何かがどこから来たのかを理解する探求は、科学の多くの道に浸透しています。地質学研究の重要な分野の 1 つは、堆積起源研究を通じて堆積岩の親子関係を追跡することです。岩石が地表に露出すると、物理的および化学的風化の影響を受け、最終的に堆積物を形成するより細かい成分に分解されます。これらの堆積物は、最も一般的には小川や相互接続する河川系によって、元のソースから数百または数千キロメートル離れた場所にある堆積場所に運ばれます。
堆積岩またはそれらの鉱物成分の岩石学的または地球化学的組成を調べる来歴研究は、根源岩と堆積物同位体の特徴を特徴付けることにより、堆積物の形成と分散の経路を再構築および解釈することを目的としています。これらの研究は、現代と古代の両方のシステムにおいて、プレートの衝突、隆起、発掘、または環境条件の地球規模の変化など、幅広い地球プロセスのタイミングに関する証拠を提供するため、重要です。
さらに、そのような研究は、炭化水素または鉱物が豊富な盆地の進化を理解する上で重要になる可能性があります。堆積物源地域は一般に、現在のヒマラヤのように地殻が急速に隆起している地域であるため、隆起は断層とそれに伴う流体の流れによって促進されるため、鉱床の形でかなりの金属が蓄積する場所でもある可能性があります。金属鉱石の形成に必要な成分。したがって、特に深く浸食された古代の堆積システムにおいて、堆積経路を正しく特定することは、過去の地殻変動を再構築するために重要ですが、主要な鉱床の可能性がある地殻の領域を特定することも重要です。
来歴方法
過去 20 年間、堆積物 (例えば、砕屑性ジルコン) 中のウラン含有鉱物 (ジルコンと呼ばれる) の同位体年代測定は、ジルコン粒子が砂岩に遍在し、化学的および物理的風化の両方に非常に耐性があり、従順であるため、起源調査の選択肢となっています。年代測定 (つまり、時間の経過とともに十分に理解された割合で鉛に変化するウランを含む) や、ジルコン粒子をその元の供給源に一意に結び付ける可能性のある他の化学的特徴を持っています。ジルコンの元のソース地域のほぼすべてが火成岩です。しかし、ジルコンの堅牢な性質は、多くの場合、堆積物デトリタスの主な原因は、既存の (メタ) 堆積盆地 (およびそれらのデトリタルコンポーネント; 例:キャンベルet al., 2005; Anderson et al., 2016).
本質的に、ジルコンが堆積物に取り込まれると、隆起、浸食、堆積、加熱、融解という岩石サイクルを経る間、ジルコンはその堆積物内に留まります。そのため、ジルコンはこの岩石サイクルに 1 回、2 回、3 回、またはそれ以上閉じ込められます。堆積サイクルの寿命が長いということは、見かけ上の堆積経路が、実際には、堆積岩の砕屑性ジルコン積荷だけで定義できる経路よりもはるかに不可解である可能性があることを意味します。
再利用されたものとは対照的に、一次堆積物ソース領域を特定するための1つの新しいアプローチは、複数の浸食-輸送-堆積サイクルを生き残る可能性が低い一般的な岩石形成鉱物を使用することです。 K 長石は、多くの堆積岩によく見られる鉱物であり、大陸地殻の結晶基盤を構成する火成岩 (花崗岩など) の主要な構成要素です。 K 長石は化学的および物理的風化の傾向があるため、1 回または複数回の堆積サイクルで再利用される可能性は低いです。
K長石にはかなりの濃度の鉛が含まれており、ウランはほとんどまたはまったく含まれていません。ウランの放射性崩壊の関数として時間の経過とともに鉛同位体比が変化しないようにするためには、ウランが不足していることが重要です。このウランの欠如は、K 長石がジルコンのような年代をもたらさないことを意味しますが、砕屑性 K 長石で測定された鉛同位体の変化を、火成岩中のマグマ K 長石のものと直接比較することができます。地域 (例:Tyrrell et al., 2006).
山羊座造山帯のケーススタディ
山羊座の造山帯は、西オーストラリア州の始生代のユルガーンとピルバラのクラトンの間の長さ約 1000 km、幅約 500 km の古代の衝突帯です (Johnson et al., 2017)。造山帯は、始生代の 2 つのクラトン、ガスコイン州の原生代の花崗岩および後堆積岩の変形した縁部と、古～中原生代のエドモンド盆地を含む多数の若い堆積盆地で構成されています。エドモンド盆地は、ガスコイン州の下にある火成岩と年代と同位体組成が似ている砕屑性ジルコンを含む砂岩ユニットによって支配されています。しかし、豊富でよく発達した堆積岩構造 (交差成層など) は、ガスコイン州の北に主要な堆積物源があることを示唆しています (Martin et al., 2008)。この観察結果は、流域内のジルコンの残骸が古い流域システムを通じてリサイクルされたことを意味します。これらの砂岩の多くはまた、砕屑性 K 長石も含んでいるため、堆積起源研究において砕屑性 K 長石とマグマ K 長石の鉛同位体を比較する能力をテストするユニークな機会を提供します。
Edmund Group の 2 つの砂岩ユニットからの砕屑性 K 長石と、6 つの珪長質火成岩からのマグマ K 長石、Gascoyne 州からの 4 つ、および Pilbara Craton からの 2 つが、その場でレーザーアブレーションによる誘導同位体分析のために選択されました。カーティン大学の John DeLaeter Center での結合プラズマ質量分析。
K 長石の鉛同位体
ガスコイン州の地下室から分析されたマグマ K 長石サンプルの数は比較的少ないにもかかわらず、マグマの複雑な輸送および定置メカニズムにもかかわらず、サンプル内およびサンプル間で鉛同位体組成に顕著な一貫性があることを示唆しています (Johnson et al., 2017)。 、マグマシステムへの共同の州全体の鉛源がありました。これは、サンプル内およびサンプル間で幅広い鉛同位体組成を示すピルバラ クラトンの珪長質火成岩からのマグマ K 長石粒子とは対照的です。
エドマンド盆地内の砂岩からの砕屑性ジルコンとすぐ南にあるガスコイン州の火成岩からのマグマ性ジルコンとの間の年代の類似性にもかかわらず、砕屑性およびマグマ性 K 長石の鉛同位体組成は類似していません。この発見は、砂岩中の砕屑性の K 長石が、ガスコイン州の火成岩の侵食によって生じたものではないことを示しています。代わりに、砕屑性の K 長石粒子の鉛同位体組成は、北にあるピルバラ クラトンの火成岩からのマグマ K 長石粒子に最も類似しており、岩自体の古流指標と一致する結果です (Martin et al. ., 2008).
エドマンド盆地のすぐ北にある古い堆積岩 (アシュバートン層、カプリコーン、ブレスナハン、ミニー山群を含む「北盆地」) から抽出された砕屑性ジルコン間の年代の類似性により、砕屑性ジルコンと K 長石のデータが可能になります。これは、これらの古い堆積岩とその下にあるピルバラ クラトンの火成岩の隆起と侵食が、エドモンド盆地の堆積物の主な供給源であることを示しています。したがって、エドモンド盆地の堆積岩中の砕屑性ジルコンの大部分は、少なくとも 1 回の以前の侵食 - 輸送 - 堆積サイクルを通過しています。それらの年代と組成に基づいて、これらのジルコンの主な供給源はガスコイン州の火成岩である可能性が高く、この岩石はより古い造山周期の間に隆起して浸食され、これらの「北盆地」に堆積物を北に流したようです。その後の造山帯の隆起と浸食により、この残骸が再利用され、エドモンド盆地が南に移動しました。
これらの結果は、山羊座造山帯の北部がエドモンド盆地の形成中に隆起と侵食を受けていたことを示しているため重要であり、この結果は砕屑性ジルコンのデータだけでは裏付けられなかったでしょう。この縁辺に沿った多数の金鉱床の最近の年代測定 (Fielding et al., 2018) は、金の鉱化がエドモンド盆地の堆積物沈着と同時に発生したことを確認し、隆起、盆地形成、および鉱化作用などの地質学的プロセス間の相互作用を強調しています。
参考文献
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