Termokronologi i rutil

Projektbeskrivning

Projektperiod: 2017 - 2025
Medverkande enheter vid museet: Enheten för geovetenskap

Mineralet rutils (TiO2) användbarhet för studier om jordskorpans utveckling och tektonik blir alltmer uppenbar. Detta mineral utgör en pålitlig singel-mineral-termometer som är kapabel att bevara temperatur-information även vid metamorfos vid höga och ultra-höga temperaturer. Dess halter av HFSE (High Field Strength Elements) kan användas för att klarlägga den geokemiska miljö vid vilken rutilen kristalliserade. Rutil fraktionerar uran från bly, och visar bly-diffusion vid måttliga till höga temperaturer, vilket möjliggör U-Pb-termokronologi med rutil. Användning av diffusionsprofiler i geo-termometri är en relativt välutvecklad metod, ex. för huvudelement i granat. Möjligheten att använda bly-diffusionsprofiler i rutil för att bestämma maximal metamorfostemperatur i bergarter har däremot inte undersökts tidigare.

Detta projekt syftar till att kartlägga max-temperatur, ålder och avsvalningshistoria endast med hjälp av bly-diffusionsprofiler i rutil. Principen är att välja ut stora rutil-kristaller från hög-temperatur-metamorfa bergarter som har en välkänd termal historia. Ett område som uppfyller dessa krav är den ultrahöga tryck-zonen inom det Västra gnejskomplexet i Norge. Tidigare studier har dokumenterat avsvalning från ~800 °C mellan 410 och 380 miljoner år, baserat på en lång rad mineral och isotopsystem.

Diffusionsprofiler i rutil kommer att mätas med hjälp av laser-ablation-multi-kollektor ICP-MS. I kombination med kända diffusions-koefficienter för bly i rutil kommer dessa profiler att ge troliga kristallisationstemperaturer för rutil och en avsvalningshistoria fram till blockeringstemperaturen för bly i rutil. Metoden kan enkelt utvärderas genom att jämföras med existerande regionala data. Dessutom kommer Zr i rutil analyseras med elektronmikrosond för att få ytterligare en uppskattning av rutilens kristallisations-temperatur.

Resultaten kommer att ge en mer detaljerad bild av den regionala avsvalningshistorien vid moderata temperaturer i det Västra gnejs-komplexet i Norge. Av mer fundamental betydelse är dock att bly-diffusionstermometri i rutil kommer att etablera en snabb singel-mineral-metod för att kartlägga avsvalningshistorier vid måttliga till höga temperaturer, vilken överbryggar gapet mellan hög-temperatur-metoder (ex. U-Pb-datering av zirkon och monazit) och låg-temperatur-termokronometri så som 40Ar/39Ar-termokronologi och (U-Th)/He-datering.

Finansiärer

• Vetenskapsrådet. Länk till annan webbplats.
• Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada Länk till annan webbplats, öppnas i nytt fönster.

Utvalda publikationer

1. Kooijman, E., Mezger, K. & Berndt, J. (2010). Constraints on the U-Pb systematics of metamorphic rutile from in situ LA-ICP-MS analysis. Earth and Planetary Science Letters, 293, 321–330. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2010.02.047 Länk till annan webbplats.
2. Zack, T. & Kooijman, E. (2017). Petrology and geochronology of rutile. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 83, 443-467. https://doi.org/10.2138/rmg.2017.83.14 Länk till annan webbplats.