ИЗОТО́ПНАЯ СИСТЕ́МА

ИЗОТО́ПНАЯ СИСТЕ́МА, со­во­куп­ность ста­биль­ных не­ра­дио­ген­ных изо­то­пов (ну­к­ли­дов) од­но­го хи­мич. эле­мен­та или ге­не­ти­че­ски свя­зан­ных изо­то­пов двух или бо­лее эле­мен­тов. Со­став И. с. оп­ре­де­ля­ют с по­мо­щью изо­топ­но­го ана­ли­за. В И. с. из ста­биль­ных не­ра­дио­ген­ных изо­то­пов от­но­сительная рас­про­стра­нён­ность изо­то­пов варь­и­ру­ет вслед­ст­вие изо­топ­но­го фрак­цио­ни­ро­ва­ния, оп­ре­де­ляе­мо­го изо­топ­ны­ми эф­фек­та­ми. В гео­ло­гии изу­че­ние та­ких И. с., как $\ce{D/H,\,^{13}C/^{12}C,\, ^{15}N/^{14}N,\, ^{17}O/^{18}O/^{16}O,\, ^{32}S/^{33}S/^{34}S}$, а так­же И. с. бо­лее тя­жё­лых эле­мен­тов – $\ce{Ca,\, Cr,\, Fe,\, Cu,\, Zn,\, Se,\, Mo}$ и др., по­зво­ля­ет вос­ста­но­вить фи­зи­ко-хи­мич. ус­ло­вия фор­ми­ро­ва­ния гео­ло­гич. объ­ек­тов (гор­ных по­род, руд) и ис­точ­ник их ве­ще­ст­ва. И. с. соз­да­ют­ся ис­кус­ст­вен­но пу­тём вве­де­ния изо­топ­ных ме­ток ве­ще­ст­ва (ис­поль­зу­ют­ся в ана­ли­тич. хи­мии, био­ло­гии, ме­ди­ци­не); воз­ни­ка­ют вслед­ст­вие сдви­гов изо­топ­но­го со­ста­ва, ини­ции­руе­мых в тех­но­ло­гических про­цес­сах атом­ной пром-сти (при изо­топ­ном обо­га­ще­нии).

И. с. из ге­не­ти­че­ски свя­зан­ных изо­то­пов двух или бо­лее эле­мен­тов со­сто­ят из ра­дио­ак­тив­но­го и об­ра­зую­ще­го­ся из не­го ста­биль­но­го ра­дио­ген­но­го изо­то­пов. В гео­ло­гии на ос­но­ве ана­ли­за И. с., в ко­то­рых про­ис­хо­дит на­ко­п­ле­ние ра­дио­ген­ных изо­то­пов за счёт рас­па­да ра­дио­ак­тив­ных изо­то­пов, разл. ме­то­да­ми оп­ре­де­ля­ют изо­топ­ный гео­ло­ги­че­ский воз­раст; в ар­хео­ло­гии – воз­раст древ­них че­ло­ве­че­ских куль­тур. Дос­то­вер­ное оп­ре­де­ле­ние воз­рас­та гео­ло­гич. объ­ек­тов воз­мож­но с ис­поль­зо­ва­ни­ем за­кры­тых И. с. (ес­ли да­ти­руе­мые гор­ные по­ро­ды и ми­не­ра­лы в те­че­ние все­го вре­ме­ни су­ще­ст­во­ва­ния не под­вер­га­лись воз­дей­ст­вию вы­со­ких темп-р, дав­ле­ния, хи­ми­че­ски ак­тив­ных флюи­дов, при­во­дя­ще­му к ми­гра­ции из сис­тем ра­дио­ген­ных изо­то­пов). И. с. с дол­го­жи­ву­щи­ми ра­дио­ак­тив­ны­ми изо­то­пами ($\ce{^{87}Rb–^{87}Sr,\, ^{147}Sm–^{143}Nd,\, ^{238}U–^{206}Pb,\,^{235}U–^{207}Pb,\, ^{187}Re–^{187}Os,\, ^{40}K–^{40}Ar}$ и др.) по­зво­ля­ют из­ме­рять от­рез­ки вре­ме­ни от де­сят­ков тысяч лет до дли­тель­но­сти су­ще­ст­во­ва­ния Зем­ли и Сол­неч­ной сис­те­мы. Ана­лиз этих сис­тем дал воз­мож­ность ус­та­но­вить воз­рас­тные гра­ни­цы эта­пов гео­ло­гич. ис­то­рии, оп­ре­де­лить точ­ный воз­раст Зем­ли (4,566 млрд. лет). В кос­мо­хи­мии ис­сле­ду­ют И. с. с от­но­си­тель­но ко­рот­ко­жи­ву­щи­ми ра­дио­ак­тив­ны­ми изо­то­па­ми, син­те­зи­ро­ван­ны­ми в мо­мент воз­ник­но­ве­ния Сол­неч­ной сис­те­мы, та­кие как $\ce{^{129}I–^{129}Xe,\, ^{182}Hf–^{182}W,\, ^{26}Al–^{26}Mg,\, ^{146}Sm–^{142}Nd}$. От­кры­тые И. с., со­стоя­щие из ра­дио­ак­тив­но­го и ста­биль­но­го ра­дио­ген­но­го изо­то­пов, ис­сле­ду­ют при ре­кон­ст­рук­ции тер­мич. ис­то­рии гор­ных по­род и ми­не­ра­лов. Экс­пе­ри­мен­таль­но оп­ре­де­лив ми­гра­ци­он­ные па­ра­мет­ры изо­то­пов по ос­тав­шим­ся в ми­не­ра­ле кон­цен­тра­ци­ям ра­дио­ген­но­го и ра­дио­ак­тив­но­го изо­то­пов, об­ра­зую­щих И. с., оце­ни­ва­ют про­дол­жи­тель­ность ми­гра­ции и тем­пе­ра­тур­ные ус­ло­вия. По от­кры­тым И. с., на­ру­шен­ным крат­ко­вре­мен­ным воз­дей­ст­ви­ем на ми­не­рал и гор­ную по­ро­ду вы­со­ких темп-р, дав­ле­ния, хи­ми­чес­ки ак­тив­ных флюи­дов, при оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях мож­но ус­та­но­вить пра­виль­ный гео­ло­гич. воз­раст. Для это­го ис­поль­зу­ют изо­топ­но-гео­хи­мич. мо­де­ли, ко­ли­чест­вен­но учи­ты­ваю­щие ми­гра­цию изо­то­пов.