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Geochronologie Korrespondierende Einheiten in Chronostratigraphie und Chronostratigraphie Äonothem ÄonÄrathem ÄraSystem

Geochronologie

Korrespondierende Einheiten in Chronostratigraphie und Geochronologie
Chronostratigraphie Geochronologie
Äonothem Äon
Ärathem Ära
System Periode
Serie Epoche
Stufe Alter

Geochronologie (von altgriechisch γῆ ge, deutsch ‚Erde‘ und χρὁνος chronos, deutsch ‚Zeit‘, ‚Zeitdauer‘ und -logie) ist die Wissenschaftsdisziplin, die Ereignisse der Erdgeschichte und sekundär die Entstehungszeit von Gesteinen und Sedimenten (siehe Chronostratigraphie) absolut-zeitlich datiert. Unter anderem erstellt sie aus den ermittelten Daten die geologische Zeitskala, in der Zeitintervalle identifiziert, als geochronologische Einheiten benannt und zeitlich datiert dargestellt sind.

Häufig korrespondieren geochronologische Einheiten mit der Bildungszeit chronostratigraphischer Einheiten, also physisch existenter Gesteinskörper. Die Geochronologie ist ihrem Wesen nach dagegen immateriell und ist daher nicht im eigentlichen Sinne eine stratigraphische (gesteinsdatierende) Disziplin. Die Beziehungen zwischen konkreten geochronologischen Einheiten werden immer in einer älter/jünger-Beziehung ausgedrückt.

Die Datierung von Gesteinen kann absolut oder relativ erfolgen.

Methoden

Sedimentierung

Lange gab es keine direkten Methoden zur absoluten Altersbestimmung von Gesteinen. Schätzungen basierten auf Erosionsraten der Gebirge sowie Sedimentationsraten in Seen und Ozeanen. Anfang des 20. Jahrhunderts begründete der schwedische Geologe Gerard Jakob De Geer die Warvenchronologie, also das Auszählen von jährlichen Schichten (Warven). Jährliche Schichten sind auch in Eisbohrkernen erkennbar.

Die Aufstellung lokaler relativer Schichtfolgen und deren regionale und globale Zuordnung ist Thema der Stratigraphie.

Isotopenmessung

Die Isotopenmessung nutzt Erkenntnisse zu chronometrischen Fragestellungen aus der Isotopengeologie zur Altersbestimmung. Mit der Entdeckung der Radioaktivität wurden verschiedene Messmethoden entwickelt, die auf der Untersuchung des Mengenverhältnisses natürlicher Radioisotope beruhen. Die Isotopenverhältnisse ändern sich aufgrund unterschiedlicher Zerfallszeiten (Halbwertszeit) oder natürlicher Bestrahlung (Radioaktivität der Erde oder extraterrestrische Strahlung).

Heute werden auch Methoden eingesetzt, die auf der quantitativen Bestimmung künstlich erzeugter Radioisotope beruhen, z. B. die Tritiummethode zur Bestimmung des Alters oberflächennaher Grundwässer. Nach einem Eintrag eines solchen Isotops in das Wasser nimmt der Gehalt des Isotops durch Zerfall und ggf. Verdünnung ab.

Die erste auf der Uran-Blei-Zerfallsreihe beruhende Altersbestimmung wurde 1913 von Arthur Holmes veröffentlicht und war seinerzeit sehr umstritten. Friedrich Georg Houtermans publizierte 1953, basierend auf von Clair Cameron Patterson durchgeführten Uran-Blei-Isotopenmessungen an Meteoriten, das heute akzeptierte Erdalter von ca. 4,5 Milliarden Jahren. Heute werden unterschiedliche radioaktive Isotope sowie ihre Zerfallsprodukte benutzt, um das Alter von Gesteinen zu bestimmen. Das Alter eines Gesteins ist je nach Untersuchungsmethode unterschiedlich zu interpretieren. Bei magmatischen Gesteinen können sowohl das Alter der Kristallisation (der Platznahme in der Erdkruste) und je nach untersuchtem Mineral auch mehrere Abkühlalter bestimmt werden. Ebenso kann in metamorphen Gesteinen der Zeitraum eines Metamorphose-Ereignisses festgestellt werden. In manchen Sedimenten bilden sich während der Ablagerung bestimmte Minerale (zum Beispiel Glaukonit in vielen marinen (Grün-)Sandsteinen), deren Entstehungsalter durch Messung radioaktiver Isotope bestimmt werden kann. Dieses Alter wird dann als Sedimentationsalter interpretiert.

Rubidium-Strontium-Methode

Rubidium 87Rb zerfällt mit einer Halbwertszeit von 47 Mrd. Jahren in 87Sr. Die Radiometrische Datierung eignet sich für sehr alte Gesteine. Da neben 87Sr auch das stabile 86Sr vorkommt, erhält man über die Isochronenmethode recht genaue Daten für beispielsweise Feldspäte, Hornblende oder Glimmer in der Größenordnung von 1000 Mio. Jahren mit einem Fehler von mehreren 10 Mio. Jahren.

Uran-Blei-Methode

Die Uran-Blei-Methode nutzt zwei Zerfallsreihen:

  1. Zerfall des Radioisotops 235U mit einer Halbwertszeit von 703,8 Mio. Jahren über verschiedene Tochterisotope zu stabilem 207Pb (Uran-Actinium-Reihe)
  2. Zerfall des Radioisotops 238U mit einer Halbwertszeit von 4,468 Mrd. Jahren über verschiedene Tochterisotope zu stabilem 206Pb (Uran-Radium-Reihe)

Das Alter uranhaltiger Minerale kann nun über das Verhältnis der Tochterisotope zum verbliebenen Anteil des Mutterisotops (hier: U) unter Kenntnis der Halbwertszeit des Mutterisotops bestimmt werden. Dabei muss ggf. der vor dem radioaktiven Zerfall bestehende Gehalt an den Bleiisotopen 207Pb und 206Pb berücksichtigt werden; dies geschieht durch die Messung des Gehalts an nicht durch radioaktiven Zerfall entstandenem, das heißt bereits vorhandenem 204Pb: Die unveränderten Verhältnisse 207Pb/204Pb und 206Pb/204Pb sind aus der Messung von Meteoritenmaterial bekannt, daher kann aus dem 204Pb-Gehalt auch der ursprüngliche Gehalt an 207Pb bzw. 206Pb berechnet werden; dieser muss von dem gemessenen Gehalt abgezogen werden – der Rest ist dann durch radioaktiven Zerfall entstanden.

Ein großer Vorteil der Uran-Blei-Methode ist, dass man meist beide Zerfallsreihen benutzen und damit sein Ergebnis absichern kann. Wegen der hohen Halbwertszeiten ist die Methode am besten geeignet, Alter ab einer Million Jahren zu bestimmen.

Kalium-Argon- und Argon-Argon Methode

Die Kalium-Argon-Methode nutzt die Zerfallsprodukte des Kaliums. Kalium selbst kommt in der Natur in Form von drei Isotopen vor: 39K (93,26 %), 40K (0,012 %), 41K (6,73 %).

Das radioaktive 40K zerfällt mit einer Halbwertszeit von 1,277 · 109 Jahren zu 40Ar und 40Ca. Das selten auftretende 40Ar wird für die Altersbestimmung verwendet. 40Ca kommt als Isotop des Calciums sehr häufig vor, so dass die Entstehung von zusätzlichem 40Ca aus dem Zerfall von Kalium kaum messbar ist und sich daher für Altersbestimmungen nicht eignet.

Zur Bestimmung des 40Ar-Gehaltes eines Gesteins muss das Gestein geschmolzen werden. In dem dabei austretenden Gas wird das Edelgas 40Ar bestimmt. Wenn auch der 40K-Gehalt des Gesteins bestimmt ist, lässt sich aus der Veränderung des Verhältnisses von 40K zu 40Ar zwischen der Zeit der Gesteinentstehung bzw. -erstarrung und dem Zeitpunkt der Bestimmung des Verhältnisses im Labor das Alter des Gesteins berechnen.

Durch die relativ lange Halbwertszeit von 1,28 · 109 Jahren eignet sich diese Methoden für Gesteine, die älter als ca. 100 000 Jahre sind.

Die 40Ar/39Ar-Methode nutzt die Entstehung von 39Ar aus 39K durch Neutronenbeschuss einer Gesteinsprobe in einem Reaktor. Nach dem Beschuss wird das Verhältnis der beim folgenden Schmelzen einer Gesteinsprobe austretenden Isotope 40Ar und 39Ar bestimmt.

Wie bei der Kalium-Argon-Methode ist 40Ar das Tochterisotop. Da die Isotopenverhältnisse des K bekannt sind, kann 39Ar, das bei dem Zerfall von 39 K durch Neutronenbeschuss entsteht, als Ersatz für das K-Mutterisotop verwendet werden.

So ist lediglich das Verhältnis von 40Ar zu 39Ar im austretenden Gas zu bestimmen. Analysen anderer Isotope durch weitere Analysemethoden sind nicht erforderlich.

Radiokohlenstoffmethode

Die besonders zur Altersbestimmung organischen Materials erdgeschichtlich jüngeren Materials geeignete Radiokohlenstoffmethode nutzt den Zerfall des durch kosmische Strahlung in der höheren Atmosphäre entstandenen 14C (Halbwertszeit: 5730 Jahre). Sie ist für geologische Zwecke nur dann geeignet, wenn kohlenstoffhaltige Objekte datiert werden sollen, die weniger als ca. 50.000 Jahre alt sind. Damit ist sie auf das Quartär begrenzt.

Die Hauptanwendungsgebiete der Radiokarbonmethode sind die Archäologie, die archäologische Stratigraphie sowie die Historische Klimatologie.

Aluminium-Beryllium-Methode

Entstehung von Radionukliden (z. B. 26Al, 10Be) durch kosmische Strahlung an Gesteinoberflächen

Die Altersbestimmung mit Hilfe der Oberflächenexpositionsdatierung über das Aluminiumisotop 26Al und das Berylliumisotop 10Be im Mineral Quarz (SiO2) basiert auf dem (bekannten) Verhältnis von 26Al und 10Be, die beide durch kosmische Strahlung (Neutronen-Spallation, Myonen-Einfang) an der Oberfläche von Steinen/Mineralen entstehen. Das Verhältnis ist abhängig u. a. von der Höhenlage, der geomagnetischen Breite, der Strahlungsgeometrie und einer möglichen Schwächung der Strahlung durch Abschirmungen (Verbringung, Bedeckung). Die spezifischen Strahlungsbedingungen und damit das Verhältnis von 26Al zu 10Be müssen vor der Altersbestimmung festgelegt bzw. abgeschätzt werden können.

Ab dem Zeitpunkt, zu dem das in Frage kommende Material vor der kosmischen Strahlung abgeschirmt wurde (z. B. durch Einlagern in eine Höhle), nimmt der Anteil der beiden Radionuklide durch radioaktiven Zerfall unterschiedlich schnell ab, sodass sich aus dem Verhältnis dieser Radionuklide zum Zeitpunkt der Untersuchung und dem angenommenen (bekannten) Gleichgewichtsverhältnis unter Bestrahlung und Kenntnis der jeweiligen Halbwertszeiten (siehe auch Nuklidkarte) das Alter abschätzen lässt.

Diese Methode wurde auch zur Bestimmung des Alters von fossilen Hominiden-Knochen genutzt. Allerdings können die Knochen nicht direkt untersucht werden, sondern es werden die sie umgebenden Quarz enthaltenden Sedimente herangezogen.

Samarium-Neodym-Methode

Samarium-147 (147Sm) wandelt sich über Alphazerfall in Neodym-143 (143Nd) um. Die lange Halbwertszeit des Samariumisotops 147Sm von ca. 106 Mrd. Jahren erlaubt Altersbestimmungen in geologischen Zeiträumen.

Ein weiteres radioaktives Samarium-Isotop, 146Sm, das sich ebenfalls über Alphazerfall in Neodym-142 (142Nd) umsetzt, existiert nicht mehr in der Natur. Es ist ausgestorben, bietet aber mit seiner Halbwertszeit von ca. 103 Mio. Jahren die Möglichkeit, über 142Nd-Anomalien in sehr alten Gesteinen Geoprozesse in der Frühzeit der Erde zu erforschen. Forschungsergebnisse der letzten Jahre deuten darauf hin, dass die Halbwertszeit von 146Sm mit ca. 68 Mio Jahren deutlich kürzer sein könnte.

Tritiummethode

Tritium (3H) ist ein natürliches Isotop des Wasserstoffs und zerfällt mit einer Halbwertzeit 12,32 Jahren. Durch die atmosphärischen Kernwaffentests in den 1950er und zu Beginn der 1960er Jahre wurden große Mengen Tritium in der Atmosphäre freigesetzt.

Durch Niederschlag gelangte dann Tritium in Oberflächengewässer und oberflächennahes Grundwasser. Die Abnahme der Tritiumkonzentration durch Verdünnung und radiologischem Zerfall ermöglicht die Bestimmung des Alters eines Wassers, d. h. dessen Eintrag über den Niederschlag bzw. dessen Verweilzeit im Grundwasserleiter sofern mögliche Verdünnung durch vorhandenes Wasser oder andere Zuströme abgeschätzt werden können.

Mit der Tritiummethode ist die Bestimmung der Verweilzeiten des Grundwassers von einigen Jahren bis zu mehreren Jahrzehnten möglich. Voraussetzung ist, dass dieser Eintrag nicht vor den atmosphärischen Kernwaffentests stattfand.

Weitere Methoden

  • Neodym-Strontium-Methode
  • Lutetium-Hafnium-Methode
  • Rhenium-Osmium-Methode

Siehe auch

Literatur

  • Immo Wendt: Radiometrische Methoden in der Geochronologie (= Clausthaler Tektonische Hefte. Band 13). EPV, Clausthal-Zellerfeld 1972, DNB 730115437 (handle.net [PDF; 7,0 MB]).
  • Douglas G. Brookins: Geochemical Aspects of Radioactive Waste Disposal. Springer, New York 1984, ISBN 3-540-90916-8.
  • G. Faure: Principles of Isotope Geology. John Wiley & Sons, 1986, ISBN 0-471-86412-9.
  • G. Faure, D. Mensing: Isotopes – Principles and applications. Third Edition. J. Wiley & Sons, 2005, ISBN 0-471-38437-2.
  • J. M. Mattinson: Revolution and evolution: 100 years of U-Pb geochronology. In: Elements. Band 9, 2013, S. 53–57 (englisch).
  • Mebus A. Geyh: Handbuch der physikalischen und chemischen Altersbestimmung. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt 2005, ISBN 3-534-17959-5.
  • H. Murawski, W. Meyer: Geologisches Wörterbuch. 10. Auflage. Enke, Stuttgart 1998.
  • St. M. Stanley: Historische Geologie. 2. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg u. Berlin 2001.
  • F. F. Steininger, W. E. Piller (Hrsg.): Empfehlungen (Richtlinien) zur Handhabung der stratigraphischen Nomenklatur. Bd. 209, Courier Forschungsinstitut Senckenberg, Frankfurt am Main 1999.

Weblinks

Quellen

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  4. Steininger & Piller 1999: 4.
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  6. Heuel-Fabianek, B. in: Strahlenschutz Praxis, 3/2003, S. 69.
  7. G. W. Lugmair, K. Marti: Lunar initial 143Nd/144Nd: Differential evolution of the lunar crust and mantle. In: Earth and Planetary Science Letters. Band 39. Elsevier, 1978, S. 349–357 (englisch).
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Korrespondierende Einheiten in Chronostratigraphie und Geochronologie Chronostratigraphie GeochronologieAonothem AonArathem AraSystem PeriodeSerie EpocheStufe AlterGeochronologie von altgriechisch gῆ ge deutsch Erde und xrὁnos chronos deutsch Zeit Zeitdauer und logie 1 ist die Wissenschaftsdisziplin die Ereignisse der Erdgeschichte und sekundar die Entstehungszeit von Gesteinen und Sedimenten siehe Chronostratigraphie absolut zeitlich datiert Unter anderem erstellt sie aus den ermittelten Daten die geologische Zeitskala in der Zeitintervalle identifiziert als geochronologische Einheiten benannt und zeitlich datiert dargestellt sind 2 Haufig korrespondieren geochronologische Einheiten mit der Bildungszeit chronostratigraphischer Einheiten also physisch existenter Gesteinskorper 3 Die Geochronologie ist ihrem Wesen nach dagegen immateriell und ist daher nicht im eigentlichen Sinne eine stratigraphische gesteinsdatierende Disziplin 4 Die Beziehungen zwischen konkreten geochronologischen Einheiten werden immer in einer alter junger Beziehung ausgedruckt Die Datierung von Gesteinen kann absolut oder relativ erfolgen Inhaltsverzeichnis 1 Methoden 1 1 Sedimentierung 1 2 Isotopenmessung 1 2 1 Rubidium Strontium Methode 1 2 2 Uran Blei Methode 1 2 3 Kalium Argon und Argon Argon Methode 1 2 4 Radiokohlenstoffmethode 1 2 5 Aluminium Beryllium Methode 1 2 6 Samarium Neodym Methode 1 2 7 Tritiummethode 1 2 8 Weitere Methoden 2 Siehe auch 3 Literatur 4 Weblinks 5 QuellenMethoden BearbeitenSedimentierung Bearbeiten Lange gab es keine direkten Methoden zur absoluten Altersbestimmung von Gesteinen Schatzungen basierten auf Erosionsraten der Gebirge sowie Sedimentationsraten in Seen und Ozeanen Anfang des 20 Jahrhunderts begrundete der schwedische Geologe Gerard Jakob De Geer die Warvenchronologie also das Auszahlen von jahrlichen Schichten Warven Jahrliche Schichten sind auch in Eisbohrkernen erkennbar Die Aufstellung lokaler relativer Schichtfolgen und deren regionale und globale Zuordnung ist Thema der Stratigraphie Isotopenmessung Bearbeiten Die Isotopenmessung nutzt Erkenntnisse zu chronometrischen Fragestellungen aus der Isotopengeologie zur Altersbestimmung 5 Mit der Entdeckung der Radioaktivitat wurden verschiedene Messmethoden entwickelt die auf der Untersuchung des Mengenverhaltnisses naturlicher Radioisotope beruhen Die Isotopenverhaltnisse andern sich aufgrund unterschiedlicher Zerfallszeiten Halbwertszeit oder naturlicher Bestrahlung Radioaktivitat der Erde oder extraterrestrische Strahlung Heute werden auch Methoden eingesetzt die auf der quantitativen Bestimmung kunstlich erzeugter Radioisotope beruhen z B die Tritiummethode zur Bestimmung des Alters oberflachennaher Grundwasser Nach einem Eintrag eines solchen Isotops in das Wasser nimmt der Gehalt des Isotops durch Zerfall und ggf Verdunnung ab Die erste auf der Uran Blei Zerfallsreihe beruhende Altersbestimmung wurde 1913 von Arthur Holmes veroffentlicht und war seinerzeit sehr umstritten Friedrich Georg Houtermans publizierte 1953 basierend auf von Clair Cameron Patterson durchgefuhrten Uran Blei Isotopenmessungen an Meteoriten das heute akzeptierte Erdalter von ca 4 5 Milliarden Jahren Heute werden unterschiedliche radioaktive Isotope sowie ihre Zerfallsprodukte benutzt um das Alter von Gesteinen zu bestimmen Das Alter eines Gesteins ist je nach Untersuchungsmethode unterschiedlich zu interpretieren Bei magmatischen Gesteinen konnen sowohl das Alter der Kristallisation der Platznahme in der Erdkruste und je nach untersuchtem Mineral auch mehrere Abkuhlalter bestimmt werden Ebenso kann in metamorphen Gesteinen der Zeitraum eines Metamorphose Ereignisses festgestellt werden In manchen Sedimenten bilden sich wahrend der Ablagerung bestimmte Minerale zum Beispiel Glaukonit in vielen marinen Grun Sandsteinen deren Entstehungsalter durch Messung radioaktiver Isotope bestimmt werden kann Dieses Alter wird dann als Sedimentationsalter interpretiert Siehe auch Isotopenuntersuchung Rubidium Strontium Methode Bearbeiten Hauptartikel Rubidium Strontium Datierung Rubidium 87Rb zerfallt mit einer Halbwertszeit von 47 Mrd Jahren in 87Sr Die Radiometrische Datierung eignet sich fur sehr alte Gesteine Da neben 87Sr auch das stabile 86Sr vorkommt erhalt man uber die Isochronenmethode recht genaue Daten fur beispielsweise Feldspate Hornblende oder Glimmer in der Grossenordnung von 1000 Mio Jahren mit einem Fehler von mehreren 10 Mio Jahren Uran Blei Methode Bearbeiten Hauptartikel Uran Blei Datierung und Uran Thorium Datierung Die Uran Blei Methode nutzt zwei Zerfallsreihen Zerfall des Radioisotops 235U mit einer Halbwertszeit von 703 8 Mio Jahren uber verschiedene Tochterisotope zu stabilem 207Pb Uran Actinium Reihe Zerfall des Radioisotops 238U mit einer Halbwertszeit von 4 468 Mrd Jahren uber verschiedene Tochterisotope zu stabilem 206Pb Uran Radium Reihe Das Alter uranhaltiger Minerale kann nun uber das Verhaltnis der Tochterisotope zum verbliebenen Anteil des Mutterisotops hier U unter Kenntnis der Halbwertszeit des Mutterisotops bestimmt werden Dabei muss ggf der vor dem radioaktiven Zerfall bestehende Gehalt an den Bleiisotopen 207Pb und 206Pb berucksichtigt werden dies geschieht durch die Messung des Gehalts an nicht durch radioaktiven Zerfall entstandenem das heisst bereits vorhandenem 204Pb Die unveranderten Verhaltnisse 207Pb 204Pb und 206Pb 204Pb sind aus der Messung von Meteoritenmaterial bekannt daher kann aus dem 204Pb Gehalt auch der ursprungliche Gehalt an 207Pb bzw 206Pb berechnet werden dieser muss von dem gemessenen Gehalt abgezogen werden der Rest ist dann durch radioaktiven Zerfall entstanden Ein grosser Vorteil der Uran Blei Methode ist dass man meist beide Zerfallsreihen benutzen und damit sein Ergebnis absichern kann Wegen der hohen Halbwertszeiten ist die Methode am besten geeignet Alter ab einer Million Jahren zu bestimmen Kalium Argon und Argon Argon Methode Bearbeiten Hauptartikel Kalium Argon Datierung Die Kalium Argon Methode nutzt die Zerfallsprodukte des Kaliums Kalium selbst kommt in der Natur in Form von drei Isotopen vor 39K 93 26 40K 0 012 41K 6 73 Das radioaktive 40K zerfallt mit einer Halbwertszeit von 1 277 109 Jahren zu 40Ar und 40Ca Das selten auftretende 40Ar wird fur die Altersbestimmung verwendet 40Ca kommt als Isotop des Calciums sehr haufig vor so dass die Entstehung von zusatzlichem 40Ca aus dem Zerfall von Kalium kaum messbar ist und sich daher fur Altersbestimmungen nicht eignet Zur Bestimmung des 40Ar Gehaltes eines Gesteins muss das Gestein geschmolzen werden In dem dabei austretenden Gas wird das Edelgas 40Ar bestimmt Wenn auch der 40K Gehalt des Gesteins bestimmt ist lasst sich aus der Veranderung des Verhaltnisses von 40K zu 40Ar zwischen der Zeit der Gesteinentstehung bzw erstarrung und dem Zeitpunkt der Bestimmung des Verhaltnisses im Labor das Alter des Gesteins berechnen Durch die relativ lange Halbwertszeit von 1 28 109 Jahren eignet sich diese Methoden fur Gesteine die alter als ca 100 000 Jahre sind Die 40Ar 39Ar Methode nutzt die Entstehung von 39Ar aus 39K durch Neutronenbeschuss einer Gesteinsprobe in einem Reaktor Nach dem Beschuss wird das Verhaltnis der beim folgenden Schmelzen einer Gesteinsprobe austretenden Isotope 40Ar und 39Ar bestimmt Wie bei der Kalium Argon Methode ist 40Ar das Tochterisotop Da die Isotopenverhaltnisse des K bekannt sind kann 39Ar das bei dem Zerfall von 39 K durch Neutronenbeschuss entsteht als Ersatz fur das K Mutterisotop verwendet werden So ist lediglich das Verhaltnis von 40Ar zu 39Ar im austretenden Gas zu bestimmen Analysen anderer Isotope durch weitere Analysemethoden sind nicht erforderlich Radiokohlenstoffmethode Bearbeiten Hauptartikel Radiokohlenstoffdatierung Die besonders zur Altersbestimmung organischen Materials erdgeschichtlich jungeren Materials geeignete Radiokohlenstoffmethode nutzt den Zerfall des durch kosmische Strahlung in der hoheren Atmosphare entstandenen 14C Halbwertszeit 5730 Jahre Sie ist fur geologische Zwecke nur dann geeignet wenn kohlenstoffhaltige Objekte datiert werden sollen die weniger als ca 50 000 Jahre alt sind Damit ist sie auf das Quartar begrenzt Die Hauptanwendungsgebiete der Radiokarbonmethode sind die Archaologie die archaologische Stratigraphie sowie die Historische Klimatologie Aluminium Beryllium Methode Bearbeiten Entstehung von Radionukliden z B 26Al 10Be durch kosmische Strahlung an GesteinoberflachenDie Altersbestimmung mit Hilfe der Oberflachenexpositionsdatierung uber das Aluminiumisotop 26Al und das Berylliumisotop 10Be im Mineral Quarz SiO2 basiert auf dem bekannten Verhaltnis von 26Al und 10Be die beide durch kosmische Strahlung Neutronen Spallation Myonen Einfang an der Oberflache von Steinen Mineralen entstehen Das Verhaltnis ist abhangig u a von der Hohenlage der geomagnetischen Breite der Strahlungsgeometrie und einer moglichen Schwachung der Strahlung durch Abschirmungen Verbringung Bedeckung Die spezifischen Strahlungsbedingungen und damit das Verhaltnis von 26Al zu 10Be mussen vor der Altersbestimmung festgelegt bzw abgeschatzt werden konnen 6 Ab dem Zeitpunkt zu dem das in Frage kommende Material vor der kosmischen Strahlung abgeschirmt wurde z B durch Einlagern in eine Hohle nimmt der Anteil der beiden Radionuklide durch radioaktiven Zerfall unterschiedlich schnell ab sodass sich aus dem Verhaltnis dieser Radionuklide zum Zeitpunkt der Untersuchung und dem angenommenen bekannten Gleichgewichtsverhaltnis unter Bestrahlung und Kenntnis der jeweiligen Halbwertszeiten siehe auch Nuklidkarte das Alter abschatzen lasst Diese Methode wurde auch zur Bestimmung des Alters von fossilen Hominiden Knochen genutzt Allerdings konnen die Knochen nicht direkt untersucht werden sondern es werden die sie umgebenden Quarz enthaltenden Sedimente herangezogen Samarium Neodym Methode Bearbeiten Samarium 147 147Sm wandelt sich uber Alphazerfall in Neodym 143 143Nd um Die lange Halbwertszeit des Samariumisotops 147Sm von ca 106 Mrd Jahren 7 erlaubt Altersbestimmungen in geologischen Zeitraumen Ein weiteres radioaktives Samarium Isotop 146Sm das sich ebenfalls uber Alphazerfall in Neodym 142 142Nd umsetzt existiert nicht mehr in der Natur Es ist ausgestorben bietet aber mit seiner Halbwertszeit von ca 103 Mio Jahren die Moglichkeit uber 142Nd Anomalien in sehr alten Gesteinen Geoprozesse in der Fruhzeit der Erde zu erforschen Forschungsergebnisse der letzten Jahre deuten darauf hin dass die Halbwertszeit von 146Sm mit ca 68 Mio Jahren deutlich kurzer sein konnte 8 Tritiummethode Bearbeiten Hauptartikel Tritiummethode Tritium 3H ist ein naturliches Isotop des Wasserstoffs und zerfallt mit einer Halbwertzeit 12 32 Jahren Durch die atmospharischen Kernwaffentests in den 1950er und zu Beginn der 1960er Jahre wurden grosse Mengen Tritium in der Atmosphare freigesetzt Durch Niederschlag gelangte dann Tritium in Oberflachengewasser und oberflachennahes Grundwasser Die Abnahme der Tritiumkonzentration durch Verdunnung und radiologischem Zerfall ermoglicht die Bestimmung des Alters eines Wassers d h dessen Eintrag uber den Niederschlag bzw dessen Verweilzeit im Grundwasserleiter sofern mogliche Verdunnung durch vorhandenes Wasser oder andere Zustrome abgeschatzt werden konnen Mit der Tritiummethode ist die Bestimmung der Verweilzeiten des Grundwassers von einigen Jahren bis zu mehreren Jahrzehnten moglich Voraussetzung ist dass dieser Eintrag nicht vor den atmospharischen Kernwaffentests stattfand Weitere Methoden Bearbeiten Neodym Strontium Methode Lutetium Hafnium Methode Rhenium Osmium MethodeSiehe auch BearbeitenHistorische Geologie Eventstratigraphie Warventon Warvenchronologie Dendrochronologie Tephrochronologie OberflachenexpositionsdatierungLiteratur BearbeitenImmo Wendt Radiometrische Methoden in der Geochronologie Clausthaler Tektonische Hefte Band 13 EPV Clausthal Zellerfeld 1972 DNB 730115437 handle net PDF 7 0 MB Douglas G Brookins Geochemical Aspects of Radioactive Waste Disposal Springer New York 1984 ISBN 3 540 90916 8 G Faure Principles of Isotope Geology John Wiley amp Sons 1986 ISBN 0 471 86412 9 G Faure D Mensing Isotopes Principles and applications Third Edition J Wiley amp Sons 2005 ISBN 0 471 38437 2 J M Mattinson Revolution and evolution 100 years of U Pb geochronology In Elements Band 9 2013 S 53 57 englisch Mebus A Geyh Handbuch der physikalischen und chemischen Altersbestimmung Wissenschaftliche Buchgesellschaft Darmstadt 2005 ISBN 3 534 17959 5 H Murawski W Meyer Geologisches Worterbuch 10 Auflage Enke Stuttgart 1998 St M Stanley Historische Geologie 2 Auflage Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg u Berlin 2001 F F Steininger W E Piller Hrsg Empfehlungen Richtlinien zur Handhabung der stratigraphischen Nomenklatur Bd 209 Courier Forschungsinstitut Senckenberg Frankfurt am Main 1999 Weblinks BearbeitenWoher weiss man das Alter von Gesteinen aus der Fernseh Sendereihe alpha Centauri ca 15 Minuten Erstmals 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