Радиоактивность является наиболее спорным показателем магматических горных пород, используемых в качестве строительных материалов и, в первую очередь, гранита, как наиболее известного в данной сфере и в то же время радиоактивного сырья.
Причины
Магматические породы в целом обладают некоторой радиоактивностью. Это свойство обусловлено содержанием таких элементов, как U, Rn, La, Zr и редкоземельные. Причем для интрузивных пород показатели радиоактивности значительно выше, чем для эффузивных. Названные радиоактивные элементы приурочены преимущественно к кварцу в виде оксидов и солей. Радиоактивность интрузивных пород в пределах серий пропорциональна его доле. В большинстве разностей гранита содержание этого минерала составляет 35-40%. Только в отдельных гранитных расплавах концентрации U и Th достаточно высоки для образования собственных минералов.
В остальных случая эти радиоактивные элементы входят в состав других минералов или находятся в рассеянном состоянии. U и Th входят в биотит, меньше в циркон, титанит, апатит и др. К тому же биотит и плагиоклаз содержат 40K.
По данным Н.А. Григорьева, содержание урана в гранитах составляет 3,9 г/т, тория – 18 г/т, что соответствует максимальным значениям среди интрузивных пород. При этом разности гранитов могут существенно отличаться по содержанию радиоактивных компонентов и радиоактивности. Так, прослеживается возрастание содержания урана и тория в ряду плагиогранит – биотитовый гранит – лейкократовый аляскитовый гранит: 2,7-4-7 г/т и 9,6-15-40 г/т соответственно. На основе этого Л.В. Комлев классифицировал эти породы на несколько радиогеохимических типов по радиоактивности и обуславливающим ее компонентам.
- Нормальнорадиоактивные с кларковым содержанием U и Th.
- Повышеннорадиоактивные с пониженным содержанием U.
- Высокорадиоактивные лейкократовые редкометалльного типа с повышенным содержанием U, Th, Be, Mo, Wo.
- Высокорадиоактивные аляскитовые с повышенным содержанием Th.
- Слаборадиоактивные с повышенным содержанием Ca и Na и пониженным U и Th.
- Высокорадиоактивные лейкократовые.
Выявлена зависимость распределения радиоактивных элементов в структуре породы в зависимости от ее радиоактивности. В гранитах гранодиорит-гранитовой формации нормальной радиоактивности U и Th входят в породообразующие и акцессорные минералы. В породах гранитовой формации с повышенной радиоактивностью большую часть радиоактивных элементов содержат акцессорные минералы. Высокорадиоактивные разности лейкокрастовой и аляскитовой формаций содержат U и Th в свободном состоянии.
В целом отмечено возрастание содержание U и Th от основных разностей к кислым и щелочным. Однако различия в радиоактивности проявляются не только в зависимости от кремнекислотности и щелочности, но и по тектоническим структурам.
Отмечено, что повышенная радиоактивность интрузивных пород в большинстве случаев обусловлена вторичными изменениями, связанными с гидротермальными и метасоматическими процессами. Хотя выявлены и разности с высокой сингенетичной радиоактивностью, которую объясняют неоднородностью мантии с обогащением некоторыми элементами ее отдельных участков.
Основной вклад в радиоактивность гранита вносят U и Rn. Несмотря на добычу гранита в качестве уранового сырья, содержание этого элемента в породе невелико даже для соответствующих разностей (до 70 г/т), в то время как среднее мировое содержание составляет 5-6 г/т. Что касается радона, это газ, являющийся результатом распада урана и скапливающийся в структуре породы. Его интенсивное выделение в значимых количествах происходит только при дроблении больших масс гранита.
Значения и нормативы
В России показатели радиоактивности пород регламентируются Требованиями к ограничению облучения населения. Этот норматив предполагает подразделение строительных материалов на 3 класса.
- Материалы первого класса с показателями до 370 Бк/кг подходят для применения в общественных и жилых сооружениях.
- Материалы второго класса со значениями радиоактивности до 740 Бк/кг допустимо использовать в дорожном строительстве и в производственных объектах. Материалы 3 и 4 класса с показателями до 1,5 Бк/кг и до 4 Бк/кг соответственно также подходят для дорожного строительства, но вне населенных пунктов.
- Материалы с большей радиоактивностью недопустимо использовать.
Радиоактивность гранита известна и учитывается производителями строительных и отделочных материалов: по российским законам все граниты проверяют на этот показатель и присваивают им соответствующие сертификаты. Большинство гранитов соответствует 1 категории по российским нормативам, а разности с наибольшими значениями – 2. Более того, при разведке месторождений этих пород учитывают радиоактивность и с ее учетом каждому объекту присваивают паспорт.
Месторождения с запасами гранитов 3 класса не разрабатывают на строительное сырье. Причем российские нормативы и требования к радиоактивности строительных и отделочных материалов считаются значительно жестче в сравнении с западными: в Европе и США граниты не проходят сертификацию, а во внутренней отделке используются материалы 2 и 3 классов по российской систематике.
Для большинства разностей гранита показатель радиоактивности составляет 0,2-0,25 мкЗв/ч, при безопасном уровне радиации 0,5 мкЗв/ч и безопасном уровне внешнего облучения тела до 0,2 мкЗв/ч.
Мнения
Известны разногласия относительно возможности использования гранита в строительстве и внутренней отделке именно на основе его радиоактивности. Ряд пользователей и проектировщиков избегает этого материала, считая его опасным. Другие отмечают соответствие гранита по нормативам радиоактивности в каждой сфере применения и его невысокие показатели. Исходя из этого, они считают проблему радиоактивности гранита надуманной и мнение о его опасности намеренно продвигаемым производителями искусственных строительно-отделочных материалов.
Несмотря на доступность общей информации о свойствах гранита и детальных данных с числовыми показателями его свойств при возможности их сопоставления с нормативами, у некоторых потребителей вызывает опасения необходимость процедуры его проверки на радиоактивность, т. к. это свидетельствует о потенциальной опасности материала. Поэтому они избегают гранита в пользу абсолютно нерадиоактивных материалов. На основе этого многие предприятия особо отмечают радиационную безопасность своей продукции и соответствие ее нормативам с точными значениями.