นิวไคลด์กัมมันตรังสีคือนิวไคลด์ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการสลายตัวของกัมมันตรังสีตัวมันเองอาจเป็นกัมมันตรังสี ( นิวไคลด์กัมมันตรังสี ) หรือเสถียร ( นิวไคลด์เสถียร ) ก็ได้

นิวไคลด์กัมมันตรังสี (หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าไอโซโทปกัมมันตรังสี ) เป็นเครื่องมือที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในทางธรณีวิทยา โดยมีการใช้งานหลักๆ สองวิธี:

1. เมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณของ 'ไอโซโทปต้นกำเนิด' ที่เป็นกัมมันตรังสีในระบบ ปริมาณของ 'ผลิตภัณฑ์ลูก' ที่เกิดจากกัมมันตรังสีจะถูกนำมาใช้เป็น เครื่องมือ ในการหาอายุด้วยวิธีทางรังสีวิทยา (เช่นการหาอายุทางธรณีวิทยาโดยใช้ยูเรเนียม-ตะกั่ว )
2. เมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณของไอโซโทปที่ไม่เกิดจากกัมมันตรังสีของธาตุเดียวกัน ปริมาณของไอโซโทปที่เกิดจากกัมมันตรังสีจะถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดเอกลักษณ์ไอโซโทป (เช่น²⁰⁶ Pb/ ²⁰⁴ Pb) เทคนิคนี้จะกล่าวถึงในรายละเอียดเพิ่มเติมภายใต้หัวข้อธรณีเคมีไอโซโทป

ไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบางชนิดเป็นไอโซโทปที่เกิดจากการสลายตัวของกัมมันตรังสีโดยสมบูรณ์ แต่ไอโซโทปเหล่านั้นล้วนเป็นไอโซโทปกัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิตสั้นเกินกว่าจะเกิดขึ้นได้เองในยุคดึกดำบรรพ์และยังคงมีอยู่จนถึงปัจจุบัน ดังนั้น ไอโซโทปเหล่านั้นจึงปรากฏอยู่เฉพาะในรูปของไอโซโทปที่เกิดจากการสลายตัวของกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง หรือจากกระบวนการที่เกิดจากรังสีคอสมิกซึ่งสร้างไอโซโทปเหล่านั้นขึ้นมาใหม่ในธรรมชาติ ไอโซโทปอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติจาก กระบวนการ นิวเคลียร์ (ปฏิกิริยานิวเคลียร์ตามธรรมชาติประเภทอื่นๆ เช่น การดูดซับนิวตรอน)

สำหรับไอโซโทปที่เกิดจากการสลายตัวของกัมมันตรังสีซึ่งสลายตัวช้าพอ หรือเป็นไอโซโทปเสถียรนั้น จะมีส่วนประกอบดั้งเดิมอยู่เสมอ เนื่องจากไอโซโทปที่มีอายุยืนยาวและเสถียรเพียงพอทั้งหมดล้วนเกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ อาจมีส่วนประกอบเพิ่มเติมของไอโซโทปเหล่านี้บางส่วนที่เกิดขึ้นจากการสลายตัวของกัมมันตรังสีด้วย

ตะกั่วอาจเป็นตัวอย่างที่ดีที่สุดของสารที่เกิดจากการสลายตัวของกัมมันตรังสีบางส่วน เนื่องจากไอโซโทปเสถียรทั้งสี่ ( ^204Pb , ^206Pb , ^207Pbและ^208Pb ) มีอยู่ตั้งแต่แรกเริ่มในอัตราส่วนที่ทราบและคงที่ อย่างไรก็ตาม^204Pbมี อยู่ เฉพาะตั้งแต่แรกเริ่มเท่านั้น ในขณะที่ไอโซโทปอีกสามชนิดอาจเกิดขึ้นได้จากการสลายตัวของยูเรเนียมและทอเรียมโดยเฉพาะอย่างยิ่ง^206Pbเกิดจาก^238U , ^207Pbเกิดจาก^235Uและ^208Pbเกิดจาก^232Thในหินที่มียูเรเนียมและทอเรียม ปริมาณส่วนเกินของไอโซโทปตะกั่วที่หนักกว่าทั้งสามชนิดทำให้สามารถ "กำหนดอายุ" ของหินได้ จึงให้ค่าประมาณเวลาที่หินแข็งตัวและแร่ธาตุรักษาสัดส่วนของไอโซโทปให้คงที่

นิวไคลด์กัมมันตรังสีที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งคืออาร์กอน -40 ซึ่งเกิดจากโพแทสเซียม กัมมันตรังสี อาร์กอนเกือบทั้งหมดในชั้นบรรยากาศของโลกเป็นนิวไคลด์กัมมันตรังสี ในขณะที่อาร์กอนดั้งเดิมคือ อาร์กอน-36

ไนโตรเจน -14 บางส่วนเกิดจากกัมมันตรังสี โดยมาจากการสลายตัวของคาร์บอน-14 (ครึ่งชีวิตประมาณ 5700 ปี) แต่คาร์บอน-14 นั้นเกิดขึ้นก่อนหน้านั้นแล้วจากไนโตรเจน-14 โดยการกระทำของรังสีคอสมิก

ตัวอย่างสำคัญอื่นๆ ของธาตุที่เกิดจากกัมมันตรังสี ได้แก่เรดอนและฮีเลียมซึ่งทั้งสองชนิดเกิดขึ้นจากการสลายตัวของธาตุหนักในหินพื้นฐาน เรดอนเป็นธาตุที่เกิดจากกัมมันตรังสีโดยสมบูรณ์ เนื่องจากมีครึ่งชีวิตสั้นเกินกว่าจะเกิดขึ้นในยุคดั้งเดิมได้ อย่างไรก็ตาม ฮีเลียมเกิดขึ้นในเปลือกโลกในยุคดั้งเดิม เนื่องจากทั้งฮีเลียม-3และฮีเลียม-4มีความเสถียร และมีปริมาณเล็กน้อยถูกกักอยู่ในเปลือกโลกขณะที่มันก่อตัวขึ้น ฮีเลียม-3 เกือบทั้งหมดเกิดขึ้นในยุคดั้งเดิม (มีปริมาณเล็กน้อยที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ตามธรรมชาติในเปลือกโลก) ฮีเลียม-3 ยังสามารถผลิตได้จากการสลายตัวของทริเทียม ( ^³H ) ซึ่งเป็นผลผลิตจากปฏิกิริยานิวเคลียร์บางอย่าง รวมถึงการแตกตัวแบบเทอร์นารีฟิชชัน ปริมาณฮีเลียมทั่วโลก (ซึ่งพบได้ทั้งในบ่อก๊าซและในชั้นบรรยากาศ) ส่วนใหญ่ (ประมาณ 90%–99%) มาจากกัมมันตรังสี ดังที่แสดงให้เห็นโดยอัตราส่วนของฮีเลียม-4 ที่เกิดจากกัมมันตรังสีสูงกว่าอัตราส่วนดั้งเดิมของฮีเลียม-4 ต่อฮีเลียม-3 ถึง 10-100 เท่า อัตราส่วนหลังนี้ทราบได้จากแหล่งกำเนิดนอกโลก เช่นหินบนดวงจันทร์และอุกกาบาตบางชนิด ซึ่งค่อนข้างปราศจากแหล่งกำเนิดดั้งเดิมของฮีเลียม-3 และฮีเลียม-4

ดังที่กล่าวไว้ในกรณีของตะกั่ว-204 นิวไคลด์ที่เกิดจากกัมมันตรังสีมักจะไม่เป็นกัมมันตรังสี ในกรณีนี้ หากนิวไคลด์ตั้งต้นมีครึ่งชีวิตสั้นเกินกว่าจะคงอยู่มาตั้งแต่ยุคดึกดำบรรพ์ นิวไคลด์ตั้งต้นก็จะหายไป และปัจจุบันรู้จักกันเฉพาะจากปริมาณนิวไคลด์ลูกสาวที่เสถียรซึ่งมีมากกว่าเท่านั้น ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้เกิดขึ้นกับนิวไคลด์กัมมันตรังสีทั้งหมดที่มีครึ่งชีวิตน้อยกว่าประมาณ 50 ถึง 100 ล้านปี นิวไคลด์ดังกล่าวเกิดขึ้นในซูเปอร์โนวาแต่เรียกว่านิวไคลด์กัมมันตรังสีที่สูญพันธุ์เนื่องจากไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรงบนโลกในปัจจุบัน

ตัวอย่างของไอโซโทปกัมมันตรังสีที่สูญพันธุ์ไปแล้วคือไอโอดีน-129ซึ่งสลายตัวเป็นซีนอน-129 ไอโซโทปเสถียรของซีนอนที่ปรากฏในปริมาณที่มากเกินไปเมื่อเทียบกับไอโซโทปซีนอนอื่นๆ พบได้ในอุกกาบาตที่ควบแน่นจากกลุ่มฝุ่นในระบบสุริยะยุคดึกดำบรรพ์ และดักจับไอโอดีน-129 ดั้งเดิม (ครึ่งชีวิต 15.7 ล้านปี) ในช่วงเวลาสั้นๆ (อาจน้อยกว่า 20 ล้านปี) ระหว่างการกำเนิดของไอโอดีน-129 ในซูเปอร์โนวา และการก่อตัวของระบบสุริยะโดยการควบแน่นของฝุ่นนี้ ไอโอดีน-129 ที่ถูกดักจับไว้จึงปรากฏเป็นซีนอน-129 ที่มีปริมาณมากเกินไป ไอโอดีน-129 เป็นไอโซโทปกัมมันตรังสีที่สูญพันธุ์ไปแล้วตัวแรกที่ถูกอนุมานขึ้นในปี 1960 ไอโซโทปอื่นๆ ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว ได้แก่อะลูมิเนียม-26 (ซึ่งอนุมานจากแมกนีเซียม-26 ที่พบในอุกกาบาต) และเหล็ก-60

ตารางต่อไปนี้แสดงรายการระบบไอโซโทปกัมมันตรังสีที่สำคัญที่สุดที่ใช้ในธรณีวิทยา โดยเรียงลำดับตามครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสีต้นกำเนิดที่ลดลง ค่าครึ่งชีวิตและค่าคงที่การสลายตัวที่ระบุเป็นค่าฉันทามติในปัจจุบันในชุมชนธรณีวิทยาไอโซโทป^{[ 1 ]}

**บ่งชี้ถึงผลิตภัณฑ์การสลายตัวขั้นสุดท้ายของอนุกรม

หน่วยที่ใช้ในตารางนี้ : Gyr = กิกะปี = ^10⁹ปีMyr = เมกะปี = ^10⁶ปีkyr = กิโลปี = ^10³ปี

ความร้อนจากรังสีเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการปลดปล่อยพลังงานความร้อนจากการสลายตัวของกัมมันตรังสี^{[ 4 ]} ในระหว่างการผลิตนิวไคลด์กัมมันตรังสี ความร้อนจากรังสีที่เกิดขึ้นในเนื้อโลกและเปลือกโลก ร่วมกับความร้อนดั้งเดิม (อันเป็นผลมาจากการก่อตัวของดาวเคราะห์) เป็นแหล่งความร้อนหลักสองแหล่งในภายในโลก^{[ 5 ]} ความร้อนจากรังสีส่วนใหญ่ในโลกเกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสลูกสาวในห่วงโซ่การสลายตัวของยูเรเนียม-238และทอเรียม-232และโพแทสเซียม-40 ^{[ 6 ]}ความร้อนจากรังสีเป็นเรื่องที่น่ากังวลอย่างยิ่งในการจัดการกากกัมมันตรังสีและคาดว่าจะทำให้อุณหภูมิของแหล่งเก็บกักกากกัมมันตรังสีระดับสูงในระยะยาวสูงขึ้น อย่างมีนัยสำคัญ ^{[ 7 ]}

• จีโอนิวทริโน
• การหาอายุด้วยวิธีทางรังสีวิทยา
• นิวไคลด์เสถียร

• ศูนย์พัฒนาไอโซโทปแห่งชาติหน่วยงานรัฐบาลจัดหาสารกัมมันตรังสี ให้ข้อมูลเกี่ยวกับไอโซโทป และประสานงานและบริหารจัดการการผลิต การจัดหา และการแจกจ่ายไอโซโทป
• โครงการ พัฒนาและผลิตไอโซโทปเพื่อการวิจัยและการประยุกต์ใช้ (IDPRA)เป็นโครงการของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ด้านการผลิตไอโซโทปและการวิจัยและพัฒนาการผลิตไอโซโทป