Gesteinsprovenienz nach petrologischen Methoden

Früher oder später wird fast jeder Stein auf der Erde in Sedimente zerlegt und das Sediment wird dann durch Schwerkraft, Wasser, Wind oder Eis an einen anderen Ort transportiert. Wir sehen dies jeden Tag im Land um uns herum und die Rock-Cycle-Labels, die Ereignisse und Prozesse der Erosion bestimmen.

Wir sollten in der Lage sein, ein bestimmtes Sediment zu betrachten und etwas über die Gesteine ​​zu erzählen, von denen es kam. Wenn Sie sich einen Stein als Dokument vorstellen, ist Sediment dieses Dokument zerkleinert. Selbst wenn ein Dokument in einzelne Buchstaben zerlegt wird, können wir beispielsweise die Buchstaben studieren und auf einfache Weise feststellen, in welcher Sprache es geschrieben wurde. Wenn einige vollständige Wörter erhalten bleiben, können wir eine gute Vermutung über den Betreff des Dokuments anstellen, nämlich dessen Wortschatz, auch sein Alter. Und wenn ein oder zwei Sätze der Vernichtung entgangen sind, passen wir sie möglicherweise sogar dem Buch oder dem Papier an, aus dem sie stammen.

Provenienz: Begründung Upstream

Diese Art der Sedimentforschung nennt man Provenienzstudien. In der Geologie bedeutet Provenienz (reimt sich auf "Vorsehung"), woher die Sedimente kamen und wie sie dahin kamen, wo sie sich heute befinden. Es bedeutet, rückwärts oder stromaufwärts von den Sedimentkörnern zu arbeiten, die wir haben (die Fetzen), um eine Vorstellung von dem Gestein oder den Gesteinen zu bekommen, die sie früher waren (die Dokumente). Es ist eine sehr geologische Denkweise, und Provenienzstudien haben in den letzten Jahrzehnten explodiert.

Provenienz ist ein auf Sedimentgesteine ​​beschränktes Thema: Sandstein und Konglomerat. Es gibt Möglichkeiten, die Protolithen von metamorphen Gesteinen und die Quellen magmatischer Gesteine ​​wie Granit oder Basalt zu charakterisieren, aber im Vergleich dazu sind sie vage.

Das Erste, was Sie wissen müssen, wenn Sie Ihren Weg flussaufwärts überlegen, ist, dass der Transport von Sedimenten dies ändert. Durch den Transport werden Steine ​​durch physikalischen Abrieb in immer kleinere Partikel von Felsbrocken zu Ton zerkleinert. Gleichzeitig werden die meisten Mineralien im Sediment chemisch verändert, so dass nur wenige resistente zurückbleiben. Durch langen Transport in Strömen können die Mineralien im Sediment nach ihrer Dichte sortiert werden, so dass leichte Mineralien wie Quarz und Feldspat vor schwere Mineralien wie Magnetit und Zirkon gelangen können.

Zweitens können sich durch diagenetische Prozesse neue Mineralien in Sedimenten bilden, sobald sie an einem Ruheplatz - einem Sedimentbecken - ankommen und sich wieder in Sedimentgestein verwandeln.

Um Provenienzstudien zu machen, müssen Sie einige Dinge ignorieren und andere Dinge visualisieren, die früher vorhanden waren. Es ist nicht einfach, aber wir werden mit Erfahrung und neuen Tools immer besser. Dieser Artikel konzentriert sich auf petrologische Techniken, die auf einfachen Beobachtungen von Mineralien unter dem Mikroskop beruhen. So etwas lernen Geologiestudenten in ihren ersten Praktika. Die andere Hauptmethode für Provenienzstudien sind chemische Techniken, und viele Studien kombinieren beides.

Konglomerat-Clast-Provenienz

Die großen Steine ​​(Phenoklasten) in Konglomeraten sind wie Fossilien, aber anstatt Exemplare antiker Lebewesen zu sein, sind sie Exemplare antiker Landschaften. So wie die Felsbrocken in einem Flussbett die Hügel flussaufwärts und bergaufwärts darstellen, zeugen Konglomeratklasten im Allgemeinen von der nahen Landschaft, die nur einige zehn Kilometer entfernt liegt.

Es ist keine Überraschung, dass Flusskies Teile der Hügel um sie herum enthalten. Aber es kann interessant sein herauszufinden, dass die Felsen in einem Konglomerat die einzigen Dinge sind, die von Hügeln übrig geblieben sind, die vor Millionen von Jahren verschwunden sind. Und diese Tatsache kann besonders an Orten von Bedeutung sein, an denen die Landschaft durch Fehler neu geordnet wurde. Wenn zwei weit voneinander entfernte Aufschlüsse von Konglomeraten dieselbe Mischung von Klasten aufweisen, ist dies ein starker Beweis dafür, dass sie einst sehr nahe beieinander lagen.

Einfache petrographische Provenienz

Ein beliebter Ansatz zur Analyse von gut erhaltenen Sandsteinen, der um 1980 entwickelt wurde, besteht darin, die verschiedenen Getreidearten in drei Klassen einzuteilen und sie nach ihren Prozentsätzen in einem dreieckigen Diagramm, einem ternären Diagramm, darzustellen. Ein Punkt des Dreiecks ist für 100% Quarz, der zweite für 100% Feldspat und der dritte für 100% Lithics: Gesteinsbruchstücke, die nicht vollständig in isolierte Mineralien zerfallen sind. (Alles, was nicht zu diesen drei gehört, normalerweise ein kleiner Bruchteil, wird ignoriert.)

Es stellt sich heraus, dass Gesteine ​​aus bestimmten tektonischen Umgebungen Sedimente - und Sandsteine ​​- bilden, die sich an ziemlich konsistenten Stellen in diesem ternären QFL-Diagramm niederschlagen. Zum Beispiel sind Steine ​​aus dem Inneren von Kontinenten quarzreich und haben fast keine Lithiken. Steine ​​aus Vulkanbögen haben wenig Quarz. Und Steine, die aus den recycelten Gesteinen von Gebirgszügen stammen, haben wenig Feldspat.

Bei Bedarf können Quarzkörner, bei denen es sich tatsächlich um Lithiken handelt - Quarzit- oder Chert-Teilchen anstelle von einzelnen Quarzkristall-Teilchen - in die Kategorie Lithiken verschoben werden. Diese Klassifizierung verwendet ein QmFLt-Diagramm (monokristalline Quarz-Feldspat-Gesamtlithika). Diese funktionieren ziemlich gut, um zu sagen, welche Art von plattentektonischem Land den Sand in einem bestimmten Sandstein hervorgebracht hat.

Schwermineralprovenienz

Neben ihren drei Hauptbestandteilen (Quarz, Feldspat und Lithics) enthalten Sandsteine ​​einige Nebenbestandteile oder zusätzliche Mineralien, die aus ihren Ausgangsgesteinen stammen. Mit Ausnahme des Glimmerminerals Muskovit sind sie relativ dicht und werden daher normalerweise als schwere Mineralien bezeichnet. Aufgrund ihrer Dichte lassen sie sich leicht vom Rest eines Sandsteins trennen. Diese können informativ sein.

Beispielsweise kann eine große Fläche magmatischer Gesteine ​​Körner von harten Primärmineralien wie Augit, Ilmenit oder Chromit ergeben. Metamorphe Terrane fügen Dinge wie Granat, Rutil und Staurolith hinzu. Andere schwere Mineralien wie Magnetit, Titanit und Turmalin könnten von beiden stammen.

Zirkon ist eine Ausnahme unter den schweren Mineralien. Es ist so zäh und träge, dass es Milliarden von Jahren aushält und wie die Münzen in Ihrer Tasche immer wieder recycelt wird. Die große Persistenz dieser detritalen Zirkone hat zu einem sehr aktiven Feld der Provenienzforschung geführt, das mit der Trennung von Hunderten mikroskopisch kleiner Zirkonkörnern und der Bestimmung des Alters jedes einzelnen mithilfe von Isotopenmethoden beginnt. Das individuelle Alter ist nicht so wichtig wie die Mischung der Altersgruppen. Jeder große Felskörper hat seine eigene Mischung aus Zirkonalter, und die Mischung ist an den Sedimenten zu erkennen, die von ihm abtragen.

Detrital-Zirkon-Provenienzstudien sind leistungsfähig und heutzutage so beliebt, dass sie oft als "DZ" abgekürzt werden. Sie sind jedoch auf teure Labors, Geräte und Vorbereitungen angewiesen und werden daher hauptsächlich für Forschungszwecke mit hohem Nutzen eingesetzt. Die älteren Methoden zum Sieben, Sortieren und Zählen von Mineralkörnern sind immer noch nützlich.