3. Датирование орогенных периодов последовательных орогенических циклов

В орогенные периоды каждого орогенического цикла перемещения коры усиливаются, на поверхность Земли выносятся большие массы горных пород, постепенно окисляющихся затем атмосферным кислородом. Нам необходимо знать, когда же имели место эти активные периоды. Важно выяснить, когда в истории Земли продуцирование кислорода ранней жизнью более всего отставало от окисления горных пород. Другими словами, в какие периоды производство кислорода было наиболее эффективным. Как мы увидим, датирование орогенных периодов методами, позволяющими определять их относительный возраст, дает лишь приблизительные, недостаточно надежные цифры. Методы определения абсолютного возраста позволяют непосредственно подойти к датированию орогенных периодов.

Определение относительного возраста оказалось в данном случае возможным благодаря тому, что во многих районах мы находим древние серии осадочных пород, подвергшихся в орогенный период пликативной деформации. В следующий, посторогенный период эти породы были подняты и частично разрушены эрозией, а затем, в геосинклинальный период очередного цикла, их покрыли горизонтальные пласты - иногда представленные эпиконтипентальными, а иногда - геосинклинальными фациями. Таким образом, между более древними складчатыми пластами и горизонтальными пластами следующего цикла образовалось так называемое угловое несогласие (фиг. 8).

Если пласты обоих циклов относятся к фанерозою, то их возраст можно определить по содержащимся в них окаменелостям, а если таковых нет, то путем сопоставления с подобными пластами из других мест, в которых окаменелости обнаружены. Но при определениях возраста данного горообразования мы можем лишь сказать, что оно "моложе самых молодых пород предыдущего цикла" и "древнее самых древних пород последующего цикла". Многое зависит от времени, прошедшего между складкообразованием данных пород предыдущего цикла и возникновением несогласно залегающих пластов нового цикла.

При определениях абсолютного возраста выяснилось, что древние породы в основании геосинклиналей новых поясов складчатости часто так нагревались, что расплавлялись полностью или частично. В таких породах часть вещества приобретала подвижность, мигрировала; при этом часто мигрировали и дочерние элементы, возникающие при распаде естественных радиоактивных элементов. В результате вкрапление радиоактивного вещества в древней породе во время одного из последующих орогенических циклов могло растерять все свои дочерние элементы или хотя бы часть их, хотя данная порода, по всей видимости, оставалась твердой и не плавилась. Такая порода называется регенерированной; радиометрический ее возраст занижен.

Тщательный анализ различных цирконов и слюд, а также различных пород Швейцарских Альп рубидий-стронциевым методом показал, что чем мельче зерна минерала, тем полнее был регенерирован этот минерал [5, 6]. С тех пор для других складчатых поясов были получены данные, подтверждающие этот вывод. При этом использовались и другие ряды распада. Теперь мы довольно хорошо понимаем явление регенерирования древних пород в последующих орогенических циклах.

Частичным или даже полным "омоложением" древних пород геосинклинального пояса в последующих орогенических циклах можно объяснить, почему в очень многих случаях величины абсолютного возраста разных пород близки между собой ([2, 3]; фиг. 44). Конечно, здесь существует определенный разброс. Нельзя, как это иногда делают [4], утверждать, что любой возраст изверженных пород соответствует дате какого-то горообразования. Но распределение результатов радиометрического определения возраста по ряду отдельных довольно узких классов статистически достоверно.

Значит, для определения возраста докембрийских горообразований, когда в породах еще не было окаменелостей, годных для целей относительного датирования, мы можем использовать ту величину, вокруг которой группируются радиометрические данные - это и будет абсолютный возраст горообразования. Возрасты главных горообразований указаны на фиг. 99 [2]. Они определены именно этим методом. Более детализированный пример для докембрийских пород Миннесоты дается в табл. 13.