Геологи используют минеральные зерна циркона, чтобы реконструировать то, как Земля и ее ландшафты выглядели в древние времена. Эти микроскопические зерна, обычно толщиной с человеческий волос, записывают подробную информацию о том, когда и где они образовались, что делает их стандартным инструментом для изучения того, как наша планета менялась на протяжении веков.
Новое исследование, проведенное Техасским университетом в Школе наук о Земле Остина Джексона, предполагает, что ученые могут лучше использовать данные о цирконе, чтобы понять, как ландшафты развивались с течением времени, учитывая набор факторов, которые могут исказить геохронологию циркона. данные и интерпретация происхождения отложений.
Исследование, опубликованное 1 декабря в Earth and Planetary Science Letters, было сосредоточено на методе, называемом U-Pb (уран-свинцовая) геохронология детритного циркона. Циркон - идеальный минерал для отслеживания эволюции ландшафта, потому что он встречается в большинстве горных пород земной коры, очень прочен (тверже алмаза) и содержит три изотопных часа (хронометра), которые может использовать геолог..
Исследователи обнаружили, что оценки эрозии ландшафта и рассеивания наносов можно улучшить, приняв во внимание несколько факторов:
- Материалы коренных пород разрушаются с разной скоростью. Это означает, что отложения в реках будут непропорционально обогащены зернами циркона, полученными из более слабых, подверженных эрозии источников коренных пород.
- Плодородие циркона, термин, который указывает, сколько цирконов находится в регионе источника коренных пород. Материалы, дающие меньше цирконов, могут быть недостаточно представлены в исследовании, если не учитывать эту проблему.
- Некоторые цирконы происходят из материала, который был переработан с течением времени. Это означает, что цирконы могут содержать сложные сигнатуры множественных эрозионных явлений из разных горных пород.
Томас Капальди, доктор философии. студент факультета геологических наук Школы Джексона возглавил исследование, собрав образцы зерен циркона из водоразделов современных рек в Андах, где хорошо известны источники наносов и дренажные сети, чего не было в древних условиях. Цель Капальди состояла в том, чтобы проверить, точно ли цирконы в речном песке отражают модели эрозии современных Анд, и понять, в какой степени вышеупомянутые факторы - изобилие циркона, скорость эрозии коренных пород и рециркуляция отложений - могут повлиять на результаты.
«Мы изучаем, как мы можем использовать осадок из современных рек, чтобы откалибровать себя по древней осадочной летописи», - сказал Капальди. Исследование включало сбор образцов речного песка и коренных пород из водосборных бассейнов в Андах на западе Аргентины, на территории, составляющей примерно одну пятую площади Техаса. Кандидат наук. студентка Марго Одлум и Райан Маккензи, доцент Гонконгского университета и бывший научный сотрудник школы Джексона, помогали в работе. Команда собрала 21 образец речного песка и 23 образца коренных пород в бассейнах рек Рио-Мендоса и Рио-Сан-Хуан, датируя около 120 зерен циркона на образец.
Исследование показало, что наибольшая разница между известными источниками коренных пород вверх по течению и речными песками вниз по течению была зарегистрирована цирконами в небольших локальных водосборных бассейнах. Результаты варьировались в зависимости от местоположения. Например, исследователи обнаружили, что более мелкие водосборы андских рек на больших высотах легче разрушают более слабые коренные породы, и эти источники наносов непропорционально вносят в реку больше песка, чем предполагалось. Напротив, цирконы были более точными при отборе проб более крупных речных систем, которые получают песок со всего региона и фиксируют общую эрозию Анд..
Выводы важны, потому что тысячи исследований в год зависят от U-Pb геохронологии детритового циркона, сказал профессор школы Джексона
Брайан Хортон, советник Капальди и соавтор статьи.
«Они все делают предположение, что эти отложения, эти зерна циркона являются точными отражениями или однозначными трассерами регионов их происхождения», - сказал Хортон. «Оказывается, есть серьезные осложнения».
Хорошая новость заключается в том, что это может быть в значительной степени объяснено исследователями в полевых условиях и в лаборатории, сказал соавтор и профессор школы Джексона Дэнни Стокли.
«Возможно, вам придется принять некоторые из этих сложностей, на которые указывает Томас, возможно, даже использовать их, чтобы лучше понять долгосрочную эволюцию ландшафта», - сказал он.
Капальди сказал, что исследование проясняет, как эти факторы влияют на закономерности эрозии и рассеивания наносов, и требует дальнейших исследований.
"Это первая ступенька", сказал он. «Мы пытаемся определить, что на самом деле показывают эти цирконы как потенциальные индикаторы эрозии».
Стокли сказал, что работа имеет жизненно важное значение, потому что за последнее десятилетие исследования речных песков взорвались исследователями, пытающимися реконструировать древние ландшафты, и нефтегазовыми компаниями, пытающимися определить связь между песком и образованием морских энергетических резервуаров..«Если вы понимаете, как развивались области водосбора рек, вы узнаете кое-что о том, как поверхность планеты формировалась в прошлом», - сказал Стокли. «В то же время люди используют эти водосборные бассейны, чтобы предсказать, сколько наносов попадает в океан. Эти пески хранят память об эрозии ландшафта, а также предсказывают, что может быть в море».