Гелий в природе

Гелий в земной коре в основном образуется в процессе радиоактивного распада урана 235 и 238, тория и продуктов их распада. Намного меньше газа получается при медленном распаде висмута и самария-147. Эти элементы создают тяжелый изотоп вещества, атомы которого являются остатками альфа-частиц, захороненных в оболочке двух электронов в спаренном состоянии.

В периоды раннего геологического развития нашей планеты, возможно, существовали другие ряды радиоактивных элементов, насыщающие Землю газом гелием. Современной науке удалось воссоздать один из таких рядов – нептуниевый.

Объем газа, насыщающий минералы или горные породы, довольно точно указывает на их абсолютный возраст. Эти измерения основываются на положениях закона радиоактивного распада, в соответствии с которым половина урана-238 в течение примерно 4,5 миллиарда лет преобразуется в свинец и гелий.

Накопление вещества в земной коре происходит очень медленно. Из 1 тонны гранита, в состав которой входит 10 г тория и 2 г урана, в течение миллиона лет могут продуцироваться не более 0,09 мг гелия, т.е. всего лишь половина кубического сантиметра. В некоторых, очень редких, месторождениях урана и тория есть довольно большие концентрации газа. Но общая доля этих минералов в процессе естественного производства гелия очень мала, что связано с их незначительным распространением в земной коре.

На нашей планете, в 1 кубометре воздуха содержится только немногим более 5 кубических сантиметров гелия, а в каждом килограмме земного вещества – только 3 тысячных миллиграмма газа. Однако во Вселенной гелий необычайно распространен: занимая 2 место после водорода, его доля составляет примерно 23% всего космического вещества. Около половины всего газа на Земле находится в ее коре, в основном в пластах гранита, в котором сконцентрированы основные массивы радиоактивных материалов.

Масса гелия, находящегося в коре планеты, относительно невелика. Он концентрируется в скоплениях нефтяных месторождений, которые можно разрабатывать промышленным способом. Вещество в самых больших концентрациях выявлено в скоплениях газа, выделяемого из подземных водоносных пластов. Объем добываемого гелия в таких месторождениях зависит от возраста осадочных пород и доли содержания в них радиоактивных элементов.