Provenienza rock con metodi petrologici

Prima o poi, quasi ogni roccia sulla Terra viene scomposta in sedimenti e il sedimento viene quindi portato altrove da gravità, acqua, vento o ghiaccio. Vediamo che ciò accade ogni giorno nella terra intorno a noi, e il ciclo di roccia etichette che mettono insieme eventi e processi erosione.

Dovremmo essere in grado di guardare un particolare sedimento e dire qualcosa sulle rocce da cui proviene. Se pensi a una roccia come a un documento, il sedimento è quel documento distrutto. Anche se un documento viene ridotto a singole lettere, per esempio, potremmo studiare le lettere e dire abbastanza facilmente in quale lingua è stato scritto. Se fossero state preservate alcune parole intere, potremmo fare una buona ipotesi sull'argomento del documento, sul suo vocabolario, persino sulla sua età. E se una frase o due sfuggissero alla distruzione, potremmo persino abbinarla al libro o alla carta da cui proveniva.

Questo tipo di ricerca sui sedimenti si chiama studi di provenienza. In geologia, provenienza (fa rima con "provvidenza") significa da dove provengono i sedimenti e come sono arrivati ​​dove sono oggi. Significa lavorare all'indietro, oa monte, dai granelli di sedimenti che abbiamo (i brandelli) per avere un'idea della roccia o delle rocce che erano (i documenti). È un modo di pensare molto geologico e gli studi sulla provenienza sono esplosi negli ultimi decenni.

La provenienza è un argomento limitato alle rocce sedimentarie: arenaria e conglomerato. Ci sono modi di caratterizzando i protoliti delle rocce metamorfiche e le fonti di rocce ignee come granito o basalto, ma sono vaghi in confronto.

La prima cosa da sapere, quando ragionate a monte, è che il trasporto di sedimenti lo cambia. Il processo di trasporto rompe le rocce in particelle sempre più piccole dal masso alle dimensioni dell'argilla, per abrasione fisica. E allo stesso tempo, la maggior parte dei minerali nel sedimento viene cambiata chimicamente, lasciando solo alcuni resistenti. Inoltre, il trasporto lungo nei corsi d'acqua può risolvere i minerali nei sedimenti in base alla loro densità, in modo che minerali leggeri come il quarzo e il feldspato possano avanzare rispetto a quelli pesanti come la magnetite e lo zircone.

In secondo luogo, una volta che il sedimento arriva in un luogo di riposo - un bacino sedimentario - e si trasforma di nuovo in roccia sedimentaria, in esso possono formarsi nuovi minerali processi diagenetici.

Fare studi di provenienza, quindi, richiede di ignorare alcune cose e visualizzare altre cose che erano presenti. Non è semplice, ma stiamo migliorando con esperienza e nuovi strumenti. Questo articolo si concentra su tecniche petrologiche, basate su semplici osservazioni di minerali al microscopio. Questo è il tipo di cose che gli studenti di geologia imparano nei loro primi corsi di laboratorio. L'altra strada principale degli studi sulla provenienza utilizza tecniche chimiche e molti studi combinano entrambi.

Le grandi pietre (fenoclasti) in conglomerati sono come fossili, ma invece di essere esemplari di antichi esseri viventi sono esemplari di paesaggi antichi. Proprio come i massi in un letto di fiume rappresentano le colline a monte e in salita, i clasti di conglomerato testimoniano generalmente della campagna vicina, a non più di qualche decina di chilometri di distanza.

Non sorprende che le ghiaie fluviali contengano frammenti delle colline circostanti. Ma può essere interessante scoprire che le rocce in un conglomerato sono le uniche cose rimaste dalle colline svanite milioni di anni fa. E questo tipo di fatto può essere particolarmente significativo in luoghi in cui il paesaggio è stato riorganizzato da errori. Quando due affioramenti di conglomerati ampiamente separati hanno lo stesso mix di clasti, questa è una prova evidente che una volta erano molto vicini tra loro.

Un approccio popolare per l'analisi delle arenarie ben conservate, introdotto per la prima volta intorno al 1980, è quello di ordinare i diversi tipi di grani in tre classi e li tracciano in base alle loro percentuali su un grafico triangolare, un ternario diagramma. Un punto del triangolo è per il 100% di quarzo, il secondo per il 100% di feldspato e il terzo per il 100% di litica: frammenti di roccia che non si sono completamente scomposti in minerali isolati. (Tutto ciò che non è uno di questi tre, in genere una piccola frazione, viene ignorato.)

Si scopre che le rocce provenienti da determinate impostazioni tettoniche formano sedimenti - e arenarie - che tracciano in punti abbastanza coerenti su quel diagramma ternario QFL. Ad esempio, le rocce dall'interno dei continenti sono ricche di quarzo e non hanno quasi litici. Le rocce degli archi vulcanici hanno un piccolo quarzo. E le rocce derivate dalle rocce riciclate delle catene montuose hanno poco feldspato.

Se necessario, i grani di quarzo che sono in realtà litici - frammenti di quarzite o chert piuttosto che frammenti di cristalli di quarzo singolo - possono essere spostati nella categoria litici. Tale classificazione utilizza un diagramma QmFLt (litio monocristallino-feldspato-litica totale). Funzionano piuttosto bene nel dire quale tipo di paese tettonico-piatto ha prodotto la sabbia in una data arenaria.

Oltre ai loro tre ingredienti principali (quarzo, feldspato e litici) le arenarie hanno alcuni ingredienti minori, o minerali accessori, derivati ​​dalle loro rocce di origine. Fatta eccezione per la moscovita minerale di mica, sono relativamente densi, quindi di solito sono chiamati minerali pesanti. La loro densità li rende facili da separare dal resto di un'arenaria. Questi possono essere informativi.

Ad esempio, una vasta area di rocce ignee è in grado di produrre granuli di minerali primari duri come augite, ilmenite o cromite. Le terrazze metamorfiche aggiungono cose come il granato, il rutilo e la staurolite. Altri minerali pesanti come la magnetite, la titanite e la tormalina potrebbero provenire da entrambi.

Zircone è eccezionale tra i minerali pesanti. È così duro e inerte che può durare per miliardi di anni, essendo riciclato più e più volte come le monete in tasca. La grande persistenza di questi zirconi dannosi ha portato a un campo molto attivo di ricerca sulla provenienza che inizia separando centinaia di microscopici granuli di zircone, determinando quindi l'età di ciascuno utilizzando metodi isotopici. Le singole età non sono importanti quanto la miscela delle età. Ogni grande massa di roccia ha la sua miscela di età di zirconi e la miscela può essere riconosciuta nei sedimenti che erodono da esso.

Gli studi sulla provenienza dello zircone Detrital sono potenti e così popolari al giorno d'oggi che sono spesso abbreviati "DZ". Ma fanno affidamento su costosi laboratori, attrezzature e preparazione, quindi vengono utilizzati principalmente per i profitti elevati ricerca. I modi più vecchi di setacciare, selezionare e contare i grani minerali sono ancora utili.