Радіоактивність гірських порід

Радіоакт і вности г про рних пір про д, визначається вмістом в них радіоактивних елементів - членів радіоактивних рядів , , і радіоактивного ізотопу . Зміст ін. Радіоактивних ізотопів ( , та ін.) істотно не впливає на загальну Р. р п., так як швидкість їх радіоактивного розпаду украй мала. Середній вміст обох ізотопів урану в земній корі (до глибини 16 км) становить близько 2,5 × 10-4% (вагових), торію 1,3 × 10-3%, радіоактивного ізотопу калію 0,029%. Крім того, в гірських породах присутні продукти розпаду радіоактивних елементів, які іноді мігрують в навколишні породи і утворюють в земній корі струмені підземних газів (Не, Ar і т.д.). У грунтах накопичується Rn, що має радиогенное походження.

Серед вивержених гірських порід найбільшою радіоактивністю володіють кислі (U - 3,5 × 10 -4; Th - 1,8 × 10 -3), найменшою - ультраосновних породи (U - 3 × 10 -7; Th - 5 × 10 -7 ). У кристалічних гірських породах радіоактивні елементи частково входять до складу акцесорних мінералів , ортіта , циркону , монацита , апатиту , Сфена і ін., А також частково присутні у формі оксидів, хімічно не пов'язаних з певними мінералами.

Вміст радіоактивних елементів в осадових гірських породах (U - 3,2 × 10 -4; Th - 1,1 × 10 -3) визначається їх походженням; максимальні концентрації в органогенних опадах обумовлені присутністю вуглецю органічного походження, фосфатів і ін. речовин, які є важливими осаджувачами урану (навпроти, хемогенние опади - гіпс, кам'яна сіль - відрізняються низькою радіоактивністю).

В грунтах відношення Th до U значно вище, ніж в корінних (масивних) породах, що пов'язано з накопиченням Th в неруйнівного залишках порід і міграцією легкорухливою U.

У молодих глибоководних морських відкладеннях спостерігається значне накопичення Іонія (ізотопу Th, члена радіоактивного ряду ), В десятки разів більше в порівнянні з рівноважним його вмістом в урані. Це обумовлено хімічними особливостями Іонія, придатними для випадання його з води з опадами, на відміну від U, утримується в розчині.

Кристалічні породи Місяця (базальти, анортозити) помітно збіднена радіоактивними елементами (U - 0,24 × 10 -4, Th - 1,14 × 10 -4), а породи Венери характеризуються співвідношеннями U (2,2 × 10 -4) і Th (6,5 × 10 -4), близькими земним (кам'яні метеорити відповідно містять U - 1,5 × 10 -6 і Th - 4 × 10 -6).

Англійська геолог Дж. Джолі вперше (1905) звернув увагу на те, що Р. р п. Має важливе значення як джерело теплової енергії Землі. Розрахунки показали, що якби концентрація радіоактивних елементів в обсязі всієї Землі була такою, як в її поверхневому шарі, то сумарна кількість тепла, що утворюється в результаті радіоактивного розпаду, в кілька десятків разів перевищувало б втрату Землею тепла шляхом випромінювання його в світовий простір; з цього випливав висновок, що всі радіоактивні елементи зосереджені лише у верхній зоні земної кори. Таке припущення отримало часткове підтвердження в 1970-і рр. після вимірювання концентрації U і Th (10 -6%) в зразках порід з мантії, витягнутих з дна океанів.

Норвезький учений В. М. Гольдшмідт показав (1923-27), що вміст радіоактивних елементів в основному у верхній (гранітної) оболонці Землі пов'язане з хімічними особливостями силікатів (Ізоморфні входженням U і Th в їх структуру). Виплавлення силікатної земної кори з мантії за принципом зонного плавлення неминуче призводить до збагачення кори U, Th і лужними елементами.

У початкову стадію розвитку Землі виділення радіогенного тепла (Див. геотерміки ), За розрахунковими даними радянського геофізика Е. А. Любимова, було в 5 разів більше, ніж в сучасну епоху. Це було пов'язано з більшою Р. р п. Внаслідок більш високого вмісту радіоактивних елементів (головним чином і ), А також, ймовірно, повністю зниклих трансуранових елементів. Див. також радіоактивні мінерали .

Літ .: Любимов Е. А., Термика Землі і Місяця, М., 1968: Баранов В. І., Тітаева Н. А., Радиогеология, М., 1973; Тугаринов А. І., Загальна геохімія, М., 1973.

А. Н. Тугаринов.