7.3. ПРИМЕНЕНИЕ КОСМОГЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ
В КАЧЕСТВЕ ТРАССЕРОВ ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Космогенные радионуклиды составляют ничтожную долю в общей сумме радионуклидов Земли (см. табл. 7.2). Все они сравнительно короткоживущие и присутствуют в земном веществе лишь благодаря постоянно идущим ядерным реакциям. Так как до начала ядерных испытаний других источников их появления на Земле не было, то Космогенные радионуклиды могут характеризовать процессы в тех резервуарах, где они максимально накапливаются. В океанических осадках аккумулируется основная часть 10Ве, 26Аl, 32Si. В то же время в них отсутствуют 3Н, 7Ве, 36Сl, 22Na, 35S, 39Ar и др. В океанической воде и поверхностных водах континентов сосредоточена основная доля 3Н и 14С. Содержание радионуклидов в подземных водах зависит от условий обмена с атмосферными водами. Если прекращается обмен с атмосферным резервуаром, то космогенные радионуклиды постепенно распадаются в соответствии со своими константами распада. Расчет времени t, прошедшего с момента выключения исследуемого объекта из обмена с атмосферой, можно выполнить по известной формуле

t
1
λ
 ln 
N0
Nt

163

где N0 - концентрация космогенного изотопа в природной сумме изотопов при полном обмене с атмосферой; Nt - концентрация в образце.

Основные условия применения космогенных радионуклидов для определения временных характеристик геологических процессов следующие.

  1. Интенсивность космического излучения и, как следствие, концентрация радионуклида оставались практически постоянными в течение интервала времени, охватываемого соответствующим методом.
  2. Время обмена радионуклида между атмосферным и земными резервуарами должно быть постоянно и значительно меньше его периода полураспада.
  3. С момента выхода из равновесного обменного цикла изотопный состав образца изменялся только в результате радиоактивного распада, т.е. система была закрыта относительно исследуемого радионуклида.

При выборе радионуклида в качестве трассера необходимо учитывать, чтобы его период полураспада был соизмерим с временной шкалой обмена исследуемого процесса. Например, среднее время кругооборота глубинных зон океанической воды порядка 1000 лет. Следовательно, для изучения циркуляции воды в океане мы должны использовать 14С (T1/2 = 5730 лет). Но мы не можем использовать 36Сl (300 000 лет), так как он слишком долгоживущий, и 3Н, так как он слишком короткоживущий по сравнению с процессами циркуляции.

Необходимо также учитывать химические соединения, в составе которых поступает космогенный радионуклид. Например, 3Н, 36Сl, 14С находятся в морской воде в растворенном состоянии (1Н3НО, 36Сl-, 14СО2 и др.). Именно эти радионуклиды могут служить трассерами воды либо выпадающих из нее солей (карбонатов, хлоридов). 32Si, 10Ве поступают с аэрозольными частицами и входят в состав взвеси, нерастворимой в морской воде, поэтому они более удобны в качестве трассеров накопления глубоководных осадков.

Области применения космогенных радионуклидов достаточно разнообразны.

  1. Определение скорости накопления и геохронология океанических осадков (10Ве, 26Аl, 32Si, 14C).
  2. Изучение циркуляции и смешения воды в океане (3Н, 14С, 36Сl, 39Аr, 7Ве, 32Si).
  3. Определение возраста и динамики континентальных подземных вод (3Н, 14С, 36Сl).
  4. Исследование современных эвапоритов (36Сl).

164

  1. Изучение скорости выветривания, эрозии и осадконакопления на континенте (10Ве, 36Сl).
  2. Тефрохронология (14С).
  3. Определение возраста морских террас (14С).
  4. Определение возраста континентальных четвертичных отложений и почв (14С).
  5. Изучение субдукции (10Ве).
  6. Археология (14С).
  7. Метеорология: процессы циркуляции и смешения в стратосфере и атмосфере, обмен между атмосферой и др. (22Na, 35S, 7Ве, 37Аr, 33Р, 32Р, 3Н, 14С и др.).
  8. Определение возраста и времени движения ледникового льда (32Si, 137Cs техногенный).

165



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved