Pochodzenie skalne metodami Petrologic

Wcześniej czy później prawie każda skała na Ziemi jest rozkładana na osad, a osad jest następnie przenoszony gdzie indziej przez grawitację, wodę, wiatr lub lód. Widzimy, że dzieje się to każdego dnia w otaczającej nas ziemi i Cykl rockowy etykiety, które zestaw zdarzeń i procesów erozja.

Powinniśmy być w stanie spojrzeć na konkretny osad i powiedzieć coś o skałach, z których pochodzi. Jeśli myślisz o kamieniu jako dokumencie, osad jest strzępiony. Nawet jeśli dokument jest na przykład niszczony na pojedyncze litery, moglibyśmy studiować litery i dość łatwo powiedzieć, w jakim języku został napisany. Gdyby zachowało się kilka słów, moglibyśmy zgadnąć temat dokumentu, jego słownictwo, a nawet wiek. A jeśli zdanie lub dwa unikną niszczenia, możemy nawet dopasować je do książki lub papieru, z którego pochodzi.

Tego rodzaju badania osadów nazywane są badaniami proweniencji. W geologii proweniencja (rymuje się z „opatrznością”) oznacza, skąd pochodzą osady i jak się tam dostały. Oznacza to pracę wstecz lub w górę od ziaren osadu, który mamy (strzępy), aby uzyskać wyobrażenie o skale lub skałach, którymi kiedyś byli (dokumenty). To bardzo geologiczny sposób myślenia, a badania proweniencji eksplodowały w ciągu ostatnich kilku dekad.

Pochodzenie jest tematem ograniczonym do skał osadowych: piaskowca i konglomeratu. Istnieją sposoby charakteryzujący protolity skał metamorficznych i źródła takich skał magmowych jak granit lub bazalt, ale są niejasne w porównaniu.

Pierwszą rzeczą, którą powinieneś wiedzieć, gdy podążasz swoją drogą w górę rzeki, jest to, że transport osadów ją zmienia. Proces transportu rozbija skały na coraz mniejsze cząsteczki od głazu po glinęprzez ścieranie fizyczne. Jednocześnie większość minerałów w osadzie ulega chemicznej zmianie, pozostawiając tylko kilka odpornych. Ponadto długi transport w strumieniach może uporządkować minerały w osadach według ich gęstości, dzięki czemu lekkie minerały, takie jak kwarc i skalenie, mogą przesuwać się przed ciężkimi minerałami, takimi jak magnetyt i cyrkon.

Po drugie, gdy osad dotrze do miejsca spoczynku - basenu sedymentacyjnego - i ponownie zamieni się w skałę osadową, mogą tworzyć się w nim nowe minerały procesy diagenetyczne.

Zatem przeprowadzanie badań proweniencji wymaga zignorowania niektórych rzeczy i wizualizacji innych rzeczy, które były obecne. To nie jest proste, ale poprawiamy się dzięki doświadczeniu i nowym narzędziom. Ten artykuł koncentruje się na technikach petrologicznych, opartych na prostych obserwacjach minerałów pod mikroskopem. Tego właśnie studenci geologii uczą się podczas swoich pierwszych kursów laboratoryjnych. Druga główna droga badań pochodzenia wykorzystuje techniki chemiczne, a wiele badań łączy oba te elementy.

Duże kamienie (fenoklasty) w konglomeraty są jak skamieliny, ale nie są okazami starożytnych żywych istot, lecz okazami starożytnych krajobrazów. Tak jak głazy w korycie rzeki reprezentują wzgórza w górę i pod górę, konglomeraty glinowe zwykle świadczą o pobliskim krajobrazie, oddalonym nie więcej niż o kilkadziesiąt kilometrów.

Nic dziwnego, że żwiry rzeczne zawierają fragmenty wzgórz wokół nich. Ale może być interesujące dowiedzieć się, że skały w konglomeracie są jedynymi rzeczami pozostawionymi ze wzgórz, które zniknęły miliony lat temu. Ten fakt może mieć szczególne znaczenie w miejscach, w których krajobraz został zmieniony przez winy. Kiedy dwie szeroko rozdzielone wychodnie konglomeratów mają tę samą mieszankę glonów, to mocny dowód, że kiedyś były bardzo blisko siebie.

Popularnym podejściem do analizy dobrze zachowanych piaskowców, które powstały około 1980 r., Jest sortowanie różnych rodzaje ziaren na trzy klasy i narysuj je według ich procentu na trójkątnym wykresie, trójskładniku diagram. Jeden punkt trójkąta dotyczy 100% kwarcu, drugi 100% skalenia, a trzeci 100% lityczności: fragmenty skał, które nie rozpadły się w pełni na wyizolowane minerały. (Wszystko, co nie jest jedną z tych trzech, zazwyczaj niewielka część, jest ignorowane).

Okazuje się, że skały z niektórych ustawień tektonicznych tworzą osady - i piaskowce - które wykreślają w dość spójnych miejscach na tym schemacie trójskładnikowym QFL. Na przykład skały z wnętrza kontynentów są bogate w kwarc i prawie nie mają lityczności. Skały z łuków wulkanicznych mają mało kwarcu. A skały pochodzące z przetworzonych skał pasm górskich mają niewiele skalenia.

W razie potrzeby ziarna kwarcu, które w rzeczywistości są lityczne - kawałki kwarcytu lub chertu zamiast kawałków pojedynczych kryształów kwarcu - można przenieść do kategorii litowej. Ta klasyfikacja wykorzystuje diagram QmFLt (monokrystaliczny kwarc - skalenie - litologia całkowita). Działa to całkiem nieźle, mówiąc, jaki rodzaj płaskowytektonicznego kraju przyniósł piasek w danym piaskowcu.

Poza trzema głównymi składnikami (kwarc, skalenie i lityczność) piaskowce mają kilka mniejszych składników lub minerałów pomocniczych, pochodzących ze skał źródłowych. Z wyjątkiem muskowitu mineralnego miki, są one stosunkowo gęste, dlatego zwykle nazywane są ciężkimi minerałami. Ich gęstość ułatwia oddzielenie ich od reszty piaskowca. Mogą to być informacje.

Na przykład duży obszar skał magmowych jest w stanie wytworzyć ziarna twardych minerałów pierwotnych, takich jak augit, ilmenit lub chromit. Terameny metamorficzne dodają takie rzeczy jak granat, rutyl i staurolit. Inne ciężkie minerały, takie jak magnetyt, tytanit i turmalin, mogą pochodzić z obu.

Cyrkon jest wyjątkowy wśród ciężkich minerałów. Jest tak twardy i bezwładny, że może przetrwać miliardy lat, w kółko poddawany recyklingowi jak monety w kieszeni. Wielka trwałość tych szkodliwych cyrkonów doprowadziła do bardzo aktywnego badania w zakresie pochodzenia zaczyna się od rozdzielenia setek mikroskopijnych ziaren cyrkonu, a następnie ustalenia wieku każdego z nich za pomocą metody izotopowe. Poszczególne grupy wiekowe nie są tak ważne jak ich zestawienie. Każde duże ciało skalne ma własną mieszankę epok cyrkonu, którą można rozpoznać w osadach, które z niej erodują.

Badania prowokacyjno-cyrkonowe są potężne i tak popularne obecnie, że często są skracane jako „DZ”. Ale polegają na drogich laboratoriach, sprzęcie i przygotowaniu, więc są one głównie wykorzystywane do wysokich zysków Badania. Nadal przydatne są starsze sposoby przesiewania, sortowania i liczenia ziaren mineralnych.