Un nucleido radiogénico es un nucleido que se produce mediante un proceso de desintegración radiactiva . Puede ser en sí mismo radiactivo (un radionucleido ) o estable (un nucleido estable ).
Los nucleidos radiogénicos (más comúnmente conocidos como isótopos radiogénicos ) forman algunas de las herramientas más importantes de la geología. Se utilizan de dos formas principales:
Algunos isótopos naturales son completamente radiogénicos, pero todos ellos son isótopos radiactivos, con vidas medias demasiado cortas para haber ocurrido primordialmente y todavía existir hoy. Por lo tanto, sólo están presentes como hijas radiogénicas de procesos de desintegración en curso o de procesos cosmogénicos (inducidos por rayos cósmicos) que los producen recientemente en la naturaleza. Algunos otros se producen naturalmente mediante procesos nucleogénicos (reacciones nucleares naturales de otros tipos, como la absorción de neutrones).
Para los isótopos radiogénicos que se desintegran lo suficientemente lentamente, o que son isótopos estables , siempre está presente una fracción primordial, ya que todos los isótopos estables y de vida suficientemente larga, de hecho, se producen de forma natural de forma primordial. Una fracción adicional de algunos de estos isótopos también puede producirse radiogénicamente.
El plomo es quizás el mejor ejemplo de una sustancia parcialmente radiogénica, ya que sus cuatro isótopos estables ( 204 Pb, 206 Pb, 207 Pb y 208 Pb) están presentes de forma primordial, en proporciones conocidas y fijas. Sin embargo, el 204 Pb sólo está presente de forma primordial, mientras que los otros tres isótopos también pueden aparecer como productos de desintegración radiogénica del uranio y el torio . Específicamente, 206 Pb se forma a partir de 238 U, 207 Pb a partir de 235 U y 208 Pb a partir de 232 Th. En las rocas que contienen uranio y torio, las cantidades excesivas de los tres isótopos de plomo más pesados permiten "fechar" las rocas, proporcionando así una estimación del tiempo en que la roca se solidificó y el mineral mantuvo la proporción de isótopos fijada y en su lugar.
Otro nucleido radiogénico notable es el argón -40, formado a partir de potasio radiactivo . Casi todo el argón de la atmósfera terrestre es radiogénico, mientras que el argón primordial es argón-36.
Parte del nitrógeno -14 es radiogénico y proviene de la desintegración del carbono-14 (vida media de unos 5700 años), pero el carbono-14 se formó algún tiempo antes a partir del nitrógeno-14 por la acción de los rayos cósmicos.
Otros ejemplos importantes de elementos radiogénicos son el radón y el helio , los cuales se forman durante la desintegración de elementos más pesados en el lecho rocoso. El radón es completamente radiogénico, ya que tiene una vida media demasiado corta para haber ocurrido primordialmente. El helio, sin embargo, se encuentra primordialmente en la corteza terrestre, ya que tanto el helio-3 como el helio-4 son estables y pequeñas cantidades quedaron atrapadas en la corteza terrestre mientras se formaba. El helio-3 es casi en su totalidad primordial (una pequeña cantidad se forma mediante reacciones nucleares naturales en la corteza). El helio-3 también se puede producir como producto de la desintegración del tritio ( 3 H), que es producto de algunas reacciones nucleares, incluida la fisión ternaria . El suministro global de helio (que se produce en los pozos de gas y en la atmósfera) es principalmente (entre un 90% y un 99%) radiogénico, como lo demuestra su factor de enriquecimiento de 10 a 100 veces en helio-4 radiogénico en relación con la proporción primordial. de helio-4 a helio-3. Esta última proporción se conoce a partir de fuentes extraterrestres, como algunas rocas lunares y meteoritos, que están relativamente libres de fuentes parentales de helio-3 y helio-4.
Como se observó en el caso del plomo-204, un nucleido radiogénico a menudo no es radiactivo. En este caso, si su nucleido precursor tiene una vida media demasiado corta para haber sobrevivido desde los tiempos primordiales, entonces el nucleido padre habrá desaparecido y ahora se conocerá enteramente por un exceso relativo de su hijo estable. En la práctica, esto ocurre con todos los radionucleidos con vidas medias inferiores a unos 50 a 100 millones de años. Estos nucleidos se forman en supernovas , pero se conocen como radionucleidos extintos , ya que hoy en día no se ven directamente en la Tierra.
Un ejemplo de radionucleido extinto es el yodo-129 ; se descompone en xenón-129, un isótopo estable de xenón que aparece en exceso en relación con otros isótopos de xenón. Se encuentra en meteoritos que se condensaron a partir de la nube de polvo primordial del Sistema Solar y atraparon el yodo-129 primordial (vida media de 15,7 millones de años) en algún momento en un período relativamente corto (probablemente menos de 20 millones de años) entre la creación del yodo-129 en una supernova. , y la formación del Sistema Solar por condensación de este polvo. El yodo-129 atrapado aparece ahora como un exceso relativo de xenón-129. El yodo-129 fue el primer radionúclido extinto que se infirió, en 1960. Otros son el aluminio-26 (también inferido del magnesio-26 extra encontrado en meteoritos) y el hierro-60.
La siguiente tabla enumera algunos de los sistemas de isótopos radiogénicos más importantes utilizados en geología, en orden de vida media decreciente del isótopo original radiactivo. Los valores dados para la vida media y la constante de desintegración son los valores de consenso actuales en la comunidad de geología isotópica. [1]
** indica producto de desintegración final de una serie.
Unidades utilizadas en esta tabla
Gyr = gigaaño = 10 9 años
Myr = megaaño = 10 6 años
kyr = kiloaño = 10 3 años
El calentamiento radiogénico se produce como resultado de la liberación de energía térmica procedente de la desintegración radiactiva [4] durante la producción de nucleidos radiogénicos. Junto con el calor del Calor Primordial (resultante de la acreción planetaria), el calentamiento radiogénico que se produce en el manto y la corteza constituyen las dos principales fuentes de calor en el interior de la Tierra . [5] La mayor parte del calentamiento radiogénico en la Tierra resulta de la desintegración de los núcleos hijos en las cadenas de desintegración del uranio-238 , el torio-232 y el potasio-40 . [6]