РАДИОАКТИВНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД

РАДИОАКТИВНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД, определяется содержанием в них радиоактивных элементов - членов радиоактивных рядов ₉₂²³⁸U, ₉₂²³⁵U, ₉₀²³²Th и радиоактивного изотопа ₁₉⁴⁰К. Содержание др. радиоактивных изотопов (₃₇⁸⁷Rb, ₆₀¹⁵⁰Nd и др.) существенно не влияет на общую Р. г. п., так как скорость их радиоактивного распада крайне мала. Среднее содержание обоих изотопов урана в земной коре (до глубины 16 км) составляет ок. 2,5 ^.10^-4% (вес.), тория 1,3^.10^-3%, радиоактивного изотопа калия 0,029% . Кроме того, в горных породах присутствуют продукты распада радиоактивных элементов, к-рые иногда мигрируют в окружающие породы и образуют в земной коре струи подземных газов (Не, Аr и т. д.). В почвах накапливается Rn, имеющий радиогенное происхождение.

Среди изверженных горных пород наибольшей радиоактивностью обладают кислые (U-3,5^.10^-4; Th-1,8 ^. 10^-3), наименьшей - ультраосновные породы (U-3^. 10^-7; Th-5^. 10^-7). В кристаллич. горных породах радиоактивные элементы частично входят в состав акцессорных минералов: ортита, циркона, монацита, апатита, сфена и др., а также частично присутствуют в форме окислов, химически не связанных с определёнными минералами.

Происхождение воды

Концентрация в 10 ¹² кюри/л

⁴⁰К

²²⁶Ra

²²²Rn

²³⁸U

Подземные воды

_

4 (до 26)

до 200

2,4 (до 40)

Источники и ручьи

-

до 140

до 3^. 10⁴

до 4

Речные воды

8

0,2 (до 0,8)

0,2-0,3

0,2 (до 20)

Озёрные воды

13

1 (до 8)

--

3

Морская вода

300

0,08 (до 45)

0,7

Содержание радиоактивных элементов в осадочных горных породах (U-3,2 ^. 10^-4; Th-1,1 ^.10^-3) определяется их происхождением; макс. концентрации в органогенных осадках обусловлены присутствием углерода органич. происхождения, фосфатов и др. веществ, являющихся важными осадителями урана (напротив, хемогенные осадки - гипс, каменная соль - отличаются низкой радиоактивностью ).

В почвах отношение Th к U значительно выше, чем в коренных (массивных) породах, что связано с накоплением Th в неразрушаемых остатках пород и миграцией легкоподвижного U.

В молодых глубоководных мор. отложениях наблюдается значит. накопление иония (изотопа Th, члена радиоактивного ряда ₉₂²³⁸U), в десятки раз большее по сравнению с равновесным его содержанием в уране. Это обусловлено хим. особенностями иония, благоприятствующими выпадению его из воды с осадками, в отличие от U, удерживающегося в растворе.

Кристаллич. породы Луны (базальты, анортозиты) заметно обеднены радиоактивными элементами (U-0,24 ^.10^-4; Th-1,14^.10^-4), а породы Венеры характеризуются соотношениями U(2,2 ^.10^-4) и Th(6,5 ^. 10-⁴), близкими земным (каменные метеориты соответственно содержат U-1,5^.10^-6 и Th-4^.10^-6).

Англ. геолог Дж. Джоли впервые (1905) обратил внимание на то, что Р. г. п. имеет важное значение как источник тепловой энергии Земли. Расчёты показали, что если бы концентрация радиоактивных элементов в объёме всей Земли была такой, как в её поверхностном слое, то суммарное кол-во тепла, образующегося в результате радиоактивного распада, в несколько десятков раз превышало бы потерю Землёй тепла путём излучения его в мировое пространство; из этого следовал вывод, что все радиоактивные элементы сосредоточены только в верхней зоне земной коры. Такое предположение получило частичное подтверждение в 1970-е гг. после измерения концентрации U и Th (10^-6%) в образцах пород из мантии, извлечённых со дна океанов.

Норв. учёный В. М. Гольдшмидт показал (1923-27), что содержание радиоактивных элементов в основном в верхней (гранитной) оболочке Земли связано с хим. особенностями силикатов (изоморфным вхождением U и Th в их структуру). Выплавление силикатной земной коры из мантии по принципу зонного плавления неизбежно приводит к обогащению коры U, Th и щелочными элементами.

Лит.: Метеорология и атомная энергия, пер. с англ., под ред. Н. Л. Бызовой и К. П. Махонько, Л., 1971; Кароль И. Л., Радиоактивные изотопы и глобальный перенос в атмосфере, Л., 1972; Израэль Ю. А., Мирные ядерные взрывы и окружающая среда, Л., 1974. С. Г. Малахов.