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放射性核種とは、放射性崩壊の過程によって生成される核種のことです。放射性核種は、それ自体が放射性である場合もあれば、安定な場合もあります。
放射性核種（より一般的には放射性同位体と呼ばれる）は、地質学において最も重要なツールのひとつである。それらは主に2つの方法で利用される。
天然に存在する同位体の中には完全に放射性起源のものもありますが、それらはすべて放射性同位体であり、半減期が短すぎるため、原始時代に生成されて現在まで存在していることはありません。したがって、それらは進行中の崩壊過程、あるいは宇宙線によって新たに生成される宇宙起源過程の放射性娘核種としてのみ存在します。その他いくつかの同位体は、中性子吸収などの他の種類の自然核反応（核生成過程）によって自然に生成されます。
十分にゆっくりと崩壊する放射性同位体、あるいは安定同位体については、常に原始的な割合が存在する。なぜなら、十分に長寿命で安定な同位体はすべて、実際に原始的に自然に存在するからである。これらの同位体の中には、さらに放射性起源のものもある。
鉛は、部分的に放射性起源の物質の最も良い例と言えるでしょう。鉛の安定同位体4種（204Pb、206Pb、207Pb、208Pb）はすべて、原始的に存在し、既知の一定の比率で存在しています。ただし、204Pbは原始的にのみ存在し、他の3つの同位体はウランやトリウムの放射性崩壊生成物としても存在する可能性があります。具体的には、206Pbは238Uから、207Pbは235Uから、208Pbは232Thから生成されます。ウランやトリウムを含む岩石では、3つの重い鉛同位体の過剰量によって岩石の年代を特定することができ、岩石が固化し、鉱物が同位体の比率を一定に保った時期を推定することができます。
もう一つ注目すべき放射性核種は、放射性カリウムから生成されるアルゴン40である。地球の大気中のアルゴンのほぼ全ては放射性核種であり、原始アルゴンはアルゴン36である。
窒素14の一部は放射性起源であり、炭素14の崩壊（半減期は約5700年）によって生じるが、炭素14はそれより以前に宇宙線の作用によって窒素14から生成されたものである。
放射性元素のその他の重要な例としては、ラドンとヘリウムがあり、どちらも岩盤中の重元素の崩壊時に生成されます。ラドンは半減期が短すぎるため、原始的に存在したことはないことから、完全に放射性起源です。一方、ヘリウムは、ヘリウム3とヘリウム4の両方が安定しており、地球が形成される際に少量が地殻に閉じ込められたため、原始的に地殻に存在しています。ヘリウム3はほぼ完全に原始起源です（少量は地殻内の自然核反応によって生成されます）。ヘリウム3は、三元核分裂を含むいくつかの核反応の生成物であるトリチウム（3H）の崩壊生成物としても生成されます。ヘリウムの世界的な供給量（ガス井や大気中に存在する）は、主に（約90～99%）放射性起源であり、これは放射性ヘリウム4が原始的なヘリウム4とヘリウム3の比率に比べて10～100倍濃縮されていることからも明らかです。このヘリウム4とヘリウム3の比率は、ヘリウム3とヘリウム4の親核種が比較的少ない月面岩石や隕石などの地球外起源の物質から知られています。
鉛204の場合に述べたように、放射性核種は必ずしも放射性を持つとは限りません。この場合、前駆核種の半減期が短すぎて原始時代から存在し得なかった場合、親核種は消滅し、現在では安定な娘核種の相対的な過剰量によってのみ知られています。実際には、半減期が約5000万年から1億年未満のすべての放射性核種でこのようなことが起こります。このような核種は超新星爆発で生成されますが、現在地球上で直接観測されないため、消滅した放射性核種として知られています。
消滅した放射性核種の一例として、ヨウ素129が挙げられます。ヨウ素129は崩壊してキセノン129になります。キセノン129はキセノンの安定同位体であり、他のキセノン同位体に比べて過剰に存在します。これは、原始太陽系の塵雲から凝縮した隕石中に見られます。これらの隕石は、超新星爆発でヨウ素129が生成されてから、この塵が凝縮して太陽系が形成されるまでの比較的短い期間（おそらく2000万年未満）に、原始ヨウ素129（半減期1570万年）を閉じ込めたものです。閉じ込められたヨウ素129は、現在ではキセノン129の相対的な過剰として存在しています。ヨウ素129は、1960年に推定された最初の消滅した放射性核種である。その他には、アルミニウム26（隕石中に発見されたマグネシウム26の余剰量から推定された）や鉄60などがある。
以下の表は、地質学で使用される最も重要な放射性同位体システムを、放射性親同位体の半減期が短い順に並べたものです。半減期と崩壊定数の値は、同位体地質学コミュニティにおける現在の合意値です。[ 1 ]
**は、一連の崩壊の最終生成物を示します。
この表で使用されている単位： Gyr = ギガ年 = 10⁹年、Myr = メガ年 = 10⁶年、kyr = キロ年 = 10³年
放射性加熱は、 放射性核種の生成中に放射性崩壊から熱エネルギーが放出されることによって発生します[ 4 ] 。原始熱（惑星形成によるもの）とともに、マントルと地殻で発生する放射性加熱は、地球内部の2つの主要な熱源を構成しています[ 5 ]。 地球における放射性加熱の大部分は、ウラン238、トリウム232、カリウム40の崩壊系列における娘核の崩壊によって発生します[ 6 ]。放射性加熱は放射性廃棄物の管理において深刻な懸念事項であり、高レベル廃棄物の長期処分を目的とした深地層処分場の温度を大幅に上昇させることが予想されます[ 7 ]。