四川九龙县锂铍稀有金属矿区天然放射性水平评价

张永恒，李 勇，侯学文，2

（1.核工业二八〇研究所，四川 广汉 618300；2.成都理工大学，成都 610059）

研究区位于甘孜藏族自治州东南部， 贡嘎山西南， 处在雅安、 凉山、 甘孜三市州的结合部， 属九龙县乃渠乡境内。 地处青藏高原东部， 属高原深切割区， 地势为西低东高、北高南低。地理坐标：东经101°38′42″～101°40′42″，北纬28°51′45″～28°53′45″。天然放射性核素238U、232Th、40K 等衰变产生的α、β、γ 射线和衰变子体会导致空气中的γ 辐射空气吸收剂量率、土壤、空气中氡浓度升高，如果长时间照射， 将对人体健康造成危害。为了避免放射性污染对生态环境和人体的危害， 我国在固体矿产勘查与开发中， 也需要开展以放射性水平环境调查的工作。

1 矿区地质概况

矿区构造位于南北构造带九龙向斜中部，以褶皱构造为主。 轴线为北西走向， 轴面向北东倾，其北东翼倾角70°～80°，南西翼倾角50°～70°， 向斜的南部轴线北北西向， 南西翼出现倒转，约80°倾角南西倾，北东翼约以40°～60°倾角南西倾。整个向斜不仅轴线S状扭曲， 轴面也呈S 状扭曲。 向斜核部为上三叠统新都桥组，两翼为上三叠统侏倭组。

矿区出露地层主要为新都桥组（T3xn）。新都桥组（T3xn）分布于矿区中部，自矿区西北至东南贯穿整个矿区，为矿区九龙向斜核部。出露长度500～4 000 m， 宽度6 300 m。岩性以灰-深灰色片岩为主体，砂岩中局部见波痕、 斜层理。 岩石板理发育， 板理面平整。厚度约为3 100 m。

2 天然放射性水平评价方法

在矿区地表穿越主矿体及主要岩层开展地面伽玛能谱、γ 辐射空气吸收剂量率剖面测量，以了解和掌握评价区内放射性基本情况；在此基础上针对主要矿体及顶底板开展放射性伽马能谱编录， 掌握矿体及顶底板和围岩的放射性情况； 在以上工作中对矿石及顶底板围岩采取少量的岩石样品进行放射性元素铀、 钍、 钾分析， 同时采取矿区地表和地下水样进行水中总α、 总β 放射性活度及镭、钍、钾、氡含量分析。

野外现场采用的仪器： 地面伽马能谱仪采用捷克SatisGeo 地面伽马能谱仪GS-512i型， 仪器主要技术参数为： 探测器类型NaI（T1）（3 英寸×3 英寸）；分辨率≤8%；测量范围 钾0.1×10-2～102×10-2， 铀0.1×10-6～102×10-6，钍1×10-6～104×10-6，仪器在使用前经过核工业航测遥感中心辐射剂量站进行标定， 同时对仪器进行了 “三性” 检查， 达到规范误差要求。

γ 能谱测量是根据天然放射性核素的γ 射线能量差异， 在自然产状条件下直接确定岩石、土壤中γ 射线强度（γ 射线的空气吸收剂量率） 以及铀、 钍、 钾放射性核素含量的测量方法。 在环境天然放射性水平调查中， 通过 计 算γ 能 谱 仪 测 得 的40K，214Bi，208Tl 的1.46、1.76 和2.62 MeV 的特征能量范围内的全能峰计数率， 经过剥谱， 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与比活度单位换算关系（表1）换算出40K、232Th、238U 的比活度。进而计算距地表1 m 高处的伽马辐射空气吸收剂量率Dγ/nGy·h-1）［1］：

表1 放射性核素含量与活度浓度单位换算表［3］Table 1 Conversion factor of radionuclide content and specific activity units［3］

式中：AU，ATh，AK—238U，232Th，40K 的放射性活度浓度，Bq·kg-1；kU，kTh，kK—238U，232Th，40K 的 换 算 系 数 ， 在 这 里 分 别 取0.462，0.604，0.043（注：国际辐射单位与测量委员会1994 年53 号报告书推荐值［2］）。

放射性核素活度浓度A（x）与放射性核素含量Q（x）的换算关系，A（x）＝δ（x）·Q（x）， 式中x 代表238U，232Th，40K 放射性核素，换算因子δ 如表1 所示。

3 评价标准

评价指标根据各标准的限值而定。 各标准的主要技术指标见表2。

4 矿区放射性特征

4.1 全区放射性参数特征

九龙县锂铍稀有金属矿矿区面积17.78 km2， 完成伽玛能谱剖面15 km， 点距20 m，在矿体及异常处以10 m 间距进行加密测量。以全区测量数据为统计对象，共采集U，Th，K 含量数据865 个，统计计算评价全区伽玛吸收剂量率、 铀、 钍、 钾核素活度浓度等参数（表3）。

由表中统计数据可以看出， 全区γ 辐射空气吸收剂量率（平均值）为106.4 nGy·h-1，大于四川省甘孜地区室外γ 辐射空气吸收剂量率平均值为73.7 nGy·h-1［4］，低于 《有色金属矿产品的天然放射性限值》GB 20664—2006规定的γ 空气吸收剂量率的现场检测限值≤400 nGy·h-1。铀活度浓度平均值为0.082 Bq·g-1， 钍活度浓度平均值为0.086 Bq·g-1，钾活度浓度平均值为0.754 Bq·g-1。 铀-238、钍-232、钾-40 核素活度浓度高于四川西部地区（甘孜、 阿坝、 凉山和渡口）土壤中天然放射性核素含量 （分别为238U， 0.035 Bq·g-1；232Th，0.052 Bq·g-1；40K，0.571 Bq·g-1）［5］， 但在国家标准限值控制的范围内。

表2 各标准的主要技术指标Table 2 Main technical indicators of each standard

表3 全区放射性参数统计一览表Table 3 Statistical List of radioactive parameters in studying region

4.2 矿体放射性特征

矿体：矿区内圈定锂铍矿体26 条，在区内南部、 中部、 北部均有分布。 区内锂铍矿体主要以脉状为主， 少数透镜状和不规则状产于锂辉石钠长花岗伟晶岩脉和微斜长石-钠长石花岗伟晶岩脉中。 本次评价中对区内槽探、 坑道中的主要锂铍矿体进行了地面伽玛能谱编录， 通过数据统计计算， 其放射性特征见表4。

分析区内锂铍矿的γ 辐射吸收剂量率（平均值） 为： 锂矿＜全区＜铍矿 （即101.3＜106.4＜144.8 nGy·h-1）， 但该值均小于400 nGy·h-1。铀活度浓度为（0.079～0.089）Bq·g-1，钍活度浓度为 （0.056～0.110）Bq·g-1，钾活度浓度为 （0.801～1.155）Bq·g-1。相比之下，铍矿中放射性水平比锂矿中略高， 主要是由于铍矿中放射性钍、钾核素活度浓度相对偏高。

4.3 围岩放射性特征

评价区围岩主要为上三叠统新都桥组片岩和燕山期石英闪长岩等。 通过对γ 辐射空气吸收剂量率、 地面伽玛能谱实测数据进行统计，其放射性元素特征见表5。

表4 矿体放射性特征一览表Table 4 List of radioactive characteristics of ore bodies

上三叠统新都桥组和燕山期石英闪长岩即是区内主要围岩， 也是锂辉石钠长花岗伟晶岩脉顶底板，新都桥组岩性以灰-深灰色片岩为主体。 该岩层中放射相对较稳定， 放射性强度较低，γ 辐射空气吸收剂量率（平均值）为102.6 nGy·h-1。 石英闪长岩位于矿区内北部， 呈北西—南东向展布， 该岩层中放射相对较稳定，γ 辐射空气吸收剂量率 （平均值）为136.3 nGy·h-1，U、Th、40K 活度浓度低于《非铀矿产资源开了利用辐射安全监督管理办法》中矿产资源的放射性豁免活度浓度。

表5 围岩放射性特征一览表Table 5 List of radioactive characteristics of wall rocks

花岗伟晶岩脉根据矿化及蚀变的不同，岩脉放射含量亦有一定的差异。γ 辐射空气吸收剂量率变化范围为 （87.7～156.6）nGy·h-1，平均值为116.5 nGy·h-1； 铀比活度一般为（0.030～0.215）Bq·g-1， 平均值为0.093 Bq·g-1，钍比活度一般为 （0.025～0.120）Bq·g-1，平均值为0.056 Bq·g-1，钾比活度一般为 （0.595～1.784）Bq·g-1，平均值为1.065 Bq·g-1。

4.4 岩石化学分析放射性特征

在对评价区地表进行地面伽马能谱测量的同时， 也对锂、 铍矿体及顶底板围岩矿石进行取样分析。 全区共采取8 件岩（矿）石样品进行放射性含量分析， 主要采取于L-1 锂矿体、P-13 铍矿体及其顶底板围岩。分析结果见表6。

由表6 分析结果表明， 矿区锂铍矿体及顶底板围岩的238U、232Th、40K 放射性核素活度238U 为（0.035～0.068）Bq·g-1，232Th 为（0.015～0.125）Bq·g-1，40K 为（0.323～1.320）Bq·g-1，其中铍矿中钍含量值高于围岩与锂矿体， 认为铍矿中钍有一定的富集， 与前文铍矿钍含量较高相一致，但数值相差较小。

表6 评价区岩（矿）石样放射性活度浓度分析结果表Table 6 Analysis results of radioactivity concentration of rock（ore）samples in evaluation area

物理测量和化学分析结果具有相同的放射性特征，区内矿体及顶底板围岩的放射性含量均远远低于《有色金属矿产品的天然放射性限值》GB 20664—2006 中规定的γ 辐射剂量率的现场检测限值≤400 nGy·h-1，铀、钍活度浓度≤1 Bq·g-1，钾活度浓度≤10 Bq·g-1的限值。

4.5 流出物水体放射性水平分析

对矿区的地表水及地下水放射性水平分析， 主要对井水、 泉水及河流水等进行了取样工作， 所取水样在矿区有较强代表性。 共取得的水样3 组，SY-1、SY-2 水样取自于锂、铍矿体附近地下井水和泉水，SY-3 取自于矿区水系汇流进入河流口处。 对采取水样进行了水中总α、总β 放射性、镭、钍、钾、氡浓度分析，结果见表7。

由表7 可见， 区内地表、 地下水体中放射性含量均较低。 总α 放射性为 （0.019 9～0.086 9）Bq·L-1， 总β 放 射 性 为 （0.0794 ～0.107）Bq·L-1，226Ra 为 （0.090～0.105）Bq·L-1，232Th＜0.000 1 Bq·L-1，40K 为 （0.063～0.076）Bq·L-1，氡浓度（QRn）为（0.32～0.37）Bq·L-1。

根据 《生活饮用水卫生标准》、世界卫生组织（WHO）发布的《饮用水质准则》（第4 版）饮用水中放射性核素指导水平， 具体限定水体中放射性核素含量限值标准为： 总α 放射性＜0.5 Bq·L-1，总β 放射性＜1.0 Bq·L-1，铀（CU）＜1 Bq·L-1，钍（CTh）＜1 Bq·L-1，镭（CRa）＜1 Bq·L-1；氡（CRn）≤37 Bq·L-1。区内水中放射性含量，远低于上述规范的限值。

表7 矿区水体中天然放射性核素浓度调查结果表Table 7 Survey results of natural radionuclide concentration in mine water

5 结论

九龙县锂铍稀有金属矿矿区的放射性调查，通过对区内γ 辐射空气吸收剂量率、238U、232Th、40K 活度浓度测量， 对锂铍矿体及围岩进行化学取样分析， 对地表及地下水体进行取样分析等，得出矿区放射性特征如下：

1） 全区天然放射性核素活度浓度：238U为0.082 Bq·g-1，232Th 为0.086 Bq·g-1，40K 为0.754 Bq·g-1，低于1 Bq·g-1限值；γ 辐射空气吸收剂量率背景为106.4 nGy/h， 大于四川省甘孜地区室外γ 辐射空气吸收剂量率平均值为73.7 nGy·h-1，低于《有色金属矿产品的天然放射性限值》GB 20664—2006 规定的γ 空气吸收剂量率的现场检测限值≤400 nGy·h-1。

2）区内锂铍矿体的γ 空气辐射吸收剂量率值为：锂矿101.3 nGy·h-1，铍矿144.8 nGy·h-1。围岩的γ 空气辐射吸收剂量率值为： 片岩为102.6 nGy·h-1，石英闪长岩为136.3 nGy/h，花岗伟晶岩脉为116.5 nGy·h-1。同时锂铍矿体、围岩的天然238U，232Th，40K 的核素含量低于非铀矿产资源的放射性豁免活度浓度。

3）化学取样分析，测定238U 为 （0.035～0.068）Bq·g-1，232Th 为（0.015～0.125）Bq·g-1，40K 为（0.323～1.320）Bq·g-1，放射性核素活度浓度远远低于 《有色金属矿产品的天然放射性限值》GB 20664—2006 中规定限值。

4）对区内主要的水体取样分析，进行了水中总α、总β 放射性、镭、钍、钾、氡浓度分析，测得水中放射性水平未超标。

因此， 九龙县锂铍稀有金属矿矿区为γ辐射空气吸收剂量率偏高区， 锂铍矿体所测放射性核素活度浓度低于豁免浓度限值， 全区γ 辐射空气吸收剂量率、 矿体、 围岩天然放射性核素活度浓度、区内水体中总α、总β等放射性数值处于可控范围内， 采取适当防护措施后，不会对人和环境造成明显影响。