Om förekomsten av baddeleyit i zirkon i kiselmättade bergarter

ALEXANDER LEWERENTZ

Om förekomsten av baddeleyit i zirkon i kiselmättade bergarter Åldersbestämning av bergarter med hjälp av uran- och blyisotoper (U-Pb-geokronologi) är en av de mest pålitliga dateringstekniker som står till förfogande för dagens geokronologer. Detta gäller om materialet är äldre än 50 000 år och inte innehåller någon organisk beståndsdel eftersom C14-metoden inte fungerar under dessa omständigheter. Två olika mineral är av stor vikt vid U-Pb geokronologi, baddeleyit (ZrO2) för kiselfattiga bergarter och zirkon (ZrSiO4) för kiselrika bergarter. Under kiselmättade förhållanden finns det ett överskott på kisel i magman vid kristallisation av bergarter. Då reagerar vanligtvis baddeleyit med kiseldioxid (SiO2) och bildar zirkon. Trots detta kan man observera baddeleyit i kiselmättade bergarter. Två typer av baddeleyitdomäner har identifierats i dessa zirkoner. Den ena typen är regelbunden och följer zirkonkristallens tillväxtzonering (en zonering som till största del utmärks av varierande koncentrationer i spårelement såsom uran och torium), medan den andra är oregelbunden och saknar helt och hållet koppling till zirkonkristallens inre struktur. Sättet som den regelbundna baddeleyiten förekommer på talar för att den bildats av en primär process, dvs kristalliserat från en magma. Eftersom bergarterna som baddeleyiten förkommer i är kiselmättade måste magman också ha varit kiselmättad. Således borde zirkon ha kristalliserat, inte baddeleyit. För att förklara denna motsägelsefulla obseravtion antas att magman kan ha varit lokalt eller tillfälligt kiselomättad och att då baddeleyit kunnat kristallisera. En geologisk process som ger denna effekt är magma mixing då två magmor av olika sammansättningar blandas till en ny magma med helt ny sammansättning. I sådana fall skulle en kiselfattig magma trängt in i den kiselmättade magman för att temporärt göra den nya sammansatta magman kiselomättad. Förekomsterna av oregelbunden baddeleyit har sannolikt inte bildats genom primära processer då dessa domäner helt saknar koppling till zirkonens inre struktur. Denna tolkning styrks av att fluidbildande metmorfosrelaterade processer (nedbrytning och omvandling av mineral när bergarten utsatts för tryck- och temperaturförändringar) har identifierats i en av de studerade bergarterna. I samma bergart är dessutom den låga halten plagioklas (kalcium - och natriumrikt silikatmineral) påtaglig. Dessa observationer tolkas som att tidigare nämnda grundämnen lämnat bergarten under ett tidigt stadium av metamorfosen. Ovanstående observationer och tolkningar ger ledtrådar till en möjlig förklaring: att heta och alkalina (kalcium- och natriumrika) fluider har bildats, vilka sedan kunnat tränga in i zirkonkorn och där genom reaktioner minskat kiselinnehållet. Detta har i sin tur lett till omvandling av zirkon till baddeleyit. Denna modell stöds av att oregelbunden baddeleyitförkomst ofta är associerad med sprickor i zirkonkornen (möjliga vägar för fluiderna att ta sig in) samt av den oregelbunda formen i sig.

Handledare: Anders Scherstén Examensarbete 15 högskolepoäng (15 ECTS-poäng) i Geologi, vt 2010. (Examensarbeten i Geologi vid Lunds universitet – BERGGRUNDSGEOLOGI, nr. 261) Enheten för geologi, institutionen för geo- och ekosystemvetenskaper, Lund universitet.

ALEXANDER LEWERENTZ

On the occurrence of baddeleyite in zircon in silica-saturated rocks Baddeleyite (ZrO2) is an important mineral for U-Pb geochronology in silica undersaturated rocks. Under silica saturated conditions, baddeleyite reacts to form zircon. Yet, I document baddeleyite domains within zircon in several silica-saturated rock types. The primary aim of this project is to describe the phenomenon in detail. To reach this aim polarisation microscopy and SEM-EDS analyses have been used. Based on the descriptions, possible models for the origin of the phenomenon are suggested, including both primary and secondary processes. I suggest that variations in the silicaactivity might explain the occurrence of possible primary baddeleyite bands, and that later hydrothermal processes are responsible for the formation of baddeleyite in alteration processes. Suggestions on further analyses are also presented. Supervisor: Anders Scherstén Degree project, 15 ECTS credits, in Geology, spring 2010. (Examensarbeten i Geologi vid Lunds universitet – Berggrundsgeologi, nr. 261) Department of Earth- and Ecosystem Sciences, Division of Geology, Lund University.