nin fərqinə bərabər olacaqdır.
P
0
=P+D olduqda
tənlik
aşağıdakı şəkli alır:
43
İzotop sistemi
P
D
S
λ, il
-1
Rb-Sr
87
Rb
87
Sr
86
Sr
1,42x10
-11
Sm-Nd
147
Sm
143
Nd
144
Nd
6,54x10
-12
235
U
207
Pb
204
Pb
9,85x10
-10
U-Pb
238
U
206
Pb
204
Pb
1,55x10
-10
P=(P+D) e
-λt
(3.4)
və
ya
D=P(e
λt
-1)
(3.5)
Burada
P-ana radioaktiv izotop
, D-toplanan törəmə izotop,
S-stabil törəmə izotopdur.
Bu tənliyi t-yə görə həll edərək aşağıdakıları alırıq:
Kristallaşma momentindən izotop sisteminin bağlı şərti
ödənildikdə bu sistemin mineral və süxurlarının nöqtələri
(
P/S)-(D/S) koordinatlarında
X-Y diaqramında düz xətt –
izoxron əmələ gətirir. Məlum olduğu kimi düz xəttin tənliyi
Y=aX+b tənliyi kimi yazılır. Bu xətdə
a və
b parametrlərinə
görə
t mütləq yaşı və törəmə elementin izotoplarının ilkin
nisbəti
D
0
/ S təyin edilir.
P/(P+D)= e
-λt
, e
λt
=(P+D)/P;
λt=ln(1+D/P),
t=1/λ ln(1+D/P)
(3.6)
D/P və
λ-nı dəyişdirərək tənliyi t –
nümunənin əmələgəlmə
vaxtı (yaşı) üçün həll etmək olar.
D/P nisbəti atomların sayı ilə
ifadə olunmuşdur.
Geologiyanın geoloji obyektlərin izotop yaşını və izotop
tarixini öyrənən bölməsi
geoxronologiya adlanır.
Təbiətdə rast
gəlinən radioaktiv izotoplardan bəziləri geoxronologiya üçün
faydalı olmuşdur. Geniş yayıldığına görə uran izotopu ilkin
vaxtlar dəqiq öyrənilmişdir. Uzun müddət yaşayan iki izotop
235
U
və
238
U qısa müddətdə yaşayan radioaktiv məhsulları və son sta-
bil izotopları
207
Pb və
206
Pb əmələ gətirir. O fakt böyük
əhəmiyyət kəsb etdi ki, radioaktiv
olmayan qurğuşun kimi
elementlərin də izotopları müəyyən olundu. Bu isə başqa stabil
elementlərin də izotopları olmasına gətirib çıxardı. Radioaktiv
seriyaların öyrənilməsi göstərdi ki, atom nömrəsi 83-dən böyük
olan (bismut) elementlərdə təbiətdə ancaq radioaktiv izotoplar
rast gəlir. Geoxronologiyada izotop cütlüyündən istifadə edilir.
Bu onunla izah edilir ki, mass-spektrometrik analizdə istifadə ol-
unan cihazlar öz konstruksiyasına görə izotopların
mütləq
miqdarını deyil, onların nisbətini təyin edir. Ona görə də radioak-
tiv və radiogen izotopların törəmə stabil izotoplardan birinə
nisbəti istifadə edilir. Onlara
238
U /
206
Pb,
235
U /
207
Pb,
87
Rb /
87
Sr,
40
K /
40
Ar və s. aiddir. Aşağıda mütləq geoxronologiyada istifadə
olunan bəzi izotop sistemlərinin xarakteristikası verilir.
İzotop sisteminin bağlı olmasını yoxlamaq üçün
X-Y
diaqramı qurulur. Əgər bütün
n nöqtələr artan düz xətt üzrə düz
toplanırsa bu o deməkdir ki, bütün
n nümunələr üçün
növbəti
hesablamalarda izoxron modelini istifadə etmək olar. Əgər əksər
nöqtələr düz xəttin üzərində yerləşirsə, 1-2 nöqtə isə ondan
kənara çıxırsa, bu o deməkdir ki, uyğun olan 1-2 nümunədə ya
izotop sisteminin bağlı olması pozulmuşdur, ya da uyğun olan
minerallar və ya süxurun hissəsi öyrənilən süxurlara nisbətən
başqa yaşa malikdir. Bu halda belə nümunələri sonrakı he-
sablamalardan çıxarmaq lazımdır. Əgər əksər
nümunələr düz
xətt üzərinə yığışmırsa, onda izoxron modelinin tədbiq olunması
məqsədəuyğün deyildir və aşağıda göstərəcəyimiz üsulla mütləq
yaşı təyin etmək olmaz. Aşağıda konkret izotop sistemlər
haqqında bəhs ediləcəkdir.
3.2. Elementlərin izotop tərkibi. Müxtəlif elementlərin
izotop geokimyası. Müxtəlif geoloji obyektlərin genezisini
təyin etməkdə bu elementlərin izotoplarının indikator
əhəmiyyəti
42
Rubidium-stronsium sistemi
Rubidium-stronsium sistemi adi
87
Rb→
87
Sr radioaktiv
bölünməsinin nəticəsində formalaşır.
Təbiətdə rubidiumun iki
izotopuna rast gəlinir -
85
Rb (72,5%),
87
Rb (27,85%). Təbii
stronsiumun 4 stabil izotopu vardır:
84
Sr (0,6%),
86
Sr (9,9%),
87
Sr (7,0%) və
88
Sr (82,6%).
87
Rb→
87
Sr bölünmə tənliyi (3.5)
tənliyindən alınır:
87
Sr=
87
Rb(e
λt
-1)
(3.7)
87
Sr-un atomlarının ümumi miqdarı mineral və ya süxur
nümunəsində aşağıdakı kimi olacaqdır:
87
Sr
ölçülən
=
87
Sr
ilkin
+
87
Rb(e
λt
-1) (3.8)
burada
87
Sr ilkin – nümunənin əmələgəlmə momentində iştirak
edən atomlardır. Atom nisbətini mütləq miqdara nisbətən ölç-
mək asan və dəqiq olduğu üçün (3.8) tənliyini bu formada
yazmaq olar.
(
87
Sr /
86
Sr)
ölçülən
=(
87
Sr /
86
Sr)
ilkin
+
87
Rb /
86
Sr
(e
λt
-1) (3.9)
Mineral nümunəsinin yaşını almaq üçün izotop analizlə
87
Sr /
86
Sr və
87
Rb /
86
Sr nisbətlərini təyin etmək lazımdır. Bundan
başqa ilkin
87
Sr /
86
Sr nisbəti də qiymətləndirilməlidir və bölünmə
sabiti seçilməlidir. Belə informasiyanı alaraq
t yaşı üçün (3.9)
tənliyini həll etmək olar. İlkin
87
Sr /
86
Sr nisbətinin
qiymətləndirilməsinin üsullarından
biri bu nisbəti eyni zamanda
mövcud olan rubidium saxlamayan dəyişməmiş minerallarda
(apatit və ya kalsiumlu plagioklaz) ölçülməsidir.
Maqmatik süxurların yaşını təyin etdikdə yuxarıda qeyd
edildiyi kimi,
izoxron diaqramından istifadə edərək həm
kristallaşma müddətini, həm də ilkin
87
Sr /
86
Sr nisbətini ay-
dınlaşdırmaq olar (şəkil 3.1). Diaqram müxtəlif minerallar və
ya süxurun müxtəlif nümunələri üçün
87
Sr /
86
Sr -
87
Rb /
86
Sr
koordinatlarında qurulur. Müxtəlif nümunələr fərqlənən
Rb/Sr
nisbəti göstərdikdə, düzünə xətt (izoxron) alınır. Bu xətt (3.9)
tənliyi ilə təyin edilir. İzoxronun ordinat oxu ilə kəsişməsi
t=0
olduqda
45
87
Sr/
86
Sr nisbətinə, xəttin
mailliyi isə
e
λt
-1-yə uyğun
gəlir. İzoxron absis oxu ilə α bucağını əmələ gətirir. Bu bu-
cağın tangensi bərabərdir:
tgα=
(
87
Sr /
86
Sr)/
(
87
Rb /
86
Sr)=
87
Sr /
87
Rb
Çap olunmuş məlumatlarda yaşı təyin
etmək üçün
λ-nın
müxtəlif qiymətlərindən istifadə edilir. Hal-hazırda rubidiumun
bölün-məsi olan
λ üçün vahid qiymət – 1,39x10
-11
il
-1
qəbul
edilmişdir.
Misal.
Maqmatik süxurun mineralları aşağıdakı izotop
nisbətlərinə malikdir:
Mineral
87
Rb /
86
Sr
87
Sr /
86
Sr
Biotit
4,5
0,92
Muskovit
3,4
0,86
Mikroklin
2,1
0,79
Süxur hansı yaşa malikdir və kristallaşma zamanı
87
Sr/
86
Sr nisbəti nəyə bərabərdir?
Cavab: Yuxarıda göstərilən üsuldan istifadə edərək
süxurun yaşı təqribən 3,78x10
9
il,
87
Sr /
86
Sr nisbətinin ilkin
qiyməti isə 0,68-ə yaxındır.
Şəkil 3.1. Dəyişməmiş maqmatik süxurlar üçün sadə izoxron. Bu
süxurun üç mineralı üçün ilkin tərkibi
A, B, C ilə; onların tərkibi
t
44