Радиоактивность осадочных пород

 

Содержание радиоактивных элементов в осадочных породах в среднем более низкое, чем в магматических. Это связано со значительной дифференциацией радиоактивного вещества при разрушении магматических пород и осадконакоплении. В силу это­го осадочные отложения в целом характеризуются более низкими торий-урановыми отношениями (<3,7) по сравнению с магмати­ческими.

Генеральной закономерностью осадочных пород является зна­чительно более низкая радиоактивность кремнистых и карбонат­ных разностей пород (мергели, доломиты, кремнистые сланцы) по сравнению с терригенными (песчано-глинистыми) разностями. Особенно низким содержанием в этих породах отличаются К и Th.

Наблюдаемое часто повышенное содержание урана для терригенных отложений в ряде случаев наблюдается за­висимость радиоактивности от степени дисперсности осадков. 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, тем самым разделяя песчанистые пористые породы, кото­рые могут служить коллектором для нефти, газа и воды, от глинис­тых пород, способных выполнять роль экрана.

Повышенная радиоактивность глин 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 закономерности радиоак­тивности терригенных пород чаще всего не так просты.

Причиной от­клонения от общих закономерностей служат конкретные условия выветривания и осадконакопления, индикаторами которых и яв­ляются радиоактивные элементы.

Большинство закономерностей в пове­дении радиоактивных элементов в седиментационном процессе может быть объяснено следующими обстоятельствами:

а) преиму­щественной миграцией тория и калия в твердом состоянии в виде частиц и взвесей, а урана — в растворе;

б) высокой способностью ионов тория и урана сорбироваться на заряженной поверхности глинистых минералов, органики, фосфоритов, гидроокислов же­леза, алюминия, марганца и других природных коллоидов;

в) спо­собностью урана резко терять свою подвижность при переходе из шестивалентного состояния, в котором он преимущественно на­ходится в растворах, в четырехвалентное, если на пути миграции встречаются восстановительные барьеры, такие как углерод- или пиритсодержащие породы.

В большей мере совпадают области накопления калия и тория. Осадки прибрежных мелководных фаций, формирующиеся в не­посредственной близости от области сноса, характеризуются мак­симальным накоплением калия и тория.

В осадках относительно глубоководных фаций, представлен­ных тонким глинистым материалом, концентрация тория вновь повышается.

Существуют две области накопления урана в осадках: прибрежно-морская и глубоководная. В первой содержа­ние урана резко неравномерное, зависимости его от глинистости отложений, характерной для глубоководных осадков, не наблюда­ется. Глубоководные глинистые осадки характеризуются относи­тельно равномерным и высоким содержанием урана. Наибольшие обуглероженность и ураноносность наблюдаются у пород, форми­ровавшихся в условиях резко восстановительной среды.

Таким образом, для пород переходных условий осадконакопления отмечаются согласованное понижение содержаний всех трех радиоэлементов и низкая радиоактивность в сравнении с по­родами глубоководных и прибрежных фаций. Последние могут быть распознаны по соотношениям в содержаниях радиоактивных элементов.

Во всех случаях глинистые и углеродистые породы ха­рактеризуются повышенными содержаниями, по крайней мере, урана и тория; обогащенность их также калием указывает на пре­имущественно мелководные условия осадконакопления, хотя и в этом могут быть исключения. Чаще всего наиболее согласованные изменения содержания обнаруживаются у Th и К.