Geologen gebruiken zirkoonmineraalkorrels om te reconstrueren hoe de aarde en haar landschappen er in de oudheid uitzagen. Deze microscopisch kleine korrels, gewoonlijk de breedte van een mensenhaar, gedetailleerde informatie vastleggen over wanneer en waar ze zijn gevormd, waardoor ze een standaardinstrument zijn om te bestuderen hoe onze planeet door de eeuwen heen is veranderd.

Een nieuwe studie onder leiding van de Universiteit van Texas aan de Austin Jackson School of Geosciences suggereert dat wetenschappers mogelijk beter gebruik kunnen maken van zirkoongegevens om te begrijpen hoe landschappen in de loop van de tijd zijn geëvolueerd door rekening te houden met een reeks factoren die de geochronologische gegevens van zirkoon en de interpretatie van de oorsprong van sedimenten.

De studie, gepubliceerd op 1 december in Aardse en planetaire wetenschapsbrieven , gericht op een methode genaamd detrital zirkoon U-Pb (uranium-lood) geochronologie. Zirkoon is een ideaal mineraal om de evolutie van het landschap te volgen, omdat het wordt aangetroffen in de meeste korstgesteenten, is zeer duurzaam (harder dan diamant), en bevat drie isotopenklokken (chronometers) die geowetenschappers kunnen gebruiken.

De onderzoekers ontdekten dat schattingen van landschapserosie en sedimentverspreiding kunnen worden verbeterd door rekening te houden met verschillende factoren:

• Gesteentematerialen eroderen met verschillende snelheden. Dit betekent dat sediment in rivieren onevenredig verrijkt zal zijn met zirkoonkorrels afkomstig van zwakkere, erodeerbare gesteentebronnen.
• Zirkoon vruchtbaarheid, een term die aangeeft hoeveel zirkonen zich in een gesteentebrongebied bevinden. Materialen die minder zirkonen produceren, kunnen in een onderzoek ondervertegenwoordigd zijn, tenzij met dit probleem rekening wordt gehouden.
• Sommige zirkonen zijn afkomstig van materiaal dat in de loop van de tijd is gerecycled. Dat betekent dat de zirkonen complexe handtekeningen kunnen bevatten van meerdere erosiegebeurtenissen van verschillende rotsen.

Tomas Capaldi, een doctoraat student in de afdeling Geologische Wetenschappen van de Jackson School, leidde de studie door monsters van zirkoonkorrels te verzamelen uit moderne stroomgebieden van rivieren in het Andesgebergte, waar de sedimentbronnen en drainagenetwerken goed bekend zijn, wat niet het geval is in oude instellingen. Capaldi's doel was om te testen of zirkonen in het rivierzand nauwkeurig de erosiepatronen van de moderne Andes weerspiegelden, en om te begrijpen in hoeverre de bovengenoemde factoren - vruchtbaarheid van zirkoon, gesteente erosie tarief, en sedimentrecycling kunnen de resultaten beïnvloeden.

"We onderzoeken hoe we sediment uit moderne rivieren kunnen gebruiken om onszelf te kalibreren voor het oude sedimentaire record, "Zei Capaldi. Het onderzoek omvatte het verzamelen van monsters van rivierzand en gesteente uit drainagebekkens in de Andes van West-Argentinië, over een gebied dat ongeveer een vijfde zo groot is als Texas. doctoraat student Margo Odlum en Ryan McKenzie, een assistent-professor aan de Universiteit van Hong Kong en voormalig Jackson School Postdoctoral Fellow, geholpen met het werk. Het team verzamelde 21 rivierzandmonsters en 23 bodemmonsters in de Rio Mendoza- en Rio San Juan-bekkens, daterend ongeveer 120 zirkoonkorrels per monster.

Uit de studie bleek dat het grootste verschil tussen bekende stroomopwaartse gesteentebronnen en stroomafwaartse rivierzanden werd geregistreerd door zirkonen in kleine, gelokaliseerde afwateringsbekkens. Resultaten varieerden per locatie. Bijvoorbeeld, onderzoekers ontdekten dat kleinere, hooggelegen stroomgebieden van de Andes hebben zwakkere gesteenten gemakkelijker geërodeerd en deze sedimentbronnen droegen onevenredig meer zand bij in de rivier dan verwacht. In tegenstelling tot, de zirkonen waren nauwkeuriger bij het bemonsteren van grotere riviersystemen, die zand uit de hele regio ontvangen en de algehele erosie van de Andes registreren.

De bevindingen zijn belangrijk omdat duizenden onderzoeken per jaar afhankelijk zijn van detrital zirkoon U-Pb geochronologie, zei Jackson School Professor

Brian Horton, Capaldi's adviseur en co-auteur van de krant.

"Ze gaan er allemaal van uit dat deze sedimenten, deze zirkoonkorrels, zijn nauwkeurige reflecties of één-op-één tracers van hun brongebieden, "Zei Horton. "Het blijkt dat er enkele ernstige complicaties zijn."

Het goede nieuws is dat dit grotendeels kan worden verklaard door onderzoekers in het veld en lab, zei co-auteur en Jackson School Professor Danny Stockli.

"Misschien moet je een aantal van deze complicaties nemen die Tomas opmerkt, misschien zelfs gebruik maken van hen, om een ​​beter begrip te krijgen van de evolutie van het landschap op lange termijn, " hij zei.

Capaldi zei dat de studie verduidelijkt hoe deze factoren patronen van erosie en sedimentverspreiding beïnvloeden, en verder onderzoek rechtvaardigen.

"Dit is de eerste opstap, "zei hij. "We proberen te bepalen wat deze zirkonen, als potentiële erosietracers, echt laten zien."

Stockli zei dat het werk van vitaal belang is omdat studies van rivierzand het afgelopen decennium zijn geëxplodeerd door onderzoekers die oude landschappen probeerden te reconstrueren, en olie- en gasbedrijven die het verband proberen te bepalen tussen zand en de opwekking van offshore-energiereservoirs. "Als je begrijpt hoe rivierafvoergebieden zich ontwikkelden, leer je iets over hoe het oppervlak van de planeet in het verleden werd gevormd, ' zei Stockli. 'Tegelijkertijd mensen gebruiken deze afwateringsgebieden om voorspellingen te doen over hoeveel sediment in de oceaan wordt afgeleverd. Deze zanden bieden een herinnering aan landschapserosie en een voorspeller van wat er offshore zou kunnen zijn."