Detrital shocked zircons in the Orange River, South Africa

Abstract

The study of detrital shocked minerals in fluvial systems has great potential for the identification of eroded impact structures, since the impact record on Earth is incomplete. This research describes searching for Vredefort-derived detrital shocked zircons in the Orange River (South Africa) to evaluate their limits of distance traveled beyond the Vaal River. It was previously established that shocked minerals could travel 759 km in the Vaal River and be identified. Here, I show that they can travel ~2,000 km from their source and retain their diagnostic shock microstructures. Fieldwork, SEM imaging, EBSD analysis, and SHRIMP U-Pb geochronology were performed on the shocked grains to document the microstructures and age of the grains to determine their provenance from the 2.02 Ga Vredefort impact structure. Two detrital shocked zircon grains were found out of 9,136 zircon grains investigated. One shocked zircon was located at the mouth of the Orange River on the Atlantic coast, and the other was found in a sandbar ~15 km upriver from the mouth of the Orange River. The crystallization ages for the two detrital shocked zircons are ~3.1 Ga, which correlates well with previously determined ages of granitoids in the core of the Vredefort impact structure. From the results of this research it can be concluded the abundance of detrital shocked zircons decreases the further they travel from their source, which indicates that a larger quantity of zircons needs to be investigated to find shocked grains that have travelled long distances in a fluvial system. This study confirms the existence of a sedimentary record at extreme distances that could be used to look for evidence of ancient impacts, with the purpose of reconstructing the missing impact record of Earth.

El estudio de los minerales detríticos impactados en sistemas fluviales tiene un gran potencial para la identificación de estructuras de impacto de meteoritos que están erosionadas, ya que el registro de impactos en la Tierra está incompleto. Esta investigación describe la búsqueda de circones detríticos impactados en el Río Orange (Sudáfrica) con el propósito de evaluar los límites de distancia recorrida, más allá del rio Vaal. Previamente fue establecido que los minerales impactados podían viajar 759 kilómetros en el rio Vaal y ser identificados. Aquí, se muestra que pueden viajar ~ 2,000 kilómetros desde su origen y conservar sus microestructuras diagnósticas de impacto. Se realizó trabajo en el campo, se crearon imágenes con un SEM, se hicieron análisis de EBSD y geocronología de U-Pb utilizando un SHRIMP en los granos impactados para documentar las microestructuras y la edad de los mismos para determinar la procedencia de la estructura del impacto de Vredefort de 2.02 mil millones de años. Dos granos detríticos impactados de circón se encontraron de 9,136 granos de circones investigados. Un circón impactado estaba situado en la desembocadura del río Orange, en la costa Atlántica, y el otro fue encontrado en un banco de arena ~ 15 kilómetros río arriba de la desembocadura del río Orange. Las edades de cristalización para las dos circones detríticos impactados tienen ~ 3.1 mil millones de años, que correlacionan bien con edades previamente determinadas de granitoides en el centro de la estructura de impacto de Vredefort. De los resultados de esta investigación se puede concluir que la abundancia de circones detríticos impactados disminuye cuanto más se alejan desde su origen, lo que indica que una mayor cantidad de circones se tiene que investigar para encontrar granos impactados que han viajado largas distancias en un sistema fluvial . Este estudio confirma la existencia de un registro sedimentario a distancias extremas que podrían utilizarse para buscar evidencia de impactos antiguos, con el propósito de reconstruir el registro de impacto que falta de la Tierra.