De gauche à droite :Tomas Capaldi, Chelsea Mackaman-Lofland, et le professeur Brian Horton prélevant un échantillon de sable du cours inférieur du Rio Mendoza. Crédit :Ryan McKenzie
Les géologues utilisent des grains minéraux de zircon pour reconstituer à quoi ressemblaient la Terre et ses paysages dans les temps anciens. Ces grains microscopiques, généralement la largeur d'un cheveu humain, enregistrer des informations détaillées sur quand et où ils se sont formés, ce qui en fait un outil standard pour étudier comment notre planète a changé à travers les âges.
Une nouvelle étude menée par l'Université du Texas à Austin Jackson School of Geosciences suggère que les scientifiques pourraient être en mesure de mieux exploiter les données sur le zircon pour comprendre comment les paysages ont évolué au fil du temps en tenant compte d'une série de facteurs qui peuvent fausser les données géochronologiques du zircon et l'interprétation de la l'origine des sédiments.
L'étude, publié le 1er décembre dans Lettres des sciences de la Terre et des planètes , se sont concentrés sur une méthode appelée géochronologie détritique zircon U-Pb (uranium-plomb). Le zircon est un minéral idéal pour suivre l'évolution du paysage car il se trouve dans la plupart des roches crustales, est très durable (plus dur que le diamant), et contient trois horloges isotopiques (chronomètres) que les géoscientifiques peuvent utiliser.
Les chercheurs ont découvert que les estimations de l'érosion du paysage et de la dispersion des sédiments pouvaient être améliorées en tenant compte de plusieurs facteurs :
Le haut Rio Mendoza s'érode dans la roche ignée fertile en zircon et livrant les sédiments aux basses terres de la région viticole argentine. Crédit :Ryan McKenzie
Tomas Capaldi, un doctorat étudiant au département des sciences géologiques de la Jackson School, a dirigé l'étude en collectant des échantillons de grains de zircon dans les bassins hydrographiques modernes des Andes où les sources de sédiments et les réseaux de drainage sont bien connus, ce qui n'est pas le cas dans les milieux antiques. L'objectif de Capaldi était de tester si les zircons dans le sable de la rivière reflétaient avec précision les modèles d'érosion des Andes modernes, et de comprendre dans quelle mesure les facteurs susmentionnés—la fertilité du zircon, taux d'érosion du substrat rocheux, et le recyclage des sédiments—peut avoir un impact sur les résultats.
"Nous explorons comment nous pouvons utiliser les sédiments des rivières modernes pour nous calibrer pour l'ancien enregistrement sédimentaire, " a déclaré Capaldi. La recherche impliquait la collecte d'échantillons de sables de rivière et de substrat rocheux dans les bassins hydrographiques des Andes de l'ouest de l'Argentine, dans une région d'environ un cinquième de la taille du Texas. doctorat l'étudiante Margo Odlum et Ryan McKenzie, professeur assistant à l'Université de Hong Kong et ancien boursier postdoctoral de la Jackson School, assisté aux travaux. L'équipe a collecté 21 échantillons de sable de rivière et 23 échantillons de substrat rocheux dans les bassins du Rio Mendoza et du Rio San Juan, datant d'environ 120 grains de zircon par échantillon.
L'étude a révélé que la plus grande différence entre les sources connues du substratum rocheux en amont et les sables des rivières en aval a été enregistrée par les zircons dans de petits, bassins versants localisés. Les résultats variaient selon l'emplacement. Par exemple, les chercheurs ont découvert que plus petit, Les bassins hydrographiques andins à haute altitude ont érodé plus facilement les unités de substrat rocheux plus faibles et ces sources de sédiments ont contribué de manière disproportionnée à plus de sable que prévu dans la rivière. En revanche, les zircons étaient plus précis lors de l'échantillonnage de grands systèmes fluviaux, qui reçoivent du sable de toute la région et enregistrent l'érosion globale des Andes.
Les résultats sont importants car des milliers d'études par an dépendent de la géochronologie détritique du zircon U-Pb, a déclaré le professeur de l'école Jackson
Brian Horton, Conseiller de Capaldi et co-auteur de l'article.
Le Rio San Juan transporte des sédiments des Hautes Andes (les montagnes les plus éloignées sur la photo) à travers la chaîne de montagnes Precordillera (au premier plan). Crédit :Tomas Capaldi
"Ils font tous l'hypothèse que ces sédiments, ces grains de zircon, sont des reflets précis ou des traceurs un à un de leurs régions sources, " dit Horton. " Il s'avère qu'il y a de sérieuses complications. "
La bonne nouvelle est que cela peut être largement expliqué par les chercheurs sur le terrain et en laboratoire, a déclaré le co-auteur et professeur de la Jackson School Danny Stockli.
"Vous devrez peut-être prendre certaines de ces complications que Tomas souligne, peut-être même les exploiter, pour mieux comprendre l'évolution du paysage à long terme, " il a dit.
Capaldi a déclaré que l'étude clarifie comment ces facteurs influencent les modèles d'érosion et de dispersion des sédiments, et justifient d'autres recherches.
"C'est le premier tremplin, " dit-il. " Nous essayons de déterminer ce que ces zircons, comme traceurs potentiels de l'érosion, se montrent vraiment."
Stockli a déclaré que le travail est vital car les études sur les sables des rivières ont explosé au cours de la dernière décennie par des chercheurs essayant de reconstruire des paysages anciens, et les sociétés pétrolières et gazières qui tentent de déterminer le lien entre le sable et la génération de réservoirs d'énergie offshore. " Stockli a dit. " En même temps, les gens utilisent ces zones de drainage pour faire des prédictions sur la quantité de sédiments livrés à l'océan. Ces sables fournissent une mémoire de l'érosion du paysage ainsi qu'un prédicteur de ce qui pourrait être au large. »