Nghiên cứu đặc điểm địa hóa phóng xạ các nguyên tố U, Th và K khu vực xã Đông Cửu, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ

Header Page of 89 Đ I H C QU C GIA HÀ N I TR NG Đ I H C KHOA H C T NHIÊN ********** HOÀNG TH HÀ NGHIÊN C U Đ C ĐI M Đ A HÓA PHÓNG X CÁC NGUYÊN T U, Th VÀ K KHU V C Xà ĐỌNG C U, HUY N THANH S N, T NH PHÚ TH LU NăVĔNăTH C S KHOA H C Hà N i - 2015 Footer Page of 89 Header Page of 89 Đ I H C QU C GIA HÀ N I TR NG Đ I H C KHOA H C T NHIÊN ********** HOÀNG TH HÀ NGHIÊN C U Đ C ĐI M Đ A HÓA PHÓNG X CÁC NGUYÊN T U, Th VÀ K KHU V C Xà ĐỌNG C U, HUY N THANH S N, T NH PHÚ TH Chuyên ngành: Khống v t h c Đ a hóa h c Mã ngành: 60440205 LU NăVĔNăTH CăSƾăKHOAăH C NG IăH NG D N KHOA H C TS Nguy n Th Hoàng Hà CH T CH H IăĐ NG CH M LU NăVĔN PGS.TS Nguy năVĕnăV ợng TS Nguy n Tu n Phong Hà N i ậ 2015 Footer Page of 89 Header Page 3Trof 89 ngăĐHKHTNăậ ĐHQGHNăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăLu năvĕnăth căsƿ L IC M N Với lòng biết ơn sâu sắc, học viên xin chân thành c m ơn TS Nguyễn Thị Hoàng Hà TS Nguyễn Tuấn Phong tận tình hướng dẫn học viên suốt trình học tập, nghiên c u hoàn thành luận văn Xin chân thành c m ơn thầy cô giáo Khoa Địa chất, Phòng Sau đ i học, Phòng Chính trị Cơng tác Sinh viên, Trường Đ i học Khoa học Tự nhiên t o điều kiện q trình học tập hồn thành luận văn c a học viên Xin gửi lời c m ơn tới đồng nghiệp t i Trung tâm Nghiên c u ng dụng Địa vật lý – Liên đoàn Vật lý Địa chất, Liên đoàn Địa chất X - Hiếm cung cấp tài liệu, trao đổi thông tin th o luận nội dung liên quan đến luận văn c a học viên Luận văn khơng thể hồn thành thiếu lời động viên, chia sẻ tình c m c a thành viên gia đình Đó nguồn s c m nh to lớn để học viên hồn thành luận văn Học viên Hoàng Thị Hà Hoàng Th Hà Footer Page of 89 Header Page 4Trof 89 ngăĐHKHTNăậ ĐHQGHNăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăLu năvĕnăth căsƿ M CL C CH NGă1:ăGI I THI U CHUNG 11 1.1.ăĐặcăđiểmăđ a hóa phóng x tự nhiên nguyên t U, Th, K .11 1.2 Tổng quan tình hình nghiên c u 14 1.3 Gi i thi u khái quát khu vực nghiên c u .17 1.3.1.ăĐặcăđiểm tự nhiên 17 1.3.2.ăĐặcăđiểm kinh t - xã h i 21 1.3.3.ăĐặc điểmăđ a ch t - khoáng s n 22 1.3.4 Các y u t CH NGă2:ăPH nhăh ng t iămơiătr ng phóng x khu vực nghiên c u 24 NGăPHÁPăNGHIÊNăC U 27 2.1.ăPh ngăphápătổng hợp, k thừa tài li u 27 2.2.ăPh ngăphápăđoăphổ gamma 27 2.3.ăPh ngăphápăl y, gia cơng phân tích m u 28 2.4.ăPh ngăphápăxử lý tài li u .32 CH NGă3:ăK T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 34 3.1 M i quan h nguyên t U, Th, K v iămôiătr ngăđ a ch t khu vực nghiên c u .34 3.1.1.ăĐặcătr ngăhƠmăl ợng phổ gamma thành t oăđ a ch t 34 3.1.2 Sự bi năđổiăhƠmăl ợng nguyên t U, Th, K theo không gian 35 3.1.2.1 Mặt cắt n 55 35 3.1.2.2 Mặt cắt n 51 36 3.1.2.3 Mặt cắt n 47 37 3.1.2.4 Mặt cắt n 13a 38 3.1.2.5 Mặt cắt n 9a 39 3.1.2.6 Mặt cắt n 5a 40 3.1.2.7 Mặt cắt n .41 3.1.2.8 Mặt cắt n 6a 42 3.1.2.9 Mặt cắt n 8a 43 Hoàng Th Hà Footer Page of 89 Header Page 5Trof 89 ngăĐHKHTNăậ ĐHQGHNăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăLu năvĕnăth căsƿ 3.1.2.10 Mặt cắt n 12 44 3.1.2.11 Mặt cắt n 48 45 3.1.2.12 Mặt cắt n 56 46 3.2.ăĐặcăđiểmăđ a hóa phóng x nguyên t U, Th, K .50 3.2.1.ăHƠmăl ợng nguyên t U,ăTh,ăKătrongămôiătr ngăn c 50 3.2.2 HƠmăl ợng nguyên t phóng x U,ăTh,ăKătrongăđ t 54 3.2.3.ăHƠmăl ợng nguyên t phóng x U,ăTh,ăKătrongăcácăcơyăl ngăthực56 K T LU N VÀ KI N NGH 62 TÀI LI U THAM KH O 63 Hoàng Th Hà Footer Page of 89 Header Page 6Trof 89 ngăĐHKHTNăậ ĐHQGHNăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăLu năvĕnăth căsƿ DANH M C HÌNH Hình S ăđ dãy phân rã phóng x tự nhiên 11 Hình Su i Bầu ch y qua thôn H Thành .18 Hình Thơn H Thành (b n D u C ) - ĐôngăCửu - ThanhăS nă- Phú Th 19 Hìnhă4.ăS ăđ khu vực nghiên c u 20 Hìnhă5.ăS ăđ năđoăphổ gamma 28 Hình 6.ăS ăđ ăv ătríăl yăm uăn c .29 Hìnhă7.ăS ăđ v trí l y m uăđ t 31 Hình Sự bi nă đổiă khơngă giană hƠmă l ợng nguyên t U, Th, K theo mặt cắt T.55 35 Hình Sự bi nă đổiă khơngă giană hƠmă l ợng nguyên t U, Th, K theo mặt cắt T.51 36 Hình 10 Sự bi năđổiăkhôngăgianăhƠmăl ợng nguyên t U, Th, K theo mặt cắt T.47 37 Hình 11 Sự bi năđổiăkhôngăgianăhƠmăl ợng nguyên t U, Th, K theo mặt cắt T.13a 39 Hình 12 Sự bi năđổi khơng gian hƠmăl ợng nguyên t U, Th, K theo mặt cắt T.9a 40 Hình 13 Sự bi năđổiăkhôngăgianăhƠmăl ợng nguyên t U, Th, K theo mặt cắt T.5a 41 Hình 14 Sự bi năđổiăkhôngăgianăhƠmăl ợng nguyên t U, Th, K theo mặt cắt T.4 .42 Hình 15 Sự bi năđổiăkhơngăgianăhƠmăl ợng ngun t U, Th, K theo mặt cắt T.6a 43 Hình 16 Sự bi năđổiăkhơngăgianăhƠmăl ợng ngun t U, Th, K theo mặt cắt T.8a 44 Hình 17 Sự bi năđổiăkhơngăgianăhƠmăl ợng nguyên t U, Th, K theo mặt cắt T.12 45 Hình 18 Sự bi năđổiăkhôngăgianăhƠmăl ợng nguyên t U, Th, K theo mặt cắt T.48 46 Hình 19 Sự bi năđổiăhƠmăl ợng nguyên t U, Th, K theo mặt cắt n 56 .46 Hoàng Th Hà Footer Page of 89 Header Page 7Trof 89 ngăĐHKHTNăậ ĐHQGHNăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăLu năvĕnăth căsƿ Hìnhă20.ăS ăđ phơnăvùngăhƠmăl ợng Thori 48 Hìnhă21.ăS ăđ phơnăvùngăhƠmăl ợng Urani 49 Hình 22.ăBiểuăđ ătổngăho tăđ ăalpha,ăbetaătrongăm uăn Hình 23.ăN ngăđ ăradonătrongăm uăn c .52 căd cămặtăcắtăSu iăBầu 53 Hình 24 Tổngăho tăđ ăalpha,ăbetaătrongăm uăn căd cămặtăcắtăSu iăBầu 54 Hìnhă25.ăS ăđ v tríăcácăđiểm m uăcóăhƠmăl ợng phóng x v ợt TCCP khu vực nghiên c u 59 Hìnhă26.ăS ăđ khoanh vùng ô nhi m khu vực nghiên c u 60 Hoàng Th Hà Footer Page of 89 Header Page 8Trof 89 ngăĐHKHTNăậ ĐHQGHNăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăLu năvĕnăth căsƿ DANH M C B NG B ng 1.ăV ătríăl yăm uăcơyăl ngăthực 32 B ng Chuyểnăđổi đ năv đoăvề Siver (Sv) 33 B ng Th ngăkêăhƠmăl ợng nguyên t U, Th, K thành t oăđ a ch t 34 B ng B ngăk tăqu ăphơnătíchăm uăn c .50 B ng Th ng kê thông s n ngăđ radon tự lo iăn c 51 B ngă6.ăHƠmăl ợng nguyên t phóng x m uăđ t .55 B ngă7.ăHƠmăl ợngăUăvƠăThătrongăcácămôiătr ng (mg/kg) 56 B ng 8.ăHƠmăl ợngăcácănguyênăt ăphóngăx ătrongăm uăthựcăv t .57 B ng 9.ăTh ngăkêăho tăđ ăcácănguyênăt ăphóngăx ătrongăm uăthựcăv t 57 B ng 10.ăHo tăđ ăphóngăx ăgi iăh nătrongăthựcăph mă(theoăđ Hồng Th Hà Footer Page of 89 ngătiêuăhóa) 58 Header Page 9Trof 89 ngăĐHKHTNăậ ĐHQGHNăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăLu năvĕnăth căsƿ L IM Đ U Mơiătr ng phóng x m t phần tách r i c aămôiătr ng tự nhiên trongă đóă nhơnă lo i t n t i phát triển nhă h ng c aă môiă tr ng phóng x tự nhiênăđ i v i phát triển c aăconăng iăđưăđ ợc ghi nh n Các thơng tin mơi tr ng tự nhiên,ătrongăđóăcóămơiătr ng phóng x ch tiêu r t quan tr ngăđể đánhăgiáăsự phát triển kinh t xã h i bền vững c a b t kỳ m t qu c gia, vùng lãnh thổ Vi c nghiên c uămôiătr ng phóng x tự nhiên nhằm m căđíchăđánhă giá nh h ng c a chúng lên s ng c aăconăng i sinh v t s ng t iăđó;ăxácă đ nh m tăcáchăcóăc ăs khoa h c, thực ti n c a khu vựcăđ ợc nghiên c u kh nĕngăt n t i phát triểnădơnăc ,ăkinhăt xã h i Miền Bắc Vi tăNamălƠăđ a bàn đư phát hi n có nhiều m ch a phóng x Các m t pătrungătrênăđ i sinh khoáng Tây Bắc B ch a nguyên t phóng x thori urani Qua k t qu nghiên c u kh oăsátă môiă tr ng t i m t s m ch a phóng x cho th y, t i khu vựcănƠyăđều có tham s mơi tr ng phóng x v ợt q gi i h n an toàn cho phép Khu vựcăThanhăS năậ Phú Th v i thân pegmatităcóăkíchăth c: r ng từ vƠiămétăđ n vài ch c mét, dài từ vài ch cămétăđ n vƠiătrĕmă métănằm t i khu vực b n D u C ,ă xưăĐôngă Cửu, huy nă ThanhăS n,ăt nh Phú Th ,ăcóăc ngăđ phóng x (502500)R/h Các thân pegmatit nằm bề mặt gần bề mặt, nên d dƠngăphátătánăraămơiătr ng xung quanh nh q trình phong hóa bóc mịn Mặt khác, t i khu vực nghiên c u, su i m chăn c ngầmăđềuăđiăquaăcác thân quặng pegmatit,ăđóălƠăđiều ki n thu n lợiăđể xói mịn, hịa tan, v n chuyển phát tán ch t phóng x raă mơiă tr ng xung quanh Trênă c ă s đó,ă lu nă vĕnă “Nghiên cứu đặc điểm địa hóa phóng xạ nguyên tố U, Th K khu vực xã Đông Cửu, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ” đ ợc thực hi n v i m c tiêu nhi m v sau: Mục tiêu: - Nghiên c uăđặcăđiểmăđ a hóa phóng x tự nhiên nguyên t U, Th, K; - Đánhăgiá nhăh xung quanh Hoàng Th Hà Footer Page of 89 ng c aăhƠmăl ợng nguyên t U, Th, K đ n môiătr ng Header Page 10 89 Tr ofngăĐHKHTNăậ ĐHQGHNăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăLu năvĕnăth căsƿ Nhiệm vụ: - Thu th p tài li uăđ a hóa nguyên t phóng x ; y u t đ nămơiătr ng phóng x ; nghiên c uăđưăcóătừ tr c mơiătr nhăh ng ng phóng x t i khu vực; - Nghiên c uăđặcăđiểmăđ a hóa phóng x nguyên t U, Th, K; - Lu n gi i m i liên quan giá tr tham s phóng x (U,ă Th,ă K)ă đoă đ ợc t i khu vực nghiên c u từ k t qu phân tích m u v i t n t i c a thân quặng pegmatit thành t oăđ a ch t t i khu vực nghiên c u; - Đánhăgiá nhăh ng c aăhƠmăl ợng U, Th, K t i môiătr ng xung quanh Từ k t qu nghiên c u, lu nă vĕnă đ ợc c uă trúcă thƠnhă 3ă ch (không kể phần m đầu k t lu n): Ch ngă1:ăGi i thi u chung Ch ngă2:ăPh Ch ngă3:ăK t qu nghiên c u th o lu n ngă nh ă sauă ngăphápănghiênăc u H c viên Hoàng Th Hà Hoàng Th Hà Footer Page 10 of 89 10 Header Page 50 89 Tr ofngăĐHKHTNăậ ĐHQGHNăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăLu năvĕnăth căsƿ xenotim Trongă đó,ă thorianită gặp d ng tinh thể hay m nh vỡ c a h t l p ph c h t từ 0,1 mm ậ 0,2ămm,ăth ng,ămƠuănơu,ănơuăđen,ăkíchăth ngăđiăkèmăv i ziatholit; Uraninit gặp d ng tinh thể tự hình kh m microcline, h t nh đ ng kính 0,1mm, ti t di n hình vng, kh m biotit rìa h tăcóăđ phóng x m nh, riềmă đenă t a tia Phân tích microson m t m u thorianit t i khu vực cho th yăhƠmăl ợng thori 11% Nh ăv y th y, tĕngăcaoăhƠmăl ợng nguyên t phóng x (U, Th) t i khu vực có liên quan m t thi t t i t n t i c a thân pegmatit khu vực Theo k t qu đoăphổ gamma,ăhƠmăl ợng nguyên t urani,ăthoriăcóăt ngăquană r t chặt ch v iă Ră =ă 0,86.ă HƠmă l ợng nguyên t kali t i h tầng Su i Chiềng cao so v i h tầng Su i Làng 3.2 Đ c m đ a hóa phóng x nguyên t U, Th, K 3.2.1 Hàm lượng nguyên tố U, Th, K mơi trường nước K tăqu ăphơnătíchăcácăthƠnhăphầnămơiătr hợpătrongăb ngă4 ngăphóngăx ătrongăn căđ ợcătổngă B ng B ng kết qu phân tích mẫu nước TT S hi u m u To đ VN-2000 (m) X Y Tổng ho t đ (Bq/l) Anpha Beta Gi i h n cho phép (TCVN5945-1995) < 0,100 < 1,000 HƠm l ng radi (10-12g/l) HƠm l ng radon (Bq/m3) < 12,00