10.Радиогенные изотопы

Радиоакти́вные изото́пы — изотопы, ядра которых нестабильны и испытывают радиоактивный распад. Большинство известных изотопов радиоактивны (стабильными являются лишь около 300 из более чем 3000 нуклидов, известных науке). У любого химического элемента есть хотя бы несколько радиоактивных изотопов, в то же время далеко не у всех элементов есть хотя бы один стабильный изотоп; так, все известные изотопы всех элементов, которые в таблице Менделеева идут после свинца, радиоактивны.

Изотопы - разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре. Все изотопы одного элемента имеют одинаковый заряд ядра, отличаясь лишь числом нейтронов.

Изотоны - атомы (или ядра) с разным количеством протонов в ядре, но с одинаковым количеством нейтронов.

Изобары – атомы (или ядра) с одинаковым значением массового числа А, но с разными количествами протонов Z и нейтронов N

11.Закон радиоактивного распада, период полураспада

Если в образце в момент времени t имеется N радиоактивных ядер, то количество ядер dN, распавшихся за время dt пропорционально N.

dN = -λNdt. где λ – это постоянная распада

п ри t=0, N=N₀, откуда:

Период полураспада T_1/2 - время, за которое первоначальное количество радиоактивных ядер уменьшится в два раза. T_1/2 = ln2/λ=0.693/λ = τln2.

12.Радиогенные изотопы как трассеры геохимических процессов

При использовании процессов радиоактивного распада для изучения пород и минералов удобно соотносить число атомов радиогенного и дочернего продуктов распада не с первоначальным числом атомов а с числом родительского радионуклида.

D*=N₀-N, подставляем N=N_0*e^-λt , тогда: D*= N_*( e^-λt – 1).

В общем случае число атомов дочернего продукта (D),присутствующих в системе,

определяется уравнением, где D₀ – первоначальное (t=0) число атомов дочернего нуклида. D= D₀+D* это равносильно D= D₀+ N_*( e^-λt – 1).

Условия при которых уравнение можно решить относительно t:

1. Порода или минерал не должен терять ни родительский, ни дочерний нуклиды. Образец породы или минерал должен быть закрытой системой относительно родительского и дочернего нуклидов.

2. Величина D₀ необходимо приписывать реальные значения. Это обычно возможно. Особенно когда D* намного больше D₀.

3. Значение постоянной распада l должно быть точно известно.

И змерение D и N должно производиться с достаточной точностью, и полученные значения должны быть представительными по отношению к датируемой породе или минералу.

13.Методы определения абсолютного возраста.

Истинную продолжительность отдельных геохронологических единиц можно установить только радиогеохронологическими методами или методами определения абсолютного возраста.

Изотопный возраст устанавливается путем сравнения количества содержащегося в породе радиоактивного элемента и количества продуктов его распада, т.е. его изотопов. Экспериментально для каждого радиоактивного изотопа определен период полураспада. Этот процесс идет с постоянной и практически независящей от внешних условий скоростью, что дает нам возможность точно определять возраст пород, содержащих радиоактивные элементы и продукты его распада.

В зависимости от конечных продуктов распада различают следующие методы: свинцовый (уран-свинцовый), гелиевый, рубидий-стронциевый, калий-аргоновый, углеродный, самарий-неодимовый, аргон-аргоновый и др.

Свинцовый метод определяет количество урана, тория и количество продуктов их распада – радиогенного свинца. Применим для определения возраста магматических и метаморфических пород.

Рубидий-стронциевый метод основан на распаде радиоактивного изотопа ⁸⁷Rb и превращения его в изотоп стронция ⁸⁷Sr. Период полураспада рубидия равен 47 000 лет. Этим методом определяется возраст магматических как по минералам, так и по валовым пробам.

Самарий-неодимовый метод основан на распаде самария ¹⁴⁷Sm с периодом полураспада 153 млрд. лет. Конечным продуктом является радиогенный ¹⁴⁴Nd. Хорошо для определения возраста магматических и глубокометоморфизированных докембрийских пород.

Гелиевый метод основан на сравнении ²³⁸U или ²³²Th и продуктов их распада – гелия.

Калий-Аргоновый метод. Возраст магматических пород определяется по изотопам ⁴⁰К и продуктам их распада ⁴⁰Ar с периодом полураспада 1300 млн. лет.

Радиоуглеродный метод (¹⁴С/¹²С) применяется в основном в археологии и антропологии для опрделения возраста костных остатков у углей в местах первобытных стоянок людей.