Rock Provenance door Petrologic Methods

Vroeg of laat wordt bijna elke rots op aarde in sediment afgebroken en wordt het sediment dan ergens anders weggevoerd door zwaartekracht, water, wind of ijs. We zien dit elke dag gebeuren in het land om ons heen, en de rotscycluslabels die gebeurtenissen en erosie verwerken.

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

Herkomst: Stroomopwaarts redeneren

Dit soort onderzoek naar sedimenten wordt herkomstonderzoek genoemd. In de geologie betekent herkomst (rijmt op "voorzienigheid") waar de sedimenten vandaan komen en hoe ze zijn gekomen waar ze nu zijn. Het betekent achteruit werken, of stroomopwaarts, vanuit de sedimentkorrels die we hebben (de stukjes) 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 herkomstonderzoek is de afgelopen decennia geëxplodeerd.

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

Het eerste dat je moet weten, zoals je stroomopwaarts redeneert, is dat het transport van sediment het verandert. Het transportproces breekt rotsen in steeds kleinere deeltjes van kei tot kleimaat, door fysieke slijtage. En tegelijkertijd zijn de meeste mineralen in het sediment chemisch veranderd, waardoor er slechts een paar resistente zijn. Lang transport in beekjes kan de mineralen in het sediment ook sorteren op basis van hun dichtheid, zodat lichte mineralen zoals kwarts en veldspaat voor zware zoals magnetiet en zirkoon kunnen gaan.

Ten tweede, zodra het sediment op een rustplaats aankomt - een sedimentair bassin - en weer in sedimentair gesteente verandert, kunnen er nieuwe mineralen in worden gevormd door diagenetische processen.

Als je herkomstonderzoeken uitvoert, moet je sommige dingen negeren en andere dingen visualiseren die er vroeger 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 het soort dingen dat geologiestudenten leren in hun eerste laboratoriumcursussen. De andere hoofdweg van herkomstonderzoek maakt gebruik van chemische technieken, en veel onderzoeken combineren beide.

Conglomeraat Clast Provenance

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

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

Eenvoudige petrografische herkomst

Een populaire benadering voor het analyseren van goed bewaarde zandstenen, ontwikkeld rond 1980, is het sorteren van de verschillende soorten korrels in drie klassen en ze uit te zetten met hun percentages 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: rotsfragmenten die niet volledig zijn opgesplitst in geïsoleerde mineralen. (Alles wat niet een van deze drie is, meestal een kleine fractie, wordt genegeerd.)

Het blijkt dat gesteenten uit bepaalde tektonische omgevingen sedimenten vormen - en zandstenen - 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 lithografie. Rotsen van vulkanische bogen hebben weinig kwarts. En rotsen afgeleid van de gerecycleerde rotsen van bergketens hebben weinig veldspaat.

Indien nodig kunnen kwartskorrels die feitelijk lithics zijn - bits van kwartsiet of chert in plaats van bits van enkele kwartskristallen - worden verplaatst naar de categorie lithics. Die classificatie maakt gebruik van een QmFLt-diagram (monokristallijne kwarts-veldspaat-totale lithica). Deze werken redelijk goed in het vertellen wat voor soort platentektonisch land het zand in een gegeven zandsteen opleverde.

Zware minerale herkomst

Naast hun drie hoofdingrediënten (kwarts, veldspaat en lithics) hebben zandstenen een paar minder belangrijke ingrediënten, of bijkomende mineralen, afgeleid van hun bronstenen. Behalve de mica-minerale muscoviet, zijn ze relatief dicht, dus ze worden meestal zware mineralen genoemd. Hun dichtheid maakt ze gemakkelijk te scheiden van de rest van een zandsteen. Deze kunnen informatief zijn.

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

Zirkoon is uitzonderlijk onder de zware mineralen. Het is zo taai en inert dat het miljarden jaren kan doorstaan ​​en steeds opnieuw 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 microscopische zirkoonkorrels en vervolgens de leeftijd van elk met behulp van isotopische methoden bepalen. De individuele leeftijden zijn niet zo belangrijk als de combinatie van leeftijden. Elke grote rots heeft zijn eigen mix van zirkoon-leeftijden, en de mix is ​​te herkennen in de sedimenten die eroderen.

De herkomstonderzoeken van Detrital-zirkoon 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 vooral gebruikt voor onderzoek met hoge uitbetalingen. De oudere manieren om minerale granen te zeven, te sorteren en te tellen zijn nog steeds nuttig.