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TitreNumerical models of P-T, time and grain-size controls on Ar diffusion in biotite: an aide to interpreting 40Ar/39Ar ages
AuteurSkipton, D R; Warren, C J; Hanke, F
SourceChemical Geology vol. 496, 2018 p. 14-24, https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2018.06.005
Année2018
Séries alt.Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20180099
ÉditeurElsevier
Documentpublication en série
Lang.anglais
DOIhttps://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2018.06.005
Mediapapier; en ligne; numérique
Formatspdf (Adobe® Reader®); html; xlsx (Microsoft® Excel®)
Sujetsdatation radiométrique; datation argon-argon; biotite; conditions de pression-température; analyses granulométriques; pieces; morphologie cristalline; cristallisation; recristallisation; dynamique des fluides; modèles; cadre tectonique; métamorphisme; orogénies; antecedents thermiques; Méthodologie; géochronologie; géomathématique
Illustrationsphase diagrams; graphs
ProgrammeMary River nord de Baffin, GEM2 : La géocartographie de l'énergie et des minéraux
Diffusé2018 06 15
Résumé(disponible en anglais seulement)
Dating of biotite using the 40Ar/39Ar method is used extensively to determine the timing of cooling and exhumation in metamorphic rocks. Interpretations of 40Ar/39Ar dates commonly assume that 40Ar diffuses out of biotite through temperature-dependent volume diffusion, and therefore that the date represents the time at which biotite cooled through a closure temperature. Several processes, however, may perturb Ar systematics such that the 40Ar/39Ar date does not uniquely represent the timing of cooling through a closure temperature, including incomplete re-setting of Ar systematics, incorporation of excess Ar, crystal defects acting as Ar traps or fast-pathways, or fluid-present recrystallization/dissolution. We present a series of numerical diffusion model results that show the percentage of radiogenic Ar that should theoretically be retained in biotite with different grain radii residing for various periods over a range of P-T conditions, in a perfect open system that loses Ar via volume diffusion alone. A second set of models demonstrates the effects of different cooling rates on biotite 40Ar/39Ar dates and intra-grain Ar distributions in a perfect open system. The model results are useful for constraining cooling and exhumation histories from 40Ar/39Ar biotite data in a variety of metamorphic settings. They also provide baseline data for biotite 40Ar retention, 40Ar/39Ar ages and intra-grain age distributions that would theoretically be produced from volume diffusion acting alone. Consequently, the models can help evaluate the plausibility of alternative scenarios that may have affected biotite 40Ar/39Ar dates, including extraneous Ar contamination or Ar loss via processes other than diffusion. In conjunction with well-constrained petrogenetic histories, numerical diffusion models are a powerful tool for interpreting 40Ar/39Ar biotite ages, especially when linked with intra-grain 40Ar/39Ar age profiles.
Résumé(Résumé en langage clair et simple, non publié)
L'analyse isotopique de la minérale biotite est souvent utilisée pour déterminer l'âge des événements géologiques à basse températures (~ 300 ° C) qui affectent les roches, y compris le moment du soulèvement et du refroidissement des roches du fond de la croûte terrestre. Un âge peut être calculé sur la base des mesures du rapport isotopique de l'argon (40Ar / 39Ar) dans la biotite, sur la base du comportement connu de diffusion de l'argon dans la biotite. Dans cette étude, nous présentons une série de modèles numériques de diffusion de l'argon (Ar) dans la biotite qui montrent le pourcentage d'Ar qui devrait théoriquement être retenu dans des grains de biotite de tailles différentes, résidant dans la croûte terrestre pendant diverses périodes, et des diverses conditions de pression-température. Les résultats du modèle sont utiles pour restreindre les historiques géologiques à basse température à partir de données de biotite 40Ar / 39Ar.
GEOSCAN ID308325