Radiometrische
Methoden
Paläo- und
Archäomagnetik
Physikalische
Methoden
Gestörte radioaktive
Gleichgewichte
Strahlenschädigungen als
Grundlage der
Altersbestimmung
Partikelspuren
Mutter-/Tochter-Isotopen-Verhältnis
Quelle: http://gpc.edu/~pgore/myart/radiometric.gif [10.10.2007]
Radiogene Edelgase





Kalium-Argon und Argon/Argon-Methoden
Im Einzelnen:
Konventionelle K/Ar-Methode (40Ar/40K)
Argon-Argon-Methode (40Ar/39Ar)
Argon-Lasertechnik
Radiogene Edelgase – die
40K/40Ar-Methode
Dualer Zerfallsmechanismus von Kalium-40
-Strahler
40
19
40
K  20
Ca10e  v~  Ekin
K-Einfang
40
19
40
K  10e  18
Ar
• Edelgase sind chemisch nicht reaktiv
• werden beim Erwärmen des Gesteins völlig
ausgetrieben
• Dadurch: „Uhr wird auf Null gesetzt“
Grundlagen






Datierbar:
Völlige Entgasung K-haltiger Minerale. Im jungen
Altersbereich v.a. Vulkanite. Präzision <1% heute
erreichbar.
Erste Anwendung Smits & Gentner 1950 an tertiären
Kalisalzen von Buggingen/ORG.
Fast gesamte Erdgeschichte abdeckbar.
3 K-Isotope: 39K (93,258%), 40K (0,01167%, instabil,
dualer Zerfall), 41K (6,73%)
3 Ar-Isotope:
Arges=36Ar (0,337%), 38Ar (0,063%), 40Ar (99,6%)
(0,134% der Atm.)

Größter Teil des atmosphärischen Argons ist radiogen!
Geyh 2005
 40K
Elektroneneinfang
40Ar
ß
40Ca
Verzweigungsverhältnis R = le/l = 0,1171
lg
=
le

l
(5,543*10-10 a-1) (0,581*10-10 a-1) (4,962*10-10 a-1)
Geyh 2005
Altersgleichung

Bei völliger Entgasung und Retention:

t=1/lg*ln[1+(1+R)(40Arrad/40K)]

Durch Einsetzung numerischer Werte (lg, R,

t=1,8041*109*ln[1+142,63*40Arrad/K]

Für t<2Ma angenähert durch lineare Beziehung:


40Ar
rad
[cm3(STP)]:
t=2,573*1012*(40Arrad/K)
Konventionelle K/Ar-Technik (chem. K-Analyse,
K-gesamt)
Problematik

In Gesteinsproben außer 40Arrad auch

Atmosphärisches Verhältnis 40Ar/36Ar=295,5






40Ar
rad
=
40Ar
40Ar
atm
– 295,5* 36Ar
zur Korrektur des Luftbeitrages an Ar (Problem für junge Proben!)
Oft Überschuss-Argon (Exzess-Ar) in Probe! Zu hohe Alter.
Isotopisch homogen, aber räumlich inhomogen verteilt!
Kann durch mineral- und ortsauflösende K-Ar-Analyse erkannt
werden (bes. Laser-Tchnik, s.u.)
Ar-Verluste in verwitterten Gesteinen und Gläsern möglich (AltersUnterschätzung!)
39Ar/ 40Ar

Durch Beschuss von 39K mit schnellen Neutronen
entsteht 39Ar
39K (n,p) 39Ar mit t =269 a; Vorteile:
1/2
A) Kein natürliches 39Ar in Probe; 40Ar/ 39Ar~ 40Arrad/ 40K
B) Ebenfalls massenspektr. Bestimmung von 39Ar, höhere
Messgenauigkeit!
t=1/lg*ln[1+(40Arrad/39Ar)*J], wobei

J = (elg*t`-1)/ (40Arrad/39Ar)





mit t‘ = bekanntes Alter eines
mitbestrahlten Standards, denn
Neutronenfluss des Reaktors und Einfangswahrscheinlichkeit für Neutronen
müssten genau bekannt sein, um unabhängig von Standard datoeren zu
können; daher Trick mit J.
39Ar/ 40Ar-Lasertechnik








Variante der 39Ar/ 40Ar-Technik
Erhitzung der Probe durch fokussierten Laserstrahl
Vorteil: geringere Probenmenge im mg-Bereich,
Höhere Ortsauflösung,
Einzelkörner datierbar,
Körner mit gestörtem K-Ar-system erkennbar!
Alter bis in Holozänbereich möglich (z.B. Sanidine aus
Laacher Bimstuff: 13±1 ka (van den Bogaard).
….





Bei jungen Proben empfehlenswert, verschiedene
Mineralphasen mit unterschiedlichem K-Gehalt zu
datieren, damit
Isochronendarstellung (s.u.) möglich wird.
(Bei gleichem Alter müssen müssen K-reichere
Mineralphasen mehr 40Arrad haben.)
Isochronendarstellung bei konventioneller K/ArDatierung: 40Ar/ 36Ar wird gegen 40K/ 36Ar aufgetragen
Sonst: 40Ar/ 36Ar wird gegen 39Ar/ 36Ar aufgetragen
Beispielregion: Vulkaneifel
Schmincke 2000
Entgasungsspektrum Ar/Ar
Isochronendarstellung Ar/Ar
Ar/Ar-Einzelkorndatierung (Laser)
Vergleich schrittweise Erhitzung/Laser
Geyh 2005
U-He-Methode
U-He-Methode

Radiogene Edelgase