Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87
^87Sr утворюється в результаті β-розпаду ^87Rb з періодом напіврозпаду 4,88·10^10 років. Раніше рубідієвмісні біотити було встановлено в рідкіснометальних пегматитах Шполяно-Ташлицького рудного району центральної частини Українського щита. У цих біотитах нами було визначено вмісти Rb і ^87Sr γ-актив...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2011
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37786 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87 / А.А. Вальтер, Н.П. Дикий, Г.К. Еременко, Ю.В. Ляшко, А.В. Андреев, А.И. Писанский // Доп. НАН України. — 2011. — № 6. — С. 102-106. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859794202780499968 |
|---|---|
| author | Вальтер, А.А. Дикий, Н.П. Еременко, Г.К. Ляшко, Ю.В. Андреев, А.В. Писанский, А.И. |
| author_facet | Вальтер, А.А. Дикий, Н.П. Еременко, Г.К. Ляшко, Ю.В. Андреев, А.В. Писанский, А.И. |
| citation_txt | Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87 / А.А. Вальтер, Н.П. Дикий, Г.К. Еременко, Ю.В. Ляшко, А.В. Андреев, А.И. Писанский // Доп. НАН України. — 2011. — № 6. — С. 102-106. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | ^87Sr утворюється в результаті β-розпаду ^87Rb з періодом напіврозпаду 4,88·10^10 років. Раніше рубідієвмісні біотити було встановлено в рідкіснометальних пегматитах Шполяно-Ташлицького рудного району центральної частини Українського щита. У цих біотитах нами було визначено вмісти Rb і ^87Sr γ-активаційними методами та загального Sr рентгенофлуоресцентним методом. Середнє значення чистоти ^87Sr у біотиті становило 93,6%.
^87Sr is formed by the β-decay of ^87Rb with a half-live period of 4.88·10^10 years. Early the rubidium-bearing biotite was discovered in rare elements pegmatites of the Shpola-Tashlik ore district in the central part of the Ukrainian shield. In such biotites, we distinguished the Rb and ^87Sr contents by γ-activation methods and a whole Sr by the X-ray fluorescence method. A mean value of ^87Sr purity in biotite is determined to be 93.6%.
|
| first_indexed | 2025-12-02T12:35:28Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
6 • 2011
НАУКИ ПРО ЗЕМЛЮ
УДК 540.4
© 2011
А.А. Вальтер, Н. П. Дикий, Г. К. Еременко, Ю.В. Ляшко,
А.В. Андреев, А. И. Писанский
Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого
изотопа стронция-87
(Представлено академиком НАН Украины Е.Ф. Шнюковым)
87Sr утворюється в результатi β-розпаду 87Rb з перiодом напiврозпаду 4,88 · 1010 ро-
кiв. Ранiше рубiдiєвмiснi бiотити було встановлено в рiдкiснометальних пегматитах
Шполяно-Ташлицького рудного району центральної частини Українського щита. У цих
бiотитах нами було визначено вмiсти Rb i 87Sr γ-активацiйними методами та загаль-
ного Sr рентгенофлуоресцентним методом. Середнє значення чистоти 87Sr у бiотитi
становило 93,6%.
Стабильные и долгоживущие радиоактивные атомы насчитывают около 300 изотопов (от 1
до 10 для каждого элемента). Изотопы различаются количеством нейтронов в ядрах, поэто-
му слабо отличаются друг от друга по химическим свойствам. Однако их ядерные свойства
иногда отличаются значительно.
В изотопном составе природных объектов (даже для легких атомов) различия доста-
точно “тонкие”, в связи с этим они широко используются в геологии для генетических по-
строений. Менее изучен и оценен факт существования в природе редких изотопов в чистом
состоянии, однако области применения чистых изотопов постоянно расширяются. В насто-
ящее время изотопное сырье использует ядерная промышленность, стабильные изотопы
применяются для получения широкого спектра “меченых атомов”, в частности для произ-
водства большого набора лечебных и диагностических медицинских радиоактивных препа-
ратов. Изотопные спектральные сдвиги в разных свойствах веществ можно использовать
для защиты денег, документов, различной информации, для управления лазерными систе-
мами. Чистые изотопы — важный материал для ядерно-физических и некоторых других
научных исследований.
Изотопное разделение — дорогой процесс, поэтому чистые изотопы, особенно редкие,
стоят в десятки и сотни тысяч раз дороже естественной смеси изотопов элемента той же
степени чистоты. В связи с этим можно допустить, что поиски и использование случаев
аномального природного изотопного обогащения могут стать актуальными и экономически
весьма выгодными.
102 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №6
По-видимому, единственным процессом, приводящим к накоплению в природе редких
изотопов в чистом виде, является образование в минералах радиогенных нуклидов при
ядерных превращениях. Это становится возможным, когда в составе исходной минераль-
ной матрицы присутствуют долгоживущие радиоактивные изотопы, в результате распа-
да которых образуются радиогенные нуклиды, принадлежащие элементу, отсутствующему
в исходном минерале. Реализации такого процесса содействуют геохимические и кристал-
лохимические факторы [1].
Накопление радиогенного изотопа во времени, если минерал все время являлся закрытой
системой, описывается выражением [2]:
Cрг = Cра · [exp(ln 2 t/T1/2)− 1],
где Cрг — концентрация радиогенного изотопа; Cра — концентрация радиоактивного изо-
топа; t — возраст минерала; T1/2 — период полураспада радиоактивного изотопа.
Накопление чистого 87Sr в древних рубидийсодержащих минералах является одним из
ярких примеров проявления этого процесса. 87Sr образуется в результате β-распада 87Rb
c периодом полураспада 4,88 · 1010 лет и имеет в настоящее время изотопную распростра-
ненность 7% [3].
Впервые стронций, резко обогащенный радиогенным изотопом, наблюдался О. Га-
ном с соавторами (O. Hahn et al., 1942) в поллуците (Карбиб, Юго-Западная Африка).
Л. Г. Аренс и Ж. Маттаух наблюдали близкий к чистому 87Sr в рубидийсодержащих по-
зднеархейских лепидолитах щелочных пегматитов Манитобы (Канада) (см. монографию
К. Ранкама, 1956).
Нами исследован рубидийсодержащий биотит метасоматитов Шполяно-Ташлыкского
рудного района [4, 5] с целью установления в нем чистоты и содержания 87Sr.
В Станковатско-Липняжском пегматитовом поле этого района маломощные прожилки
(2–3 см) биотитовых слюдитов наблюдаются в экзоконтактах пегматитовых тел и внутри
их, трассируя замещенные вмещающие амфиболиты и их ксенолиты.
Биотит содержит повышенные концентрации редких щелочей, преимущественно руби-
дия. Для специальных исследований было взято шесть проб биотита, отобранных Г.К. Ере-
менко, а также любезно предоставленных В.Н. Бугаенко и Д.К. Возняком.
После доочистки путем гравитационной сепарации и отбора под бинокуляром был изу-
чен фазовый и химический состав образцов.
Коэффициенты кристаллохимической формулы минерала (табл. 1) рассчитали по ре-
зультатам количественных микрозондовых определений, выполненных В.М. Верещаком на
приборе Camebax SX-50 с волновым спектрометром с учетом данных химического анализа
для ранее проанализированных образцов [4, 5].
Таблица 1. Коэффициенты кристаллохимической формулы исследованных образцов биотита
Номер
образца
Место отбора
(№ скважины; глубина, м)
Атомные количества, рассчитанные
на основе Si = 3
4 59–89; 126,0 Cs0,2Rb0,15K0,44Na0,05)(Fe1,21Mg1,5Al0,59Ti0,07)(AlSi3)F0,1
5 72–90; 247 Cs0,02Rb0,07K0,87Na0,06)(Fe0,75Mg1,73Al0,14Ti0,08)(AlSi3)F0,95
6 3–91; 87,5 (Rb0,04K0,80Na0,05Ca0,01)(Fe0,85Mg1,70Al0,64Ti0,08)(AlSi3)F0,17OH1,21
7 33–91; 181,5 (Rb0,05K0,84Na0,02)(Fe0,97Mn0,02Mg1,11Al0,71Ti0,12)(AlSi3)F0,26
9 34–91; 113,5 (Rb0,05K0,99Na0,02)(Fe1,18Mn0,02Mg1,29Al0,7Ti0,02)(AlSi3)F0,25
10 34–91; 112–113 (Rb0,05K1,02Na0,01)(Fe1,14Mn0,02Mg1,21Al0,64Ti0,13)(AlSi3)F0,26
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №6 103
Рис. 1. Дифрактограммы образцов исследованного биотита.
Справа — номера образцов; сверху — индексы максимумов модификации 1 М
На рентгеновском дифрактометре ДРОН-2 (CuKα
-излучение, скорость вращения счет-
чика 2 град/мин.) Е. Е. Гречановской были сняты рентгенограммы образцов. Результаты
обработки рентгенограмм в сопоставлении с данными, приведенными в [6] (рис. 1), под-
тверждают диагностику минерала и позволяют отнести изученную слюду к относительно
низкожелезистому биотиту структурной модификации 1 М.
Микрозондовым методом было подтверждено равномерное распределение рубидия в зер-
нах биотита, имевших средние размеры 1–2 мм. Концентрация изотопов Rb и 87Sr определя-
лась гамма-активационным методом. На сильноточных линейных ускорителях ННЦ Харь-
ковского физико-технического института возбуждались ядерные реакции 87Sr(γ, γ′)87mSr;
87Rb(γ,n)86Rb; 85Rb(γ,n)84Rb. Нуклиды, показанные с правой стороны, являются радио-
активными с малыми периодами полураспада. В качестве эталонов использовались однов-
ременно облучаемые химические соединения рубидия и стронция высокой элементной чис-
тоты с нормальным соотношением изотопов, а также обогащенные 87Sr.
После активации при помощи Ge(Li) и чисто Ge-детекторов измерялись интенсивности
линий 881,5 кэВ (84Rb← 85Rb), 1077 кэВ (86Rb← 87Rb, 85Rb) и 388,4 кэВ (87mSr← 87Sr) на
образцах и эталонах. Определение изотопов производилось путем измерения и нормировок
(по массе, времени измерения, расстоянию от источника, времени после облучения), а также
усреднения приведенных результатов не менее четырех измерений (табл. 2).
87Rb/87Sr-датирование изученных биотитов с ядерно-физическим определением кон-
центраций изотопов с учетом ранее полученных данных [7] приводит к значению (2,1 ±
± 0,1) млрд лет.
Определение других стабильных изотопов Sr гамма-активационным методом возможно
только со значительной ошибкой, а попытка нейтрон-активационных определений не была
реализована вследствие мешающего влияния присутствия цезия в образцах.
104 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №6
Таблица 2. Содержание изотопов 87Rb и 87Sr в биотитах
Номер
образца
Место отбора
(№ скважины; глубина, м)
87Rb 87Sr
10−3 g/g ±% 10−6 g/g ±%
4 59–89; 126,0 7,28 0,89 225,5 3,91
5 72–90; 247 3,95 0,63 122,8 4,90
6 3–91; 87,5 2,28 0,61 85,4 4,29
7 33–91; 181,5 2,67 0,66 96,4 3,33
9 34–91; 113,5 2,84 0,59 88,7 4,89
10 34–91; 112–113 2,20 0,68 85,1 4,39
Таблица 3. Результаты определения изотопной чистоты 87Sr в биотите (содержание элементов и изотопов
в мас. ррm)
Номер образца Sr/Rb Rb 87Sr Srобщ σ
4 0,0093 25724 225,5 243,5 92,6
5 0,0092 13958 122,8 130,7 93,9
9 0,0092 10035 88,7 94,0 94,4
Среднее — — — — 93,6
Для оценки изотопной чистоты 87Sr были выполнены точные определения суммарного
содержания этого элемента рентгенофлюоресцентным методом. Определения велись в от-
дельных кристаллах (по 20 штук с расчетом среднего значения) с использованием энер-
годисперсионного рентгеновского спектрометра и монохроматизированного возбуждающе-
го излучения (кристалл-монохроматор LiF настроен на линию Kα молибденового анода
рентгеновской трубки). Содержание стронция определялось по измеряемому Rb / Sr-отно-
шению и известному содержанию рубидия. Для расчета изотопной массовой чистоты 87Sr
(σ = 87Sr/Srобщ · 100%) были использованы образцы с исходным содержанием рубидия не
менее 1%, поскольку в более бедных образцах ошибка определения стронция превосходила
разницу в содержаниях общего стронция и стронция-87. Полученные результаты приведе-
ны в табл. 3.
В результате проведенной работы на Украинском щите установлен рубидийсодержа-
щий биотит — новый минеральный носитель чистого редкого изотопа 87Sr. Полученное
значение изотопной чистоты подлежит дальнейшему уточнению, однако по геохимическим
(относительно высокое распространение стронция) и кристаллохимическим (относительная
“открытость” структуры биотита) причинам трудно ожидать столь высокого изотопного
обогащения, как установлено для 187Os в молибдените [1].
1. Valter A.A., Storizhko V. E., Dikiy N.P., Dovbnya A.N., Lyashko Yu.V., Berlizov A.N. Nuclear-Analyti-
cal аnd Mineralogical Principles аnd Techniques for Prediction and Investigation of the Native-Pure Rare
Isotope Occurrence // Probl. Atom. Sci. and Technology. Ser. Nuclear Phys. Investigations. – 2005. – 45,
No 6. – P. 142–145.
2. Титаева Н.А. Ядерная геохимия. – Москва: Изд-во Моск. ун-та, 2000. – 336 с.
3. Parrington J. R., Knox H.D., Breneman S. L. et al. Nuclides and Isotopes / Ed. by M. Baum, H.D. Knox,
T.R. Miller // Sixteen Edition. – Lockheed Martin Corporation, 2002. – 89 p.
4. Iванов Б.Н., Лисенко В.В., Макiвчук О.Ф. та iн. Екзоконтактовi метасоматити лiтiєвих гранiтних
пегматитiв Шполянсько-Ташлицького рiдкiснометального рудного району // Мiнер. ресурси Украї-
ни. – 2000. – № 4. – С. 11–13.
5. Бугаєнко В. М, Iванов Б.Н., Єрьоменко Г.К., Кушнiр С.В. Залiзо-магнезiальнi слюди екзоконтакто-
вих метасоматитiв лiтiєвих гранiтних пегматитiв Шполянсько-Ташлицького рудного району // Зб.
наук. праць УкрДГРI. – 2004. – № 1. – С. 83–88.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №6 105
6. Bailey S.W. Structures of Layer Silicates. True mica group // Crystal structures of clay minerals and their
X-ray identifications / Ed. by G.W. Brindley, G. Brown. – London, 1980. – 495 p.
7. Dikiy N. P., Dovbnya A.N., Lyashko Yu.V., Medvedeva E. P., Medvedev D.V., Uvarov V. L., Fedorets I.D.,
Valter A.A., Storizhko V.E. Nuclear Physics Techniques for Determination of Rocks Age // Probl. Atom.
Sci. and Technology. Ser. Nuclear Phys. Investigations. – 2004. – 44, No 5. – P. 85–88.
Поступило в редакцию 23.09.2010Институт прикладной физики НАН Украины, Сумы
ННЦ “Харьковский физико-технический институт”
A.A. Valter, N. P. Dikiy, G.K. Erjomenko, Yu. V. Lyashko, A. V. Andreev,
A. I. Pisansky
Rubidium biotite — mineral carrier of pure isotope strontium-87
87Sr is formed by the β-decay of 87Rb with a half-live period of 4.88 ·1010 years. Early the rubidium-
bearing biotite was discovered in rare elements pegmatites of the Shpola-Tashlik ore district in the
central part of the Ukrainian shield. In such biotites, we distinguished the Rb and 87Sr contents
by γ-activation methods and a whole Sr by the X-ray fluorescence method. A mean value of 87Sr
purity in biotite is determined to be 93.6%.
106 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №6
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-37786 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T12:35:28Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Вальтер, А.А. Дикий, Н.П. Еременко, Г.К. Ляшко, Ю.В. Андреев, А.В. Писанский, А.И. 2012-10-22T16:33:05Z 2012-10-22T16:33:05Z 2011 Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87 / А.А. Вальтер, Н.П. Дикий, Г.К. Еременко, Ю.В. Ляшко, А.В. Андреев, А.И. Писанский // Доп. НАН України. — 2011. — № 6. — С. 102-106. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37786 540.4 ^87Sr утворюється в результаті β-розпаду ^87Rb з періодом напіврозпаду 4,88·10^10 років. Раніше рубідієвмісні біотити було встановлено в рідкіснометальних пегматитах Шполяно-Ташлицького рудного району центральної частини Українського щита. У цих біотитах нами було визначено вмісти Rb і ^87Sr γ-активаційними методами та загального Sr рентгенофлуоресцентним методом. Середнє значення чистоти ^87Sr у біотиті становило 93,6%. ^87Sr is formed by the β-decay of ^87Rb with a half-live period of 4.88·10^10 years. Early the rubidium-bearing biotite was discovered in rare elements pegmatites of the Shpola-Tashlik ore district in the central part of the Ukrainian shield. In such biotites, we distinguished the Rb and ^87Sr contents by γ-activation methods and a whole Sr by the X-ray fluorescence method. A mean value of ^87Sr purity in biotite is determined to be 93.6%. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Науки про Землю Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87 Rubidium biotite — mineral carrier of pure isotope strontium-87 Article published earlier |
| spellingShingle | Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87 Вальтер, А.А. Дикий, Н.П. Еременко, Г.К. Ляшко, Ю.В. Андреев, А.В. Писанский, А.И. Науки про Землю |
| title | Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87 |
| title_alt | Rubidium biotite — mineral carrier of pure isotope strontium-87 |
| title_full | Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87 |
| title_fullStr | Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87 |
| title_full_unstemmed | Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87 |
| title_short | Рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87 |
| title_sort | рубидиевый биотит — минеральный носитель чистого изотопа стронция-87 |
| topic | Науки про Землю |
| topic_facet | Науки про Землю |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37786 |
| work_keys_str_mv | AT valʹteraa rubidievyibiotitmineralʹnyinositelʹčistogoizotopastronciâ87 AT dikiinp rubidievyibiotitmineralʹnyinositelʹčistogoizotopastronciâ87 AT eremenkogk rubidievyibiotitmineralʹnyinositelʹčistogoizotopastronciâ87 AT lâškoûv rubidievyibiotitmineralʹnyinositelʹčistogoizotopastronciâ87 AT andreevav rubidievyibiotitmineralʹnyinositelʹčistogoizotopastronciâ87 AT pisanskiiai rubidievyibiotitmineralʹnyinositelʹčistogoizotopastronciâ87 AT valʹteraa rubidiumbiotitemineralcarrierofpureisotopestrontium87 AT dikiinp rubidiumbiotitemineralcarrierofpureisotopestrontium87 AT eremenkogk rubidiumbiotitemineralcarrierofpureisotopestrontium87 AT lâškoûv rubidiumbiotitemineralcarrierofpureisotopestrontium87 AT andreevav rubidiumbiotitemineralcarrierofpureisotopestrontium87 AT pisanskiiai rubidiumbiotitemineralcarrierofpureisotopestrontium87 |