Fossilien & Geologische Zeit

Dating - Evaluierungs- und Präsentationsschemata beim Dating

Evaluierungs- und Präsentationsschemata bei der Datierung

Herkunft der verwendeten radioaktiven Elemente

Damit ein radioaktives Eltern-Tochter-Paar für die Datierung nützlich ist, müssen viele Kriterien erfüllt sein. In diesem Abschnitt werden diese Kriterien untersucht und untersucht, wie die Zuverlässigkeit des gemessenen Alters beurteilt werden kann. Da geologische Materialien sind vielfältig in ihrer Herkunft und chemischen Gehalt und datableElemente sind ungleich verteilt, jede Methode hat ihre Stärken und Schwächen.

Als die Elemente der Erde zum ersten Mal gebildet wurden, waren viele radioaktive Isotope vorhanden. Von diesen bleiben nur die Radioisotope mit extrem langen Halbwertszeiten übrig. Nebenbei sei erwähnt, dass einige der Radioisotope, die zu Beginn der Geschichte des Sonnensystems vorhanden und jetzt vollständig ausgestorben sind, in aufgezeichnet wurdenMeteoriten in Form der erhöhten Häufigkeit ihrer Tochterisotope . Die Analyse solcher Meteoriten ermöglicht es, die Zeit zwischen der Elementerzeugung und der Meteoritenbildung abzuschätzen. Natürliche Elemente, die heute noch radioaktiv sind, produzieren Tochterprodukte sehr langsam. Daher ist es leicht, sehr alte Mineralien zu datierenEs ist jedoch schwierig, das Alter derjenigen zu ermitteln, die in der jüngeren geologischen Vergangenheit gebildet wurden. Dies folgt aus der Tatsache, dass die Menge der vorhandenen Tochterisotope so gering ist, dass es schwierig ist, sie zu messen. Die Schwierigkeit kann bis zu einem gewissen Grad überwunden werden, indem eine geringere Hintergrundkontamination erreicht, die Empfindlichkeit des Instruments verbessert und Mineralien mit reichlich vorhandenen Elternisotopen gefunden werden. Geologische Ereignisse der nicht allzu fernen Vergangenheit lassen sich leichter datieren, indem kürzlich gebildete Radioisotope mit kurzen Halbwertszeiten verwendet werden, die mehr Tochterprodukte pro Zeiteinheit produzieren. Es gibt zwei Quellen für solche Isotope. In einem Fall intermediäre Isotope im Uran oder ThoriumDie Zerfallskette kann in bestimmten Mineralien aufgrund unterschiedlicher chemischer Eigenschaften isoliert werden und, sobald sie fixiert ist, in neue Isotope zerfallen, was ein Maß für die Zeit darstellt, die seit ihrer Isolierung vergangen ist. Um dies zu verstehen, muss man das jedoch wissenUran-238 ( 238 U) zerfällt tatsächlich zu Blei-206 ( 206 Pb), es ist kein einstufiger Prozess. Tatsächlich ist dies ein mehrstufiger Prozess, bei dem acht Alpha-Partikel und sechs Beta-Partikel zusammen mit einer beträchtlichen Energiemenge ausgestoßen werden. Es gibt eine Reihe verschiedener Elemente, von denen jedes in einem stabilen Zustand ist, in dem sie sich mit der gleichen Geschwindigkeit bilden, mit der sie sich auflösen. Die Anzahl der Anwesenden ist proportional zu ihrer Zerfallsrate, wobei langlebige Mitglieder häufiger vorkommen. Da alle diese Isotope relativ kurze Halbwertszeiten haben, bleibt seit der Bildung der Elemente keine mehr übrig, sondern sie werden kontinuierlich durch den Zerfall des langlebigen Elternteils bereitgestellt. Diese Art der Datierung, bekannt alsDie Ungleichgewichtsdatierung wird weiter unten im Abschnitt Ungleichgewichtsdatierung der Uranreihe untersucht .

Haupt-Radioisotope der kosmogenen und Uran-Thorium-Serie
Quelle: Adaptiert von Gunter Faure, Prinzipien der Isotopengeologie. Copyright 1986 von John Wiley & Sons. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von John Wiley & Sons, Inc.
Radioisotop Halbwertszeit in Jahren Hauptverwendungen
Kosmogenes Isotop
Beryllium-10 1,5 (10 6 ) Datierung von marinen Sedimenten, Manganknollen, Gletschereis, Quarz in Gesteinsexpositionen, terrestrischem Alter von Meteoriten und Petrogenese von Inselbogenvulkanen
Kohlenstoff-14 5.730 + oder - 40 Datierung von biogenem Kohlenstoff, Calciumcarbonat, terrestrisches Alter von Meteoriten
Aluminium-26 0,716 (10 6 ) Datierung mariner Sedimente, Manganknollen, Gletschereis, Quarz in Gesteinsexpositionen, terrestrisches Alter der Meteoriten
Silizium-32 276 + oder - 32 Datierung von biogener Kieselsäure, Gletschereis
Chlor-36 0,308 (10 6 ) Datierung von Gletschereis, Exposition von Vulkangestein, Grundwasser, terrestrisches Zeitalter von Meteoriten
Argon-39 269 Datierung Gletschereis, Grundwasser
Mangan-53 3,7 (10 6 ) terrestrisches Alter der Meteoriten, Überfluss an außerirdischem Staub in Eis und Sediment
Nickel-59 8 (10 4 ) terrestrisches Alter der Meteoriten, Überfluss an außerirdischem Staub in Eis und Sediment
Krypton-81 0,213 (10 6 ) Datierung Gletschereis, Alter der Meteoriten bei Exposition gegenüber kosmischen Strahlen
Isotop der Uran-Thorium-Reihe
Uran-234 2,48 (10 5 ) Datierung von Korallen- und Karbonatvorkommen in Ozeanen und Seen
Thorium-230 7,52 (10 4 ) Datierung von Ozeansedimenten
Blei-210 22.26 Datierung von Gletschereis und neueren Sedimenten
Protactinium-231 3,248 (10 4 ) Datierung der jüngsten Sedimente

Another special type of dating employs recently formed radioisotopes produced by cosmic-ray bombardment of target atoms at Earth’s surface or in the atmosphere. The amounts produced, although small, provide insight into many near-surface processes in the geologic past. This aspect of geology is becoming increasingly important as researchers try to read the global changes that took place during Earth’s recent past in an effort to understand or predict the future. The most widely used radioactive cosmogenic isotope is carbon of mass 14 (14C), which provides a method of dating events that have occurred over roughly the past 60,000 years. This time spans the historic record and a significant part of the prehistoric record of humans.

Major decay schemes for isotopic dating
parent isotope daughter isotope half-life in years applicable materials
238U 206Pb 4.468 × 109 igneous and metamorphic rocks with zircon, baddeleyite, perovskite, monazite, titanite, rutile, xenotime, pitchblende, thorite, and thorianite; whole rock carbonates; single-mineral grains from sediments
235U 207Pb 0.7038 × 109
232Th 208 Pb 14,01 × 10 9
40 K. 40 Ar 1,25 × 10 9 kaliumhaltige Mineralien (z. B. Glimmer); Hornblende; Meteoriteneinschlagglas; authigene Mineralien
147 Sm 143 Nd 1,06 × 10 10 mafische magmatische Gesteine; Meteoriten; metamorphe Granate
87 Rb 87 Sr. 4,88 × 10 10 kaliumhaltige Mineralien; authigene Mineralien in Sedimenten; felsische ganze Felsen
187 Re 187 Os 4,56 × 10 10 Spurenelemente aus Mineralvorkommen; Molybdänit; andere werden untersucht