I geologi usano grani minerali di zircone per ricostruire l'aspetto della Terra e dei suoi paesaggi nei tempi antichi. Questi microscopici granelli, comunemente la larghezza di un capello umano, registrare informazioni dettagliate su quando e dove si sono formati, rendendoli uno strumento standard per studiare come il nostro pianeta è cambiato nel corso dei secoli.

Un nuovo studio condotto dall'Università del Texas presso la Austin Jackson School of Geosciences suggerisce che gli scienziati potrebbero essere in grado di sfruttare meglio i dati sugli zirconi per capire come i paesaggi si sono evoluti nel tempo considerando una serie di fattori che possono distorcere i dati geocronologici dello zircone e l'interpretazione del origine dei sedimenti.

Lo studio, pubblicato il 1 dicembre in Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti , si è concentrato su un metodo chiamato geocronologia dello zircone detritico U-Pb (uranio-piombo). Lo zircone è un minerale ideale per tracciare l'evoluzione del paesaggio perché si trova nella maggior parte delle rocce crostali, è molto resistente (più duro del diamante), e contiene tre orologi isotopici (cronometri) che i geoscienziati possono utilizzare.

I ricercatori hanno scoperto che le stime dell'erosione del paesaggio e della dispersione dei sedimenti potrebbero essere migliorate tenendo conto di diversi fattori:

• I materiali rocciosi si erodono a velocità diverse. Ciò significa che i sedimenti nei fiumi saranno sproporzionatamente arricchiti in grani di zircone derivati ​​da sorgenti di roccia erodibile.
• fertilità dello zircone, un termine che indica quanti zirconi ci sono in una regione di origine del substrato roccioso. I materiali che producono meno zirconi possono essere sottorappresentati in uno studio a meno che non si tenga conto di questo problema.
• Alcuni zirconi provengono da materiale che è stato riciclato nel tempo. Ciò significa che gli zirconi potrebbero contenere firme complesse di più eventi di erosione da rocce diverse.

Tommaso Capaldi, un dottorato di ricerca studente presso il Dipartimento di Scienze Geologiche della Jackson School, ha condotto lo studio raccogliendo campioni di grani di zircone dai moderni bacini idrografici delle Ande, dove sono ben note le fonti di sedimenti e le reti di drenaggio, che non è il caso in ambienti antichi. L'obiettivo di Capaldi era verificare se gli zirconi nella sabbia del fiume riflettessero accuratamente i modelli di erosione delle Ande moderne, e per capire fino a che punto i fattori summenzionati - fertilità dello zircone, tasso di erosione del substrato roccioso, e il riciclaggio dei sedimenti possono avere un impatto sui risultati.

"Stiamo esplorando come possiamo usare i sedimenti dei fiumi moderni per calibrarci per l'antico record sedimentario, " Ha detto Capaldi. La ricerca ha coinvolto la raccolta di campioni di sabbia fluviale e substrato roccioso dai bacini di drenaggio nelle Ande dell'Argentina occidentale, in una regione grande circa un quinto del Texas. dottorato di ricerca gli studenti Margo Odlum e Ryan McKenzie, un assistente professore presso l'Università di Hong Kong ed ex Jackson School Postdoctoral Fellow, assistito al lavoro. Il team ha raccolto 21 campioni di sabbia fluviale e 23 campioni di roccia nei bacini del Rio Mendoza e del Rio San Juan, datazione di circa 120 grani di zircone per campione.

Lo studio ha rilevato che la più grande differenza tra le sorgenti note di bedrock a monte e le sabbie fluviali a valle è stata registrata dagli zirconi in piccoli, bacini drenanti localizzati. I risultati variano in base alla località. Per esempio, i ricercatori hanno scoperto che più piccoli, i bacini idrografici del fiume andino ad alta quota hanno eroso più facilmente le unità più deboli del substrato roccioso e queste fonti di sedimenti hanno contribuito in modo sproporzionato più sabbia al fiume del previsto. In contrasto, gli zirconi erano più precisi durante il campionamento di sistemi fluviali più grandi, che ricevono sabbia dall'intera regione e registrano l'erosione complessiva delle Ande.

I risultati sono importanti perché migliaia di studi all'anno dipendono dalla geocronologia dello zircone detritico U-Pb, ha detto il professore della Jackson School

Brian Horton, Consigliere di Capaldi e coautore del paper.

"Tutti danno per scontato che questi sedimenti, questi grani di zircone, sono riflessioni accurate o traccianti uno a uno delle loro regioni di origine, " ha detto Horton. "Si scopre che ci sono alcune serie complicazioni."

La buona notizia è che questo può essere ampiamente spiegato dai ricercatori sul campo e in laboratorio, ha detto il co-autore e professore della Jackson School Danny Stockli.

"Potresti dover prendere alcune di queste complicazioni che Tomas sottolinea, magari anche sfruttarli, per ottenere una migliore comprensione dell'evoluzione del paesaggio a lungo termine, " Egli ha detto.

Capaldi ha affermato che lo studio chiarisce come questi fattori influenzino i modelli di erosione e dispersione dei sedimenti, e giustificare ulteriori ricerche.

"Questo è il primo trampolino di lancio, " ha detto. "Stiamo cercando di determinare cosa questi zirconi, come potenziali traccianti di erosione, stanno davvero mostrando".

Stockli ha affermato che il lavoro è vitale perché gli studi sulle sabbie fluviali sono esplosi negli ultimi dieci anni da ricercatori che cercano di ricostruire paesaggi antichi, e le compagnie petrolifere e del gas che cercano di determinare il legame tra la sabbia e la generazione di giacimenti energetici offshore." Se capisci come si sono evolute le aree di drenaggio dei fiumi, impari qualcosa su come la superficie del pianeta è stata modellata in passato, " disse Stockli. "Allo stesso tempo, le persone usano queste aree di drenaggio per fare previsioni su quanto sedimento viene consegnato all'oceano. Queste sabbie forniscono un ricordo dell'erosione del paesaggio e un predittore di ciò che potrebbe essere al largo".