Ny forskning forbedrer forståelsen af ​​gamle landskaber

Geologer bruger zirkonmineralkorn til at rekonstruere, hvordan Jorden og dens landskaber så ud i oldtiden. Disse mikroskopiske korn, almindeligvis bredden af ​​et menneskehår, registrere detaljerede oplysninger om, hvornår og hvor de dannede sig, gør dem til et standardværktøj til at studere, hvordan vores planet har ændret sig gennem tiderne.

En ny undersøgelse ledet af The University of Texas ved Austin Jackson School of Geosciences tyder på, at forskere måske bedre kan udnytte zirkondata til at forstå, hvordan landskaber har udviklet sig over tid ved at overveje en række faktorer, der kan skæve zirkongeokronologiske data og fortolkning af sedimenternes oprindelse.

Studiet, offentliggjort den 1. december i Earth and Planetary Science Letters , fokuseret på en metode kaldet detrital zircon U-Pb (uran-bly) geokronologi. Zirkon er et ideelt mineral til at spore landskabsudvikling, fordi det findes i de fleste skorpe -klipper, er meget holdbar (hårdere end diamant), og indeholder tre isotopiske ure (kronometre), som geoforskeren kan udnytte.

Forskerne fandt ud af, at skøn over landskabs erosion og sedimentspredning kunne forbedres ved at tage flere faktorer i betragtning:

• Grundfjeldsmaterialer eroderer med forskellige hastigheder. Det betyder, at sediment i floder vil blive uforholdsmæssigt beriget med zirkonkorn, der stammer fra svagere, eroderbare grundfjeldskilder.
• Zircon frugtbarhed, et udtryk, der angiver, hvor mange zirkoner der er i en berggrundskildeområde. Materialer, der producerer færre zirkoner, kan være underrepræsenteret i en undersøgelse, medmindre der tages hensyn til dette problem.
• Nogle zirkoner kommer fra materiale, der er blevet genbrugt over tid. Det betyder, at zirkoner kan indeholde komplekse signaturer fra flere erosionshændelser fra forskellige klipper.

Tomas Capaldi, en ph.d. studerende ved Jackson Schools Institut for Geologiske Videnskaber, ledet undersøgelsen ved at indsamle zirkonkornprøver fra moderne flodvandskel i Andesbjergene, hvor sedimentkilderne og dræningsnetværk er velkendte, hvilket ikke er tilfældet i gamle omgivelser. Capaldis mål var at teste, om zirkoner i flodsandet nøjagtigt afspejler erosionsmønstrene i de moderne Andesbjergene, og for at forstå, i hvilket omfang de førnævnte faktorer - zircon -fertilitet, grund erosionshastighed, og genanvendelse af sediment - kan påvirke resultaterne.

"Vi undersøger, hvordan vi kan bruge sediment fra moderne floder til at kalibrere os selv til den gamle sedimentære rekord, "Sagde Capaldi. Forskningen involverede indsamling af prøver af flodsand og grundfjeld fra drænbassiner i Andesbjergene i det vestlige Argentina, på tværs af en region omkring en femtedel på størrelse med Texas. Ph.d. studerende Margo Odlum og Ryan McKenzie, en assisterende professor ved University of Hong Kong og tidligere Jackson School Postdoctoral Fellow, hjulpet med arbejdet. Holdet indsamlede 21 flodsandprøver og 23 grundfjeldsprøver i Rio Mendoza og Rio San Juan bassiner, daterer omkring 120 zirkonkorn pr. prøve.

Undersøgelsen fandt, at den største forskel mellem kendte opstrøms grundfjeldskilder og nedstrøms flodsand blev registreret af zirkoner i små, lokaliserede afvandingsområder. Resultaterne varierede efter sted. For eksempel, forskere fandt ud af, at mindre, højtliggende andinske flodoplande eroderede lettere svagere grundfjeldsenheder, og disse sedimentkilder bidrog uforholdsmæssigt mere sand til floden end forventet. I modsætning, zirkonerne var mere præcise ved prøveudtagning af større flodsystemer, som modtager sand fra hele regionen og registrerer den samlede erosion af Andesbjergene.

Resultaterne er vigtige, fordi tusinder af undersøgelser om året afhænger af detrital zircon U-Pb geokronologi, sagde Jackson School Professor

Brian Horton, Capaldis rådgiver og medforfatter på papiret.

"De går alle ud fra, at disse sedimenter, disse zirkonkorn, er nøjagtige refleksioner eller en-til-en sporstoffer i deres kildeområder, "Horton sagde." Det viser sig, at der er nogle alvorlige komplikationer. "

Den gode nyhed er, at dette stort set kan redegøres for af forskere inden for området og laboratoriet, sagde medforfatter og Jackson School Professor Danny Stockli.

"Du skal muligvis tage nogle af disse komplikationer, som Tomas påpeger, måske endda udnytte dem, at få en bedre forståelse af den langsigtede landskabsudvikling, " han sagde.

Capaldi sagde, at undersøgelsen tydeliggør, hvordan disse faktorer påvirker mønstre af erosion og sedimentspredning, og berettiger til yderligere forskning.

"Dette er det første springbræt, "sagde han." Vi forsøger at bestemme, hvad disse zirkoner, som potentielle erosionelle sporstoffer, viser virkelig. "

Stockli sagde, at arbejdet er vigtigt, fordi undersøgelser af flodsand er eksploderet i løbet af det sidste årti af forskere, der forsøger at rekonstruere gamle landskaber, og olie- og gasselskaber, der forsøger at bestemme sammenhængen mellem sand og produktionen af ​​offshore energireservoirer. "Hvis du forstår, hvordan floddræningsområder udviklede sig, lærer du noget om, hvordan planetens overflade var formet tidligere, "Sagde Stockli." På samme tid, mennesker bruger disse drænområder til at forudsige, hvor meget sediment der bliver leveret til havet. Disse sand giver et minde om landskabets erosion samt en forudsigelse af, hvad der kan være offshore. "