Исследования 15 керновых проб проведены в лабораториях ИГЕМ РАН и ВИМС по единой методике измерения удельной активности естественных радионуклидов в твердых и сыпучих пробах с использованием полупроводникового гамма-спектрометра «Ortec-65195-P/DSPecPlus» (США).

Материал для исследования был получен из керна разведочных и поисковых скважин в пределах южной части Пижемского месторождения. Основная часть материала, 12 проб, для исследования была отобрана из керна скважины 392, находящейся (рис.) на самом северном профиле L-940 [3] лицензионной площади АО «РУСТИТАН». Эта выборка была дополнена тремя пробами керна из других скважин (табл.). Таким образом, были впервые получены сведения о содержании радионуклидов в полном вертикальном профиле пород: от перекрывающих месторождение среднедевонских кварцевых песчаников, через всю трехчленную титаноносную малоручейскую толщу (PR3mr), до подстилающих рифейских глинистых сланцев.

Рис. Геологический разрез L-940 через Пижемское титановое месторождение по данным Ухтинской геологоразведочной экспедиции (1992). Малоручейская титаноносная толща обозначена индексамиPR3mr2 — сероцветные песчаники, PR3mr1 — красноцветные песчаникиFig. Geological section L-940 through the Pyzhemskoye titanium deposit according to the Ukhtinskaya geological survey (1992). The Malorucheyskaya titanium-bearing strata is indicated by the PR3mr2 — gray-colored sandstones, PR3mr1 — red-colored sandstones

Полные результаты исследования, а также частичные данные по химическому составу пород (рентгенофлуоресцентный метод, стандартная методика, лаборатория ИГЕМ) размещены в таблице. Наименьшие содержания радионуклидов установлены для кварцевых (D2pz) и кварц-каолинитовых (PR3mr3) песчаников стекольного качества.Известно обязательное требование при проведении разведочных буровых работ, которые должны сопровождаться геофизическими исследованиями — каротажем скважин. При проведении геолого-разведочных работ (ГРР) в пределах Пижемского месторождения основном видом каротажа был гамма-каротаж, который позволял точно отбивать литологические разности пород: кварцевые песчаники пород вскрыши, конглобрекчиевый горизонт полиминерального проявления Ичетью [7]; титановые руды малоручейской толщи; подстилающие рифейские глинистые сланцы. Источником γ-излучения является радионуклид Ra226, который накапливается в древних зернах циркона и малакона при α-распаде в нем примеси урана [6][10]. Установлено, что примерно 10% зерен циркона в проявлении Ичетъю и малоручейской титаноносной толщи содержат аномально высокие примеси иттрия, фосфора, урана и других некогерентных компонентов, которые отличают эту гидротермально измененную разновидность циркона от обычного магматического циркона. Геофизиком И.И. Зальцманович было предложено использовать данные γ-каротажа для экспрессной оценки содержания TiO2 в титан-циркониевых песчаниках и песках (в том числе и в пижемских рудах) вместо дорогостоящих химических анализов. Предполагалось, что существует корреляция между значениями γ-излучения (или содержанием циркона) и содержанием титановых минералов в руде. Это предположение не оправдалось из-за неоднозначности и низкой корреляции между ZrO2 и TiO2 (r = 0,579) в сероцветных песчаниках и (r = -0,632) в красноцветных песчаниках [3].Концентратором природного радионуклида Th232 является монацит (куларит), в котором содержание тория варьирует от следов до нескольких процентов, это обстоятельство позволило радиоизотопнымии химическими методами оценить возраст монацита [2][4][5][11]. Кроме этого минерала в крайне малых количествах (в единичных зернах) в конглобрекчиевом горизонте проявления Ичетъю обнаружены торианит (Th,U,Pb)O2 и неназванная фаза ThPO4 — фосфат тория [9], но эти два последних минерала не могут заметно повлиять на концентрацию радионуклида Th232 в рудах проявления Ичетъю.Природный радионуклид K40 концентрируется в калиевых минералах. Главным концентратором калия в пределах Пижемского месторождения является гидромусковит-иллит, содержащий 9—11 мас.%K2O, который вместе с каолинитом слагает глинистый цемент в псевдорутил-лейкоксен-кварцевых титановых рудах, он же является главным породообразующим минералом глинистых сланцев рифейских пород фундамента [8]. Содержание калия и его радионуклида K40 возрастает в литологическом разрезе пород месторождения сверху вниз.Все три охарактеризованных выше природных радионуклида имеют большое значение и используются при проведении аэрогеофизических радиоизотопных исследований. Такая аэросъемка 1:50000масштаба уже была проведена ранее в исследуемом регионе — Среднем Тимане [1]. Ее результаты были использованы при геологическом картировании и поисках месторождений. Еще более полезной оказалась бы крупномасштабная радиоизотопная съемка 1:10000 и 1:5000 в пределах самого Пижемского месторождения. Она могла бы уточнить геологические границы разноформационных образований: выявить мелкие аномалии (Ra226 и Th232), связанные с выходами конглобрекчиевого горизонта полиминерального проявления Ичетъю; четко провести границы между выходами пород рифейского фундамента и титаноносной толщей под рыхлыми маломощными четвертичными ледниковыми отложениями.

Природный радионуклид радий (Ra226) концентрируется в минерале цирконе ZrSiO4, которого больше всего в сероцветных песчаниках (PR3mr2), а также частично в монаците. Природный радионуклид торий (Th232) содержится в минерале монаците (куларите) — фосфате редких земель (Ce,Nd,La)PO4, этот минерал концентрируется в сероцветных и красноцветных титаноносных песчаниках. Природный радионуклид калий (K40) содержится в основном в калиевой слюде (гидромусковите-иллите), который вместе с каолинитом, сидеритом и гематитом образует поровый межзерновой цемент титановых руд в песчаниках, алевролитах и аргиллитах, этого минерала больше всего в цементе пород нижней красноцветной толщи (PR3mr1) и глинистых сланцах (PR3lv) фундамента. При переработке титановых руд поразработанной в ИМЕТ РАН технологии калийсодержащая слюда — гидромусковит-иллит уходит в шламовую фракцию, а монацит и циркон — в мелкую тяжелую фракцию (d ≈ 4,0 г/см3). Таким образом, получаемые концентраты титановых минералов, состоящие из ильменита, псевдорутила и лейкоксена, и их обескремненные товарные продукты будут почти полностью свободны от природных радионуклидов.Впервые определенные показатели содержания природных радионуклидов в титановых рудах и вмещающих породах Пижемского месторождения оказались минимальными, они характеризуют все изученные пробы как содержащие природные радионуклиды (радий Ra226, торий Th232 икалий K40) в фоновых количествах и ниже фона (табл.), такие содержания безвредны для человека. Титановые руды относятся к I классу минерального сырья (Аэфф< 0,74 кБк/кг) и могут быть использованы в качестве сырья в технологических процессах для получения концентратов и товарной продукции, а кварцевые и кварц-каолинитовые песчаники стекольного качества — в строительной промышленности без ограничений.