지구화학이 근대에 들어 또 한번 크게 발전하는데 지대한 공헌을 한 것이 바로 동위원소이다. 동위원소는 지구의 형성과 진화, 지구 내 물질의 근원 및 이동, 지질학적 사건의 시간적 순서의 정량화 등 거의 모든 분야에 혁명적 사고의 전환을 가져왔다.
[그림] Arthur Holmes.
Henry Bcquerel이 1896년 우라늄 화합물에서 방사능을 발견한 후, Marie와 Pierre Curie, Ernest Rutherford, Frederick Soddy등이 방사능붕괴를 하는 다른 원소들이 있다는 것을 밝혀 이 분야의 많은 발전을 이루었다. 특히, Curie와 Laborde (1903)는 방사능 붕괴가 발열 반응임을 밝혀, 훗날 Rutherford가 He을 이용해 Kelvin이 계산한 지구의 나이보다 훨씬 오래된 광석이 존재한다는 사실을 증명하는데 중요한 논리적 뒷받침을 하였다 (지질과학 관련 일화모음 게시판의 '지구의 나이는' 참조). 1905년경 Rutherford와 Boltwood는방사능 붕괴가 열을 공급할 뿐만 아니라 정확한 연령 측정 수단을 제공할 수도 있음을 지적하였다. 특히 Boltwood는 1907년에 U/Pb 비를 이용하여 우라늄 광물 uraninite의 연령을 처음으로 정확하게 측정하였다. 1913년에 23세의 Arthur Holmes가 "The Age of the Earth"라는 책을 내고 이를 통해 방사능붕괴를 이용한 연령 측정이 지질시대를 이해하는데 매우 중요함을 역설하였고, 그 뒤부터 많은 사람들에 의해 지질시대에 대한 본격적인 절대 연령 측정이 시작되었다.
이 단원에서는 아래와 같이 간략하게 동위원소 지구화학에 대한 전반적인 소개를 하고자 한다. 보다 자세한 논의는 "동위원소 지구화학"과 같은 전문적인 서적을 통해 그리고 대학원 수준의 한 학기용 강의를 통해 배우기로 하자.
5-1. 동위원소의 정의 및 종류
5-2. 동위원소의 지질학적 응용 (개괄)
5-3. 방사성 동위원소를 이용한 절대 연령 측정
5-4. 안정 동위원소의 조성
5-5. 안정 동위 원소의 분별
참고문헌