Tài liệu Nghiên cứu đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên phục vụ điều tra đánh giá môi trường và dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ vùng tây bắc việt nam

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO-BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN LA THANH LONG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TRƯỜNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN PHỤC VỤ ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG VÀ DỰ BÁO TRIỂN VỌNG KHOÁNG SẢN PHÓNG XẠ VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành : Địa chất học Mã số : 62.44.02.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội – 2015 2 Công trình được hoàn thành tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Bộ Tài nguyên và Môi trường NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. GS.VS.TSKH. Phạm Khoản, Hội Khoa học kỹ thuật Địa vật lý Việt Nam. 2. TS. Nguyễn Quang Hưng, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam. Phản biện 1: GS.TS. Lê Khánh Phồn, Hội Khoa học kỹ thuật Địa vật lý Việt Nam. Phản biện 2: PGS.TS. Phan Thiên Hương, Đại học Mỏ-Địa chất Phản biện 3: TS. Bùi Tất Hợp, Văn phòng Chính phủ Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Viện họp tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản vào hồi giờ phút, ngày tháng năm 2015. Có thể tìm hiểu Luận án tại Thư viện Quốc gia, Hà Nội 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Nghiên cứu trường phóng xạ tự nhiên nhằm thu thập các thông tin về môi trường phóng xạ. Từ đó xác định cụ thể các khu vực an toàn, không an toàn để hoạch định các chiến lược phát triển kinh tế xã hội lâu dài các khu vực kinh tế trọng điểm cũng như phạm vi toàn quốc. Vùng Tây Bắc Việt Nam có các đặc điểm địa lý tự nhiên, địa chất phức tạp, có triển vọng phát hiện các khoáng hóa phóng xạ. Do vậy, nghiên cứu đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên nhằm đánh giá ảnh hưởng của môi trường phóng xạ và dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ vùng Tây Bắc Việt Nam có tính cấp thiết cao. 2. Mục tiêu của luận án Phân tích, tổng hợp, làm sáng tỏ đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên, để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất, đánh giá môi trường phóng xạ và dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ vùng Tây Bắc Việt Nam. 3. Nội dung nghiên cứu của luận án - Thu thập, tổng hợp, đánh giá và xác lập các yếu tố địa lý tự nhiên, địa chất có mối quan hệ, ảnh hưởng tới trường phóng xạ tự nhiên và trường địa vật lý khác vùng Tây Bắc Việt Nam. - Nghiên cứu các đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam; xây dựng các tiêu chí tổng hợp để điều tra, đánh giá ảnh hưởng của môi trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam. - Nghiên cứu xây dựng các tiêu chí của đặc điểm dị thường phóng xạ tự nhiên, trường địa vật lý khác và cấu trúc địa chất trong vùng để dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ vùng Tây Bắc Việt Nam. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên, cấu trúc địa chất, môi trường phóng xạ và dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ vùng Tây Bắc Việt Nam bao gồm: urani, thori và đất hiếm chứa phóng xạ. Phạm vi nghiên cứu: Vùng nghiên cứu thuộc Tây Bắc Việt Nam, được giới hạn bởi đới khâu Sông Hồng ở phía bắc, đới khâu Sông Mã ở phía nam và nằm trọn trong bốn đới kiến tạo: Sông Hồng, Fansipan, Sông Đà và Tú Lệ. 2 5. Cơ sở tài liệu của luận án * Luận án được xây dựng từ kết quả của các đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ, các đề án sản xuất mà nghiên cứu sinh (NCS) là chủ nhiệm hoặc tham gia thi công. * Tài liệu thu thập từ Trung tâm Thông tin Lưu trữ Địa chất. * Các tài liệu trong và ngoài nước liên quan. 6. Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam có mối quan hệ mật thiết với cấu trúc địa chất, kiến tạo khống chế khoáng hóa phóng xạ và được phân chia thành 4 vùng: Mường Tè - Điện Biên, Sơn La - Thanh Hóa, Phong Thổ - Đà Bắc và Tú Lệ, bản chất dị thường phóng xạ tự nhiên liên quan trước hết đến thôri, sau đó là urani và đất hiếm chứa phóng xạ. Luận điểm 2: Kết quả nghiên cứu đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên và cấu trúc địa chất khống chế khoáng hóa phóng xạ vùng Tây Bắc Việt Nam đã phân chia 26 diện tích có mức chiếu xạ cao gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và dự báo 17 diện tích có triển vọng khoáng sản phóng xạ thôri, urani và đất hiếm. 7. Những điểm mới có ý nghĩa khoa học của luận án - Xác lập phương pháp xác định phông phóng xạ tự nhiên theo liều chiếu hiệu dụng bằng phương pháp tần suất thống kê theo cấu trúc địa chất và phần mềm tính toán phông phóng xạ tự nhiên. - Làm rõ bản chất dị thường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam và mối quan hệ mật thiết giữa dị thường phóng xạ tự nhiên với đặc điểm cấu trúc địa chất, biểu hiện khoáng hóa phóng xạ. - Đã xây dựng được bộ tiêu chí đánh giá ảnh hưởng của môi trường phóng xạ tự nhiên đối với sức khỏe con người và bộ tiêu chuẩn, dấu hiệu địa vật lý địa chất phục vụ dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ vùng Tây Bắc Việt Nam. Đã thành lập được sơ đồ mức độ ảnh hưởng của môi trường phóng xạ tự nhiên và sơ đồ dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ tỷ lệ 1:250.000 vùng Tây Bắc. 3 8. Ý nghĩa thực tiễn của luận án - Sơ đồ mức độ ảnh hưởng của môi trường phóng xạ tự nhiên phản ánh hiện trạng về môi trường phóng xạ và ảnh hưởng của nó đến sức khỏe con người. Nó là cơ sở để quy hoạch điều tra chi tiết môi trường phóng xạ vùng Tây Bắc Việt Nam. - Sơ đồ dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ đã khoanh định được 17 diện tích có triển vọng khoáng sản phóng xạ - đất hiếm, trong đó có 9 vùng triển vọng cấp A, 3 vùng cấp B, 5 vùng cấp C. Khoáng sản dự báo REE, U, Th và có ý nghĩa định hướng cho quy hoạch công tác điều tra, đánh giá chi tiết khoáng sản phóng xạ ở các giai đoạn tiếp theo. 9. Bố cục của luận án Luận án được trình bày trong 132 trang A4, 20 bảng, 18 hình vẽ minh họa, 76 văn liệu tham khảo. Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận án gồm 4 chương: Chương I: Tổng quan về mức độ nghiên cứu trường phóng xạ tự nhiên và phương pháp nghiên cứu Chương II: Đặc điểm địa lý tự nhiên, địa chất vùng Tây Bắc Việt Nam; Chương III: Nghiên cứu đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam; Chương IV: Đánh giá ảnh hưởng của môi trường phóng xạ tự nhiên và dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ vùng Tây Bắc Việt Nam. 10. Nơi thực hiện luận án và lời cảm ơn Luận án được hoàn thành tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.VS.TSKH Phạm Khoản và TS Nguyễn Quang Hưng. Nghiên cứu sinh xin được bày tỏ lòng cám ơn sâu sắc đến GS.VS.TSKH Phạm Khoản, TS. Nguyễn Quang Hưng đã tận tình hướng dẫn khoa học để NCS hoàn thành luận án của mình. Ngoài ra, NCS còn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Liên đoàn Vật lý Địa chất, Liên đoàn Địa chất Xạ Hiếm...các nhà khoa học TS. Nguyễn Tuấn Phong, TS. Mai Trọng Tú, TS. Trần Văn Miến, TS. Nguyễn Văn Nam. Việc tính toán, thành lập các bản vẽ được sự giúp đỡ của TS. Nguyễn Thế Hùng, CN. Lê Tuấn Anh, CN. Hoàng Đại Lâm, KS. Trần Anh Tuấn... 4 Chương I TỔNG QUAN VỀ MỨC ĐỘ NGHIÊN CỨU TRƯỜNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU I.1. TRƯỜNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN I.1.1. Định nghĩa Trường phóng xạ tự nhiên được hiểu là trường bức xạ ion hóa, gây ra bởi bức xạ vũ trụ, các nuclit phóng xạ nguồn gốc vũ trụ và trái đất. Nguồn phóng xạ được chia thành hai loại, gồm: nguồn phóng xạ tự nhiên và nguồn phóng xạ nhân tạo. I.1.2. Các thành phần trường phóng xạ tự nhiên Trường phóng xạ tự nhiên gồm chủ yếu các bức xạ gamma, beta và alpha. Nguồn gây trường phóng xạ tự nhiên chính là dãy 238U, 232Th, 235U và kali, tồn tại ở các nhóm nguyên tố rắn và nhóm nguyên tố khí phóng xạ. Cả hai nhóm nguyên tố này cùng tồn tại trong môi trường tự nhiên mà chủ yếu là đất đá, nước và không khí. I.2. HỆ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN TRƯỜNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN I.2.1. Phương pháp đo cường độ phóng xạ gamma, đo suất liều tương đương phóng xạ và suất liều phóng xạ gamma Dùng để xác định cường độ phóng xạ gamma, suất liều tương đương phóng xạ để xác định liều chiếu ngoài (đo gamma ở độ cao 1m). I.2.2. Phương pháp đo nồng độ radon trong đất đá, không khí Đo radon trong đất đá nhằm phát hiện các vành phân tán quặng phóng xạ, các đới phá hủy, đứt gãy; trong nghiên cứu môi trường phóng xạ đo nồng độ radon trong không khí ở độ cao 1m nhằm xác định liều chiếu trong qua đường hô hấp. I.2.3. Phương pháp đo phổ gamma mặt đất Xác định bản chất phóng xạ của trường phóng xạ tự nhiên, qua đó luận giải về bản chất địa chất của đối tượng gây dị thường phóng xạ. I.2.4. Phương pháp thu thập và phân tích mẫu Xác định hàm lượng các nuclit phóng xạ trong đất, đá, nước, mẫu lương thực, thực phẩm để so sánh với các mức nồng độ giới hạn của từng nhân phóng xạ và tính liều chiếu trong do các chất phóng xạ xâm nhập qua đường tiêu hóa. 5 I.3. VAI TRÒ CỦA TRƯỜNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG, DỰ BÁO TRIỂN VỌNG KHOÁNG SẢN PHÓNG XẠ I.3.1. Trên thế giới I.3.1.1. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của môi trường phóng xạ Từ những năm 60 - 70 của thế kỷ trước, ở Liên Xô, các nước châu Âu, Mỹ, Nhật Bản … đã thành lập các bản đồ đánh giá mức độ “nhiễm bẩn” môi trường phóng xạ. Đến nay, Ủy ban bảo vệ phóng xạ các nước Bắc Âu, các quốc gia Tây Âu, Nhật Bản, Ấn Độ, v.v... đã lần lượt công bố mức chiếu xạ tự nhiên và các bản đồ phân vùng theo các mức chiếu xạ tự nhiên [63, 64, 65, 66, 67, 69, 71] và các tiêu chuẩn về an toàn phóng xạ. I.3.1.2. Dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ Những kết quả thu được đã làm rõ quy luật phân bố, nguồn gốc, các kiểu mỏ urani phổ biến trên thế giới. Theo tổng kết của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA, 1988-1989) [72], tất cả các mỏ uran đã biết hiện nay được chia ra 15 kiểu; các nhà khoa học Liên Xô trước kia và Nga hiện nay lại phân chia các mỏ urani theo nguồn gốc: nội sinh và ngoại sinh. I.3.2. Ở Việt Nam I.3.2.1. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của môi trường phóng xạ Sau năm 1980, đề tài "Cơ sở khoa học của việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường". Trong đó các nội dung về môi trường phóng xạ thuộc chuyên đề 52.02-06, gồm 4 đề tài cấp nhà nước [9]. Từ năm 1990 đến 2002, trong “Chương trình điều tra địa chất đô thị Việt Nam, tỷ lệ 1:50.000, 1:25.000” [52] đã triển khai chuyên đề “Đặc điểm địa vật lý môi trường”. Trong chương trình này, hầu hết các đô thị lớn của Việt Nam đã được điều tra đánh giá về môi trường phóng xạ. Từ năm 2005 đến nay, nhiều đề tài nghiên cứu khoa học và đề án điều tra đánh giá môi trường phóng xạ theo hướng chuyên sâu và áp dụng thực tiễn đã được triển khai ở nhiều vùng miền trên cả nước. * Mức độ nghiên cứu môi trường phóng xạ Tây Bắc Việt Nam Tại vùng Tây Bắc đã xác định được các mỏ đất hiếm Nậm Xe, Đông Pao (Lai Châu), mỏ đồng Sin Quyền (Lào Cai) gây ra các vùng ô nhiễm phóng xạ (còn gọi là các vùng không an toàn phóng xạ) với diện tích và liều chiếu xạ tương đối lớn. 6 I.3.2.2. Dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ 1. Tìm kiếm thăm dò khoáng sản phóng xạ Việc tìm kiếm, thăm dò chuyên về kim loại phóng xạ và đất hiếm được triển khai từ năm 1956 (mỏ Nậm Xe). Vào những năm 1980, công tác đo vẽ lập bản đồ địa chất 1:200.000 ÷ 1:50.000 và đo địa vật lý, nhiều mỏ mới được phát hiện, như Thèn Sin, Đông Pao, Nông Sơn, v.v.. 2. Dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ Trên cơ sở kết quả đo vẽ lập bản đồ địa chất 1:200.000 ÷ 1:50.000 và tìm kiếm đánh giá khoáng sản [26, 30, 31, 40, 48, 49, 50], đã xác định 19 thành hệ quặng urani ở Việt Nam và phân chia lãnh thổ Việt Nam thành các tỉnh sinh khoáng, vùng sinh khoáng và vùng khoáng hóa có giá trị. 3. Công tác đo vẽ và nghiên cứu địa vật lý khu vực Vào đầu những năm 60 thế kỷ trước, các phương pháp địa vật lý ở mức độ khác nhau đã được tiến hành. Các tài liệu này đã đóng góp đáng kể trong nghiên cứu cấu trúc địa chất, kiến tạo, sinh khoáng khu vực, trong đó có sinh khoáng quặng phóng xạ. 4. Công tác địa vật lý đo phóng xạ mặt đất Đến nay, một khối lượng lớn giá trị đo phóng xạ mặt đất được thực hiện cùng với đo vẽ lập bản đồ địa chất và đánh giá khoáng sản phần đất liền ở tỷ lệ 1:200.000 đã hoàn thành trên cả nước và khoảng 60% diện tích ở tỷ lệ 1:50.000. 5. Công tác tổng hợp tài liệu địa vật lý phóng xạ mặt đất Từ năm 1981 đến năm 2008 nhiều tác giả đã xử lý, tổng hợp thành lập các bản đồ phóng xạ toàn quốc tỷ lệ 1:1.000.000 ÷ 1:500.000. 6. Công tác bay đo từ- phổ gamma Bay đo từ-phổ gamma đã phủ trên diện tích khoảng 31.989 km2 tỷ lệ 1:25.000 và 70.557 km2 tỷ lệ 1:50.000 trên một dải kéo dài gần liên tục từ Thanh Hóa đến Phan Thiết - Lâm Đồng. * Mức độ điều tra, đánh giá khoáng sản phóng xạ vùng Tây Bắc Việt Nam Đầu tiên, là công trình nghiên cứu và phát hiện mỏ đất hiếm Nậm Xe, tiếp đó một số điểm quặng phóng xạ tiếp tục được phát hiện ở Thanh Sơn (Phú Thọ), Thèn Sin, Đông Pao... 7 Từ năm 1969 đến 2005, Phạm Khoản và các đồng nghiệp [47, 48] đã thành lập sơ đồ phân vùng dự báo các diện tích triển vọng khoáng sản theo tài liệu địa vật lý, trong đó có diện tích Tây Bắc Việt Nam. Chương II ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, ĐỊA CHẤT VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM II.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN II.1.1. Đặc điểm địa hình Địa hình núi ở vùng Tây Bắc có tính định hướng rõ rệt. Từ tây sang đông vùng nghiên cứu gồm 17 hệ thống núi kế tiếp nhau và bị chia cắt bởi các thung lũng hẹp. Theo phân vùng độ cao, địa hình được chia thành 15 mức từ <200m đến lớn hơn 2800m. [7]. II.1.2. Đặc điểm địa mạo Theo kết quả giải đoán ảnh và nghiên cứu, địa mạo vùng Tây Bắc dễ xảy ra tai biến địa chất như trượt lở đất, rửa trôi...đây là điều kiện thuận lợi cho việc phát tán các chất phóng xạ. II.1.3. Đặc điểm thủy văn Gồm: Hệ thống sông Hồng, hệ thống sông Đà, hệ thống sông Mã và các nhánh của chúng. Đặc điểm chính của hệ thống sông suối của Tây Bắc là dốc, hẹp, chảy xiết. II.1.4. Đặc điểm khí hậu Vùng nghiên cứu mang những nét chung của khí hậu nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều của Việt Nam, trong diện phân bố của hai vùng khí hậu khác nhau: Khí hậu vùng núi Việt Bắc – Hoàng Liên Sơn và khí hậu vùng núi Tây Bắc. II.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT II.2.1. Địa tầng Tham gia vào cấu trúc địa chất trong phạm vi vùng nghiên cứu có mặt khá đầy đủ các trầm tích và trầm tích biến chất có tuổi từ Proterozoi sớm đến Kainozoi với 42 phân vị địa tầng. II.2.2. Magma xâm nhập Các thành tạo xâm nhập gồm 15 phức hệ, gồm: xâm nhập Proterozoi ; xâm nhập Paleozoi muộn ; xâm nhập Creta-Paleogen. 8 Các phức hệ có ý nghĩa trong sinh khoáng phóng xạ- đất hiếm: phức hệ Mường Hum, phức hệ Ye Yen Sun, phức hệ Nậm Xe-Tam Đường, phức hệ Pu Sam Cap. II.2.3. Kiến tạo + Đới sông Hồng; + Đới Fansipan; + Đới sông Đà; + Đới Tú Lệ. II.2.4. Hệ thống đứt gãy + Hệ thống đứt gãy sông Hồng. + Hệ thống đứt gãy Fan Si Pan. II.2.5. Khoáng sản Đã xác định 3 mỏ gồm: Nam Nậm Xe, Bắc Nậm Xe, Đông Pao. II.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, KHOÁNG HÓA PHÓNG XẠ TRÊN MỘT SỐ ĐIỂM MỎ CHỨA PHÓNG XẠ II.3.1. Mỏ đất hiếm Nậm Xe II.3.1.1. Đặc điểm địa chất + Địa tầng gồm các hệ tầng: Sin Quyền, Si Phay, Na Vang, Viên Nam, Tân Lạc, Đồng Giao, Nậm Mu, Suối Bàng… + Các đá xâm nhập: phức hệ Ye Yen Sun, Pu Sam Cap và các đai mạch của phức hệ Phong Thổ. II.3.1.2. Đặc điểm khoáng hóa phóng xạ - đất hiếm - Khu vực Bắc Nậm Xe: Quặng đất hiếm - phóng xạ nằm trong đá hoa của hệ tầng Na Vang và trong các đá mạch phức hệ Phong Thổ. - Khu vực Nam Nậm Xe: quặng đất hiếm – phóng xạ hoàn toàn nằm trong đá phun trào của hệ tầng Viên Nam. II.3.2. Mỏ phóng xạ - đất hiếm Đông Pao II.3.2.1. Đặc điểm địa chất + Địa tầng gồm các hệ tầng: Viên Nam, Tân Lạc, Đồng Giao, Mường Trai, Nậm Mu, Suối Bàng, Yên Châu, Pu Tra, hệ Đệ tứ (Q). + Magma xâm nhập gồn các phức hệ: núi lửa Ngòi Thia, Phu Sa Phìn, Nậm Xe-Tam Đường, Pusamcap. + Hệ thống đứt gãy có phương tây bắc - đông nam phát triển mạnh.. II.3.2.2. Đặc điểm khoáng hóa phóng xạ - đất hiếm 9 Quặng barit - fluorit nằm cùng quặng đất hiếm mỏ Đông Pao trong các đá syenit kiềm, syenitporphyr thuộc phức hệ Pusamcap. II.3.3. Điểm khoáng hóa phóng xạ - đất hiếm Thèn Sin II.3.3.1. Đặc điểm địa chất + Địa tầng gồm các hệ tầng: Suối Chiềng, Siphay, Na Vang, Viên Nam, Tân Lạc, Đồng Giao, Mường Trai, Nậm Mu, Đệ tứ (Q). + Magma xâm nhập gồm các phức hệ: Ba Vì, Phu Sa Phìn, Ye Yen Sun, Nậm Xe-Tam Đường, Pusamcap, Phong Thổ. II.3.3.2. Đặc điểm khoáng hóa phóng xạ - đất hiếm Khoáng sản trong vùng nghiên cứu là đất hiếm chứa Th, U. II.3.4. Điểm khoáng hóa phóng xạ - đất hiếm Mường Hum II.3.4.1. Đặc điểm địa chất + Địa tầng gồm các hệ tầng: Suối Chiềng, Bản Nguồn, Bản Pap. + Magma xâm nhập gồm các phức hệ: Po Sen, Mường Hum, Ye Yen Sun pha 1, Nậm Xe-Tam Đường. + Cấu trúc-kiến tạo: hai hệ đứt gãy chính: phương tây bắc - đông nam và đông bắc - tây nam II.3.4.2. Đặc điểm khoáng hóa phóng xạ - đất hiếm Khoáng sản chủ yếu là đất hiếm, đặc trưng là mỏ đất hiếm Mường Hum, Nậm Pung, ngoài ra còn có Th, U và biểu hiện molybden, pyrit, vàng. II.3.5. Mỏ đất hiếm - phóng xạ Yên Phú II.3.5.1. Đặc điểm địa chất + Địa tầng gồm các hệ tầng: Núi Voi, Ngòi Chi, Sin Quyền, Cha Pả, Bản Nguồn, Văn Chấn, Phan Lương, hệ Đệ tứ (Q). + Magma xâm nhập gồm: phức hệ Ca Vịnh. II.3.5.2. Đặc điểm khoáng hóa phóng xạ - đất hiếm Khoáng sản trong vùng nghiên cứu chủ yếu là đất hiếm. II.3.6. Khu vực phóng xạ - đất hiếm Thanh Sơn II.3.6.1. Đặc điểm địa chất + Địa tầng gồm các hệ tầng: Suối Chiềng, Suối Làng, Bến Khế. + Magma xâm nhập gồm các phức hệ: Bảo Hà, Ca Vịnh, Bản Ngậm. II.3.6.2. Đặc điểm khoáng hóa phóng xạ - đất hiếm Khoáng sản gồm: urani, thori, sắt, barit, các điểm quặng talc và các thân quặng pegmatit. 10 Chương III NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TRƯỜNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM III.1. CƠ SỞ TÀI LIỆU Nghiên cứu đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam, nghiên cứu sinh (NSC) sử dụng tài liệu là kết quả của các đề tài nghiên cứu, đề án sản xuất mà (NCS) là chủ nhiệm hoặc tham gia thi công. III.2. NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TRƯỜNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM Dựa vào cường độ trường phóng xạ gamma tự nhiên, nồng độ radon và độ tập trung nhiều dị thường phóng xạ có cường độ lớn, nghiên cứu sinh đã chia miền trường Tây Bắc Bắc Bộ thành 4 vùng trường như sau (hình III.2): Mường Tè - Điện Biên; Sơn La - Thanh Hoá; Phong Thổ - Đà Bắc; Tú Lệ. Hình III.2. Trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam [11] Các vùng trường: 1- vùng Mường Tè-Điện Biên; 2- vùng Sơn La-Thanh Hóa; 3- vùng Phong Thổ-Đà Bắc; 4- vùng Tú Lệ 11 III.2.1. Vùng trường Mường Tè - Điện Biên Trường phóng xạ gamma thay đổi từ 10 đến 30 µR/h. Nồng độ radon phần lớn từ 20 đến 40 Bq/m3. Một số diện tích trường gamma từ 30 đến 40 µR/h, radon từ 60 đến 120 Bq/m3. III.2.2. Vùng trường Sơn La - Thanh Hoá Cường độ gamma chủ yếu từ 5 đến 15 µR/h, nồng độ radon từ 20 đến 30 Bq/m3. Một số diện tích không lớn có giá trị gamma từ 15 đến 20 µR/h, radon từ 40 đến 80 Bq/m3 phân bố rải rác. III.2.3. Vùng trường Phong Thổ - Đà Bắc Trường phóng xạ gamma có giá trị phổ biến từ 20 đến 40 µR/h, cấu trúc trường phức tạp; nồng độ radon hầu hết >50 Bq/m3. Trong vùng phát hiện nhiều dị thường giá trị cao đến hàng ngàn µR/h. 1. Diện tích dải dị thường Đông Bắc Cường độ gamma từ 70 đến hàng nghìn µR/h; nồng độ radon >50 Bq/m3, nhiều khu vực >80 Bq/m3. 2. Diện tích Phong Thổ-Lào Cai-Trấn Yên Trong diện tích này tập trung nhiều dị thường có cường độ lớn hàng nghìn µR/h, nồng độ dị thường radon từ 66 đến trên 200 Bq/m3. 3. Diện tích Đà Bắc-Thanh Sơn Giá trị các dị thường phổ biến từ 100 đến 300 µR/h, một số dị thường có giá trị cao từ 500 đến 1.370 µR/h. III.2.4. Vùng trường Tú Lệ Các khu vực có cường độ phóng xạ cao hơn, từ 25 đến 30 µR/h và đến 40 µR/h thường trùng với diện phân bố các đá phun trào kiềm của hệ tầng Tú Lệ rất phát triển trong khu vực này. Một số vị trí có giá trị cao hơn >40 µR/h. Nhận xét chung - Tại vùng trường Mường Tè-Điện Biên xuất hiện một số khu vực trường có cường độ cao, biến đổi phức tạp. Trong vùng trường đã phát hiện 2 biểu hiện khoáng hóa. - Vùng trường Sơn La-Thanh Hóa nhìn chung có cường độ phóng xạ thấp, phù hợp với đặc điểm địa chất chung của vùng là phát triển chủ yếu các trầm tích lục nguyên, lục nguyên carbonát; hoạt động magma không rầm rộ như ở 3 12 đới cấu trúc kiến tạo khác. Biểu hiện khoáng hóa phóng xạ-đất hiếm trong vùng trường này cũng yếu hơn. - Hai vùng trường Phong Thổ-Đà Bắc, Tú Lệ có đặc điểm chung là cường độ phóng xạ cao (cả trường gamma và radon). Ở đây, trường phân dị mạnh, xuất hiện nhiều dị thường phóng xạ gamma và radon. Trong các vùng trường này phát triển các thành tạo địa chất là tiền đề thuận lợi cho tạo khoáng hóa phóng xạ-đất hiếm như các đá xâm nhập và phun trào acid kiềm, các đá biến chất cổ, v.v.. Sự phong phú về số lượng, kiểu khoáng hóa phóng xạ-đất hiếm đã phát hiện ở đây là những dấu hiệu rõ ràng về khả năng phát hiện các khoáng hóa phóng xạ mới ở những khu vực trường phóng xạ tự nhiên có biểu hiện dị thường, liên quan tới những đối tượng địa chất thuận lợi. Các đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên nêu trên là cơ sở quan trọng cho việc điều tra đánh giá môi trường và dự báo triển vọng khoáng sản phóng xạ vùng Tây Bắc Việt Nam. III.3. ĐẶC ĐIỂM TRƯỜNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN TRÊN MỘT SỐ MỎ, ĐIỂM KHOÁNG HÓA PHÓNG XẠ VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM III.3.1. Mỏ phóng xạ - đất hiếm Nậm Xe Cường độ phóng xạ phân bố trên toàn diện tích vùng nghiên cứu biến đổi từ 13,7 đến hàng nghìn μR/h. - Hàm lượng các nguyên tố phóng xạ trong đá tại vùng này (bảng IV.2.) thể hiện rõ bản chất phóng xạ chung của vùng Nậm Xe chủ yếu là thori, tỷ số Th/U cao nhất đến 5,86. III.3.2. Mỏ đất hiếm - phóng xạ Đông Pao - Cường độ phóng xạ lớn nhất trong các loại đá thuộc phức hệ Phu Sa Phìn, tiếp đến là phức hệ Pusamcap, hệ tầng Viên Nam, hệ tầng Suối Bàng (tập dưới). Tại các thân quặng đất hiếm - fluorit - barit chứa thori và urani cường độ phóng xạ đạt tới hàng trăm, thậm chí hàng nghìn μR/h. - Hàm lượng các nguyên tố phóng xạ trong đá tại vùng này (bảng IV.4) thể hiện rõ bản chất dị thường phóng xạ của vùng Đông Pao chủ yếu là thori và urani, đặc biệt các đá thuộc hệ tầng Đồng Giao. III.3.3. Điểm khoáng hóa phóng xạ - đất hiếm Thèn Sin - Cường độ phóng xạ trung bình lớn nhất trong các loại đá thuộc phức hệ Nậm Xe - Tam Đường (30 R/h), tiếp đến là phức hệ Ye Yen Sun (29 13 R/h), hệ tầng Đồng Giao là 27 R/h. Tại các thân quặng đất hiếm, cường độ phóng xạ đạt tới hàng trăm R/h. - Hàm lượng urani trung bình lớn nhất trong trong thành tạo của phức hệ Pusamcap 15,76ppm. Hàm lượng thori trung bình lớn nhất trong các đá thuộc hệ tầng Đồng Giao là 43,34ppm. III.3.4. Điểm khoáng hóa phóng xạ - đất hiếm Mường Hum - Cường độ phóng xạ lớn nhất trong các loại đá thuộc hệ phức hệ Mường Hum (37 R/h), tiếp đến là phức hệ Bản Nguồn (30 R/h), phức hệ Ye Yen Sun (29 R/h). Tại các thân quặng đất hiếm, cường độ phóng xạ đạt tới hàng nghìn R/h. - Hàm lượng urani lớn nhất trong phức hệ Mường Hum (92,41ppm). Hàm lượng thori trung bình lớn nhất trong phức hệ Mường Hum (36,69 ppm). III.3.5. Mỏ đất hiếm - phóng xạ Yên Phú - Cường độ phóng xạ lớn nhất trong các loại đá thuộc hệ tầng Sin Quyền (210 R/h), hệ tầng Bản Nguồn (138R/h), tiếp đến là hệ tầng Cha Pả (113R/h), phức hệ Ca Vịnh (95R/h). - Hàm lượng urani lớn nhất trong hệ tầng Bản Nguồn (130,50 ppm). Hàm lượng thori lớn nhất trong hệ tầng Bản Nguồn (32,95 ppm). III.3.6. Khu vực phóng xạ - đất hiếm Thanh Sơn - Cường độ phóng xạ gamma trung bình 120 R/h, có nơi đến trên 500 R/h, tại các công trình có nơi đạt 2.700 R/h. III.4. PHÔNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM III.4.1. Xác định các giá trị đặc trưng của môi trường phóng xạ [12] III.4.1.1. Liều chiếu ngoài đối với phóng xạ gamma vũ trụ (III.1) E1 ( Z )  E1 (0)0,21e 1,6429  0,79e 0,4528Z  III.4.1.2. Liều chiếu ngoài đối với phóng xạ gamma tự nhiên Liều hiệu dụng trung bình hàng năm đối với phóng xạ gamma tác dụng lên cơ thể con người được xác định theo công thức: ETN  DTN  t  H  S (mSv/năm) (III.2) E NN  DNN  t  H  S (mSv/năm) Trong đó: ETN, ENN: liều hiệu dụng chiếu ngoài của gamma trong nhà, ngoài nhà (mSv/năm); 14 DT, DN: liều hấp thụ trong không khí trong nhà, ngoài nhà (nGy/h); t : thời gian chiếu xạ = 8760 giờ/năm. H: Hệ số cư trú, trong nhà 0,8; ngoài nhà 0,2; S: hệ số chuyển đổi (Sv/Gy) cho toàn bộ cơ thể con người (S = 0,7). III.4.1.3. Liều hiệu dụng chiếu trong qua đường hô hấp + Liều hiệu dụng hàng năm do radon (222Rn) tác dụng lên cơ thể con người qua con đường hô hấp sẽ được tính bằng phương trình sau [12]: Ehd(Rn) = CA × a × t × m (mSv/năm) (III.3) Ehd: Liều hiệu dụng hàng năm do radon tác dụng lên cơ thể con người (mSv/năm); CA: Nồng độ radon (Bq/m3); t: Thời gian hít thở trong nhà 7000 (giờ/năm), ngoài nhà 1760 giờ/năm; a: Hệ số hấp thụ radon đối với tế bào chính của biểu bì mô cuống phổi (a=9 nSv (Bq.h.m-3)-1 ) . m: hệ số cân bằng giữa radon và các sản phẩm phân rã (ngoài nhà: 0.6, trong nhà: 0.4) + Liều hiệu dụng hàng năm do thoron tác dụng lên cơ thể con người qua đường hô hấp: Ehd(Th) = (EEC) × t × n (mSv/năm) (III.4) Ehd: Liều hiệu dụng hàng năm do thoron tác dụng lên cơ thể con người (mSv/năm); ECC: Nồng độ thoron trong không khí (Bq/m3); t: Thời gian hít thở trong nhà 7000 (giờ/năm), ngoài nhà 1760 (giờ/năm); n: hệ số cân bằng giữa radon và các sản phẩm phân rã (đối với thoron n = 40) III.4.1.4. Liều hiệu dụng chiếu trong qua đường tiêu hóa Hệ phương trình tính liều chiếu trong xâm nhập qua đường tiêu hoá [12]: HRa = 9,16 × 10-4 × C × Kd (mSv/năm). HU = 3,46 × 10-5 × C × Kd (mSv/năm). HTh = 4,51 × 10-6 × C × Kd (mSv/năm). (III.6) HRa, HU, HTh: Liều chiếu trong xâm nhập qua đường tiêu hóa của Ra, U, Th; C: Hàm lượng nuclit phóng xạ (Bq/kg); 15 Kd: là hệ số chuyển đổi liều: Th là 0.23 μSv.Bq-1. U là 0.045 μSv.Bq-1, 226Ra là 0.28 μSv.Bq-1, 238 232 III.4.1.5. Chương trình tính toán các đại lượng đặc trưng của môi trường phóng xạ Để tính toán các đại lượng đặc trưng của môi trường phóng xạ, NCS sử dụng sản phẩm của đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ do NCS là chủ nhiệm [12]. Chương trình ”Moi truong Phong Xa” được viết trên ngôn ngữ MapBasic và biên dịch dưới dạng *.MBX nên có thể chạy trực tiếp song song với phần mềm MapInfo. III.4.2. Phông phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam Giá trị phông phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam được tính bằng giá trị trung bình theo phần trăm diện tích các giá trị phông của các phân vị địa chất. Tuy nhiên, vùng Tây Bắc Việt Nam có rất ít số liệu đo radon trong nhà, số liệu đo thoron chỉ mới có ở một số vùng mỏ, điểm khoáng hóa phóng xạ. Kết quả phân tích 21 mẫu nước vùng Tây Bắc cho giá trị trung bình 0,097 mSv/năm sẽ được tính chung cho toàn vùng. + Phông liều chiếu ngoài: Hn = Hni × Si = 1.61 mSv/năm + Phông liều chiếu trong: Ht = Hti × Si = 0.74 mSv/năm + Phông phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam: H = Hi × Si + 0.097 = 2.45 mSv/năm III.4.3. Xác định thành phần và giá trị đặc trưng liều chiếu xạ khu vực mỏ đất hiếm Nậm Xe NCS đã lựa chọn vùng Nậm Xe để tính phông phóng xạ tự nhiên chi tiết, mục đích để hoàn thiện phương pháp tính phông phóng xạ tự nhiên cho một vùng. Đồng thời đối sánh với kết quả tính phông phóng xạ tự nhiên của Ba Lan do GS.TS Lê Khánh Phồn và GS.TS Nguyễn Đình Châu thực hiện năm 2012. Kết quả cụ thể như sau: + Phông liều chiếu ngoài: Hn = Hni × Si = 1.64 mSv/năm + Phông liều chiếu trong: Ht = Hti × Si = 16.29 mSv/năm + Phông phóng xạ tự nhiên vùng Nậm Xe: H = Hi × Si + 0.097 = 18.03 mSv/năm 16 Bảng III.17. So sánh phông bức xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam, Nậm Xe và phông phóng xạ tự nhiên của Ba Lan Phông phóng xạ tự nhiên của Ba Lan TT Thành phần 1 2 Liều chiếu ngoài của bức xạ gamma Liều chiếu ngoài bức xạ vũ trụ Giá trị liều (mSv/năm) Phông phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam (mSv/năm) Phông phóng xạ tự nhiên vùng Nậm Xe (mSv/năm) 1.61 1.64 0.46 0.285 3 Liều chiếu trong của radon trong nhà 1.30 4 Liều chiếu trong của radon ngoài trời 0.06 5 Liều chiếu trong thoron 0.105 6 Liều chiếu trong qua đường tiêu hóa 0.27 8.72 0.74 0.97 6.59 0.097 0.097 Phông phóng xạ 2.21 2.45 18.03 tự nhiên - Phông liều chiếu ngoài vùng Tây Bắc Việt Nam (1.61 mSv/năm), Nậm Xe (1.64 mSv/năm); Ba Lan (0.745 mSv/năm) thể hiện vùng Tây Bắc Việt Nam có đặc điểm địa chất phức tạp, tồn tại nhiều điểm mỏ, khoáng hóa có chứa phóng xạ gây nên phông liều chiếu ngoài cao. Tương tự như vậy, phông liều chiếu trong của radon ngoài trời vùng Tây Bắc Việt Nam (0.74 mSv/năm), vùng mỏ Nậm Xe (0.97 mSv/năm) cũng cao hơn của Ba Lan (0.06 mSv/năm). - Liều chiếu trong của radon, thoron trong nhà (toàn vùng Tây Bắc chưa xác định) vùng mỏ Nậm Xe rất cao (8.72 của radon và 6.59 của thoron). Phông liều 17 chiếu trong của radon trong nhà gấp 9 lần so với liều chiếu của radon ngoài trời (tỷ lệ này của Ba Lan là 21 lần). Phông liều chiếu trong của thoron rất cao phản ánh rõ bản chất dị thường phóng xạ trong vùng chủ yếu là thori. Như vậy để đánh giá ảnh hưởng của môi trường phóng xạ tự nhiên đối với sức khỏe con người, việc đo radon, thoron trong nhà là hết sức cần thiết. - Liều chiếu trong qua đường tiêu hóa vùng Tây Bắc Việt Nam (0.097 mSv/năm) rất nhỏ so với Ba Lan (0.27 mSv/năm). Điều này thể hiện rõ bản chất dị thường phóng xạ trong vùng chủ yếu là thori (do thori không hòa tan trong nước). Tóm lại : Qua nghiên cứu đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam, có thể rút ra một số nhận xét sau: 1) Các dải dị thường phóng xạ cao hầu hết kéo dài theo phương tây bắc - đông nam (cả trường phóng xạ gamma và radon) tương đồng với cấu trúc địa chất trong vùng. 2) Hầu hết các điểm mỏ, khoáng hóa phóng xạ trong vùng nghiên cứu có bản chất thori, urani, trong đó chủ yếu là thori, thể hiện ở tỷ số Th/U hầu hết >5. Liều chiếu trong gây nên bởi thoron rất lớn, liều chiếu trong qua đường tiêu hóa nhỏ. Chương IV ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ DỰ BÁO TRIỂN VỌNG KHOÁNG SẢN PHÓNG XẠ VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM IV.1. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN IV.1.1. Đặt vấn đề Để đánh giá ảnh hưởng của môi trường phóng xạ đối với sức khỏe con người, cần phải xác định các tiêu chí và đề xuất các mức liều cần kiểm soát, can thiệp. IV.1.2. Tiêu chí khoanh định mức độ ảnh hưởng của môi trường phóng xạ tự nhiên - Căn cứ vào các thành phần chiếu xạ tự nhiên và mức đóng góp liều chiếu của các thành phần chiếu xạ. 18 - Quy định và các khuyến nghị của ICRP, Luật an toàn phóng xạ NRB96 của Nga, Luật Năng lượng nguyên tử của Việt Nam. Từ đó đề xuất tiêu chí như sau: 1) Mức liều để tiến hành các hành động kiểm soát, can thiệp chung là:  10mSv/năm. 2) Mức liều để tiến hành các hành động kiểm soát chung, cần đánh giá chi tiết là 7 mSv/năm và nhỏ hơn 10mSv/năm. IV.1.3. Thành lập sơ đồ mức độ ảnh hưởng của môi trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam Sơ đồ mức độ ảnh hưởng của môi trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam được xây dựng trên các cơ sở sau: * Đặc điểm trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam, bao gồm trường phóng xạ gamma, nồng độ radon, hàm lượng các nguyên tố phóng xạ tự nhiên (K, U, Th) trong nước uống và thức ăn. * Đặc điểm môi trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam được phản ánh qua các thành phần của môi trường phóng xạ: liều chiếu ngoài, liều chiếu trong và tổng liều chiếu. * Các tiêu chuẩn an toàn bức xạ của Việt Nam, các khuyến cáo của IAEA, UNCSEAR, ICRP và tiêu chuẩn NRB-96 của Liên bang Nga và đặc biệt là: Bộ tiêu chí tổng hợp đánh giá ảnh hưởng của môi trường phóng xạ tự nhiên vùng Tây Bắc Việt Nam được xác định trong phần IV.1.2 nêu trên. Bảng IV.1. Tiêu chí đánh giá mức độ ảnh hưởng của môi trường phóng xạ tự nhiên Nồng độ khí phóng xạ (Bq/m3) Cường Suất độ liều <60 60-100 >100 gamma gamma (R/h) (Sv/h) Biện pháp xử lý < 35 Vùng an toàn môi trường phóng xạ - Vùng tương đối an toàn về môi trường phóng xạ. - Khoanh vùng  7 mSv/năm để đánh giá chi tiết (nếu có) - Khoanh vùng  7 mSv/năm để đánh giá chi tiết - Khoanh vùng  10 mSv/năm để kiểm soát, can thiệp < 0,3