Главная | Обратная связь

Изучение контактового метаморфизма.

Выше было показано, что электроны в кристалле, попавшие в ловушки, могут находиться там в течение очень длительного времени, измеряющегося иногда сотнями миллионов лет. Освободиться из ловушек такие электроны могут только в том случае, если порода или минерал будут нагреты до соответствующей температуры. Эксперименты показывают, что если нагреть и высветить какой-либо из образцов и затем, остудив пробу, повторить ее нагревание, то при повторном нагревании термолюминесценция наблюдаться не будет. Исходя из этого легко представить, что, если в известняки, пролежавшие в земной коре длительное время, внедрится какая-нибудь интрузия, то естественно, вблизи себя она может сильно нагреть вмещающие породы и «высветить» их. Если изучить термолюминесценцию предварительно облученных образцов, взятых в различных точках контактовой зоны, и неизмененных известняков и определить альфа-активность этих же образцов, то таким способом можно оценить температуру, до которой была нагрета та или иная точка контактовой зоны и установить время интрузии. Температура, при которой происходит полное высвечивание, является максимальной. Выше ее порода не могла быть нагрета, по крайней мере с момента накопления световой суммы.

Экспериментальные наблюдения искусственных кристаллофосфоров показали, что при резких температурах заполняются мелкие уровни, а заполнить глубокие не удается. При высоких же температурах мелкие энергетические уровни освобождаются уже в момент возбуждения кристалла и по окончании возбуждения остаются почти свободными, тогда как глубокие уровни заполняются в большей или меньшей степени. У кристаллов, возбужденных при низких температурах, на кривых термовысвечивания имеются сильные максимумы свечения в низкотемпературной и слабые — в высокотемпературной областях. Наоборот, у кристаллов, возбужденных при высоких температурах, нет максимумов при низких температурах и имеются сильные максимумы при высоких.

Сказанное выше заставляет каждый раз при измерении интенсив­ности термолюминесценции образцов с целью определения их относи­тельного возраста выбирать наиболее характерные максимумы на кривых термовысвечивания и только по ним проводить сравнение. Некоторые исследователи считают целесообразным проводить сравнение интенсивности свечения по наиболее высокотемпературным максимумам, считая их наиболее устойчивыми. Представляется, что это не во всех случаях будет оправдано. Особенно тогда, когда известно, что сравниваемые объекты образовались при разных температурах или испытали различную термальную историю.

Большинство минералов обнаруживает термолюминесценцию в ин­тервале от 150 до 250°. Известны случаи, когда термолюминесценция обнаруживалась и при более высоких температурах вплоть до 500°. При более высоком нагреве она маскируется тепловым свечением образцов. Основываясь на первоначальных экспериментах, Э. Целлер [II] заключил, что одностороннее давление может существенно влиять на эффект термовысвечивания карбонатных отложений. Он пришел к выводу, что определение возраста карбонатных отложений при помощи термолюминесценции — ненадежно.

Однако в более поздней работе Э. Целлер, И. Рен и Ф. Даниэльс [II] основываясь на новых экспериментах, указывают на непра­вильность прежних выводов о роли давления. По их мнению, одностороннее давление влияет на термолюминесценцию известняков только относительно молодого возраста. Для всех исследованных ими образцов древнее эоцена давление не играло существенной роли. На основании экспериментов по прессованию и последующему термовысвечиванию известняков они составили график, показывающий влияние давления на термолюминесценцию образцов различного геологического возраста, а также установили два генетически различных типа термолюминесценции. Один тип связан с кристаллизацией минерала — так называемая кристаллизационная термолюминесценция. Другой тип - это термолюминесценция, обусловленная воздействием на кристаллическую решетку примесей радиоактивных элементов. Кристаллизационная термолюминесценция связана с захватом электронов в ловушки во время кристаллизации. Она, как показали эксперименты, проявляется только в образцах относительно молодого геологического возраста. Для всех мезозойских и палеозойских известняков кристаллизационная тер­молюминесценция не характерна. В них проявляется лишь свечение, связанное с радиоактивным воздействием примесей, на кристаллическую решетку.

Следует также учесть, что величина накапливаемой световой суммы в кристаллах ограничена. По мнению ряда исследователей, с некоторого момента при определенной дозе облучения может произойти полное насыщение всех ловушек электронами. Ф. Даниэльс, Ч. Бойд и Д. Саундерс [II] показали, что галоиды и известняки достигают насыщения приблизительно при 100000 рентген при облучении их гамма-лучами от ⁶⁰Со. Существует также мнение, что предел накопления световой суммы возникает не в результате полного заполнения всех дислокаций и потенциальных ям, а как следствие установившегося равновесия при определенной интенсивности облучения. Последнее способно не только вырывать электроны из нормального состояния, но и освобождать их из ловушек. В большинстве пород и минералов содержание радиоактивных элементов очень невелико (10^-6 г/г). Это обстоятельство, а также полученные разными исследователями сравнительно хорошие результаты по определению относительного возраста известняков и гранитов, позволяют надеяться, что предел накопления световой суммы во многих природных кристаллах не наступает даже за многие геологические эпохи. Однако принимая во внимание, что работ по определению возраста горных пород и минералов при помощи термолюмииесценции проведено сравнительно мало, недоучитывать это явление нельзя. Весьма возможно, что некоторые из очень древних пород при недоучете этого обстоятельства будут омоложены. В дальнейшем экспериментальным путем нужно точно определить при каких дозах наступает в тех или иных породах и минералах предел накопления световой суммы.