Ядерной геохимией называется раздел геохимии, изучающий радиоактивные ядра (радионуклиды) и связанные с ними ядерные процессы в земном веществе. На Земле известно множество радионуклидов различного генезиса: первичные природные радионуклиды и их продукты распада, космогенные радионуклиды, радионуклиды антропогенного происхождения. Особые свойства радионуклидов позволяют использовать их в качестве трассеров и геохронометров самых разнообразных процессов, начиная с нуклеосинтеза, эволюции системы кора - мантия и кончая современными процессами в биосфере, атмосфере, гидросфере и на поверхности литосферы.
Какие свойства радионуклидов могут представлять интерес для наук о Земле?
1. Способность самопроизвольно распадаться со строго постоянной скоростью характерна для каждой группы радиоактивных атомов с одинаковыми значениями А и Z. Такие атомы называются нуклидами. При этом количество исходного радиоактивного нуклида (или радионуклида), который носит название материнского, уменьшается с постоянной скоростью. Одновременно на месте каждого распавшегося атома появляется новый - дочерний. Дочерний нуклид может быть радиоактивным и превращаться с характерной для него скоростью в следующий нуклид. Единичный акт распада либо цепочка распадающихся атомов всегда заканчивается стабильным нуклидом. Таким образом, распад радиоактивных атомов всегда сопровождается накоплением стабильных продуктов распада. Так как этот процесс идет с определенной постоянной скоростью, то по уменьшению количества материнских атомов либо по накоплению дочерних можно определить время, прошедшее с момента поступления исходного нуклида в геологический объект. Это время носит название изотопного возраста. В ряде случаев оказывается невозможным получить истинную цифру возраста, но распределение нуклидов позволяет рассчитать скорость геологического процесса.
4
Сравнительно короткоживущие радиоактивные нуклиды, продолжительность существования которых соизмерима с процессами, происходящими на наших глазах, широко используются в качестве природных трассеров "молодых" процессов. Нуклиды, время жизни которых превышает возраст Земли, являются трассерами древних либо медленно идущих глобальных процессов эволюции земного вещества.
2. Применение радиоактивных нуклидов в качестве трассеров природных процессов требует хорошего знания распределения и поведения используемых нуклидов в этих процессах. Поэтому один из важнейших разделов радиогеологии - это геохимия природных радионуклидов, в первую очередь урана и тория, которые являются сырьем для ядерной энергетики. Не менее важно изучение геохимии радионуклидов антропогенного происхождения, которая имеет огромное значение для экологии.
3. Все радиоактивные превращения сопровождаются испусканием радиоактивного ионизирующего излучения. Излучения приводят к изменениям в природном веществе; например, в минералах эти изменения в ряде случаев способны накапливаться в течение времени облучения и также могут быть использованы в качестве геохронометров.
4. Радиоактивное излучение - основной диагностический признак нахождения радиоактивных ядер. Измерение излучения используют для анализа радионуклидов в лабораториях. Полевые измерения широко применяют для поисков радиоактивного сырья; поисков минерального сырья, отличающегося по радиоактивности от вмещающих пород; геологического картирования пород с различным содержанием радионуклидов и исследования радиоактивного загрязнения среды.
5. Самопроизвольный радиоактивный распад - реакция экзотермическая, идущая с выделением тепла. Тепло, выделяющееся в процессе радиоактивных превращений, играет существенную роль в энергетическом балансе Земли.
5
