home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT / JPLNEWS1 / 0994.PR < prev    next >
Text File  |  1993-04-23  |  10KB  |  381 lines

  1. PUBLIC INFORMATION OFFICE 
  2. JET PROPULSION LABORATORY 
  3. CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 
  4. NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION 
  5. PASADENA, CALIF. 91109. PHONE (213) 354-5011 
  6.   
  7.   
  8.   
  9.                                      FOR RELEASE JUNE 1, 1982
  10.   
  11.   
  12.   
  13.           A new technique makes it possible to determine
  14. reli- 
  15.   
  16. able ages for some very young volcanic rocks, a Jet
  17. Propulsion 
  18.   
  19. Laboratory geologist told the American Geophysical Union
  20. meet- 
  21.   
  22. ing in Philadelphia today. 
  23.   
  24.           Dr. Alan R. Gillespie said he has dated a basaltic
  25.   
  26. flow that erupted 119,000 years ago. The lava flow, at
  27. Sawmill 
  28.   
  29. Canyon on the east slope of California's Sierra Nevada
  30. mountains, 
  31.   
  32. forced its way through the 100-million-year-old granite of
  33. the 
  34.   
  35. Sierra. 
  36.   
  37.           Determining accurate dates for recent geologic
  38. events 
  39.   
  40. will allow geologists to sort out the complex climatic and
  41. fault- 
  42.   
  43. ing history of the largest single mountain range in the
  44. continen- 
  45.   
  46. tal United States. 
  47.   
  48.           Gillespie says his 119,000-year-old lava flow lies
  49.   
  50. beneath moraines from two of the major glacial periods of the
  51. î  
  52. Sierra -- the recent Tioga and the earlier Tahoe. That, he
  53. says, 
  54.   
  55. puts an older limit on the the Tahoe glaciation (it can be no
  56.   
  57. older than 119,000 years), which has been the subject of
  58. consid- 
  59.   
  60. erable controversy among geologists. Gillespie's results
  61. confirm 
  62.   
  63. that the Tahoe glaciation probably occurred during the last
  64. major 
  65.   
  66. ice age in North America and Europe -- the Wisconsin
  67.  
  68. glaciation. 
  69.   
  70.           He has also dated -- at 465,000 years old --
  71. another 
  72.   
  73. lava flow that lies beneath a yet-older glacial moraine in 
  74. the same Sawmill Canyon. That 465,000-year date argues for
  75. the 
  76.   
  77. presence of a previously undated glacial period that occurred
  78.   
  79. between the Tahoe and the still earlier Sherwin period. 
  80.   
  81.           The importance of recognizing and dating individual
  82.   
  83. glacial periods in the Sierra is that they can then be
  84. related 
  85.   
  86. to the major glaciers that swept much of the United States,
  87. put- 
  88.   
  89. ting accurate dates to those events. By understanding the
  90. chron- 
  91.   
  92. ology of the ice ages in the past, scientists hope to better
  93.   
  94. understand and predict climatic trends in the future. 
  95.   
  96.           The same 119,000-year-old lava that was used to
  97. date 
  98.   
  99. the glaciations was also used to place limits on the rate of
  100.   îfaulting along the eastern slope of the Sierra Nevada. The
  101. lava 
  102.   
  103. flowed down Sawmill Canyon, across a major earthquake fault
  104. and 
  105.   
  106. out onto the alluvial floor of the Owens Valley.  But the
  107. lava 
  108.   
  109. has disappeared east of the fault line, and Gillespie says it
  110.   
  111. was dropped by displacement along the fault, and later buried
  112.   
  113. by rocks and soil carried out of the canyon by Sawmill Creek.
  114.   
  115. The base of the lava flow is now 62 meters (200 feet) above
  116. the 
  117.   
  118. present site of the creek. Gillespie says, therefore, that
  119. the 
  120.   
  121. faulting rate along that region of the Sierra has averaged 
  122.   
  123. one-half millimeter (0.02 inches) or more per year. 
  124.   
  125.           Gillespie expects his age-dating technique may also
  126.   
  127. have an application in paleoanthropology, the study of fossil
  128.   
  129. remains of early human ancestors, because of the requirement
  130. for 
  131.   
  132. accurate dating of the young basalts often found near
  133. fossilized 
  134.  
  135.   
  136. skeletons. 
  137.           Important events in the development of man have
  138. occur- 
  139.   
  140. red during the last few million years, from the oldest
  141. hominid 
  142.   
  143. fossils such as "Lucy" from Ethiopia (about 3.5 million years
  144.   
  145. old), to the appearance of modern homo sapiens about 40,000 
  146.   
  147. years ago.  The period from about 250,000 years ago to about
  148. î  
  149. 40,000 years ago is difficult to measure with conventional 
  150.   
  151. methods. 
  152.   
  153.           Gillespie said the dating technique he developed is
  154.   
  155. variation on two established methods: Comparing ratios of
  156. radio- 
  157.   
  158. active potassium and 40argon, and comparing ratios of two
  159. iso- 
  160.   
  161. topes of argon --40argon and 39argon. 40Argon is created by
  162. the 
  163.   
  164. radioactive decay of potassium, so is a direct measurement of
  165.   
  166. the rock's age.  In the second method, some of the potassium
  167.   
  168. is converted to 39argon in a research reactor. 
  169.   
  170.           By finding a piece of ancient granite in the
  171. younger 
  172.   
  173. basaltic lava (the piece is called a xenolith, or "foreign
  174. rock"), 
  175.   
  176. irradiating it in a nuclear reactor and then measuring the
  177. ratio 
  178.   
  179. of 40argon (radiogenic) to 39argon (created in the reactor),
  180. Gil- 
  181.   
  182. lespie was able to determine how long ago the lava erupted
  183. onto 
  184.   
  185. the surface. 
  186.   
  187.           The chief difference between Gillespie's approach
  188. and 
  189.   
  190. conventional 39argon-40argon dating is his use of the
  191. xenolith 
  192.   
  193. rather than the lava itself. 
  194.   
  195.           As magma forces its way up through the older
  196. granitic 
  197.   
  198. rock around it, bits of the granite fall into the magma. They are 
  199.   
  200.  
  201. strongly heated and may even be partially melted. That allows
  202. the xenolith's radiogenic argon to escape, and should reset
  203. the 
  204.   
  205. xenolith's atomic clock to zero. 
  206.   
  207.           In practice, it has been found that the xenoliths
  208. re- 
  209.   
  210. tain a few percent of their argon during heating. Since the
  211. xeno- 
  212.   
  213. liths are so much older than their host basalt, even that few
  214.   
  215. percent can result in an apparent age many times too great.
  216. Gil- 
  217.   
  218. lespie and his colleagues, J.C. Huneke and G.J. Wasserburg of
  219.   
  220. the California Institute of Technology, theorized that the
  221. "mem- 
  222.   
  223. ory" argon is contained only in extremely retentive sites in
  224.   
  225. the crystals of the xenolith, and that argon from the
  226. majority 
  227.   
  228. of sites would be completely lost. 
  229.   
  230.           They reasoned that argon accumulating in the non- 
  231.   
  232. retentive sites since the host lava erupted would be free of
  233.   
  234. "memory," and would yield a correct age for the eruption, if
  235.   
  236. it could be extracted from the xenolith free of the argon
  237. from 
  238.   
  239. the retentive sites. 
  240.   
  241.           They thought that, by releasing the argon in
  242. several 
  243.   
  244. steps at successively higher temperatures, they could
  245. separate 
  246.   îthe argon of the time of eruption from that which included
  247. the 
  248.   
  249. ancient "memory" argon. 
  250.   
  251.           After testing his technique on older rocks whose
  252. age 
  253.   
  254. was known, Gillespie collected a sample of what he believed
  255. was 
  256.   
  257. young lava from Sawmill Canyon, near Independence, Calif. He
  258.   
  259. then removed a large granitic xenolith -- a piece of the
  260. ancient 
  261.   
  262. granite that had fallen into the lava and partially melted 
  263.   
  264. -- from the sample. Working with Wasserburg and Huneke in 
  265. Wasserburg's Caltech laboratory, Gillespie heated the
  266. xenolith 
  267.  
  268.   
  269. in several stages. At each stage, ranging from 350`C (660`F)
  270.   
  271. to 1,100` C (2,000` F), the heat released argon from the
  272. sample. 
  273.   
  274.           Using a mass spectrometer, Gillespie measured the 
  275.   
  276. ratio of 39argon to 40argon at each heating step.  He was
  277. able 
  278.   
  279. to determine, from the amounts of argon released in each
  280. heating 
  281.   
  282. step, that the xenolith had fallen into the lava, partially 
  283.   
  284. melted, and thus lost most of its original radiogenic argon 
  285.   
  286. about 119,000 years ago. 
  287.   
  288.           The argon released in the low-temperature
  289. laboratory 
  290.   
  291. steps, Gillespie says, was free of the ancient inherited
  292. argon, 
  293.   
  294. as predicted.  The argon released in the last steps -- just
  295. as 
  296.   
  297. the sample melted -- was dominantly the ancient argon that
  298. goes î  
  299. back to 100 million years ago, when the granite first cooled.
  300.   
  301.           There are several reasons why it is very difficult
  302. to 
  303.   
  304. use conventional dating techniques on extremely young
  305. basalts: 
  306.   
  307.           ` Basalt is poor in potassium; 
  308.   
  309.           ` Very little radiogenic 40argon has accumulated
  310. from 
  311.   
  312. the radioactive decay of potassium, since the decay rate of
  313. po- 
  314.   
  315. tassium, which scientists call its half-life, is about 1.5 
  316.   
  317. billion years. 
  318.   
  319.           ` In addition to being present inside the rock
  320. crystal 
  321.   
  322. as a result of potassium decay, argon also is present in the
  323.   
  324. atmosphere, and sticks to the surfaces of the rock, becoming
  325.   
  326. trapped there and contaminating the sample. The effect is
  327. most 
  328.   
  329. serious when there is little radiogenic argon present. 
  330.           ` In attempts to date the lavas directly by
  331. 39argon- 
  332.   
  333. 40argon method, geologists find that crystals in the basalt 
  334.  
  335.   
  336. rock are so tiny that when they bombard them with neutrons in
  337.   
  338. the reactor, the argon atoms are knocked out of the sample 
  339.   
  340. crystals and may escape. 
  341.   
  342.           Earlier attempts to date extremely young rocks from
  343.   
  344. the same region of the Sierra as Gillespie's sample, using
  345. the 
  346.   
  347. potassium-argon technique, resulted in large uncertainties, some 
  348.   
  349. as great as 100 percent. Because of the nature of argon,
  350. sizes 
  351.   
  352. of the basalt crystals, and other uncertainties, the
  353. laboratory 
  354.   
  355. results showed the lava could have erupted anytime between
  356. 300,000 
  357.   
  358. years ago and yesterday, although the best estimates placed
  359. the 
  360.   
  361. age at about 53,000 years. But those were attempts to date
  362. the 
  363.   
  364. basalt itself, and not the granite xenoliths that,
  365. heretofore, 
  366.   
  367. had been considered one of the contaminating problems of the
  368.   
  369. age-dating technique. 
  370.   
  371.   
  372.                              ##### 
  373.   
  374.   
  375.   
  376.   
  377.   
  378.   
  379. 5/25/82DB#994 
  380.