ИЗОТО́ПНАЯ СИСТЕ́МА
-
Рубрика: Геология
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
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 D/H,13C/12C,N15/14N,O17/18O/16O,S32/33S/34S, а также И. с. более тяжёлых элементов – 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.