Із всіх радіоактивних елементів у земній корі найбільше міститься 40К (= 2,5 %), тоді як вміст II і ТЬ в десятки і сотні, аЯав мільйони разів менший порівняно з вмістом радіоактивного Калію. Значна частина и і ТЬ земної кори знаходиться в розсіяному стані: в гірських породах, водах, рослинах, живих організмах. Радіоактивні ізотопи земної кори створюють низьку радіоак тивність за рахунок або дуже великого періоду напіврозпаду, або малої енергії випромінювання. У загальній радіоактивності Землі головну роль відіграють 40К, 8ЯЬ, 22 28 з продуктами розпаду, 7 3ТЬ, 3и гзву } бЄ продуктів розпаду вносять порівняно незначний вне з сок у загальну активність порід Землі. 8 ІІЬ характеризується по 7 рівняно малою енергією у-квантів. У зв’язку з цим на поверхні Землі понад 98 % всієї у-активності зумовлено лише 4К та продуктами 0 розпаду и і ТЬ. Вміст основних радіоактивних ізотопів у різних типах порід на ведено у таблиці 10.1.
Таблиця 10.1. Вміст радіоактивних ізотопів (у вагових
в гірських породах (за О. П. Виноградовим, 1959) Ізотопи Ультраосновні породи (дуніт, перидотит) «к 3,6-10* 0,6-104 *“ІЬ 55 3и....~ 510Г7 3-Ю'' Н<Ґ* 1,3-10* 3-10^ 5-Ю3 2,1Л0? 2,8-10і 7-Ю -4 1,8-10"* 4-КҐ* 5,6-10'3 ІДКҐ’ 3,2-104 3-Ю 4 4,2-103 1,3-1Г 03 2,5-Ю 4 Основні породи (габрота ін.) Середні породи (діорит, андезит) Кислі породи (граніти і гранодіорити) Осадові породи (глини, сланці)
Радіоактивність земної кори визначається магматичними гірсь кими породами, які переважають у ній. Залежно від вмісту в них ЗЮ2 в о н и поділяються на кислі, середні, основні й ультраосновні (див. гл. 12). Кислі гірські породи (граніт) більш радіоактивні, ніж основні (базальт, габро). У залежності від місцезнаходження та інших умов радіоактивність окремих порід може значно відрізнятись. Загалом радіоактивні ізотопи накопичуються у ряду вивержених порід від ультраосновних до кислих. Радіоактивність осадових порід нижча, ніж кислих магматич них. Серед осадових порід, найбільшим вмістом и, ТИ, К, ЯЬ відзна чаються глини. Проте концентрація радіоактивних елементів у оса довому шарі, особливо в прибережних зонах морів і океанів, іноді перевищує середнє значення в десятки й сотні разів. Наприклад, разом із слабо радіоактивними глинами зустрічаються такі, радіо активність яких близька до радіоактивності гранітів. Радіоактивність метаморфічних гірських порід вивчена недостат ньо. Є повідомлення про те, що вміст І1а і II в них займає проміжне між осадовими і магматичними породами значення. У більшості гірських порід спостерігається радіоактивна рівно вага між родоначальниками радіоактивних рядів и і ТЬ і продук тами їх розпаду. Проте є великі зони, в основному на межі літосфе ри і гідросфери, де рівновага між Іі, ТЬ і продуктами їхнього роз паду порушена. Найбільш характерне це для дна океану. У верхній частині океанічного мулу суцільно спостерігається різка перевага 20 над рівноважною з и концентрацією. їх відношення досягає 3ТЬ 10 в одиницях активності.
У континентальних біогенних осадах (торф, намул та ін.) також відсутня радіоактивна рівновага між членами уранового ряду; час то вони значно збагачені Ііа. Якщо на території, де близько до поверхні залягають збагачені важкими радіоактивними речовинами породи, рівень опромінен ня істотно перевищує середнє значення потужності дози, властивої радіоактивним провінціям, то є підстава очікувати на певні радіо біологічні ефекти. Такі території називають природними радіо екологічними аномаліями. Такі аномалії є у багатьох місцях земної кулі. У Бразилії, в місце вості, де на поверхню виходять монацитові піски (провінція Гуарапуава), вулканічні інтрузивні породи (Аракса-Тапіра) реєструються дуже високі рівні природного радіоактивного фону. Високі потуж ності поглинутої дози - до 5,5 мкГр/год характерні для радіоеколо гічної аномалії в Ірані (провінція Рамсар). Велика радіоекологічна аномалія площею 212 км2 є в Індії (штат Керала). Тут потужність еквівалентної дози в середньому становить 0,7 сЗв/рік, а в окремих частинах цієї провінції досягає 1,5 сЗв/рік (Гродзинський, 2001). Концентрація радіоактивних елементів у ґрунтах визначається радіоактивністю материнських порід і сукупністю наступних про цесів ґрунтоутворення. Первинні радіоактивні елементи, які є в ґрунтоутворюючих породах і ґрунтах, можна поділити на дві підгрупи. До першої підгрупи належать елементи, всі ізотопи яких є радіоак тивними. Вони утворюють три радіоактивних ряди. 1. Ряд урану, родоначальником якого є 28 (ТІ/2 = 4,5-109років), 3и включає 17 радіоактивних ізотопів. З проміжних продуктів розпа ду варто відзначити 26 2Ка, який є хімічним аналогом елементівбіофілів Са і а також 22 2Яп. Кінцевим продуктом розпаду дано го ряду є стабільний ізотоп 26 0РЬ. 2. Ряд актиноурану, родоначальником якого є И5и (Т1/2 = 7,1 10'° років), включає 14 радіоактивних ізотопів, кінцевим продуктом є “’РЬ. 3. Ряд торію, родоначальником якого є 22 (Т1/2 = 1,4- 10|0років), 3ТЬ включає 12 радіоактивних ізотопів, кінцевим продуктом розпаду є 28 0РЬ. Більша частина проміжних продуктів розпаду - короткоживучі ізо топи, які в основному випромінюють а-частки, деякі - Р- і у-частки. До другої підгрупи належать елементи, що містять окремі радіо активні ізотопи і здатні до радіоактивного розпаду (4 К, 8ЯЬ, 4Са, 0 7 8 % та ін.). гг Природна радіоактивність ґрунтів загалом невелика, однак тут бувають певні аномальні відхилення. Середній вміст радіоактив
них елементів у грунтах Європи і Північної Америки характери зується наступними значеннями: и - 1,6-104%, Тії - 6-Ю4%, що є нижче від середньої радіоактивності осадових гірських порід. Мак симальна концентрація и,ТЬ, К властива ґрунтам, які утворені на кислих магматичних породах і глинах. Радіоактивність чорнозем них і каштанових ґрунтів вища, ніж сірих лісових і підзолистих (таб лиця 10.2). Таблиця 10.2. Вміст Торію і Калію в деяких типах ґрунтів, % Типи ґрунтів Дернові слабо- і середньо підзолисті Світло-сірі і сірі лісові Чорноземи середньогумусні Тємно-каштанові Япі'Ю4 3,3 4,8 6,0
значених елементів. Кореневі системи рослин однаково засвоюють як Са, так і Бг, як К, так і С$. Таким чином радіоактивні елементи включаються в біологічний кругообіг і з рослинною та тваринною їжею потрапляють в організм людини. Щоб зменшити надходження у рослини Бг і С$ підвищують у ґрунтах вміст Са і К шляхом вапнування кислих ґрунтів та внесен ня високих доз калійних добрив.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Радіоактивність земної кори і ґрунтів» з дисципліни «Геофізична екологія»
