Радиогенный нуклид - Radiogenic nuclide

А радиогенный нуклид это нуклид который производится в процессе радиоактивный распад. Он сам может быть радиоактивным ( радионуклид ) или стабильный (a стабильный нуклид ).

Радиогенные нуклиды (чаще называемые радиогенные изотопы) образуют одни из самых важных инструментов в геологии. Они используются двумя основными способами:

По сравнению с количеством радиоактивного «родительского изотопа» в системе количество радиогенного «дочернего продукта» используется в качестве радиометрическое датирование инструмент (например, уран-свинцовая геохронология ).
По сравнению с количеством нерадиогенного изотопа того же элемента, количество радиогенного изотопа используется для определения его изотопная подпись (например. ²⁰⁶Pb /²⁰⁴Pb). Этот метод более подробно обсуждается в разделе изотопная геохимия.

Примеры

Некоторые изотопы природного происхождения являются полностью радиогенными, но все они являются радиоактивными изотопами, период полураспада которых слишком короткий, чтобы возникать изначально. Таким образом, они присутствуют только в качестве радиогенных дочерей либо продолжающихся процессов распада, либо космогенных (индуцированных космическими лучами) процессов, которые производят их в свежей природе. Некоторые другие естественным образом производятся нуклеогенный процессы (естественные ядерные реакции других типов, например, поглощение нейтронов).

Для радиогенных изотопов, которые распадаются достаточно медленно или которые стабильные изотопы всегда присутствует первичная фракция, поскольку все достаточно долгоживущие и стабильные изотопы действительно встречаются в природе изначально. Дополнительная фракция некоторых из этих изотопов также может происходить радиогенно.

Вести пожалуй, лучший пример частично радиогенного вещества, поскольку все четыре его стабильных изотопа (²⁰⁴Pb, ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb и ²⁰⁸Pb) присутствуют изначально в известных и фиксированных соотношениях. Тем не мение, ²⁰⁴Pb присутствует только изначально, в то время как три других изотопа могут также встречаться как продукты радиогенного распада уран и торий. Конкретно, ²⁰⁶Pb образуется из ²³⁸U, ²⁰⁷Pb из ²³⁵U и ²⁰⁸Pb из ²³²Чт. В породах, содержащих уран и торий, избыточное количество трех более тяжелых изотопов свинца позволяет «датировать» породу или определить время, с которого порода затвердела, а минерал сохранил соотношение изотопов фиксированным и неизменным.

Другие заметные нуклиды, которые частично являются радиогенными: аргон -40, образованный из радиоактивных калий, и азот-14, который образуется при распаде углерод-14.

Другими важными примерами радиогенных элементов являются: радон и гелий, оба из которых образуются при распаде более тяжелых элементов в коренных породах. Радон полностью радиоген, поскольку у него слишком короткий период полураспада, чтобы возникать изначально. Однако гелий изначально присутствует в коре Земли, поскольку оба гелий-3 и гелий-4 стабильны, и небольшие количества были захвачены в земной коре при ее формировании. Гелий-3 практически полностью первичен (небольшое количество образуется в результате естественных ядерных реакций в коре). Глобальные поставки гелия (который происходит в газовых скважинах, а также в атмосфере) почти полностью (около 90-99%) радиогены, о чем свидетельствует его обогащение в 10-100 раз радиогенным гелием-4 по сравнению с изначальным соотношением из гелия-4 в гелий-3. Это последнее соотношение известно из внеземных источников, таких как некоторые лунные породы и метеориты, которые относительно свободны от родительских источников гелия-3 и гелия-4.

Как было отмечено в случае свинца-204, радиогенный нуклид часто не является радиоактивным. В этом случае, если его нуклид-предшественник демонстрирует период полураспада, слишком короткий для того, чтобы выжить с первобытных времен, то родительский нуклид исчезнет и теперь известен полностью благодаря относительному избытку его стабильного дочернего элемента. На практике это происходит для всех радионуклидов с периодом полураспада менее 50–100 миллионов лет. Такие нуклиды образуются в сверхновые, но известны как потухшие радионуклиды, так как сегодня они не видны прямо на Земле.

Примером потухшего радионуклида является ксенон-129, стабильный изотоп ксенона, который появляется в избытке по сравнению с другими изотопами ксенона. Он находится в метеоритах, которые конденсировались из первичного пылевого облака Солнечной системы и удерживали первичные йод-129 (период полураспада 15,7 миллиона лет) некоторое время в относительно короткий период (вероятно, менее 20 миллионов лет) между образованием йода-129 в результате сверхновой звезды и образованием Солнечной системы путем конденсации этой пыли. Захваченный йод-129 теперь выглядит как относительный избыток ксенона-129. Йод-129 был первым вымершим радионуклидом, который был обнаружен в 1960 году. алюминий-26 (также выведено из дополнительного количества магния-26, обнаруженного в метеоритах) и железа-60.

Радиогенные нуклиды, используемые в геологии

В следующей таблице перечислены некоторые из наиболее важных радиогенных изотопных систем, используемых в геологии, в порядке уменьшения период полураспада радиоактивного родительского изотопа. Значения, указанные для периода полураспада и постоянной распада, являются текущими согласованными значениями в сообществе геологов изотопов.^[1] ** обозначает конечный продукт распада серии.

Родительский нуклид	Дочерний нуклид	Постоянная распада (год⁻¹)	Период полураспада
¹⁹⁰Pt	¹⁸⁶Операционные системы	1.477 ×10⁻¹²	469,3 млрд лет *
¹⁴⁷См	¹⁴³Nd	6.54 ×10⁻¹²	106 млрд лет
⁸⁷Руб.	⁸⁷Sr	1.402 ×10⁻¹¹	49,44 млрд лет
¹⁸⁷Re	¹⁸⁷Операционные системы	1.666 ×10⁻¹¹	41,6 млрд лет
¹⁷⁶Лу	¹⁷⁶Hf	1.867 ×10⁻¹¹	37,1 млрд лет
²³²Чт	²⁰⁸Pb **	4.9475 ×10⁻¹¹	14.01 млрд лет
⁴⁰K	⁴⁰Ar	5.81 ×10⁻¹¹	11,93 млрд лет
²³⁸U	²⁰⁶Pb **	1.55125 ×10⁻¹⁰	4,468 млрд лет
⁴⁰K	⁴⁰Ca	4.962 ×10⁻¹⁰	1,397 млрд лет
²³⁵U	²⁰⁷Pb **	9.8485 ×10⁻¹⁰	0,7038 млрд лет
¹²⁹я	¹²⁹Xe	4.3 ×10⁻⁸	16 млн. Лет
¹⁰Быть	¹⁰B	4.6 ×10⁻⁷	1,5 млн лет
²⁶Al	²⁶Mg	9.9 ×10⁻⁷	0,7 млн лет
³⁶Cl	³⁶Ar / S	2.24 ×10⁻⁶	310 тыс. Лет
²³⁴U	²³⁰Чт	2.826 ×10⁻⁶	245,25 тыс. Лет
²³⁰Чт	²²⁶Ра	9.1577 ×10⁻⁶	75,69 тыс. Лет
²³¹Па	²²⁷Ac	2.116 ×10⁻⁵	32,76 тыс. Лет
¹⁴C	¹⁴N	1.2097 ×10⁻⁴	5730 г.
²²⁶Ра	²²²Rn	4.33 ×10⁻⁴	1600 лет

В этой таблице Гр = гига год = 10⁹ год, млн лет = мегагод = 10⁶ год, тыс. = килогод = 10³ год

Радиогенное отопление

Радиогенное отопление происходит в результате выделения тепловой энергии из радиоактивный распад^[2] при производстве радиогенных нуклидов. Вместе с жаром от внешнее ядро Земли радиогенный нагрев происходит в мантия составить два основных источника тепла в Земля внутри.^[3] Большая часть радиогенного нагрева Земли возникает в результате распада дочерних ядер в цепочки распада из уран-238 и торий-232, и калий-40.^[4]

Смотрите также

внешняя ссылка

Национальный центр разработки изотопов Государственные поставки радионуклидов; информация об изотопах; координация и управление производством, доступностью и распределением изотопов
Разработка и производство изотопов для исследований и приложений (IDPRA) Программа Министерства энергетики США по производству изотопов и исследованиям и разработкам

[1] Дикин, А.П. (2005). Геология радиогенных изотопов. Издательство Кембриджского университета.

[Allaby-2] Аллаби, Алиса; Майкл Аллаби (1999). «радиогенное отопление». Словарь наук о Земле. Получено 24 ноября 2013.

[Mutter-3] Муттер, Джон К. «Земля как тепловая машина». Введение в науки о Земле I. Колумбийский университет. п. 3.2 Мантийная конвекция. Получено 23 ноября 2013.

[Dumé-4] Дюме, Бель (27 июля 2005 г.). «Геонейтрино дебютируют; радиогенное тепло на Земле». Мир физики. Институт Физики. Получено 23 ноября 2013.

[1]

[2]

[3]

[4]