Структурные примеси в промышленном жильном кварце и породообразующем кварце гранитоидов

Время жизни алюминиевых радиационных центров
в жильном кварце месторождения Желанное

        Четвертое защищаемое положение. Время жизни алюминиевых радиационных центров в жильном кварце при температуре пород около -5^оС составляет примерно 160 млн. лет; алюминиевый центр может быть использован как палеодозиметрический в интервале времен до 10⁸ лет.

        Образование и накопление радиационных парамагнитных дефектов в твердых телах происходит под воздействием внешнего ионизирующего излучения. Однако помимо процесса образования центров существует и обратный процесс их рекомбинации – возврата электронов и дырок на прежние позиции в кристаллической решетке. В первом приближении концентрация радиационных центров будет определяться балансом этих двух конкурирующих процессов. Процесс рекомбинации не изменяет характер процесса накопления радиационных центров, а, в основном, замедляет его. По мере накопления радиационных дефектов концентрация предцентров снижается и, соответственно, снижается скорость образования центров. Скорость аннигиляции при этом возрастает и система стремится к состоянию динамического равновесия, при котором концентрация радиационных центров может существенно отличаться от концентрации предцентров c_p . Концентрация радиационных дефектов в условиях динамического равновесия y_нас тем выше, чем ниже температура, при котором оно устанавливается. Соответствующие величины y_нас для линейной и квадратичной рекомбинации можно оценить из следующих выражений:

где = fp, – эффективность образования центров, f – радиационная чувствительность, p – интенсивность ионизирующего излучения. Таким образом, при наличии процессов аннигиляции концентрация радиационных центров не достигнет концентрации родительских предцентров. Из последних уравнений видно, что отклонение y_нас от c_p зависит от соотношения эффективности образования центров и скорости их рекомбинации k_c . Скорость рекомбинации центров можно рассчитать, если известны остальные величины, входящие в указанные уравнения. Обратная величина скорости рекомбинации является временем жизни центров и представляет большое значение для методов датирования, основанных на образовании радиационных дефектов.

        Измерение времени жизни радиационных центров в минералах и, в частности, в кварце обычно проводится с помощью лабораторных отжигов. Однако процессы образования и разрушения центров в лабораторных и в природных условиях могут отличаться. Приведенные уравнения позволяют в условиях природной изотермической системы оценить время жизни радиационных центров. В настоящей работе для этого был выбран жильный узел 11 б месторождения Желанное. Геологическая история месторождения Желанное достаточно подробно изложена во второй главе и позволяет предположить, что жильные тела более 200 млн. лет находились в стабильных геологических условиях и концентрация центров в кварце соответствует величине y_нас . Для расчета времени жизни необходимо измерить радиационный фон, радиационную чувствительность, текущую природную концентрацию центров y_нас и концентрацию предцентров c_p . Радиационный фон был рассчитан по содержанию радиоактивных элементов U, Th, K в кварце. Радиационная чувствительность измерена по дозовой зависимости: зависимости концентрации центров от величины дозы лабораторного облучения. Для исследуемых проб кварца радиационная чувствительность составила 4.3 10^-5 Гр^-1. Время жизни алюминиевых центров в кварце при температуре пород около -5 ^оС равно примерно 160 млн. лет.

Полученные времена жизни алюминиевых центров в кварце существенно превышают данные работы Моисеева, Мельникова (1986), но близки к результатам работы Шабалина и др. (2004). Существенное отличие наших данных от результатов работы Моисеева, Мельникова может быть связано с тем, что их данные получены для пород с высоким радиационным фоном. В этом случае возможно радиационное разрушение центров, что будет эквивалентно уменьшению их времени жизни. Эти данные косвенно подтверждают, что лабораторное высокоинтенсивное облучение отличается по результатам воздействия на минералы от низкофонового природного облучения.