定。 各標準的主要技術指標見表2。

4 礦區放射性特征

4.1 全區放射性參數特征

九龍縣鋰鈹稀有金屬礦礦區面積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。以全區測量數據為統計對象，共采集U，Th，K 含量數據865 個，統計計算評價全區伽瑪吸收劑量率、 鈾、 釷、 鉀核素活度濃度等參數（表3）。

由表中統計數據可以看出， 全區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規定的γ 空氣吸收劑量率的現場檢測限值≤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（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 全區放射性參數統計一覽表Table 3 Statistical List of radioactive parameters in studying region

4.2 礦體放射性特征

礦體：礦區內圈定鋰鈹礦體26 條，在區內南部、 中部、 北部均有分布。 區內鋰鈹礦體主要以脈狀為主， 少數透鏡狀和不規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。 本次評價中對區內槽探、 坑道中的主要鋰鈹礦體進行了地面伽瑪能譜編錄， 通過數據統計計算， 其放射性特征見表4。

分析區內鋰鈹礦的γ 輻射吸收劑量率（平均值） 為： 鋰礦＜全區＜鈹礦 （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，鈹礦中放射性水平比鋰礦中略高， 主要是由于鈹礦中放射性釷、鉀核素活度濃度相對偏高。

4.3 圍巖放射性特征

評價區圍巖主要為上三疊統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據進行統計，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

上三疊統新都橋組和燕山期石英閃長巖即是區內主要圍巖， 也是鋰輝石鈉長花崗偉晶巖脈頂底板，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內北部， 呈北西—南東向展布， 該巖層中放射相對較穩定，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

在對評價區地表進行地面伽馬能譜測量的同時， 也對鋰、 鈹礦體及頂底板圍巖礦石進行取樣分析。 全區共采取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 鈹礦體及其頂底板圍巖。分析結果見表6。

由表6 分析結果表明， 礦區鋰鈹礦體及頂底板圍巖的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，其中鈹礦中釷含量值高于圍巖與鋰礦體， 認為鈹礦中釷有一定的富集， 與前文鈹礦釷含量較高相一致，但數值相差較小。

表6 評價區巖（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，區內礦體及頂底板圍巖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 中規定的γ 輻射劑量率的現場檢測限值≤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、鈹礦體附近地下井水和泉水，SY-3 取自于礦區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 《生活飲用水衛生標準》、世界衛生組織（WHO）發布的《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。區內水中放射性含量，遠低于上述規范的限值。

表7 礦區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的放射性調查，通過對區內γ 輻射空氣吸收劑量率、238U、232Th、40K 活度濃度測量， 對鋰鈹礦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，得出礦區放射性特征如下：

1） 全區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 規定的γ 空氣吸收劑量率的現場檢測限值≤400 nGy·h-1。

2）區內鋰鈹礦體的γ 空氣輻射吸收劑量率值為：鋰礦101.3 nGy·h-1，鈹礦144.8 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。同時鋰鈹礦體、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 中規定限值。

4）對區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為γ輻射空氣吸收劑量率偏高區， 鋰鈹礦體所測放射性核素活度濃度低于豁免濃度限值， 全區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、區內水體中總α、總β等放射性數值處于可控范圍內， 采取適當防護措施后，不會對人和環境造成明顯影響。