ΜΕΘΟΔΟΣ K-Ar Ασκήσεις.

Παρουσίαση με θέμα: "ΜΕΘΟΔΟΣ K-Ar Ασκήσεις."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΜΕΘΟΔΟΣ K-Ar Ασκήσεις

2 ΑΣΚΗΣΗ 1 Κατά τη γεωχρονολόγηση με τη μέθοδο K-Ar ενός γρανίτη από τη μάζα της Ροδόπης, η κεροστίλβη έδωσε ηλικία 50 Ma, ο βιοτίτης 40 Ma και ο Κ-άστριος 35 Ma. Να υπολογιστούν για τα διάφορα στάδια ανόδου (ανύψωσης ή αποκάλυψης) : Α) Ο ρυθμός ψύξης του γρανίτη (σε °C/Ma). B) Ο ρυθμός ανόδου της μάζας της Ροδόπης (σε χιλιοστά/έτος, mm/yr). Δίνονται: Οι θερμοκρασίες κλεισίματος Ar των ορυκτών: 150 °C, 300 °C, 500 °C (αντιστοιχείστε τις θερμοκρασίες με τα ορυκτά). Η γεωθερμική βαθμίδα της μάζας της Ροδόπης: 30 °C/km.

3 Δεδομένα – Αποτελέσματα Γεωθερμική βαθμίδα (GT) = 30 °C/km

4 Ar Ar Ar Hbl Bt Kfs >50 Ma Γεωθερμική βαθμίδα = 30 °C/km

5 Ar Ar 16,7 500 Hbl Bt Kfs 50 Ma (Hbl) Γεωθερμική βαθμίδα = 30 °C/km

6 Ar Hbl Bt Kfs 40 Ma (Bt) Γεωθερμική βαθμίδα = 30 °C/km

7 Hbl Bt Kfs 35 Ma (Kfs) Γεωθερμική βαθμίδα = 30 °C/km

8 Hbl Bt Kfs 0 Ma Γεωθερμική βαθμίδα = 30 °C/km

9 Ρυθμός ψύξης και Ρυθμός ανόδου (π.χ. στάδιο Α)
Ρυθμός ψύξης και Ρυθμός ανόδου (π.χ. στάδιο Α) Ρυθμός ψύξης = ΔT/Δt = (THbl – TBt)/ (tHbl – tBt) = (500 – 300 °C)/(50 – 40 Ma) = (200 °C)/(10 Ma) = 20 °C/Ma Ρυθμός ανόδου = ΔD/Δt = (DHbl – DBt)/(tHbl – tBt) = (16,7 – 10 km)/(50 – 40 Ma) = 6,7 km/10 Ma = 0,67 km/Ma = 0,67· mm/ yr = 0,67 mm/yr D = T/GT => DHbl = 500 °C/30 °C/km = 16,7 km DBt = 300 °C/30 °C/km = 10 km Τ = Θερμοκρασία κλεισίματος Ar για το ορυκτό t = Ηλικία του ορυκτού D = Βάθος, όπου βρισκόταν το ορυκτό στην ηλικία t GT = Γεωθερμική βαθμίδα = 30 °C/km 9

10 16,7 500 D T t 0 Ma 35 Ma Στάδιο A 40 Ma Ρυθμός ψύξης = ΔΤ/Δt
= ( °C)/(50-40 Ma) = 200 °C /10 Ma = 20 °C/Ma Ρυθμός ανόδου= ΔD/Δt = (16,7-10 km)/(50-40 Ma) = 6,7 km/10 Ma = 0,67 mm/yr 16,7 500 50 Ma Γεωθερμική βαθμίδα = 30 °C/km

11 16,7 500 D T t 0 Ma 35 Ma Στάδιο Β Στάδιο A 40 Ma Ρυθμός ψύξης = ΔΤ/Δt
= ( °C)/(40-35 Ma) = 150 °C /5 Ma = 30 °C/Ma Ρυθμός ανόδου= ΔD/Δt = (10-5 km)/(40-35 Ma) = 5 km/5 Ma = 1 mm/yr 16,7 500 50 Ma Γεωθερμική βαθμίδα = 30 °C/km

12 16,7 500 D T t Στάδιο Γ 0 Ma 35 Ma Στάδιο Β Στάδιο A 40 Ma
= (150-0 °C)/(35-0 Ma) = 150 °C /35 Ma = 4,3 °C/Ma Ρυθμός ανόδου= ΔD/Δt = (5-0 km)/(35-0 Ma) = 5 km/35 Ma = 0,14 mm/yr 16,7 500 50 Ma Γεωθερμική βαθμίδα = 30 °C/km

13 ΑΣΚΗΣΗ 2 Κατά τη γεωχρονολόγηση με τη μέθοδο K-Ar ενός αμφιβολίτη από τη μάζα της Ροδόπης, η κεροστίλβη έδωσε ηλικία 50 Ma. Η χημική σύσταση της κεροστίλβης έδειξε ότι αυτή σχηματίστηκε σε ένα βάθος μέσα στο φλοιό που αντιστοιχεί σε πίεση 5 kbar. Δεδομένου ότι η πίεση στο φλοιό μεταβάλλεται με το βάθος περίπου κατά 1 kbar/3 km και λαμβάνοντας υπόψη τη θερμοκρασία κλεισίματος Ar της κεροστίλβης, να υπολογιστούν: Α) Ο ρυθμός ανόδου (ανύψωσης ή αποκάλυψης) της μάζας της Ροδόπης (σε mm/έτος). Β) Η γεωθερμική βαθμίδα στο φλοιό στην περιοχή της μάζας της Ροδόπης (σε °C/km).

14 Δεδομένα – Αποτελέσματα Βαθμίδα πίεσης (GP) = 1 kb/3 km
14

15 Ρυθμός ανόδου και Γεωθερμική βαθμίδα
Ρυθμός ανόδου = ΔD/Δt = (DHbl – DΕπιφ)/(tHbl – tΕπιφ) = (DHbl – 0)/(tHbl – 0) = DHbl/tHbl = 15 km/50 Ma = 0,33 km/Ma = 0,33· mm/ yr = 0,33 mm/yr D = P/GP => DHbl = 5 kbar/(1 kbar/3 km) = 15 km Γεωθερμική βαθμίδα = ΔΤ/ΔD = (THbl – TΕπιφ)/(DHbl – DΕπιφ) = (THbl – 0)/(DHbl – 0) = THbl/DHbl = 500 °C/15 km = 33,3 °C/km Τ = Θερμοκρασία κλεισίματος Ar για το ορυκτό t = Ηλικία του ορυκτού D = Βάθος, όπου βρισκόταν το ορυκτό στην ηλικία t GP = Bαθμίδα πίεσης = 1 kbar/3 km 15

16 Γεωθερμική βαθμίδα = ΔΤ/ΔD
P t T Hbl 0 Ma 0 °C 5 Hbl 50 Ma 500 °C Πίεση (kb) Ρυθμός ανόδου= ΔD/Δt = (15-0 km)/(50-0 Ma) = 15 km/50 Ma = 0,3 mm/yr Γεωθερμική βαθμίδα = ΔΤ/ΔD = (500-0 °C)/(15-0 km) = 500 °C/15 km = 33,3 °C/km 10 Βαθμίδα πίεσης = 1 kbar/3 km 16

17 ΑΣΚΗΣΗ 3 Στο σχήμα 1 απεικονίζεται ένα γρανιτικό σώμα, το οποίο διεισδύει σε γνευσίους ηλικίας 1200 Ma. Κατά την υπαίθρια έρευνα, συλλέξαμε από το γρανίτη το δείγμα G-1 και από τους γνευσίους τα δείγματα Μ-1 έως Μ-5, έτσι ώστε οι θέσεις των γνευσιακών δειγμάτων να απομακρύνονται από την επαφή. Στη συνέχεια, από τα δείγματα διαχωρίστηκαν τα ορυκτά κεροστίλβη και βιοτίτης, τα οποία αναλύθηκαν ισοτοπικά με τη μέθοδο Κ-Ar. Η ισοτοπική ανάλυση έδωσε για το γρανίτη ηλικία 100 Ma, ενώ για το γνεύσιο τα αναλυθέντα ορυκτά έδωσαν ηλικίες από Ma. Οι ηλικίες αυτές προβλήθηκαν στο διάγραμμα του σχήματος 2, σε σχέση με την απόστασή τους από την επαφή. Παρατηρώντας το διάγραμμα, εγείρονται τα ακόλουθα ερωτήματα: Α) Γιατί, καθώς απομακρυνόμαστε από την επαφή, μεταβάλλονται οι ηλικίες K-Ar της κεροστίλβης και του βιοτίτη; Συγκεκριμένα, τι δείχνουν οι ηλικίες για τα δείγματα Μ-1 έως Μ-5. Β) Ποια από τις δύο καμπύλες Α και Β αντιστοιχεί στο βιοτίτη και ποια στην κεροστίλβη, και γιατί υπάρχει αυτή η διαφορά στις ηλικίες μεταξύ κεροστίλβης και βιοτίτη; 17

18 ΑΣΚΗΣΗ 3 18

19 ΑΣΚΗΣΗ 3 Τ<300°C 300<Τ<500°C Τ>500°C 19

20 Δεδομένα – Αποτελέσματα
Θερμοκρασία κλεισίματος Hbl: 500 °C Θερμοκρασία κλεισίματος Bt: °C 20