Радиоактивные элементы в морской воде и глубоководных осадках

Заметная концентрация радия в глубоководных осадках впервые была установлена Джоли [1908], проведшим определения содержания радия в пробах донных осадков, собранных экспедицией Челленджера. С тех пор уже накоплено значительное количество данных о концентрации радия в глубоководных осадках. Получил подтверждение факт, что морские донные осадки с глубин более 2000м обычно содержат радия больше, чем гранитоидные породы суши. Повышенная концентрация радия особенно заметна в красных глинах. (Табл.7).

Таблица 7. Содержание радия в континентальных породах и морских донных осадках, 10-12 г Ra/л

Как видно из данных таблицы 7 наибольшее содержание радия среди континентальных пород наблюдается в гранитах; однако глубоководные осадки содержат радия гораздо больше. Что касается механизма концентрации радия в глубоководных осадках, то, согласно имеющемуся объяснению, ионий, являющийся изотопом тория и родителем радия, осаждается в них вместе с гидроокисью железа. Частично концентрация радия может быть связана с аккумуляцией в осадках самого радия; вместе с тем считается, что осаждение урана из морской воды значительно меньше.

Имеется ряд аналитических данных о содержании радия в морской воде. Эванс и другие [1938] провели определение среднего содержания радия в сложной пробе морской воды и установили, что оно равно 0,08 х 10^-12 г/л, а среднее содержание урана в морской воде составляет 1,5 х 10^-6 г\л.

В отношении аккумуляции радия в глубоководных осадках Хамагуши [1939] высказал предположение, что радий осаждается вместе с коллоидальными частицами гидроокиси и окиси железа и марганца. Его предположение подтверждается концентрацией марганца и железа в глубоководных осадках.

Длительность периода со времени начала генерации ионием радия до времени образования максимального количества радия по расчетам составляет около 10 000 лет.

По Крелю, на распределение радия в осадках в основном влияют колебания в скорости осаждения иония, вариации общей скорости седиментации, а также диффузия и адсорбция в осадках радия и иония. Крель получил примерную величину скорости осаждения иония около 1-20 мм/1000 лет, а содержание иония в океане составляет (3,1/1) х 10^-15 г/мл.

Холланд и Калп [1956] исследовали катионный обмен радия и иония на поверхности пелагических осадков, используя для иония (Th²³⁰) и радия (Ra²³⁶) в качестве трассеров радиоторий (Th²³⁸) и торий-Х (Ra²²⁴). Полученные результаты показали, что количества абсорбированного осадками иония и радия сопоставимо с наблюдаемым в современных глубоководных осадках. Этот факт свидетельствует о том, что одними из механизмов извлечения иония и радия из воды океана являются адсорбция и базовый обмен.

Аррениус, Брамле и Пиччиотто [1957] изучили распределение a-активности в глубоководных осадках севера экваториальной части Тихого океана. Полученные ими результаты свидетельствуют о том, что около половины a-активности связано с фрагментами и обломками скелетных костей рыб, экскрементами животных зоны бентоса и мелкими (,1 мк) высокопреломляющими кристаллами (вероятно, барит); другая половина, внутри пор осадков. Пятна с высокой a-активностью, наблюдаемые у обломков костей рыб, обычно связываются с изотопами тория и их производными.

Пиччиотто и Вилгейм [1954] предложили новый хронологический метод, основывающийся на отношении иония и тория (Th²³⁰/Th²³²). Так как ионий или Th²³⁰,имеет период полураспада гораздо больше (1,4 х 10¹⁰ лет), то можно определить абсолютный возраст, если в пробе глубоководного осадка не содержится детритовый материал. По их данным содержание иония в морской воде менее 2 х 10^-13 г Io/л.

Заключение

В заключении я хотела бы затронуть, являющуюся для меня наиболее интересной проблему баланса гидросферы и атмосферы по содержанию в них СО₂:

Как мы видим из данных указанных выше углерод, некогда находившийся в первичных гидросфере и атмосфере, в настоящее время связан в осадочных породах, и количество его примерно в 600 раз превосходит содержание углерода в современных атмосфере и океане. Но если бы всего 1% углерода существующих осадочных пород вдруг перешел бы обратно в гидросферу и атмосферу, то многие современные морские организмы перестали бы существовать. С другой стороны, судя по скорости современного осадконакопления, не будь постоянного поступления новых количеств СО₂, в гидросфере и атмосфере через несколько сотен лет наступила бы нехватка углекислоты. В этом случае вместо кальцита (СаСО₃) главным компонентом морских осадков стал бы брусит Mg(OH)₂. Однако в геологической истории прошлого отсутствуют признаки резкого вымирания большого количества морских организмов или осаждения Mg(OH)_2. Поэтому весьма вероятно, что в течение всех геологических периодов баланс компонентов гидросферы и атмосферы был в значительной степени сходен с современными обуславливался постоянным регулярным поступлением СО₂ без резких колебаний его содержания.

Список использованной литературы

1. Я. Мияки. Основы геохимии. Л.:Недра, 1969 г.

2. А.И. Перльман. Геохимия. М.: Высшая школа, 1989г.