天然放射性水中的氡水
實驗室k / 2019-08-14
地下水中氡濃度變化幅度很大，從幾愛曼到數(shù)萬愛曼。一般當(dāng)水中氡濃度大于異常下限或30愛曼，而鈾和鐳的含量低于異常下限時，稱為放射性氡水。氡水在地殼中分布廣泛，其濃度往往大大超過溶于水中的平衡鐳的含量。氡水的形成，是含放射性元素的巖石的射氣作用及氡向流動的地下水中擴(kuò)散的結(jié)果。它總是在水交替強(qiáng)烈和開啟構(gòu)造發(fā)育的氧化帶中形成。
在鈾礦的水化普查中，按成因特點可以把氧分為四組：酸性火成巖風(fēng)化殼氡水；構(gòu)造裂隙氡水；射氣聚集體氡水；鈾礦床氧化帶及含礦構(gòu)造帶氡水。
(1)風(fēng)化殼氡水 其分布最廣，研究得也比較多。在普查找礦中經(jīng)常見到，其鈾含量一般為n×10(-7次方)ーn×10(-6次方)克/升，鐳為n×10(-13次方)ーn×10(-12次方)克/升，氡濃度一般小于400愛曼，它主要分布在酸性巖漿巖風(fēng)化殼中，屬裂隙潛水。其循環(huán)深度取決于裂隙的發(fā)育深度，一般只是30-50米，有時可達(dá)100-150米。
該類風(fēng)化殼潛水的化學(xué)成分，主要取決于硅酸鹽的分解作用。其礦化度較低，一般低于1.0克/升，屬于重碳酸鈣鎂或重碳酸鈣鈉型水，具有中性到弱堿性反應(yīng)，pH值為7左右。
風(fēng)化殼氡水形成的主要物理作用是射氣作用：水中氡濃度取決于巖石中放射性元素的絕對含量及巖石的射氣系數(shù)，與巖石的結(jié)構(gòu)和破壞程度有明顯關(guān)系。水沿著彼此隔離的小裂隙循環(huán)時，在數(shù)米的長度上都可能相差幾個到幾十愛曼。由于偉晶巖有很大的裂隙性和孔隙性，是個別水股的良好聚集體，因此氡水的地表泉水露頭常常與偉晶巖脈有關(guān)。
風(fēng)化殼氡水中的氡濃度受氣溫和降雨影響也較明顯。在降雨季節(jié)和融雪季節(jié)，氡濃度增高。但降雨時間長久了，氡濃度就開始降低。
(2)構(gòu)造裂腺氡水 多屬深構(gòu)造裂隙脈狀承壓水，往往以泉的形式出露在構(gòu)造帶上的蝕變碎裂巖分布區(qū)。它靠大氣降水補給，但因沿裂隙深循環(huán)，水溫高并具有特殊的化學(xué)及氣體成分，補給區(qū)常遠(yuǎn)離泄水區(qū)，泉水動態(tài)較穩(wěn)定。
深構(gòu)造裂隙都是充氣的，主要是氮和二氧化碳。氣體成分的形成與熱擴(kuò)散有關(guān)，即較輕的氣體(氮)與高溫水有關(guān)，而較重的氣體(二氧化碳)與低溫水有關(guān)。所以構(gòu)造裂隙氡水又可分為碳酸泉氡水和氮溫泉氡水。
碳酸泉氡水，是含二氧化碳的裂隙氡水，形成于稍淺的裂隙中，水溫不高。按化學(xué)成分，主要是重碳酸鈣型，礦化度為0.2-0.5克/升。水中二氧化碳的含量高，可達(dá)3.6克/升。其動態(tài)受大氣降水及氣溫影響。
碳酸泉氡水是在氧化帶和氧化-還原過渡帶形成的，因此水中鈾鐳含量相對高些。因為水中含有二氧化碳，所以其對圍巖裂隙有侵蝕性。這種氡水多呈帶狀或片狀出現(xiàn)。
氮溫泉氡水，這是含氮的氡溫水，是深構(gòu)造裂隙承壓水。循環(huán)深、溫度高，一般為20-60℃或更高。往往分布于不同巖體的接融帶，特別是新華夏體系的構(gòu)造中。這類水的化學(xué)成分為硫酸氯化鈉及氯化物硫酸鈉水，礦化度不高，小于1.0克/升，常常為0.2-0.4克/升水中氣體成分除氮外，還有二氧化碳、氧及少量的氬、氖、氙等惰性氣體。
這類氡水中，氡濃度比風(fēng)化殼氡水稍低，只在個別情況下可達(dá)200-300愛曼。由于處于還原條件下，水中鈾含量很低，但當(dāng)溫度高和有二氧化硅存在時，水中鐳含量偏高。
單一的構(gòu)造裂隙氡水的形成與礦化及礦床一般無聯(lián)系。
(3)射氣聚集體氡水 該類氡水的形成與鐳的次生富集有關(guān)。含鐳的水，特別是其中二氧化碳增高的水，由于水的脫碳酸作用和吸附沉淀作用，在巖石的裂隙孔隙中形成鐳的次生富集。尤其是在糜棱巖化及粘土質(zhì)充填的裂隙或構(gòu)造帶中，在碳酸鹽沉淀(石灰華)及鐵錳沉積中，這種鐳的次生富集作用較為發(fā)育。在導(dǎo)水裂隙壁上聚集的鐳就成了射氣源，使水強(qiáng)烈富集氡而成為射氣“聚集體”。
按循環(huán)的性質(zhì)，射氣聚集體水，可以是潛水，也可以是承壓水，水中的氡濃度最高可以達(dá)到3000愛曼，而鈾和鐳的含量則不高，含量一般為n×10(-6次方)克/升，鐳含量為n×10(-12次方)克/升。石灰華沉積中的碳酸氡水就是例子。石灰華沉積富集鐳比一般碳酸鹽巖石中高百倍或千倍，具有很大的射氣能力，使緩慢地沿其循環(huán)的水強(qiáng)烈富集氡。
(4)鈾礦床氧化帶及含礦構(gòu)造帶氡水 在濕熱氣候區(qū)，鈾礦床氧化帶能充分發(fā)育，淺部礦體被較徹底淋蝕，礦石顯著偏鐳，從而使自其中流出的水大量富集氡而不富集鈾，其氡濃度達(dá)幾百—11000愛曼，而軸含量僅為n×10(-7次方)ーn×10(-6次方)克/升，鐳含量為n×10(-13次方)ーn×10(-12次方)克/升，此外，在這類地區(qū)，氡水也常形成于穿過礦床的構(gòu)造破碎帶中。
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