Вопрос 4: радиоактивные св-ва минералов.

Открыты в конце 19 в. Существенное влияние на состав и структуру минеральных видов оказывает радиоактивность — явление, связанное с осо­бенностями строения ядра, когда количество протонов или нейтронов в нем превышает оптимальное соотношение. При повышенном содержании протонов ядро теряет один положительный заряд, либо выделяя +частицу (позитрон), либо вовлекая из электронной оболочки атома один электрон. В случае повышенного содержания ней­тронов ядро теряет отрицательный заряд, выделяя -частицу (электрон). Элементы, ядра которых обладают указанными особенно­стями, называются радиоактивными, а изменения, происходя­щие в них, — радиоактивным распадом. При выделении +частицы ядро теряет массу в четыре еди­ницы и два положительных заряда и как бы перемещается в таблице Менделеева на две клетки влево. При выделении -частицы ядро почти не изменяет массы, но приобретает один положительный заряд и перемещается на одну клетку вправо.

Такими св-ми обладают тяжелые атомы конца ПС Менделеева, обладающие св-вом самораспада с выделением α – частиц. Радиоактивный распад происходит самопроизвольно и при­водит к беспрерывному превращению одних атомов в другие, в результате чего ядро приобретает более устойчивое соотно­шение протонов и нейтронов.Распад постоянен, не подвержен химическим и физическим условиям. Скорость радиоактивного распада различна, но постоянна для каждого элемента. При радиоактивном распаде полови­на атомов, независимо от их числа, превращается всегда за одно и то же время (Т), характерное для данного элемента и называемое его периодом, или временем полураспада. Радиоактивный распад приводит к образованию устойчи­вых неактивных элементов. Наиболее склонны к радиоактив­ному распаду отдельные изотопы химических элементов. Природную радиоактивность на Земле создают торий (Th²³²) и три изотопа урана (U²³⁸, U²³⁵, U²³⁴). Природную радиоактивность создают и легкие радиоактив­ные элементы (С¹⁴, К⁴⁰, Rb⁸⁷ и др.). Продолжительность существования радиоактивных элемен­тов зависит от величины их периода полураспада. Так, напри­мер, период полураспада U238 равен 4,50*10⁹ лет; U234—2,52*10⁴ лет. Следовательно, уран и торий могут сохра­няться в минералах на протяжении нескольких геологических периодов. Радиоактивность минералов обычно выделяют по ионизации воздуха, которая происходит в процессе радиоактивного распада и фиксирует разными ионизационными камерами. В стационарных условиях (в лаб.) радиометром определяется α,β,γ – активность, связанная с разными видами радиационного излучения. В полевых условиях – только γ – излучение. Для получения характера распада радиоактивных минералов и элементов в г\п и рудах используют метод радиографии. Он основан на способности радиоактивного излучения засвечивать фотоматериалы. Для этого делают плоский скол в минерале → поляризуют → прикрепляют к фотобумаге → выдерживают → проявляют пластинки и сравнивают с нормальной фотографией шлифа. Очень часто радиоактивность минералов определяется визуально – проявляются в виде плеохраичных двориков. Они образуются вокруг радиоактивных минералов: циркона и т.д., заключенных в железистые силикаты: слюды, пироксены, амфиболы и т.д. Плеохраизм – изменение окраски. При радиоактивном распаде α – частицы окисляют Fe²⁺, входящих в состав силикатов и переводят его в Fe³⁺(на зеленом фоне образуется коричневое пятно). В результате распада радиоактивные минералы приобре­тают иную структуру, а окружающие их минералы претерпе­вают изменения химического состава и некоторых физических свойств.

Радиоактивные св-ва минералов имеют важное значение для определения их абсолютного возраста, т. к. радиоактивный распад используется как часы и продолжается по одинаковой скорости, а она известна и можно оценить время образования минералов, точно измерив соотношения между радиоактивными продуктами конечного распада. Существуют разные варианты определения возраста, они основаны на различных радиоактивных изотопах: U-U, Rb-Sr, Ra-C И т.д. В настоящее время известно более 190 минеральных видов и разновидностей, содержащих радиоактивные элементы. Это главным образом кислородные соединения, в которых уран находится в четырехвалентной или шестивалентной форме, а также такие, в которых одновременно присутствует и четырех­валентный и шестивалентный уран. Кроме того, уран и торий входят в состав минералов, изоморфно замещая друг друга, а также Zr, Ca и другие элементы. Относительные количества радиогенного Pb, U, Th и других радиоактивных элементов в минералах непосредственно свя­заны с их геологическим возрастом, на чем и основано абсо­лютное определение возраста минералов и горных пород.