N.Ə.İMamverdiyev

3. İZOTOP GEOKİMYASININ ƏSASLARI 
 
3.1. İzotoplar və onların geokimyada istifadəsi 
 
İzotopların miqdarı  və paylanması geologiyanın bir çox 
sahələrində istifadə edildiyi üçün izotop geologiyasının 
əsaslarını bilmək çox vacib məsələlərdəndir.  
Məlum olduğu kimi 1869-cu ildə ilk dəfə D.İ.Mendeleyev 
tərəfindən tərtib edilmiş  dövri qanun elementlərin kimyəvi 
xüsusiyyətlərilə atom kütləsi arasındakı əlaqəni müəyyən edir.  
Lakin onun tərəfindən üç cüt element üçün (arqon və kalium, 
kobalt və nikel, tellur və yod) anomal nisbət müəyyən edildi. 
Əgər bu elementləri cədvələ onların atom kütləsi artması sıra-
sında yerləşdirsək onda onlar kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə 
əks istiqamətdə yerləşəcəkdir.  
Bu problem 1918-ci ildə Soddi tərəfindən izotopların olması 
fikrini irəli sürdükdən sonra öz həllini tapdı.  «İzotop» termini 
kimi o dövri cədvəldə eyni bir yeri tutan iki və ya daha çox 
müxtəlif kütləli maddələrdən istifadə edirdi. Daha sonra 
müxtəlif elementlərin izotoplarının olması təsdiqləndi və nəzəri-
eksperimental işlərin nəticəsində müəyyən edildi ki, elementin 
atom nömrəsi nüvənin yükünə uyğun gəlir və elementin 
xarakter xüsusiyyətlərindən biridir. Müasir tədqiqatlara görə 
izotoplar – müxtəlif atom kütləsi olan eyni bir atom nömrəsinə 
malik element atomudur.  
Kimyəvi elementlərin izotop tərkibi aşağıdakı geokimyəvi 
məsələləri həll etməyə imkan verir: 
1. Yataqda bu elementin əvvəlki tarixini aydınlaşdırmaq. 
Bunu geoloji-mineraloji müşahidələrin  əsasında və ya ancaq 
kimyəvi analizin əsasında etmək qeyri mümkündür;  
2. Yatağın və ya konkret süxur nümunələrinin genezisini 
aydınlaşdırmaq. Buna misal kimi əhəng daşlarında qurğuşun 
filizlərinin (qalenitin) genezisini aydınlaşdırmağı göstərmək 
olar. Onlar həm çökmə, həm də aşağı temperaturlu hidrotermal 
(teletermal)  şəraitdə  əmələ  gələ bilər. Qurğuşunun izotop 
tərkibi onların genezisi üçün ümüdlü meyardır. Andezitlərin 
əmələ  gəlməsi də mübahisəli məsələ olduğu üçün ən yaxşı 
məlumatı stronsium və neodium izotopları verir;    
3. Mineralların  əmələgəlmə temperaturunun təyini. 
Belemnitlərin karbonatlarındakı oksigenin izotop tərkibi 
tabaşir dövründə onların saxlanıldığı  dənizin temperaturunu 
müəyyən etməyə imkan verir. Bundan başqa oksigen və ya 
kükürdün kvars, karbonatlar və sulfid minerallarındakı 
tərkibinə görə bu mineralların çökməsinə  səbəb olan 
hidrotermal məhlulların temperaturunu təyin  etmək 
mümkündür;  
4. Mütləq geoloji yaşın təyini. Bu məsələ tək geokimyəvi 
deyil, həm də geoloji məsələdir. Bu məsələ bir-birilə əlaqədar 
olan elementlərin (uran-qurğuşun, kalium-arqon, rubidium-
stronsium və s.) miqdari nisbətinə görə həll edilir;  
5. Mineral əmələgəlmə, kimyəvi reaksiyaların və başqa 
təbiət proseslərinin mexanizminin öyrənilməsi. 
İzotop tədqiqatları iki qrupa bölünür: birinci radioaktiv 
elementlərin bölünməsilə əlaqədar olaraq onların dəyişməsinə, 
ikinci isə kimyəvi reaksiyalarda izotopların fraksionlaşması 
zamanı variasiyasına əsaslanır. Onlar uyğun olaraq radiogen və 
stabil izotopların öyrənilməsilə müəyyən edilir. Nəzərə almaq 
lazımdır ki, radiogen izotoplar da stabildir, onların ancaq 
radioaktiv ana izotopları stabil deyildir. İndi məlumdur ki, 
izotopların variasiyasının  əsas səbəbi günəş sisteminin ilkin 
heterogen olmasıdır. Bu, xüsusilə meteoritlərin öyrənilməsinə 
əsaslanmışdır.  
Məlumdur ki, kaliumun üç izotopu vardır: 
39
K, 
40
K və
 41
K. 
Təbiətdə yayılmasına görə onlar uyğun olaraq aşağıdakı 
nisbətdədir: 93,1, 0,01 və 6,9%. 39, 40 və 41 ədədləri hər bir 
izotopda neytron və protonların cəminə  bərabər olan   atom 
kütləsidir. Hər bir üç izotop 19 protona malikdir (ona görə də 
hər üçü kaliumun xüsusiyyətini əks etdirir), lakin neytronların 
 
38
 
39

---

Burada  N-dəyişməmiş atomların sayı, t-vaxt, λ-verilən 
radioaktiv izotopun bölünmə sabitidir. Məsələn, sabit 0,01-ə 
bərabərdirsə, tənlik göstərir ki, hər saniyədə olan atomların 
1/100-i bölünür. Minus işarəsi göstərir ki, N azalır.  
miqdarı müxtəlifdir (uyğun olaraq 20, 21 və 22). Elementin 
atom kütləsi elektronun kütləsi az olduğu üçün proton və 
neytronun cəmi kimi təyin edilir. Kaliumun atom kütləsi 
39,102-dir və təbiətdə ən geniş yayılan 39 izotopuna yaxındır. 
Arqonun üç izotopu vardır: 
36
Ar (0,31%), 
38
Ar (0,06%) və
 40
Ar 
(99,6%). Arqon əsasən 
40
Ar-dan ibarətdir və ona görə də onun 
atom çəkisi 40-a yaxındır (39,948). Kalium və arqon 
izotoplarının belə nisbi paylanmasının nəticəsi ondan ibarətdir 
ki, kiçik atom kütləsində arqonun atom kütləsi kaliuma 
nisbətən çoxdur. Digər elementlər üçün qeyd etdiyimiz 
 
anomaliya analoji olaraq izah edilir: kobalt-nikel və tellur-yod.  
Tənliyi  t=0-dan  t-yə  və  N
0
-dan  N-ə  qədər inteqrallaşdırır 
və potensiallaşdıraraq alırıq (N
0
-t=0 olduqda olan atomların 
sayı):  
N=N
0 
e
- λt
  
  (3.2) 
 
Soddinin izotop hipotezi radioaktivlik sahəsində çoxlu 
tədqiqatların nəticəsi idi. 1896-cı ildə radioaktivlik, bir il əvvəl 
isə rentgen-dalğaları 
(X-şüaları) kəşf olunmuşdur. 
Radioaktivlik atomun nüvəsindəki dəyişikliklərin nəticəsidir, 
rentgen dalğaları isə ya nüvədəki, ya da elektron təbəqələrinin 
dəyişikliklərinin nəticəsində yarana bilər.  
 
41
2
1/
Ən çox işlədilən kəmiyyət yarım bölünmənin dövrü – ilkin 
atomların sayının yarısının bölünmə vaxtıdır. Əvvəlki tənlikdə 
t-ni  t
1/2 
, N-i N
0 
/2 ilə  əvəz etsək bölünmə sabiti λ  və yarım 
bölünmə dövrü t
1/2 
arasındakı nisbəti almaq olar: 
λ t
e
−
1/2= 
, və ya t
1/2
=ln2/ λ. 
(3.3) 
 
Radioaktivliyin geoloji tədqiqatlarda istifadə olunmasını 
1904-cü ildə Rezerford göstərmişdir. Boltvud müxtəlif mine-
rallarda qurğuşunun urana nisbətini öyrənərək belə  nəticəyə 
gəlmişdir ki, onlarda qurğuşun uranın radioaktiv parçalanma 
məhsuludur və 1905-ci ildə o 
U/Pb nisbətini vaxta görə 
dəyişdiyindən süxur və minerallarda mütləq yaşı  təyin etmək 
üçün təklif etmişdir. Boltvudun  təklifləri düzgün idi, lakin hal-
hazırda aydındır ki, elementləri deyil izotopları müqayisə 
etmək lazımdır.  İdeal halda, ancaq ana (məsələn, 
238
U) və 
törəmə  (
206
Pb - 
238
U  –nin törəmə  məhsulu) izotopların 
miqdarını ölçmək kifayətdir və belə hesab edilir ki, 
λ sabitinin 
bölünmə sürəti sabitdir və eksperimentlərdən məlumdur. 
Müəyyən edilmişdir ki, bölünmə sürəti bütün radioaktiv 
çevrilmələrdə sabitdir və ona nə temperaturun, təzyiqin, 
kimyəvi mühitin, nə də fiziki şəraitin təsiri yoxdur.  
Radioaktivlik qeyri-stabil atomların nüvəsinin daha stabil 
vəziyyətinə öz-özünə keçməsidir. Dəyişmə nəticəsində atomun 
nüvəsində  şüalanma baş verir. α-şüalar yüksək sürətli his-
səciklərin –helium ionlarının, β-şüalar elektronların, γ-şüalar X-
şüalarına nisbətən daha qısa böyük enerjili elektromaqnit 
dalğalarının  axınıdır.  
Atom nömrəsi dəyişən radioaktiv parçalanma zamanı ilkin 
(qeyri-stabil) izotop ana,  yeni  əmələ  gələn isə – törəmə 
adlanır.  
Radioaktiv izotopların parçalanmasının sürətlərinin 
eksperimental ölçülməsi göstərmişdir ki, radioaktiv 
parçalanma birinci dərəcəli reaksiyadır, yəni vahid zamanda 
parçalanan atomların sayı olan atomların sayı ilə düz 
mütənasibdir. 
(3.2) tənliyində 
N-i mineralda olan ana atomların miqdarı 
P, N
0
- mineral əmələ gəldikdə ilkin iştirak edən ana atomların 
sayını 
P
0
  ilə  əvəz edək. Törəmə atomların sayı    D,   bir P 
atomunun bölünməsində bir 
D  atomu alındığı üçün, P
0
  və  P-
  
 
 
dN/dt=-λN  
 
(3.1) 
 
 
40

---