Rock Provenance door Petrologic Methods

Vroeg of laat wordt bijna elke steen op aarde afgebroken tot sediment en wordt het sediment dan ergens anders afgevoerd door zwaartekracht, water, wind of ijs. We zien dit elke dag gebeuren in het land om ons heen, en de rock cyclus labels die een reeks gebeurtenissen en processen bevatten erosie.

We moeten naar een bepaald sediment kunnen kijken en iets kunnen vertellen over de rotsen waar het vandaan kwam. Als je een rots als een document beschouwt, is sediment dat document versnipperd. Zelfs als een document bijvoorbeeld tot afzonderlijke letters wordt versnipperd, kunnen we de letters bestuderen en vrij eenvoudig vertellen in welke taal het is geschreven. Als er enkele hele woorden bewaard zouden blijven, zouden we een goede schatting kunnen maken van het onderwerp, de woordenschat en zelfs de leeftijd van het document. En als een of twee zinnen aan versnippering ontsnapten, zouden we het zelfs kunnen matchen met het boek of papier waar het vandaan kwam.

Dit soort onderzoek naar sedimenten wordt herkomstonderzoek genoemd. In de geologie betekent herkomst (rijmt met "voorzienigheid") waar de sedimenten vandaan komen en hoe ze zijn gekomen waar ze nu zijn. Het betekent achterwaarts of stroomopwaarts werken vanaf de sedimentkorrels die we hebben (de flarden) om een ​​idee te krijgen van de rots of rotsen die ze vroeger waren (de documenten). Het is een zeer geologische manier van denken en de herkomststudies zijn de afgelopen decennia explosief gestegen.

Herkomst is een onderwerp dat zich beperkt tot sedimentair gesteente: zandsteen en conglomeraat. Er zijn manieren van karakteriseren van de protolieten van metamorfe gesteenten en de bronnen van stollingsgesteenten zoals graniet of basalt, maar ze zijn vaag in vergelijking.

Het eerste dat u moet weten, terwijl u stroomopwaarts redeneert, is dat het transport van sediment het verandert. Het transportproces breekt rotsen in steeds kleinere deeltjes van kei tot kleigrootte, door fysieke slijtage. En tegelijkertijd worden de meeste mineralen in het sediment chemisch veranderd, waardoor ze vertrekken slechts een paar resistente. Ook kan lang transport in stromen de mineralen in sediment sorteren op dichtheid, zodat lichte mineralen zoals kwarts en veldspaat zware mineralen zoals magnetiet en zirkoon kunnen voorgaan.

Ten tweede: zodra sediment op een rustplaats aankomt - een sedimentair bekken - en weer in sedimentair gesteente verandert, kunnen er nieuwe mineralen in ontstaan ​​door diagenetische processen.

Om herkomstonderzoeken te doen, moet je sommige dingen negeren en andere dingen visualiseren die vroeger aanwezig waren. Het is niet eenvoudig, maar we worden beter met ervaring en nieuwe tools. Dit artikel richt zich op petrologische technieken, gebaseerd op eenvoudige waarnemingen van mineralen onder de microscoop. Dit is iets wat geologiestudenten leren in hun eerste laboratoriumcursussen. De andere hoofdweg van herkomststudies maakt gebruik van chemische technieken, en veel studies combineren beide.

De grote stenen (fenoclasten) erin conglomeraten zijn als fossielen, maar in plaats van specimens te zijn van oude levende wezens, zijn het specimens van oude landschappen. Net zoals de rotsblokken in een rivierbedding de heuvels stroomopwaarts en bergop vertegenwoordigen, getuigen conglomeraatstormen in het algemeen van het nabijgelegen platteland, niet meer dan een paar tientallen kilometers verderop.

Het is geen verrassing dat riviergrind delen van de heuvels om hen heen bevat. Maar het kan interessant zijn om te ontdekken dat de rotsen in een conglomeraat het enige zijn dat overblijft van heuvels die miljoenen jaren geleden zijn verdwenen. En dit soort feiten kan vooral zinvol zijn op plaatsen waar het landschap is herschikt door fouten. Wanneer twee sterk gescheiden ontsluitingen van conglomeraten dezelfde mix van clasts hebben, is dat een sterk bewijs dat ze ooit heel dicht bij elkaar lagen.

Een populaire benadering voor het analyseren van goed bewaarde zandstenen die rond 1980 voor het eerst werden gebruikt, is het sorteren van de verschillende soorten granen in drie klassen en zet ze met hun percentages uit op een driehoekige grafiek, een ternaire diagram. Een punt van de driehoek is voor 100% kwarts, het tweede is voor 100% veldspaat en het derde is voor 100% lithics: gesteentefragmenten die niet volledig zijn afgebroken tot geïsoleerde mineralen. (Alles wat niet een van deze drie is, meestal een klein deel, wordt genegeerd.)

Het blijkt dat rotsen uit bepaalde tektonische omgevingen sedimenten - en zandstenen - maken die op redelijk consistente plaatsen in dat QFL ternaire diagram plotten. Rotsen uit het binnenland van continenten zijn bijvoorbeeld rijk aan kwarts en hebben bijna geen lithics. Rotsen van vulkanische bogen hebben weinig kwarts. En rotsen afkomstig van de gerecyclede rotsen van bergketens hebben weinig veldspaat.

Indien nodig kunnen kwartskorrels die eigenlijk lithics zijn - stukjes kwartsiet of chert in plaats van stukjes enkele kwartskristallen - worden verplaatst naar de categorie lithics. Die classificatie gebruikt een QmFLt-diagram (monokristallijne kwarts-veldspaat-totale lithics). Deze werken vrij goed in het vertellen wat voor soort platentektonisch land het zand in een bepaalde zandsteen opleverde.

Naast hun drie hoofdingrediënten (kwarts, veldspaat en lithics) hebben zandstenen een paar kleine ingrediënten, of accessoire mineralen, afgeleid van hun bronstenen. Afgezien van het mica-mineraal muscoviet, zijn ze relatief dicht, dus ze worden meestal zware mineralen genoemd. Door hun dichtheid zijn ze gemakkelijk te scheiden van de rest van een zandsteen. Deze kunnen informatief zijn.

Een groot gebied met stollingsgesteenten kan bijvoorbeeld korrels van harde primaire mineralen zoals augiet, ilmeniet of chromiet opleveren. Metamorfe terranen voegen dingen toe zoals granaat, rutiel en stauroliet. Andere zware mineralen zoals magnetiet, titaniet en toermalijn kunnen van beide komen.

Zircon is uitzonderlijk onder de zware mineralen. Het is zo taai en inert dat het miljarden jaren kan meegaan en keer op keer wordt gerecycled zoals de munten in je zak. De grote persistentie van deze detritale zirkonen heeft geleid tot een zeer actief veld van herkomstonderzoek dat begint met het scheiden van honderden microscopisch kleine zirkoonkorrels en het bepalen van de leeftijd van elk gebruik makend van isotopische methoden. De individuele leeftijden zijn niet zo belangrijk als de combinatie van leeftijden. Elk groot rotsblok heeft zijn eigen mix van zirkoonleeftijden en de blend is te herkennen in de sedimenten die er uit eroderen.

Detrital-zirkoon-herkomstonderzoeken zijn krachtig en tegenwoordig zo populair dat ze vaak worden afgekort als 'DZ.' Maar ze vertrouwen op dure laboratoria en apparatuur en voorbereiding, dus ze worden voornamelijk gebruikt voor hoge opbrengsten Onderzoek. De oudere manieren van het zeven, sorteren en tellen van minerale granen zijn nog steeds nuttig.