地球的放射性

地球内部广泛分布放射性物质而使其显示放射性。目前已发现能产生放射性的元素和同位素有30多种，在地球中最重要的是238U、235U、232Th、87Rb、40K等（表2-3）。许多可以成为放射系列。如铀系、锕系和钍系。铀系的母元素是238U，它的寿命最长，半衰期达4.47×109年。整个系列由18种放射性同位素组成。其中最重要的蜕变产物是镭，最后形成稳定的铅同位素。

表2-3 岩石放射性元素含量

（据周惠兰，1990）

在元素蜕变过程中，放出α、β和γ射线。3种射线中，α射线穿透力最弱，在空气中只能穿过几厘米，在岩石中只能穿过几十微米。β射线穿透力稍强，约为α射线的100倍。γ射线穿透力最强，在空气中可以穿过数百米，在岩石中能穿透几十厘米到一米。因此，在实际工作中，常通过γ射线测量来寻找放射性矿床或与放射性元素有关的矿床，这称为放射性勘探。

在放出不同射线的同时，蜕变中还释放出大量的热。238U→206Pb生热率是9.42×10-8J／g ·s；235U→207Pb生热率是56.94×10-8J／g·s。所以，放射性元素又是地球内部热的重要来源。据估算，在地下0～100km深度，放射性热占50%。自地球诞生以来，放射性热使地球温度升高了1500℃。

放射性元素在地球内部的分布是不均匀的。从岩石放射性元素测量可知，地壳中的放射性元素含量最高，其次是上地幔（表2-3）。更深处的含量可能与球粒陨石相当，关于它们的分异过程和原因尚不清楚。

除长寿命放射性元素外，在地球形成初期还可能有半衰期小的短寿命放射性元素。例如，26Al，36CI，60Fe等，半衰期105～107年，大大小于地球年龄，所以现在已不存在。这部分元素在地球早期演化中的意义值得重视。

由于放射性元素衰变过程恒定，利用长半衰期元素及其衰变产物的数量，可以测定矿物的年龄，称为放射性年龄，是常用的地质测年方法。