Detrital zirkon jeokronolojisi - Detrital zircon geochronology

Şekil 1 - Gerçek hayatta zirkon taneleri (ölçek için madeni para)

Detrital zirkon jeokronolojisi bilimi yaşı analiz etmek nın-nin zirkonlar belirli bir tortul birim doğasında olanları inceleyerek radyoizotoplar en yaygın olarak uranyum-kurşun oranı. Zirkonun kimyasal adı zirkonyum silikat ve karşılık gelen kimyasal formülü Zr SiO4. Zirkon yaygın bir aksesuar veya eser mineral bileşeni granit ve felsik volkanik taşlar. Sertliği, dayanıklılığı ve kimyasal inertliği nedeniyle, zirkon tortul birikintilerde kalır ve çoğu kumun ortak bir bileşenidir. Zirkonlar eser miktarda uranyum ve toryum ve birkaç modern analitik teknik kullanılarak tarihlenebilir. 2000'li yıllardan itibaren jeolojik çalışmalarda giderek daha popüler hale geldi. radyometrik tarihleme teknikleri.[1][2] Detrital zirkon yaş verileri, maksimum çökelme yaşını sınırlamak, belirlemek için kullanılabilir. kaynak,[3] ve tektonik ortamı bölgesel ölçekte yeniden inşa etmek.[4]

Detrital zirkon

Menşei

Detrital zirkonlar, tortu elde edilen ayrışma ve erozyon önceden var olan kayaların. Zirkonlar ağır olduğundan ve Dünya yüzeyinde oldukça dirençli olduğundan,[5] birçok zirkon, kırıntılı zirkon taneleri olarak taşınır, biriktirilir ve korunur. tortul kayaçlar.[3] (Bkz. Şekil 2, diyagramın konsept illüstrasyonu için kullanıldığına dikkat edin. Detrital zirkon gerçekte her tür kayadan elde edilen ürünler olabilir, ille de magmatik kayalardan değil)

Şekil 2 - Magmatik zirkon oluşumunu, bunların kırıntılı zirkonlara dönüşme süreçlerini ve magmatik ve kırıntılı zirkonlar arasındaki farkları gösteren basit şema

Özellikleri

Detrital zirkonlar genellikle ebeveynleriyle benzer özellikleri korurlar. volkanik taşlar yaş, kaba boyut ve mineral kimyası gibi.[6][7] Bununla birlikte, kırıntılı zirkonların bileşimi, tamamen zirkon mineralinin kristalizasyonu tarafından kontrol edilmez. Aslında, çoğu tortul döngüdeki sonraki süreçlerle değiştirilir. Fiziksel dereceye bağlı olarak sıralama, mekanik aşınma ve çözünme, bir detrital zirkon tanesi bazı doğal özelliklerini kaybedebilir ve bazı üst baskı özellikleri kazanabilir. yuvarlak şekil ve daha küçük boyut.[5] Daha büyük bir ölçekte, farklı kökenlerden iki veya daha fazla detrital zirkon kabilesinin aynı bölgede birikmesi olabilir. tortul havza. Bu, kırıntılı zirkon popülasyonlarını ve kaynaklarını ilişkilendirmenin doğal bir karmaşıklığına yol açar.[3]

Zirkon, doğal özellikleri nedeniyle uranyum-kurşun yaşının belirlenmesi için güçlü bir araçtır:[8]

  1. Zirkon yüksek miktarda uranyum makine tanıma için, genellikle 100-1000 ppm.[8]
  2. Zirkon düşük miktarda öncülük etmek kristalizasyon sırasında trilyonda parça olarak.[8] Bu nedenle, zirkonda bulunan kurşun, ana uranyumdan yavru çekirdek olarak kabul edilebilir.
  3. Zirkon kristalleri 600 ila 1100 ° C arasında büyürken, kurşun kristal yapı içinde 800 ° C'nin altında tutulur (bkz. Kapanma sıcaklığı ). Dolayısıyla, zirkon 800 ° C'nin altına soğuduğunda, radyoaktif bozunmanın tüm kurşunu tutar. Bu nedenle, U-Pb yaşı kristalleşme yaşı olarak değerlendirilebilir,[8] mineral / numunenin kendisi oluşumdan sonra yüksek sıcaklık metamorfizmasına uğramamışsa.
  4. Zirkon genellikle kristalleşir felsik % 60'tan fazla silika (SiO2) içeren magmatik kayaçlar2) içerik.[4] Bu kayaçlar genellikle daha az yoğun ve daha yüzerdir. Dünyanın yükseklerinde oturuyorlar (kıtasal kabuk ) ve iyi bir koruma potansiyeline sahiptir.
  5. Zirkon fiziksel ve kimyasal olarak dirençlidir, bu nedenle tortul döngü.[8]
  6. Zirkon, aşağıdakiler gibi tamamlayıcı bilgiler veren diğer unsurları içerir: hafniyum (Hf), uranyum / toryum (U / Th) oranı.[8]

Örnek koleksiyon

Kırıntılı zirkon jeokronoloji çalışmalarında numune seçimi için belirlenmiş kurallar yoktur. Araştırma projesinin amacı ve ölçeği, alınan örneklerin türünü ve sayısını belirler. Bazı durumlarda, tortul kaya türü ve çökelme ortamı nihai sonucu önemli ölçüde etkileyebilir.[3] Örnekler şunları içerir:

  • Olgunlaştı kuvars arenit Vlamy Formasyonu içinde, çok yönlü kırıntılı zirkonlar tarafından verilen daha eski ve daha çeşitli yaşlara yol açar; tortul yeniden işleme Etkinlikler. Aksine, aynı bölgedeki Armoni Oluşumu tarafından verilen daha genç ve homojen yaşlara sahiptir. özşekilli detrital zirkonlar. Bu iki oluşum, tortullarla ilişkilendirilme olasılığını göstermektedir. olgunluk sonuçta ortaya çıkan zirkon yaşları, yani yuvarlak ve iyi sınıflandırılmış tortul kayaçların (örneğin silttaşı ve çamurtaşı) daha eski ve daha çeşitli yaşlara sahip olabileceği anlamına gelir.[9]
  • Harts Geçidi Formasyonundaki türbiditler homojen kırıntılı zirkon yaşları içerir. Öte yandan, aynı havzanın başka bir tabakasındaki akarsu Winthrop Formasyonu, çeşitli kırıntılı zirkon yaş popülasyonlarına sahiptir. Bu iki formasyondaki düşey kırıntılı zirkon dağılımını karşılaştırarak, hızlı bir şekilde biriken kayalardan daha dar bir kırıntılı zirkon popülasyonu beklenebilir. Bulanıklıklar. Yavaş yavaş biriken kayalar (örn. Deniz çamurtaşı ), ancak, farklı yerlerden gelen zirkon çökeltilerini dahil etmek için daha büyük bir şans ve zamana sahiptir.[10]

Detrital zirkon ekstraksiyonu

Kaya örnekleri toplandıktan sonra standart prosedürlerle temizlenir, yontulur, kırılır ve öğütülür. Daha sonra, kırıntılı zirkonlar ince kaya tozundan üç farklı yolla ayrılır: su kullanarak yerçekimi ayırma, manyetik ayırma ve ağır sıvı kullanarak yerçekimi ayırma.[11] İşlemde tahıllar da boyutlarına göre elenir. Kırıntılı zirkon provenans analizi için yaygın olarak kullanılan tane boyutu 63–125 μm'dir ve bu ince kum tane boyutuna eşdeğerdir.[12]

Kırıntılı zirkon analizi türü

İki ana tür kırıntılı zirkon analizi vardır: kalitatif analiz ve kantitatif analiz. Nitel analizin en büyük avantajı, tortul birimin tüm olası kökenini ortaya çıkarabilmektir, oysa nicel analiz, numunedeki oranların anlamlı bir şekilde karşılaştırılmasına izin vermelidir.[3]

Nitel analiz

Niteliksel yaklaşım, tüm tahıllar arasındaki bolluğuna bakılmaksızın, mevcut tüm kırıntılı zirkonları ayrı ayrı inceler.[13][14] Bu yaklaşım genellikle yüksek hassasiyetle yürütülür termal iyonizasyon kütle spektrometresi (TIMS) ve bazen ikincil iyon kütle spektrometresi (SIMS).[3] Kırıntılı zirkon tanelerinin optik muayenesi ve sınıflandırılması, genellikle geri saçılım elektronları (BSE) veya katolüminesans (CL) görüntüleri,[3] kırıntılı zirkon tanelerinin yaşı ve optik sınıflandırması arasındaki ilişkiye rağmen her zaman güvenilir değildir.[15]

Nicel analiz

Kantitatif yaklaşım, genel kırıntılı zirkon popülasyonunu temsil etmek için bir örnek kayada çok sayıda tane analizi gerektirir.[3] istatistiksel olarak (yani toplam analiz sayısı uygun bir güven seviyesi ).[16] Büyük numune boyutu, ikincil iyon kütle spektrometresi (SIMS) ve lazer ablasyonu ile endüktif olarak eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (LA-ICPMS ) termal iyonizasyon kütle spektrometresi (TIMS) yerine kullanılır. Bu durumda, BSE ve CL görüntüleri, güvenilir yaş elde etmek için bir zirkon tanesi üzerindeki en iyi noktayı seçmek için uygulanır.[17]

Yöntemler

Kırıntılı zirkon analizinde farklı yöntemler farklı sonuçlar verir. Araştırmacılar genellikle çalışmalarında kullandıkları yöntemleri / analitik araçları dahil edeceklerdir. Zirkon analizi için kullanılan alet (ler), kalibrasyon standartları ve zirkon görüntülemede kullanılan alet (ler) olmak üzere genel olarak üç kategori vardır. Detaylar Tablo 1'de listelenmiştir.

Tablo 1. Detrital zirkon çalışmasında farklı analitik yöntem türleri[18][19]
Zirkon analizi için alet tipiModern araştırmada, U-Pb analizi için ortak araçlar hassas yüksek çözünürlüklü iyon mikroprobu (KARİDES), endüktif olarak eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (LA-ICPMS) ve termal iyonizasyon kütle spektrometresi (TIMS). İyon mikroprobu (SHRIMP olmayan) ve kurşun-kurşun buharlaştırma teknikleri daha eski araştırmalarda daha yaygın olarak kullanılmıştır.
Zirkon kalibrasyon standartlarıTemel olarak analitik makinelerin kalibre edilmiş kullanmadan önce. Bilim adamları, makine kalibrasyon standartları olarak yaşa benzer (örneklenmiş zirkonlarla karşılaştırılabilir) ve hassas zirkonları kullanır. Farklı kalibrasyon standartları, ortaya çıkan yaşlarda hafif sapmalara neden olabilir. Örneğin, Arizona Laserchron Center'da, öncelikle Sri Lanka zirkon ve ardından Oracle kullanan farklı örnek zirkonlar için en az on iki farklı standart vardır.[8]
Zirkon görüntüleri için alet türü[18]
EnstrümanlarKullanım
Makroskopik görünüm için

(Zirkonun genel görünümünü verir, iç zirkon dokusunu doğru bir şekilde tanımlayamaz, özellikle zirkon ne zonlu ne de metamikleştirildiğinde)

Binoküler mikroskop (BM)Zirkon tanesini bir bütün olarak inceleyebilir: renk, şeffaflık, kristal morfolojisi ve form büyümesi, kapanımlar, kırılmalar ve değişiklikler.[18]
İletilen ışık mikroskobu (TLM)Çapraz polarize ışıkta zirkon büyüme zonlanmasını ve metamikleştirmeyi inceleyebilir.[20][21]

Sınırlı çözünürlük nedeniyle küçük zirkon taneleri için zorlu.

Diğer yüksek rölyefli ve yüksek çift kırılımlı minerallerden (monazit gibi) zirkonu tanımlamak zordur.[18]

Yansıtılmış ışık mikroskobu (RLM)Zirkon büyüme zonlanmasını, değişimini ve metamikleşmesini inceleyebilir.[22]
Zirkon iç yapı için
Uranyum Haritalama (UM)Teşvik etmek fisyon izleri tarafından zirkon içinde nötron akışı reaktör ve izleri bir görüntüye kaydedin.[18]

Zirkon tanesi içindeki radyoaktif elementlerin (yani uranyum) miktarı ve dağılımı üzerinde etkileri vardır.

Katotolüminesans (CL)En iyi çözünürlük araçlarından biri.

Zirkonun elektron bombardımanıyla indüklenen CL,[23] Neredesin4+ iyonlar ve radyasyon hasarları CL'yi baskılar ve daha koyu bantlar verir.

Farklı renkli CL emisyonu, mavi gibi farklı elementlerin varlığına işaret edebilir (Y3+) ve sarı (Ti4+ veya U4+)[24]

Geriye saçılmış elektron mikroskobu (BSM)Ayrıca şu anda en iyi çözünürlük araçlarından biri.[18]

Neredeyse tersine çevrilmiş bir CL görüntüsü gibi, parlaklık, atomik numara. BSM'deki parlaklık / renk yoğunluğu temel olarak hafniyumdan (Hf) kaynaklanır, uranyum (U) ikinci sıradadır.[25]

İkincil elektron mikroskopi (SEM)Görmek taramalı elektron mikroskobu.
Şekil 3 - Farklı görüntüleme cihazları altında 3 zirkonun şematik görüntüleri. Corfu ve ark değiştirildi. (2003), Nemchin ve Pidgeon (1997) ve J.M. Hanchar

Detrital zirkon verileri

Kırıntılı zirkon çalışmasına bağlı olarak, analiz için farklı değişkenler dahil edilmelidir. İki ana veri türü vardır: analiz edilmiş zirkon verileri (ölçülebilir veriler ve görüntü / açıklayıcı veriler) ve numune (zirkon tanelerini çıkardıkları yer) verileri. Detaylar Tablo 2'de listelenmiştir.

Tablo 2. Kırıntılı zirkon çalışmasında farklı veri türleri[26][27]
VeriAçıklama
Analiz edilmiş zirkon verileri
Ölçülebilir veriler
Tahıl NumarasıAynı örnek kayada elde edilen çok sayıda kırıntılı zirkon taneleri için tane sayısı gereklidir
U içeriğiUranyum içeriği, genellikle ppm cinsinden.
İçerikToryum içeriği, genellikle ppm cinsinden.
Th / U oranıToryum içeriği uranyum içeriğine bölünür. Kırıntılı zirkon tane kökenlerinin çoğu Th / U oranıyla tanımlanabilir; burada Th / U <0.01, olası metamorfik köken anlamına gelir ve Th / U> 0.5, magmatik köken anlamına gelir. Ara menşe 0.01 ile 0.5 arasındadır.
207Pb /235UDaha ileri yaş hesaplaması için cihaz tarafından ölçülen izotop oranları.
206Pb /238U
207Pb /206PbŞu tarihten beri hesaplama ile elde edilir 238U /235U sabittir (137.82), yani

[28]

206Pb /204PbAyrıca, ilk kristalizasyon sırasında zirkona katılan kurşun miktarını düzeltmek için ölçülmüştür.[17]
Ortaya çıkan üç çağ ve belirsizlikleriYaşlar (Ma), ilişkili bozunma sabitleri ile hesaplanır (bkz. Uranyum-kurşun yaş tayini )

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

(2)

[29]

* Radyojenik izotopları ifade eder, t gerekli yaş olduğunda, λ238 = 1,55125 x 10−10 ve λ235 = 9,8485 x 10−10[30][31]

Belirsizlikler yaş (Ma) cinsinden 1σ veya 2σ ± olarak ifade edilir.

% Concordance veya% DiscordanceStandart U-Pb Concordia ile karşılaştırılarak veya hesaplama ile elde edilir:

Tanımlayıcı veriler (nitel analizde daha yaygındır)
Spot Numarası ve yapısı
Şekil 4 - Zirkon tanesi üzerinde lazer ablasyon çukuru (LA-ICPMS'de nokta analizi)
Spot, geri saçılım elektronları (BSE) veya katolüminesans (CL) görüntüleriyle analiz için manuel olarak seçilen bir zirkon tanesi üzerindeki yeri ifade eder. Genel olarak, araştırmacılar en eski kristalleşme yaşı için kırıntılı zirkon çekirdeği analiz eder çünkü zirkon jantlarda dışa doğru büyür. Zirkon kristalizasyonunun veya metamorfizmanın (varsa) geç aşamasını ilişkilendirebilen kenar analizi olabilir.
Zirkon morfolojisi
Şekil 5 - Corfu ve diğerlerine referansla iki ana zirkon formunu ve bunların değirmen indeksli setlerini gösteren diyagram. (2003) ve Wang ve Zhou (2001)
Zirkon morfolojisi, en çok tetragonal şekilli, uzunluk-genişlik oranı 1–5 arasında olan uzun prizmatik kristaller olan zirkonun şeklini ifade eder.

Farklı zirkon şekli, farklı kristalizasyon ortamına (kimya ve sıcaklık) karşılık gelir. Genel bir kristal şekli sınıflandırması şöyle olacaktır:

  • Prizmatik form: {100} ve {110} set düzlemlerinin büyümesini karşılaştırma
  • Piramidal form: {211} ve {101} set düzlemlerinin büyümesini karşılaştırma[32][33]

Farklı uzama (uzunluk-genişlik oranı ile tanımlanan) zirkon kristalizasyon hızına karşılık gelir. Oran ne kadar yüksekse, kristalleşme hızı o kadar yüksek olur.[18]

Kırıntılı zirkonlarda ise, zirkon morfolojisi, aşınma, erozyon ve nakliye sırasında zirkon tanelerine verilen hasar nedeniyle iyi korunamayabilir.

Prizmatik magmatik zirkonun aksine alt-yuvarlak / yuvarlatılmış kırıntılı zirkonlara sahip olmak yaygındır.

Zirkon dokuZirkon dokusu genellikle zirkonun görünümünü, özellikle BSE veya CL görüntüleri altındaki salınımlı bölgeleme modelini ifade eder. İyi bölgelere sahip zirkon, alternatif koyu ve açık kenar büyümesine sahip olacaktır. Koyu kenar, zirkon bakımından zengin ancak eser element açısından fakir jeokimya ile ilişkilidir ve bunun tersi de geçerlidir. Koyu renk uranyumun kristal yapıya verdiği radyoaktif hasarın bir sonucu olabilir. (görmek metamikleştirme )[18]

Zirkon büyüme zonlaması, kristal eriyik arayüzü, eriyik doygunluk derecesi, eriyik iyonu gibi magmatik erime durumunu ilişkilendirir. yayılma oran ve paslanma durumu.[18][34] Bunlar kanıt olabilir kaynak çalışmalar, zirkonun erime durumunu benzer magmatik bölge ile ilişkilendirerek.

Örnek veri
yerBoylam ve enlem koordinatları, uzamsal analizin yapılabilmesi için genellikle numune açıklamasına dahil edilir.
Ana kaya litolojisiAlınan örneğin kaya / sediman türü. Bunlar, taşlaşmış kayalar (örneğin kumtaşı, silttaşı ve çamurtaşı) veya konsolide olmayan sedimanlar (örneğin nehir sedimanları ve plaser birikintileri) olabilirler.
Stratigrafik birimYüzey jeolojisinin çoğu keşfedilmiş olduğundan, toplanan örnek daha önce bulunan formasyonlar veya stratigrafik birim içinde olabilir. Stratigrafik birimin belirlenmesi, numuneyi önceden var olan literatürlerle ilişkilendirebilir ve bu da genellikle numunenin kaynağı hakkında fikir verir.
Ana kaya çağıEn genç kırıntılı zirkon yaş / yaş popülasyonu olması gerekmeyen, belirli yaş belirleme yöntem (ler) i ile verilen örneklenmiş kaya biriminin yaşı[35]
Yaş belirleme yöntemiFarklı yaş belirleme yöntemleri, farklı ana kaya yaşları verir. Ortak yöntemler şunları içerir: Biyostratigrafi (ana kaya içindeki fosil yaşı), ana kaya tabakalarını kesen magmatik kayaların tarihlenmesi, sürekli stratigrafide süperpozisyon, Manyetostratigrafi (kaya katmanları içindeki doğal manyetik polariteleri bulmak ve bunları küresel manyetik polarite zaman ölçeği ile ilişkilendirmek) ve Kemostratigrafi (ana kaya örneğindeki kimyasal varyasyonlar). (Görmek Jeokronoloji )
Diğer bilgiler
KaynaklarVeriler diğer araştırmacılardan alınmışsa orijinal kaynakça / makalelerin alıntıları.
Geçmiş jeolojik olaylarZirkon kristalleşmesi-çökelme çağları içindeki büyük ölçekli jeolojik olaylar, örneğin süper kıta döngüsü, veri yorumlama için yararlı olabilir.
Paleo-iklim durumuKayaç aşınması ve erozyon derecesini ilişkilendiren geçmiş iklim koşulları (nem ve sıcaklık), verilerin yorumlanması için yararlı olabilir.

Kırıntılı zirkon verilerinin filtrelenmesi

İlk elden elde edilen tüm veriler temizlenmiş Normalde bilgisayar tarafından hatayı önlemek için kullanmadan önce.

U-Pb yaş uyumsuzluğuna göre

Kırıntılı zirkon yaşları uygulanmadan önce değerlendirilmeli ve buna göre taranmalıdır. Çoğu durumda, veriler grafiksel olarak U-Pb Concordia ile karşılaştırılır. Ancak büyük bir veri kümesi için, yüksek U-Pb yaş uyumsuzluğuna (>% 10 - 30) sahip veriler sayısal olarak filtrelenir. Kabul edilebilir uyumsuzluk seviyesi, genellikle kırıntılı zirkonun yaşı ile ayarlanır, çünkü yaşlı nüfus daha yüksek değişim şansı yaşamalı ve daha yüksek uyumsuzluk projelendirmelidir.[19] (Görmek Uranyum-kurşun yaş tayini )

En iyi yaşı seçerek

Üç verim U-Pb çağındaki içsel belirsizlikler nedeniyle (207Pb /235U, 206Pb /238U ve 207Pb /206Pb), ~ 1.4 Ga'daki yaş en zayıf çözünürlüğe sahiptir. Daha yüksek doğrulukta yaş için genel bir fikir birliği, aşağıdakileri benimsemektir:

  • 207Pb /2060,8 - 1,0 Ga'dan büyük yaşlar için Pb
  • 206Pb /2380,8 - 1,0 Ga'dan küçük yaşlar için U[14][36]

Veri kümelemeye göre

Kurşun kaybı veya daha eski bileşenlerin dahil edilmesiyle ilişkili uyumlu ancak yanlış detrital zirkon U-Pb yaşları olasılığı göz önüne alındığında, bazı bilim adamları, yaşları kümeleyerek ve karşılaştırarak veri seçimini uygular. ± 2σ belirsizlik içinde örtüşen üç veya daha fazla veri, belirli bir kaynak kökeninin geçerli bir yaş popülasyonu olarak sınıflandırılır.[19]

Yaş belirsizliğine göre (± σ)

Yaş belirsizliği için belirlenmiş bir sınır yoktur ve kesme değeri farklı kesinlik gereksinimlerine göre değişir. Büyük yaş belirsizliği olan verileri hariç tutmak, genel zirkon tane yaşı doğruluğunu artırsa da, aşırı eliminasyon genel araştırma güvenilirliğini düşürebilir (veri tabanının boyutunda azalma). En iyi uygulama, buna göre filtrelemektir, yani veri kümesinin makul bölümünü ortadan kaldırmak için kesme hatasını ayarlamaktır (örneğin, mevcut toplam yaşların <% 5'i)[6])

Uygulanan analitik yöntemlerle

Gerekli analitik doğruluğa bağlı olarak, araştırmacılar verileri kendi analitik araçlarıyla filtreleyebilirler. Genel olarak, araştırmacılar yalnızca aşağıdaki verileri kullanır hassas yüksek çözünürlüklü iyon mikroprobu (KARİDES), endüktif olarak eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (LA-ICPMS) ve termal iyonizasyon kütle spektrometresi (TIMS) yüksek hassasiyetleri nedeniyle (sırasıyla% 1-2,% 1-2 ve% 0.1[17]) spot analizinde. Daha eski bir analitik teknik olan kurşun-kurşun buharlaştırma,[37] yaş verilerinin U-Pb uyumunu belirleyemediği için artık kullanılmamaktadır.[38]

Doğaya göre

Analitik yöntemlerin yanı sıra, araştırmacılar analiz için çekirdek veya kenar yaşlarını izole edecekler. Normalde, çekirdek yaşları, zirkon tanelerinde ilk oluştukları ve en az bozulan kısımlarından dolayı kristalleşme yaşı olarak kullanılacaktır. Öte yandan, jant yaşları tepe noktasını izlemek için kullanılabilir. metamorfizma belirli sıcaklık ve basınç koşullarıyla ilk temas ettikleri için.[39] Araştırmacılar, bir havzanın jeolojik geçmişini yeniden inşa etmek için bu farklı noktasal doğaları kullanabilir.

Kırıntılı zirkon çağlarının uygulanması

Maksimum biriktirme yaşı

Kırıntılı zirkon yaşlarından alabileceğimiz en önemli bilgilerden biri, ilgili tortul birimin maksimum çökelme yaşıdır. Sedimanter birim, incelenen kırıntılı zirkonların en genç yaşından daha yaşlı olamaz, çünkü zirkon kaya oluşumundan önce mevcut olmalıdır. Bu, Prekambriyen ya da Devoniyen öncesi dönemlerdeki karasal istifler gibi fosillerin bulunmadığı kaya katmanlarına yararlı yaş bilgileri sağlar.[3] Pratik olarak, maksimum biriktirme yaşı, en genç yaş verilerinin bir kümesinden veya yaş olasılığındaki zirveden ortalama alınır çünkü bir örneklemdeki en genç U-Pb yaşı belirsizlikle neredeyse her zaman daha gençtir.[17]

Tektonik çalışmalar

Kırıntılı zirkon yaş bolluğunu kullanma

Küresel ölçekte, kırıntılı zirkon yaş bolluğu, geçmişte önemli tektonik olayları ortaya çıkarmak için bir araç olarak kullanılabilir.[4] Dünya tarihinde, magmatik çağın bolluğu, süper kıta montaj.[6] Bunun nedeni ise süper kıta Kısmi erimelerden kaynaklanan felsik magmatik kayaları seçici bir şekilde koruyan büyük bir kabuk kabuğu sağlar.[40] Bu nedenle, birçok kırıntılı zirkon bu magmatik provanstan kaynaklanır ve benzer yaş zirve kayıtları ile sonuçlanır.[6] Örneğin, yaklaşık 0,6-0,7 Ga ve 2,7 Ga'daki tepe (Şekil 6), Rodinia ve süper kıta Kenorland sırasıyla.[26]

Şekil 6 - Jeolojik yaş diyagramına karşı frekans diyagramında küresel kırıntılı zirkon yaş dağılımı. Voice ve ark. (2011)

Kırıntılı zirkonların kristalleşme yaşları ile bunlara karşılık gelen maksimum birikme yaşı arasındaki farkı kullanma

Kırıntılı zirkon yaş bolluğunun yanı sıra, kırıntılı zirkon kristalleşme yaşları (CA) ve bunlara karşılık gelen maksimum birikim yaşı (DA) arasındaki fark, kümülatif dağılım fonksiyonu Geçmişteki belirli tektonik rejimi ilişkilendirmek için. Farklı tektonik ortamların CA ve DA arasındaki fark üzerindeki etkisi Şekil 7'de gösterilmiş ve Tablo'da özetlenmiştir. 3.[4]

Şekil 7 - Kaynak kaya doğasını ve bunların çoklu tektonik ortamda tortul havzalara yakınlığını gösteren şematik diyagram. Cawood ve ark. (2012)
Tablo 3. Farklı tektonik ortamda değişken kırıntılı zirkon kaydı.[4]
Yakınsak AyarÇarpışma AyarıGenişletme Ayarı
Yönlendirilen tektonik bölgeOkyanus-kıta çarpışmasıKıta-kıta çarpışmasıOkyanusal sırtların yayılması
Magmatik aktivitelerSenkron sedimanter magmatik aktiviteler muhtemelen sürekli yitmeden kaynaklanan kısmi erimelerle ortaya çıkar.Magma oluşumu, kalın bir litosfer ile çevrelenmiştir.[40]Tektonik olarak kararlı. Sedimanter magmatik oluşum eksikliği[41]
İlişkili havzaArk yan havzasıForeland havzasıRift havzası, pasif kenar boşluğu
Ana kırıntılı zirkon kaynaklarıGenç nesil volkanik / magmatik kayaçlarla beslenirÇarpışmalı magmatizm ve orojene yakalanan eski birimler tarafından besleniyorÇok çeşitli önceden var olan eski araziler tarafından beslenir
Ortaya çıkan zirkon kaydıEn genç kırıntılı zirkon tanesi yaklaşık olarak tortu birikiminin başlangıcıdır[35]Özellikle süper kıta dönemlerinde yüksekEn genç kırıntılı zirkon, tortu birikiminin başlangıcından çok daha eski bir maksimum birikim yaşı sağlar.
Kristalleşme yaşı - birikme yaşıKüçükOrta, 150Ma içinde% 10-50Büyük, 150 Ma içinde <% 5
Grafik gösterimi
Şekil 8 - Yakınsak havzalarda CA-DA'nın kümülatif orantılı eğrileri için genelleştirilmiş bölgeyi gösteren grafik. Cawood ve ark. (2012)
Şekil 9 - Çarpışma havzalarında CA-DA'nın kümülatif orantılı eğrileri için genelleştirilmiş bölgeyi gösteren grafik. Cawood ve ark. (2012).
Şekil 10 - Genişleme havzalarında CA-DA'nın kümülatif orantılı eğrileri için genelleştirilmiş bölgeyi gösteren grafik. Cawood ve ark. (2012)
Şekil 8-10'daki renkli bölgeler, dünyanın her yerinden karşılık gelen ayarlarının oluşturulmuş kümülatif oran eğrileriyle sınırlandırılmıştır.[4]

Referanslar

  1. ^ Davis, Donald W .; Williams, Ian S .; Krogh, Thomas E. (2003). Hanchar, J.M .; Hoskin, P.W.O. (eds.). "U-Pb jeokronolojisinin tarihsel gelişimi" (PDF). Zirkon: Mineraloji ve Jeokimyada İncelemeler. 53: 145–181. doi:10.2113/0530145.
  2. ^ Kosler, J .; Sylvester, P.J. (2003). Hanchar, J.M .; Hoskin, P.W.O. (eds.). "U-Pb jeokronolojisinde zirkonun mevcut eğilimleri ve geleceği: lazer ablasyon ICPMS". Zirkon: Mineraloji ve Jeokimyada İncelemeler. 53: 243–275. doi:10.2113/0530243.
  3. ^ a b c d e f g h ben Fedo, C. M .; Sircombe, K. N .; Rainbird, R.H. (2003). "Sedimanter kaydın detrital zirkon analizi". Mineraloji ve Jeokimya İncelemeleri. 53 (1): 277–303. doi:10.2113/0530277.
  4. ^ a b c d e f Cawood, P. A .; Hawkesworth, C. J .; Dhuime, B. (22 Ağustos 2012). "Detrital zirkon kaydı ve tektonik yerleşim". Jeoloji. 40 (10): 875–878. Bibcode:2012Geo .... 40..875C. doi:10.1130 / G32945.1.
  5. ^ a b Morton, Andrew C; Hallsworth, Claire R (Mart 1999). "Kumtaşlarındaki ağır mineral topluluklarının bileşimini kontrol eden işlemler". Tortul Jeoloji. 124 (1–4): 3–29. Bibcode:1999 SedG..124 .... 3M. doi:10.1016 / S0037-0738 (98) 00118-3.
  6. ^ a b c d Condie, Kent C .; Belousova, Elena; Griffin, W.L .; Sircombe, Keith N. (Haziran 2009). "Uzayda ve zamandaki granitoid olayları: Magmatik ve kırıntılı zirkon yaş tayfından kaynaklanan kısıtlamalar". Gondwana Araştırması. 15 (3–4): 228–242. Bibcode:2009 GondR..15..228C. doi:10.1016 / j.gr.2008.06.001.
  7. ^ Hawkesworth, C. J .; Dhuime, B .; Pietranik, A. B .; Cawood, P. A .; Kemp, A. I. S .; Storey, C.D. (1 Mart 2010). "Kıta kabuğunun oluşumu ve evrimi". Jeoloji Topluluğu Dergisi. 167 (2): 229–248. Bibcode:2010JGSoc.167..229H. doi:10.1144/0016-76492009-072.
  8. ^ a b c d e f g Gehrels, G. (12 Ağustos 2010). Zirkon için UThPb analitik yöntemler. Arizona LaserChron Merkezi. 10 Kasım 2016'dan alındı https://drive.google.com/file/d/0B9ezu34P5h8eMzkyMGFlNjgtMDU0Zi00MTQyLTliZDMtODU2NGE0MDQ2NGU2/view?hl=en.
  9. ^ Smith, Moira; Gehrels, George (Temmuz 1994). "Detrital zirkon jeokronolojisi ve Harmony ve Valmy Formasyonlarının kaynağı, Roberts Dağları allochthon, Nevada". Amerika Jeoloji Derneği Bülteni. 106 (7): 968–979. Bibcode:1994GSAB..106..968S. doi:10.1130 / 0016-7606 (1994) 106 <0968: DZGATP> 2.3.CO; 2.
  10. ^ DeGraaff-Surpless, K., McWilliams, M.O., Wooden, J.L. ve İrlanda, T.R (2000). Provenans analizi için kırıntılı zirkon verilerinin sınırlamaları: Methow Havzası, Washington ve British Columbia'dan bir örnek. İçinde Geol Soc Am Abstr Progr (Cilt 32, No. 9).
  11. ^ Chisholm, E. I., Sircombe, K. N. ve DiBugnara, D. L. 2014. Jeokronoloji Maden Ayırma Laboratuvarı Teknikleri El Kitabı. 2014/46 Kayıt. Geoscience Avustralya, Canberra. https://dx.doi.org/10.11636/Record.2014.046
  12. ^ Morton, A. C .; Claoué-Long, J. C .; Berge, C. (1996). "Kuzey Denizi'ndeki Mezozoik Statfjord Formasyonunda sediman kaynağı ve taşınım tarihi üzerindeki SHRIMP kısıtlamaları". Jeoloji Topluluğu Dergisi. 153 (6): 915–929. doi:10.1144 / gsjgs.153.6.0915. S2CID  130260438.
  13. ^ Gehrels, G. E .; Dickinson, W. R .; Ross, G.M .; Stewart, J. H .; Howell, D.G. (1995). "Batı Kuzey Amerika'nın Triyas dönemindeki miojeoklinal tabakalarına Kambriyen için ayrık zirkon referansı". Jeoloji. 23 (9): 831–834. doi:10.1130 / 0091-7613 (1995) 023 <0831: dzrfct> 2.3.co; 2.
  14. ^ a b Gehrels, G.E. (2000). "Batı Nevada ve Kuzey Kaliforniya'daki Paleozoik ve Triyas katmanlarının kırıntılı zirkon çalışmalarına giriş". Amerika Jeoloji Derneği Özel Raporu. 347: 1–17.
  15. ^ Roback, R. C .; Walker, N.W. (1995). "Güneydoğu Quesnellia, British Columbia ve Washington'da Permiyen'in Alt Triyas kumtaşına kadar kaynağı, kırıntılı zirkon U-Pb jeokronometrisi ve tektonik önemi". Amerika Jeoloji Derneği Bülteni. 107 (6): 665–675. doi:10.1130 / 0016-7606 (1995) 107 <0665: pdzupg> 2.3.co; 2.
  16. ^ Dodson, M. H .; Compston, W .; Williams, I. S .; Wilson, J.F. (1988). "Zimbabwe çökeltilerinde antik kırıntılı zirkonlar için bir arama". Jeoloji Topluluğu Dergisi. 145 (6): 977–983. doi:10.1144 / gsjgs.145.6.0977.
  17. ^ a b c d Gehrels, G (2014). "Tektoniğe uygulanan detrital zirkon U-Pb jeokronolojisi". Yeryüzü ve Gezegen Bilimleri Yıllık İncelemesi. 42: 127–149. doi:10.1146 / annurev-earth-050212-124012.
  18. ^ a b c d e f g h ben Corfu, F .; Hanchar, J. M .; Hoskin, P. W .; Kinny, P. (2003). "Zirkon doku atlası". Mineraloji ve Jeokimya İncelemeleri. 53 (1): 469–500. Bibcode:2003RvMG ... 53..469C. doi:10.2113/0530469.
  19. ^ a b c Gehrels, G. (2011). Detrital zirkon U-Pb jeokronolojisi: Güncel yöntemler ve yeni fırsatlar. Tortul havzaların tektoniği: son gelişmeler, 45–62.
  20. ^ Chakoumakos, BC; Murakami, T; Lumpkin, GR; Ewing, RC (1987). "Zirkonda alfa bozunması kaynaklı kırılma: kristal halden metamisin durumuna geçiş". Bilim. 236 (4808): 1556–1559. doi:10.1126 / science.236.4808.1556. PMID  17835739.
  21. ^ Murakami, T; Chakoumakos, BC; Ewing, RC; Lumpkin, GR; Weber, WJ (1991). "Zirkonda alfa bozunması olay hasarı". Am Mineral. 76: 1510–1532.
  22. ^ Krogh TE, Davis GL (1975) Zirkonlarda değişiklik ve değiştirilmiş ve metamisli zirkonun diferansiyel çözünmesi. Carnegie Inst Washington Yrbk74: 619–623
  23. ^ Crookes, W (1879). "Yüksek Vakumda Moleküler Fiziğe Katkılar. Moleküler Yörüngenin Manyetik Saptırılması. Yüksek ve Düşük Vakumda Manyetik Dönme Kanunları. Moleküler Boşalmanın Fosforojenik Özellikleri". Londra Kraliyet Cemiyeti'nin Felsefi İşlemleri. 170: 641–662. doi:10.1098 / rstl.1879.0076.
  24. ^ Ohnenstetter, D .; Cesbron, F .; Remond, G .; Caruba, R .; Claude, J.M. (1991). "Émissions de cathodoluminescence de deux populations de zircons naturels: tastative d'interprétation". Rendus de l'Académie des Sciences Comptes. 313 (6): 641–647.
  25. ^ Hanchar, JM; Miller, CF (1993). "Katotolüminesans ve geri saçılan elektron görüntüleri ile ortaya çıkan zirkon bölgeleme desenleri: Karmaşık kabuk geçmişlerinin yorumlanması için çıkarımlar". Chem Geol. 110 (1–3): 1–13. doi:10.1016 / 0009-2541 (93) 90244-D.
  26. ^ a b Ses, P. J .; Kowalewski, M .; Eriksson, K.A. (2011). "Kabuk evriminin zamanlaması ve hızının nicelleştirilmesi: radyometrik olarak tarihlendirilmiş kırıntılı zirkon tanelerinin küresel derlemesi". Jeoloji Dergisi. 119 (2): 109–126. Bibcode:2011JG .... 119..109V. doi:10.1086/658295.
  27. ^ Geochron'a Hoşgeldiniz | EarthChem. (tarih yok). 15 Kasım 2016 tarihinde http://www.geochron.org/ adresinden erişildi.
  28. ^ Hiess, J .; Condon, D. J .; McLean, N .; Noble, S.R. (2012). "Karasal uranyum içeren minerallerde 238U / 235U sistematiği" (PDF). Bilim. 335 (6076): 1610–1614. doi:10.1126 / science.1215507. PMID  22461608.
  29. ^ Bozunma sistemleri ve jeokronoloji II: U ve Th. (4 Aralık 2013). 15 Kasım 2016 tarihinde http://www.geo.cornell.edu/geology/classes/Geo656/656notes13/IsotopeGeochemistry Chapter3.pdf adresinden erişildi.
  30. ^ Jaffey, A. H .; Flynn, K. F .; Glendenin, L. E .; Bentley, W. T .; Essling, A.M. (1971). "Yarı ömürlerin hassas ölçümü ve U 235 ve U 238'in spesifik aktiviteleri". Fiziksel İnceleme C. 4 (5): 1889. doi:10.1103 / physrevc.4.1889.
  31. ^ Steiger, R.H. ve Jager, E. (1978). Jeokronoloji Alt Komisyonu: Jeokronoloji ve kozmokronolojide bozunma sabitlerinin kullanımına ilişkin Sözleşme.
  32. ^ Pupin, J.P. (1980). "Zirkon ve granit petrolojisi". Mineraloji ve Petrolojiye Katkılar. 73 (3): 207–220. Bibcode:1980CoMP ... 73..207P. doi:10.1007 / bf00381441.
  33. ^ Wang, X .; Zhou, D. (2001). "Zirkon kristalinin yeni bir denge formu". Çin'de Bilim B Serisi: Kimya. 44 (5): 516–523. doi:10.1007 / bf02880682.
  34. ^ Mattinson, J.M., Graubard, C. M., Parkinson, D.L. ve McClelland, W. C. (1996). Zirkonlarda U-Pb Ters Uyumsuzluk: İnce Ölçekli Salınımlı Bölgeleme ve Pb'nin Mikron Altı Taşınmasının Rolü. Dünya Süreçleri: İzotopik Kodu Okuma, 355–370.
  35. ^ a b Dickinson, W. R .; Gehrels, G. E. (2009). "Tabakaların maksimum birikim yaşlarını ortaya çıkarmak için kırıntılı zirkonların U-Pb yaşlarının kullanımı: Colorado Platosu Mesozoik veri tabanına karşı bir test". Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları. 288 (1): 115–125. Bibcode:2009E ve PSL.288..115D. doi:10.1016 / j.epsl.2009.09.013.
  36. ^ Gehrels, G.E .; Valencia, V .; Ruiz, J. (2008). "Lazer ablasyonu - çok kollektör - endüktif olarak eşleşmiş plazma - kütle spektrometrisi ile U-Pb yaşlarının gelişmiş hassasiyeti, doğruluğu, verimliliği ve uzaysal çözünürlüğü". Jeokimya, Jeofizik, Jeosistemler. 9 (3): yok. doi:10.1029 / 2007GC001805.
  37. ^ Kober, B (1986). "Çift filamanlı termal iyon kaynağı kullanarak tek zirkonlar üzerinde 207Pb / 206Pb-yaş araştırmaları için tam taneli buharlaştırma". Mineraloji ve Petrolojiye Katkılar. 93 (4): 482–490. Bibcode:1986CoMP ... 93..482K. doi:10.1007 / bf00371718.
  38. ^ Hirata, T .; Nesbitt, R.W. (1995). "Zirkonun U-Pb izotop jeokronolojisi: Lazer probu ile endüktif olarak eşleşmiş plazma kütle spektrometresi tekniğinin değerlendirilmesi". Geochimica et Cosmochimica Açta. 59 (12): 2491–2500. doi:10.1016/0016-7037(95)00144-1.
  39. ^ Nicoli, G., Moyen, J.F. ve Stevens, G. (2016). Yakınsak ortamlardaki gömme oranlarının çeşitliliği Dünya yaşlandıkça azaldı. Bilimsel raporlar, 6.
  40. ^ a b Hawkesworth, C. J .; Dhuime, B .; Pietranik, A. B .; Cawood, P. A .; Kemp, A. I. S .; Katlı, C.D. (2010). "Kıta kabuğunun oluşumu ve evrimi". Jeoloji Topluluğu Dergisi. 167 (2): 229–248. Bibcode:2010JGSoc.167..229H. doi:10.1144/0016-76492009-072.
  41. ^ Katlı, B.C. (1995). "Kıta dağılmasında manto tüylerinin rolü: Gondwanaland'dan vaka geçmişleri". Doğa. 377 (6547): 301–308. Bibcode:1995Natur.377..301S. doi:10.1038 / 377301a0.