Геохимия изотопов радиоактивных элементов ( U, Th, Ra)

1. Основными факторами, определяющими геохимию изотопов U, Th, Ra являются : 1) химические свойства изотопов, 2) их радиоактивные свойства и 3) физико-химические особенности среды. При равных условиях среды геохимия родоначальников рядов распада ²³⁸U и ²³²Th зависит лишь от их химических свойств. Геохимия промежуточных членов рядов, помимо химических свойств, обусловлена радиоактивностью: а) связью с родоначальником ряда; б) скоростью радиоактивного распада (накопления); в) диффузией атомов отдачи; г) зависимостью от присутствия носителей (для изотопов урана - ²³⁸U, для изотопов тория - ²³²Th, для изотопов радия - стабильный Ва).

2. Отражением геохимического поведения радионуклидов - членов радиоактивных рядов распада в тех или иных физико-химических условиях среды является состояние радиоактивного равновесия, которое является индикатором "открытости" системы. Для удобства одновременного рассмотрения нескольких радионуклидов, принадлежащих к одному ряду распада, был предложен методический прием - радионуклидные спектры.

3. Для зоны гипергенеза радиоактивное равновесие в рядах распада является скорее исключением, чем правилом. Особенности отклонения от равновесия отдельных радионуклидов и разделения изотопов одного и того же элемента отражают различия их геохимического поведения в зависимости от физико-химических условий среды. Выявленные закономерности могут быть использованы в качестве геохимических трассеров миграции радиоактивных элементов и активного взаимодействия порода-вода для более глубоких зон экзогенеза.

4. В условиях техногенного радиоактивного загрязнения среды наблюдаются резко аномальные отклонения от радиоактивного равновесия в рядах распада, которые преимущественно обусловлены: а) влиянием на миграцию радионуклидов техногенно измененной среды, находящейся в условиях выветривания и б) наличием высокого градиента концентраций радионуклидов в системе загрязнение - фона, усиливающего диффузию атомов отдачи.

5. Для вулканических очагов, напротив, характерно квазиравновесное состояние между членами одного ряда, которое может сравнительно слабо нарушаться в процессе активной фазы извержения за счет вторичных процессов. Отсутствие механизма разделения изотопов одного и того же элемента позволяет использовать параметры K_Pb и K_Th (торий-урановые отношения, расчитываемые по изотопам Pb и Th) в качестве геохимических трассеров. Впервые составлены и объяснены с точки зрения геохимии их систематики, предложена новая генетическая диаграмма K_Th - K_Pb, позволяющая определять принадлежность источников вулканических пород к деплетированному, либо - обогащенному резервуару и оценивать характер вторичного воздействия на эти источники. В частности, выявлено глобальное обогащение U подокеанской мантии.

6. Предложена новая схема формирования изотопной гетерогенности океанической мантии в "горячих точках". Согласно схеме эта гетерогенность возникает в результате взаимодействия сравнительно однородных по изотопному составу плюмов с гетерогенными участками верхней мантии. При построении схемы впервые в изотопной геохимии был использован метод факторного анализа. На основании предложенной схемы получила логическое объяснение причина неоднородности изотопного состава мантийного Не в горячих точках, которая обусловлена различной степенью его разбавления радиогенным ⁴Не, в связи с неоднородностью распределения ²³⁸U и ²³²Th в верхней мантии под океаном.