Experimenteller Ersatz von Zirkon durch Schmelz-gestützte gekoppelte Auflösung-Präzipitation verursacht Dispersion in U–Pb-Altern

ZUSAMMENFASSUNG Die Zirkon-Geochronologie liefert kritische Informationen über die Raten und Dauern geologischer Prozesse und ermöglicht Forschern, tiefes Zeitverständnis zu erlangen. Einige Zirkondatensätze zeigen jedoch ein Kontinuum von kongruenten Altern (‘Verschmierung’) ohne klar definierte Alterspopulationen. Diese Altersverschmierungen werden typischerweise als variable Verluste von radiogenem Pb oder langanhaltende geologische Ereignisse interpretiert, die Millionen von Jahren dauern. Der gekoppelte Auflösungs-Präzipitationsersatz von Zirkon wurde als ein Prozess vorgeschlagen, der diese komplexen Altersdatensätze erzeugen könnte. Hier reagieren wir Fragmente des gut charakterisierten Mud Tank Zirkonstandards mit natürlichen intermediären und mafi-ähnlichen Schmelzen (0,9 GPa, 1100–1180°C), um zu testen, ob eine kurzfristige Exposition gegenüber einer Schmelze die geochronologischen Muster von Zirkon verändern kann. Unsere Beobachtungen zeigen, dass innerhalb kurzer Zeit (18 Stunden bis 3,5 Tage) die meisten Mud Tank Zirkonfragmente mikroskopische und/oder chemische Hinweise auf eine Modifikation durch Auflösung an den Grenzflächen der Fragmente sowie eine teilweise Ersetzung durch gekoppelte Auflösungs-Präzipitationsprozesse aufweisen. Die ersetzten Zirkondomänen haben U–Pb-Alter, die über hundert Millionen Jahre verschmieren, zwischen 764–647 Ma, was die variable Mobilität und Umverteilung der U- und Pb-Isotope veranschaulicht. Unsere Experimente zeigen, dass Zirkon, das durch gekoppelte Auflösungs-Präzipitationsersatz modifiziert wurde, möglicherweise das Alter oder die Dauer geologischer Ereignisse nicht treu aufzeichnet und dass die Untersuchung der Zirkonmikrostruktur in hochauflösenden rückgestreuten Elektronen-, Kathodolumineszenzbildgebung und/oder Raman-Kartierung erforderlich ist, um komplexe Zirkon-Geochronologiedatensätze besser zu verstehen.