Isotopendatierung von Meteoriteneinschlagkratern: Identifikation von für die U-Pb-Datierung geeigneten impaktmetamorphen Zirkonen
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Zur Bestimmung der Häufigkeit von Einschlägen extraterrestrischer Körper in einen bestimmten Zeitraum ist die Datierung irdischer Einschlagkrater notwendig. Präzise Alter erlauben es zudem den Einfluss von einzelnen Einschlägen auf die irdische Geo- und Biosphäre, so wie die zukünftige Einschlagswahrscheinlichkeiten zu untersuchen. Der Vergleich von irdischen Einschlagshäufigkeiten und anderer planetarer Körper erlaubt es die dynamischen Prozesse, die den Fluss von potentiellen Impaktoren in der Vergangenheit im Sonnensystem beeinflusst haben, zu untersuchen. Präzise Altersdaten erlauben es den Einschlagvorgang selbst zu untersuchen, z.B. seinen zeitlichen Ablauf und die Abkühlphase, unter Verwendung mehrerer isotopischer Datierungsmethoden. Ziel dieser Studie war es, ein bestimmtes Mineral zu untersuchen, das normalerweise während geologischer Prozesse sehr stabil ist, aber trotzdem durch hohe Temperaturenn und Drücke während eines Einschlags beeinflusst wird - Zirkon. Normalerweise können Zirkonkörner die Mutter- und Tochternuklide über einen langen Zeitraum hinweg konservieren, was zu präzisen Altersangaben für die U-Zerfallsreihen bis hin zu Pb führt. Manchmal ist die Interpretation der gewonnenen Isotopendaten schwierig, was zu ungenauen oder sogar falschen Altern führen kann. Daher ist es wichtig, zu beurteilen, welche Zirkonkörner für die U-Pb-Datierung geeignet sind und welche nicht. Um dies zu beurteilen, wurden Zirkonkörner von 12 Einschlagskratern mit verschiedenen optischen, geochemischen, mikrostrukturellen und isotopischen Methoden analysiert. In einem ersten Schritt wurden 6 dieser Impaktproben für weitere Analysen ausgewählt, die eine breite Streuung verschiedener Zirkonkörner in den zuvor genannten Bereichen aufweisen. Die impaktmetamorphen Körner wurden mit optischen ((Laser-)Mikroskopie), SEM (BSE- und CL-Bilder), strukturellen (EBSD und RAMAN) sowie isotopischen (U/Pb, U/Th, REE) Methoden analysiert. Mehr als 150 Zirkonkörner wurden mit diesen Methoden analysiert, was zu einem großen Datensatz für Zirkonkörner in verschiedenen Stadien der Zersetzung und Rekristallisation führte, dies führt zu dem vollständigsten Datensatz für impaktmetamorphe Zirkonkörner, der bisher verfügbar ist. Im Ergebnis scheint es notwendig, aber nicht hinreichend zu sein, dass die Zirkonkörner rekristallisiert sind und in den EBSD-Polfiguren ein typisches Muster für so genannte „former reidite in granular neoblastic“ (FRIGN) aufweisen, die unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen während des Impakts entstanden sind. Nicht alle FRIGN-Zirkonkörner aber sind für die U-Pb-Datierung geeignet, diese hatten meist einen Alterswert der nicht mit dem Literaturalteralterswert übereinstimmte, die meisten FRIGN-Körner zeigten zu hohe Alterswerte. Der U- und Th-Gehalt scheint bei der Zersetzung der Zirkonkörner ebenfalls eine Rolle zu spielen, denn es gibt einen klaren Trend zwischen U-Pb-Altern und U/Th-Gehalt für alle untersuchten Proben, was darauf zurückzuführen sein könnte, dass es während des U/Th-Zerfalls zu Strahlungsschäden in den Zirkonkörnern bis hin zur Metamiktisierung kommt. Dies kann einen Einfluss auf die Temperatur und den Druck haben, bei denen Pb aus dem Zirkon zu diffundieren beginnt und es leichter macht, vollständig umgewandelt zu werden, was zu einem brauchbaren U-Pb-Alter führt. Als Ergebnis der Analysen gibt es keine eindeutige Regel für die Identifizierung von impaktmetamorphen Zirkonkörnern, die für die U-Pb-Datierung geeignet sind, daher ist es notwendig, alle Daten (einschließlich Statistik) für die Auswertung zu interpretieren, die zu einem präzisen und genauen Alter für das Ereignis, dem Impakt, führen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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U-Pb Dating of the Suvasvesi Impact Structures — Double Impact or Not. 55th LPSC, Abstract #1441.
W. H. Schwarz, M. Schmieder, E. Buchner, L. J. Pesonen & J. Moilanen
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U-Pb Dating of Zircon Grains from the Paasselkä Impact Structure. 55th LPSC, Abstract #1422.
W. H. Schwarz, M. Schmieder, E. Buchner, J. Moilanen & T. Öhman
