Большая Советская Энциклопедия (РА)

Г. А. Середа.

Радиоактивность горных пород

Радиоакти'вность го'рных поро'д, определяется содержанием в них радиоактивных элементов — членов радиоактивных рядов

,

,

 и радиоактивного изотопа

. Содержание др. радиоактивных изотопов (

,

 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 около 2,5x10^{– 4}% (весовых), тория 1,3x10^{– 3}%, радиоактивного изотопа калия 0,029%. Кроме того, в горных породах присутствуют продукты распада радиоактивных элементов, которые иногда мигрируют в окружающие породы и образуют в земной коре струи подземных газов (Не, Ar и т.д.). В почвах накапливается Rn, имеющий радиогенное происхождение.

Среди изверженных горных пород наибольшей радиоактивностью обладают кислые (U — 3,5 x10^{– 4}; Th — 1,8x10^{– 3}), наименьшей — ультраосновные породы (U — 3x10^{– 7}; Th — 5x10^{– 7}). В кристаллических 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.

Содержание радиоактивных элементов в осадочных горных породах (U — 3,2x10^{– 4}; Th — 1,1x10^{– 3}) определяется их происхождением; максимальные концентрации в органогенных осадках обусловлены присутствием углерода органического 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 морских отложениях наблюдается значительное накопление иония (изотопа Th, члена радиоактивного ряда

), в десятки раз большее по сравнению с равновесным его содержанием в уране. Это обусловлено химическими особенностями иония, благоприятствующими выпадению его из воды с осадками, в отличие от U, удерживающегося в растворе.

Кристаллические породы Луны (базальты, анортозиты) заметно обеднены радиоактивными элементами (U — 0,24x10^{– 4}, Th — 1,14x10^{– 4}), а породы Венеры характеризуются соотношениями U (2,2x10^{– 4}) и Th (6,5x10^{– 4}), близкими земным (каменные метеориты соответственно содержат U — 1,5x10^{– 6} и Th — 4x10^{– 6}).

Английский 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 количество 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.

Норвежский учёный В. М. Гольдшмидт показал (1923—27), что содержание радиоактивных элементов в основном в верхней (гранитной) оболочке Земли связано с химическими 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.

В начальную стадию развития Земли выделение радиогенного тепла (см. Геотермика), по расчётным данным советского геофизика Е. А. Любимовой, было в 5 раз больше, чем в современную эпоху. Это было связано с большей Р. г. п. вследствие более высокого содержания радиоактивных элементов (главным образом

 и

), а также, вероятно, полностью исчезнувших трансурановых элементов. См. также Радиоактивные минералы.

Лит.: Любимов Е. А., Термика Земли и Луны, М., 1968: Баранов В. И., Титаева Н. А., Радиогеология, М., 1973; Тугаринов А. И., Общая геохимия, М., 1973.

А. Н. Тугаринов.

Радиоактивность осадков

Радиоакти'вность оса'дков, обусловлена захватом радиоактивных аэрозолей и газов из атмосферного воздуха частицами облаков и осадков. Кроме того, сама вода осадков содержит атомы радиоактивного ³H. Различают естественные и искусственные Р. о., обусловленные вымыванием из атмосферы соответственно естественных и искусственных аэрозолей и газов. Наибольший уровень радиоактивности приходится на короткоживущие продукты распада ²²²Rn: ²¹⁸Po (RaA), ²¹⁴Pb (RaB), ²¹⁴Bi (RaC), ²¹⁴Po (RaC’).

Вымыванне осадками — основной механизм очищения атмосферы от радиоактивных загрязнений. Распределение выпадении радиоактивных аэрозолей из атмосферы в региональных районах обычно соответствует распределению количества выпавших осадков. Захват радиоактивных аэрозолей происходит в основном в облаке за счёт конденсационных роста капель на радиоактивных пылинках как на ядрах конденсации и диффузионного захвата пылинок каплями. Захват радиоактивных частиц падающими дождевыми каплями и снежинками происходит главным образом под действием инерционных сил и конвективной диффузии. Концентрация радиоактивных аэрозолей в осадках зависит от вида осадков. Наибольшие её величины отмечаются в туманах и мороси.

С. Г. Малахов.

Радиоактивные аэрозоли

Радиоакти'вные аэрозо'ли, естествепные или искусственные аэрозолис радиоактивной дисперсной фазой.

Естественные Р. а. возникают в результате радиоактивного распада изотопов радона, выделяемых с поверхности почвы в атмосферу, а также при взаимодействии частиц космического излучения с ядрами атомов химических элементов, входящих в состав воздуха. Образующиеся при этом радиоактивные атомы оседают на частицах нерадиоактивной атмосферной пыли. С поверхности почвы ветром уносится в атмосферу и пыль, содержащая радиоактивные изотопы калия, урана, тория и др. Некоторое количество Р. а. попадает в атмосферу с космической пылью и метеоритами.

Искусственные Р. а., содержащие продукты деления и радиоактивные изотопы с наведённой активностью, образуются в определённом радиусе при взрыве ядерной бомбы, а также при технологических или аварийных выбросах на предприятиях атомной промышленности, на урановых шахтах и в обогатительных цехах (см. Радиоактивные отходы).

Состав Р. а. зависит от их происхождения и условий существования в атмосфере. См. ст. Радиоактивность атмосферыи лит. при ней.

Радиоактивные минералы

Радиоакти'вные минера'лы, минералы, содержащие природные радиоактивные элементы (долгоживущие изотопы радиоактивных рядов ²³⁸U, ²³⁵U и ²³²Th) в количествах, существенно превышающих величины их среднего содержания в земной коре (кларки). Известно около 250 Р. м., содержащих уран,торий либо оба эти элемента; радиевых минералов — достоверно не установлено. Разнообразие Р. м., принадлежащих к различным классам и группам, обусловлено нахождением урана в четырёх- и шестивалентных формах, изоморфизмом четырёхвалентного урана с Th, редкоземельными элементами (TR), Zr и Ca, а также изоморфизмом тория с TR цериевой подгруппы.