放射性核素的分布与迁移

铅（z=82）
• 深灰色金属，密度为11.35g/cm3。 • 在空气加热熔化生成氧化物PoO，可导致铅中
毒。 • 是良好的核辐射防护材料。
• 自然界有七个铅的同位素，其中四个是放射性 的，三个是稳定的。
• 老铅，低本底的铅，不含或含水量极少的放射 性铅。
自然界存在的放射性矿物
放射性矿物 矿物名称
第三章 天然放射性核素的分布与迁移
• 为何应用伽马能谱资料可以进行地质填图？ • 天然放射性核素的分布有何规律？
本章重点内容
• 放射性核素的基本特性 • 放射性核素在自然界的分布 • 放射性核素的迁移 • 铀地球化学及成矿地质作用 • 我国典型铀矿类型
结合起来讲
放射性核素的基本特性
• 铀（uranium) • 镭（radium) • 氡（rndon and thoron) • 钋（polonium） • 钍（thorium) • 钾（potassium, kalium)
氡转化为固态的温度约为-113℃。熔点为-71℃。 沸点为-62℃。氡气的密度比空气要重，0℃1个 标准大气压下氡气的密度为9.73×10-3g/cm3 ，常 温下氡及子体在空气中能形成放射性气溶胶而污 染空气。
• 惰性放射性气体，可形成水合物，但自然界不存 在氡的氧化物。较重要的有三个同位素。
• 自然界有三个氡的同位素 222Rn，半衰期：3.824 d 220Rn, 半衰期：55.3 s 219Rn，半衰期：3.96 s
丰度：99.3% 丰度：0.7%
铀的主要物理化学性质-8种
• 多价性：+3，+4，+5，+6 在酸性溶液里：U2+、 U3+、 UO2+、 UO22+
• 化学活泼性： 铀几乎可以与除了惰性气体元素外所有的元素发 生化学反应。块状金属铀在室温条件下的空气中 可以缓慢地被氧化，形成黑色的UO薄膜；高纯 度的金属铀在室温的空气和水中都能自燃。
赋存岩石或矿床
钾矿物
正长石和微斜长石 白云母 明矾石 钾石盐，光卤石
酸性火成岩和伟晶岩的主要组份 酸性火成岩和伟晶岩的主要组份 酸性火山岩的饰变 沉积岩是盐岩沉积
钍矿物 铀矿物
独居石 方钍石 钍石、铀钍矿
沥青铀矿
钒钾铀矿 脂铅铀矿
花岗岩、伟晶岩、片麻岩 花岗岩、伟晶岩 砂矿
花岗岩、伟晶岩及AgPbCu等脉状矿床 砂岩 与沥青铀矿共生
Potassium
• A silver white soft easily metled metal that is a simple substance. It is found in nature in large quantities, but only in combination with other substance, such as in plants and rocks, and it is necessary to the existence of all living things.
钋（z=84）
• 银色金属，具有金属光泽，密度为9.4g/cm3。在 空气或氧中氧化成黄色氧化物。钋及氧化物能溶 于胶酸体，，是生放成射黄性色核Po素C中l4 液重体容。易钋形盐成容胶易体水的解核而素形。成
• 自然界有七个氡的同位素，重要的有： 210Po，半衰期：138.4 d 218Po，半衰期：3.05 min
• U、Th、Ra的分布随深度的增加而减少
• 各圈层中钍的含量约为铀的4倍，且稳定
• 铀在石陨石中的含量高于在铁陨石中的含 量
地球各圈层中铀、钍和镭的含量
地球各圈层
U/ppm
沉积岩
地 花岗岩 壳 玄武岩
地幔 地核
2.6 4.0 1.0 0.012 0.013
Th/ppm
7.0 百度文库3.5 4.0 0.048 0.013
• 氧化还原性： 金属铀和低价态铀都是强还原剂，能与水强烈反 应。 在自然界，不存在金属铀和三价铀的化合物。
铀的主要物理化学性质
• 两重性 酸性：6+与第六副族元素Cr、Mo、W的同价化合 物性质相似，在氧化环境中存在。 弱碱性： 4+与第三副族元素的稀土元素的性质相似， 在还原环境中存在。在深部，与锕系元素共生。
Ra/10-10% Th/U
-
2.7
1.4
3.4
0.34
4.0
0.0040
4.0
0.0010
4.3
在地球壳层中的分布
• P.43 表3-1-1 • 238U、232Th、40K的分布
• 地壳>上地幔>下地幔>地核
• 亲氧性 失去6个价电子后形成稀有气体原子结构（s2 p6）。 是一种亲氧元素，不形成硫化物。
• 歧化性 5+铀离子仅能在pH2-4的水溶液中存在。 • 水解性 4+和6+铀离子都容易水解形成氢氧化物 • 成络性 铀是强络合物形成体，能与无机和有机配
位体形成种类繁多的络合物。迁移和富集！！
镭（Z=88）
• 原子量：226 • 密度为5g/cm3
• 银白色金属，具有金属光泽，在空气中不稳定，易与水 作用而形成Ra(OH)2。在自然界广泛分布。
• 自然界有四个镭的同位素 226Ra，半衰期：1600 a 224Ra, 半衰期：3.64d 228Ra 223Ra
氡（z=86）
元素周期表第Ⅵ周期的零族元素 原子半径：0.13nm 单原子放射性气体分子直径为0.46nm 惰性气体，不活泼，无色无味。
铀（Z=92）
• 原子量：238.029 • 密度为19.05g/cm3 • 原子体积：12.5cm3/mol • 银色金属，具有金属光泽，质较软，易机械加工，
化学性质与铁相似，在空气中易氧化，也易溶于 酸。
• 自然界有三个铀的同位素 238U，半衰期：4.47×1010 a 235U，半衰期：7.04×1010 a 234U，半衰期：2.45×1010 a
放射性核素在自然界的分布
• 在地球壳层中的分布 • 在岩石中的分布 • 在土壤中的分布 • 在地表水中的分布 • 在地下水中的分布
铀在地壳、地幔和地核中的分布
• 地壳（0-35km） • 地幔（35-2900km） • 地核（2900-6371km）
• 地壳的成分相当于花岗岩和玄武岩成分的平均值； 地幔的成分相当于石陨石的成分；地核的成分相 当于铁陨石的平均值