3.2. Диагностика минералов

Кривые термального высвечивания являются хорошей константой, которую можно использовать не только для корреляции интрузивных и осадочных пород, но и для диагностики отдельных минералов, особенно если сравнивать кривые предварительно прогретых и облученных образцов. В последнем случае выявляется ряд низкотемпературных максимумов, высота и количество которых меняются от минерала к минералу даже в пределах одного минерального вида.

Так, исследования А. Левиса показали, что кривые термовыс­вечивания доломитов и кальцитов отличаются по высоте максимумов, отвечающих температурам 120 и 240°. Используя отношение величин этих максимумов, А. Левис составил график зависимости термолюминесценции от степени доломи­тизации известняков.

Термолюминесценция очень чувствительна ко всякого рода примесям, входящим в кристаллическую решетку минералов. Эти примеси, с одной стороны, осложняют определение возраста минералов и горных пород, но, с другой стороны, значительно облегчают изучение с помощью термолюминесценции типоморфных особенностей минералов. Например, известно, что примеси в карбонатах таких элементов как марганец и стронций могут существенно влиять на форму кривой термолюминесценции.

Эти элементы — хорошие активаторы термолюминесценции. Наоборот, примеси атомов тяжелых металлов, таких, как железо, кобальт, никель и др., в ряде минералов служат сильными гасителями термолюминесценции. Из сказанного вытекает, что каждый конкретный минерал может иметь собственную кривую термолюминесценции.

3.3. Определение относительного возраста.

Рядом исследователей отмечено, что интенсивность термолюминес­ценции зависит также и от возраста пород и минералов. В связи с этим в геологической литературе неоднократно рассматривался вопрос о воз­можности использования термолюминесценции для определения относи­тельного возраста пород и минералов. Сущность метода заключается в том. что радиоактивное излучение, исходящее от содержавшихся в породе или минерале примесей радиоактивных элементов, воздействует на кристаллическую решетку и постепенно за большой геологический, промежуток времени запасает в кристалле световую сумму в виде электронов, попавших в ловушки. Число таких электронов зависит, с одной стороны, от количества радиоактивного вещества в породе или минерале и, с другой сто­роны, от продолжительности облучения.

Интенсивность термолюминесценции в общем будет пропорциональна произведению альфа-частиц, испускаемых данным объемом породы в единицу времени на число лет, прошедших со времени образования данного минерала. Альфа-активность образцов может быть непосредственно измерена при помощи лабораторной радиометрической аппаратуры или, если известны содержания урана и тория, находящихся в равновесии с продуктами распада, ее можно рассчитать. Измерив интенсивность термолюминесценции по высоте или по площади одного из пиков кривой термолюминесценции и поделив полученную величину на альфа-активность, получаем отношение, которое находится в зависимости от возраста образца. Чем больше это отношение, тем древнее данная порода или минерал.

Некоторые исследователи определяли экспериментально дозу радиации, которая обусловливала естественную термолюминесценцию образцов. С этой целью они брали несколько предварительно прогретых и высветившихся проб одного и того же образца известняка и сообщали каждой пробе определенную (но различную для каждой пробы) дозу искусственного альфа- или гамма-облучения. После этого для каждой такой пробы измерялась интенсивность искусственно вызванной термолюминесценции. По полученным данным строилась эталонировочная кривая, показывающая зависимость интенсивности термолюминёсценции от величины дозы облучения. Путем измерения естественной термолюминесценции и использования эталонировочной кривой исследователи определяли количество радиации (Ra), необходимой для накопления световой суммы в естественных условиях. Поделив полученную величину (Ra) на альфа-активность образцов (а), они получали отношения, которые использовали для определения возраста карбонатных осадков.

А.Д.Ракчеев сделал попытку по интенсивности термолюминесценции, отнесенной к величине альфа-активности образцов, определить относительный возраст некоторых известняков и гранитоидов Урала. Измерение термолюминесценции производилось на установке, смонтированной по принципу, указанному выше. Интенсивность термолюминесценции изме­рялась в условных единицах по высоте основных пиков. В исследованных образцах радиохимическим способом были определены содержания урана и тория. Альфа-активность в образцах была рассчитана по содержанию урана и тория, находящихся, в равновесии с продуктами распада.