Одно из современных направлений трекового анализа – это датирование апатита и циркона из стратиграфических разрезов с целью изучения эксгумации комплексов-источников терригенного материала (Cerveny et al., 1988; Garver, Brandon, 1994; Rohrmann et al, 1996; Garver et al., 1999; Garver et al., 2000; Bernet et al., 2001). Это направление ставит своей целью изучение временной взаимосвязи между тектоническими процессами, формированием рельефа, эрозией, климатом и седиментацией в орогенных поясах Земли. Каждая питающая провинция (блок, комплекс) поставляет в прилегающий бассейн обломочные зерна с определенными трековыми возрастами, которые зависят от термальной истории этой провинции.

Остановимся на рассмотрении терминов, которые разные авторы используют в разных значениях: эксгумация, эрозия и денудация. В данной главе термины используются в значениях, которые предложены одной из наиболее современных работ, посвященных эксгумационным процессам (Ring et al., 1999). Эксгумация – это история выведения пород на поверхность за счет тектонических и/или поверхностных процессов. Эрозия – это удаление (перемещения) пород с поверхности при некотором градиенте рельефа за счет механических и химических процессов. Денудация – это удаление (перемещение) пород тектоническими и/или поверхностными процессами в определенной точке на поверхности или ниже поверхности Земли.

Различают несколько типов эксгумации пород с глубинных уровней (Ring et al., 1999) за счет: эрозии, сбросовых движений, пластичного утонения коры. Трековый анализ применим для изучения эксгумации тогда, когда породы перемещаются с глубинных уровней вверх, пересекают изотермы, соответствующие температурам закрытия трековых систем в минералах, достигают поверхности, эродируются, и обломочные зерна транспортируются в осадочные бассейны (рис. 18). Если выведение пород происходит достаточно равномерно на определенных интервалах времени, не происходит резких перемещений изотерм и изменения температурного градиента, то трековый анализ дает разумные оценки скоростей эксгумации.

 

Рис. 18. Схематическая диаграмма, демонстрирующая взаимосвязь эксгумации, эрозии и седиментации (Garver et al., 1999). Прогрессивно (от t₁ к t₃) выведенные породы подвергаются эрозии и транспортируются в прилегающий бассейн, а разрезах которого «записывается» история эксгумационного процесса.

 

 В процессе выведения к поверхности породы проходят изотерму в момент (t_c), соответствующую температуре закрытия трековой системы (T_c) и расположенную на глубине Z_c, и движутся к поверхности (T_s) (рис. 19). Достигая поверхности, породы эродируются в момент (t_e), переносятся и осаждаются в момент (t_d). Оценка скорости эксгумации может быть дана согласно (Garver et al., 1999):

e_m = [(T_c – T⁰_s)/G]/dt  (3.1.)

где G - геотермический градиент, dt = (t_d - t_c) - разница между временем закрытия трековой системы в минерале и временем его осаждения в бассейне. При условии, что разница между временем эрозии и осаждения стремится к нулю (t_d - t_e ~ 0).

Рис. 19. Идеализированная схема перемещения минерального зерна с глубинного уровня в бассейн (Garver et al., 1999). Пояснения в тексте.

 Конечно, в формуле (3.1.) две переменных G и t_c трудно определить точно, особенно, для палеоусловий. Однако, разные ситуации могут быть промоделированы путем подстановки разных значений. Допущениями являются линейное изменение геотермического градиента с уменьшением глубины и температура закрытия той или иной трековой системы.

 В формуле (3.1.) dt = (t_d - t_c) обычно называют временем запаздывания (lag time) (Garver et al., 1999; Garver et al., 2000). Рассмотрим два случая оценки скоростей эксгумации. При трековом датировании обломочных минералов из современных речных или морских осадков t_d равно 0. При анализе распределения трековых возрастов молодая популяция зерен дает нам время запаздывания, то есть интервал времени между остыванием зерна ниже температуры закрытия (на определенной глубине) и попаданием его в современные осадки. Если в регионе для этого времени неизвестно никакой магматической (вулканической) активности, то может быть оценена скорость выведения пород на поверхность. В литературе приводится много примеров таких оценок (например, Cerverny et al., 1988; Garver et al., 1999). Другой случай, когда проводится изучение не современных осадков. В этом случае изучаемые разрезы должны быть датированы либо независимыми методами (биостратиграфические, изотопные), либо трековым анализом. Так, например, если при анализе трекового распределения возрастов доказано, что первая популяция зерен связана с синхронным вулканизмом (то есть ее возраст близок к возрасту седиментации), то разность между возрастами второй и первой популяций дают время запаздывания (Garver et al, 2000). Значит, может быть оценена скорость эксгумации отдельных блоков области питающей провинции.

 Изучение скоростей эксгумации комплексов питающей провинции проведены нами (см. часть 2, глава 1) для Евразиатской континентальной окраины (Охотско-Чукотский вулканический пояс) для конца мела – эоцена (Garver et al., 2000; Соловьев и др., 2000). Размывавшийся материал окраины осаждался в преддуговом бассейне – Лесновско-Укэлаятском прогибе. В осадках этого прогиба «записана» история эксгумации и эрозии блоков Охотско-Чукотского вулканического пояса.

далее> наверх^