1.3.5 天然放射系
递次衰变系列叫作放射系。地壳中存在的一些重放射性核素形成三个天然放射系。这三个放射系的母核半衰期都非常长，和地球年龄相近或更长。所以经过漫长的地质年代后，母核还能保留下来。这些天然放射性成员大多数具有α放射性，少数具有β放射性，除个别核素外一般伴有γ辐射，但是没有β+衰变或者轨道电子俘获。每个放射系从母核开始经过十次或者更多次连续的衰变，最后到达稳定的铅同位素。
（1）钍系
钍系的母核是232 Th，最后的稳定子核是208 Pb。其衰变链为：
从上述衰变过程可以看出所有钍系成员的质量数都是4的整数倍，也就是可以写成4n的形式。母核的半衰期为1.405×1010年。子核中半衰期最长的是228 Ra，为5.75年，因此钍系衰变平衡建立需要几十年时间。
（2）铀系
铀系的母核是238 U，最后的稳定子核是206 Pb。其衰变链为：
从上述衰变过程可以看出所有铀系成员的质量数都是4的整数倍加2，也就是可以写成4n+2的形式。母核的半衰期为4.468×109年，子核中半衰期最长的是234 U，为2.455×105年，因此铀系衰变平衡建立时间非常长，通常需要几百万年。通常情况下，铀系中半衰期较长的子核，如234 U、226 Ra等在个别样品中不满足长期平衡的条件。
（3）锕系
锕系的母核是235 U，由于235 U俗称为“锕铀”，所以该系也被称为锕铀系，最后的稳定子核是207 Pb。其衰变链为：
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从上述衰变过程可以看出所有锕系成员的质量数都是4的整数倍加3，也就是可以写成4n+3的形式。母核的半衰期为7.04×108年。子核中半衰期最长的是231 Pa，半衰期长达3.276×104年，因此锕系衰变平衡建立需要数十万年的时间。
在自然界地壳中存在这三种天然放射系，他们的核子数目分别为4n、4n+2和4n+3，但是缺少4n+1系。这是因为4n+1系核素的半衰期都远小于地球年龄，所以无法天然存在，但是可以通过人工方法合成。4n+1系核素半衰期最长的母核为237 Np，因此被称为镎系，其母核半衰期为2.14×106年，最终会衰变为稳定的209 Bi。
除了天然放射系外，某些人工放射系核素也存在递次衰变关系，叫作人工放射系。
图1.14至图1.17分别为钍系、铀系、锕系和镎系衰变过程示意图。
图1.14 钍系（4n）衰变过程示意图
图1.15 铀系（4n+2）衰变过程示意图
图1.16 锕系（4n+3）衰变过程示意图
图1.17 镎系（4n+1）衰变过程示意图