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Kasten 4.23
Die Isotopenverdünnungsmethode
Will man ein Alter radiometrisch bestimmen,
so muss der Gehalt sowohl der Mutter- als
auch der Tochternuklide gemessen werden.
Um dies mit besonders hoher Präzision ma-
chen zu können, auch in Proben, in denen
vielleicht eines der Isotope nur in geringer
Menge enthalten ist bzw. in denen die Men-
genverhältnisse sehr ungleich verteilt sind,
wendet man die Isotopenverdünnungsme-
thode an. Hierbei gibt man zur Probe, aus
der die Analyselösung durch Auflösung ge-
wonnen worden ist, eine Lösung bekannter
Isotopenzusammensetzung und bekannter
Konzentration hinzu, die als „
Spike
“be-
zeichnet wird. Im Spike ist ein in der Natur
normalerweise seltenes Isotop weit über
seine normale Häufigkeit angereichert (Abb.
4.116). Beispielsweise beträgt das heutige
natürliche Verhältnis von
85
Rb zu
87
Rb etwa
2,593, die Spikelösung enthält dagegen fast
nur
die
87
Rb-Gehalte in der Probe ausrechnen.
N
steht für Teilchenzahl oder Konzentration.
Da Massenspektrometer nur Verhältnisse
messen und keine absoluten Konzentratio-
nen, ist die Isotopenverdünnungs-Methode
dort unabdingbar, wo absolute Konzentrati-
onen bekannt sein müssen (wie z.B. bei der
Rb-Sr-Methode). Nur mittels eines geeigne-
ten Spikes kann man absolute Konzentratio-
nen bestimmen, da man durch die Zugabe
der Spikelösung bekannter Isotopie
und
Konzentration die Zahl der unbekannten
(die man dann messen oder ausrechnen
kann) um eins erniedrigt.
3
2,7
2,6
2,6
87
Rb (ein typisches Spike-Verhältnis für
2
85
Rb/
87
Rb liegt bei etwa 0,02).
87
Rb ist deswe-
gen interessant, weil es als Mutterisotop
zum Tochterisotop
87
Sr zerfällt (siehe Abschn.
4.8.3.1). Nun kann man einfach und mit ho-
her Präzision das Verhältnis der beiden Ru-
bidium-Isotope in der Mischung analysie-
ren und daraus mittels der nach N
Probe
1,6
1
1
87Rb
auf-
0,1
zulösenden Beziehung
0
Probe
Spike
Mischung
(1:1)
F
N
85Rb
N
87Rb
¥
Mischung
=
N
Probe
F
N
85Rb
N
87Rb
¥
Probe
+
N
Spike
F
N
85Rb
N
87Rb
¥
Spike
87Rb
87Rb
4.116
Graphische Erklärung der im Text be-
schriebenen Isotopenverdünnungsmethode.
N
Spike
87Rb
+
N
Spike
87Rb
so ist es sehr gut, beide Arten der Isotopengeo-
chemie komplementär einzusetzen, da sie sich
hervorragend ergänzen.
Die radiogenen Isotopensysteme haben durch
ihre Veränderbarkeit zwei entscheidende Vor-
teile:
1.DamandieHalbwertszeitenvielerradioak-
tiver Isotope relativ genau kennt (Abb.
4.118), kann man die Veränderungen der
Verhältnisse radiogener Isotope direkt mit
der Zeit korrelieren und so - unter bestimm-
ten, unten näher erläuterten Voraussetzun-
gen - für Datierungen nutzen. Dies wird als
radiometrische Altersdatierung
bezeichnet.
Diese Art von Altersdatierungen bilden ein
wichtiges Teilgebiet der
Geochronologie,
mithilfe von Verhältnissen stabiler Isotopen
sind solche Datierungen nicht möglich.
2. Wenn zwei Reservoire sich trennen, z. B.
Schmelze von dem Ursprungsgestein, aus
dem sie erschmolzen wurde, so zeigen beide
Reservoire zum Zeitpunkt der Trennung
noch dieselbe radiogene Isotopie, doch kann
sich jedes Teilsystem dann unterschiedlich
