Ядерная геохимия

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие	3
Введение
Предмет ядерной геохимии	4
История развития ядерной геохимии в России	5
Глава 1. Физические свойства радионуклидов
1.1. Общие сведения об атомном ядре
1.1.1. Состав атомных ядер	10
1.1.2. Энергия связи ядер	11
1.2. Типы радиоактивных превращений
1.2.1. Бета-распад и электронный захват	12
1.2.2. Альфа-распад	16
1.2.3. Энергетика ядерных превращений	17
1.2.4 Спонтанное деление	18
1.3. Свойства радиоактивных излучений
1.3.1. Альфа-излучение	18
1.3.2. Бета-излучение	20
1.3.3. Гамма-излучение	22
1.4. Понятие о дозах излучения и единицах измерения радиоактивности	25
1.5. Основной закон радиоактивного распада	26
Глава 2. Физико-химические особенности радионуклидов
2.1. Состояния радионуклидов в растворах при ультрамалых концентрациях	31
2.2. Распределение радионуклидов между двумя фазами	32
2.3. Адсорбция радионуклидов	33
2.4. Изотопный обмен	35
Глава 3. Первичные радионуклиды. Геохимия урана и тория
3.1. Первичные радионуклиды	38
3.2. Химические свойства и минералы урана и тория	41
3.2.1. Химические свойства тория	42
3.2.2. Минералы тория	43
3.2.3. Химические свойства урана	44
3.2.4. Минералы урана	48
3.3. Геохимия урана и тория в магматическом процессе
3.3.1. Распределение урана и тория в магматических породах	49
3.3.2. Поведение урана и тория в магматическом процессе	54
3.4. Геохимия урана и тория в пегматитовом процессе	56
3.5. Геохимия урана и тория при метаморфизме	58
3.6. Геохимия урана и тория в процессе гидротермально-метасоматического рудообразования
3.6.1. Поведение урана в процессе образования гидротермальных жильных месторождений	63
3.6.2. Поведение урана в метасоматических процессах	66
3.6.3. Поведение тория в гидротермально-метасоматических процессах	68
3.7. Геохимия урана и тория в экзогенных процессах
3.7.1. Поведение урана при выветривании горных пород	70
3.7.2. Уран в природных водах	71
3.7.3. Поведение урана в процессе седиментогенеза	72
3.7.4. Поведение урана при диагенезе морских осадков	74
3.7.5. Поведение урана в процессе эпигенеза	75
3.7.6. Поведение тория в экзогенных процессах	76
3.7.7. Распределение урана и тория в породах осадочного чехла	78
Глава 4. Изотопно-геохимические методы, использующие первичные радионуклиды и их стабильные продукты распада (радиогенные изотопы)
4.1. Основные принципы методов	82
4.2. Калий-аргоновый метод
4.2.1. Калий-аргоновый метод датирования	85
4.2.2. ⁴⁰Ar/³⁹Ar-метод датирования	89
4.2.3. Изотопная систематика аргона и гелия	90
4.3. Рубидий-стронциевый метод	92
4.3.1. Рубидий-стронциевый метод датирования	93
4.3.2. Изотопная систематика стронция	94
4.4. Самарий-неодимовый метод
4.4.1. Самарий-неодимовый метод датирования	97
4.4.2. Изотопная систематика неодима	98
4.5. Уран-торий-свинцовый метод
4.5.1. Уран-торий-свинцовый метод датирования	99
4.5.2. Изотопная систематика свинца	102
4.6. Рений-осмиевый метод	108
4.7. Лютеций-гафниевый метод	109
Глава 5. Радионуклиды природных рядов распада. Неравновесный изотопный метод
5.1. Ряды распада	110
5.2. Геохимия радиоактивных элементов, входящих в ряды распада
5.2.1. Радий	112
5.2.2. Радон	115
5.2.3. Полоний	118
5.2.4. Протактиний	120
5.3. Нарушение радиоактивного равновесия в рядах распада
5.3.1. Радиоактивное равновесие	121
5.3.2. Механизмы нарушения радиоактивного равновесия	122
5.3.3. Причины нарушения радиоактивного равновесия	125
5.4. Датирование неравновесными изотопными методами
5.4.1. Иониевый и иониево-протактиниевый методы	127
5.4.2. Урановый изотопный метод	133
5.4.3. Метод ²¹⁰Pb	134
5.4.4. Датирование подземных вод с помощью неравновесных изотопных методов	135
5.4.5. Определение скорости закупорки нефтяных скважин	135
5.5. Систематика изотопных отношений урана и тория
5.5.1. Систематика изотопных отношений ²³⁴U/²³⁸U и ²²⁸Th/²³²Th в зоне соприкосновения литосферы и гидросферы	136
5.5.2. Систематика изотопного отношения ²³⁰Th/²³²Th в современных вулканических породах	143
Глава 6. Радиоактивность и земное тепло
6.1. Современное тепловое поле Земли	150
6.2. Источники земного тепла	152
Глава 7. Радионуклиды - продукты природных ядерных реакций
7.1. Понятие о ядерных реакциях	157
7.2. Ядерные реакции в атмосфере	159
7.2.1. Первичное космическое излучение	160
7.2.2. Вторичное космическое излучение	160
7.2.3. Образование космогенных радионуклидов в атмосфере	161
7.3. Применение космогенных радионуклидов в качестве трассеров природных процессов	163
7.3.1. Радиоуглеродный метод датирования	165
7.3.2. Тритиевый метод	168
7.3.3. Бериллиевый метод	170
7.3.4. Использование других космогенных радионуклидов	172
7.4. Ядерные реакции в литосфере	172
7.5. Самопроизвольная цепная реакция на месторождениях урана	174
7.6. Ядерные реакции в метеоритах	178
7.7. Ядерные реакции - источник нуклеосинтеза во Вселенной	179
Глава 8. Экологическая геохимия естественных радионуклидов
8.1. Основные понятия экологии	183
8.2. Природный радиационный фон и его основные компоненты	185
8.3. Естественные радионуклиды в пресноводных континентальных экосистемах	187
8.3.1. Естественные радионуклиды в абиотических компонентах водных экосистем континентов	188
8.3.2. Естественные радионуклиды в пресноводной растительности	192
8.4. Естественные радионуклиды в наземных экосистемах
8.4.1. Естественные радионуклиды в почвах	196
8.4.2. Естественные радионуклиды в наземных растениях	204
8.5. Естественные радионуклиды в морских экосистемах	208
Глава 9. Экологическая геохимия естественных радионуклидов в условиях техногенного загрязнения окружающей среды	213
9.1. Воздействие на среду предприятий горнодобывающей промышленности	214
9.2. Воздействие на среду предприятий, перерабатывающих радиоактивное или содержащее радионуклиды сырье	217
9.3. Поступление на земную поверхность рассолов нефтяных и газовых месторождений	220
9.4. Биогеоценозы на урановых и радиевых техногенных аномалиях	221
9.5. Роль строительных материалов в формировании поглощенной дозы излучения. Проблема радона	225
9.6. Загрязнение окружающей среды естественными радионуклидами в результате производства и применения сельскохозяйственных удобрений	227
9.7. Загрязнение окружающей среды естественными радионуклидами засчет тепловых электростанций, работающих на угле	229
Глава 10. Искусственные радионуклиды
10.1. Источники поступления искусственных радионуклидов в окружающую среду	231
10.2. Загрязнение окружающей среды в результате ядерных взрывов	232
10.3. Загрязнение окружающей среды в процессе работы ядерных реакторов	235
10.4. Загрязнение окружающей среды в результате переработки ядерного топлива на радиохимических заводах	238
10.5. Проблема захоронения радиоактивных отходов	239
10.6. Аварии на предприятиях атомной промышленности	242
Глава 11. Экологическая геохимия искусственных радионуклидов
11.1. Химические свойства некоторых искусственных радионуклидов	247
11.2. Искусственные радионуклиды в атмосфере	249
11.3. Искусственные радионуклиды в водной среде	251
11.4. Искусственные радионуклиды в пресноводных экосистемах	252
11.5. Искусственные радионуклиды в морских экосистемах
11.5.1. Поведение искусственных радионуклидов в морской среде	255
11.5.2. Поведение искусственных радионуклидов в условиях прибрежной зоны, шельфа и полузамкнутых морских бассейнов	258
11.5.3. Биогеохимические пути миграции радионуклидов в морской среде	260
11.6. Искусственные радионуклиды в континентальных экосистемах
11.6.1. Поведение радионуклидов в почвах	261
11.6.2. Поступление искусственных радионуклидов в растения	268
11.6.3. Поступление искусственных радионуклидов в организмы животных и человека	272
Глава 12. Воздействие радиоактивного излучения на природную среду
12.1. Взаимодействие излучения с веществом	275
12.2. Радиационно-химические превращения вещества под действием радиоактивных излучений	277
12.2.1. Радиолиз воды	278
12.2.2. Радиолиз органического вещества	279
12.2.3. Радиационные превращения в твердых телах	280
12.3. Палеодозиметрия	280
12.4. Радиационные электронно-дырочные центры в минералах	281
12.5. Термолюминесцентный метод	284
12.6. Метод треков	286
12.7. Плеохроические ореолы	288
12.8. Метамиктные изменения минералов	289
12.9. Роль радиолитических процессов в геохимии	290
Глава 13. Методы анализа радионуклидов
13.1. Детекторы ионизирующих излучений	293
13.2. Методы, основанные на регистрации суммарного альфа-, бета- и гамма-излучения	297
13.3. Радоновый (эманационный) метод	298
13.4. Методы ядерной спектрометрии	300
Глава 14. Применение полевых радиометрических методов
14.1. Полевые радиометрические методы
14.1.1. Полевые гамма-методы	302
14.1.2. Полевые методы измерения радона	305
14.2. Применение полевых радиометрических методов для поисков радиоактивных руд	306
14.3. Применение радиометрических методов для геологического картирования	312
14.4. Использование полевых радиометрических методов для поисков не радиоактивных полезных ископаемых	316
Приложения	318
Литература	327