Geology Reference
In-Depth Information
Kasten 4.24
Warum betrachtet man radiogene Isotopen-
verhältnisse und nicht Konzentrationen?
Abgesehen davon, dass es viel einfacher und
präziser ist, in massenspektrometrischen
Messungen Verhältnisse anstelle von Kon-
zentrationen zu ermitteln, sollen zwei Bei-
spiele belegen, um wie viel nützlicher dies
auch unabhängig von der Messtechnik ist.
In Meerwasser beträgt die Konzentration
von
87
Sr nur ca. 1 ppm, in aus dem Meerwas-
ser ausgefälltem Calcit dagegen 1000 ppm.
Trotz dieses riesigen Konzentrationsunter-
schiedes ist das Sr-Isotopenverhältnis in bei-
den Phasen gleich, da es bei der Ausfällung
nicht fraktioniert.
Im Erdmantel beträgt die mittlere
143
Nd-
Konzentration etwa 0,3 ppm, in daraus aus-
geschmolzener Basaltschmelze aber etwa
3 ppm, da Nd inkompatibel
zehnfachung der Konzentration, doch beide
Reservoire, Gestein und Schmelze, haben
dasselbe Nd-Isotopenverhältnis, das beweist,
dass die beiden zueinander gehören.
In beiden Beispielen kann man die Konzen-
trationen nur dann für genetische Aussagen
verwenden, wenn man die Verteilungskoef-
fizienten für die involvierten Prozesse genau
kennt. Gerade dies ist aber häufig nicht der
Fall, da Verteilungskoeffizienten u.a. von
Konzentration und Temperatur abhängig
sein können, und da man ja bisweilen den
genauen Prozess vor den geochemischen
Untersuchungen noch nicht kennt. Ein ra-
diogenes Isotopenverhältnis ist dagegen wie
ein geochemischer Fingerabdruck.
ist. Eine Ver-
entwickeln, also im Lauf der Zeit unter-
schiedliche Isotopenverhältnisse annehmen,
da die beiden Reservoire im allgemeinen un-
terschiedliche Verhältnisse zwischen Mutter-
und Tochterisotopen aufweisen. Man kann
also die zeitliche und chemische Entwick-
1,0
T
1/2
von
147
Sm = 106 Ga
T
1/2
von
87
Rb = 48,8 Ga
0,9
T
1/2
von
232
Th = 14 Ga
0,8
0,7
0,6
1,0
0,5
T
1/2
von
238
U = 4,47 Ga
0,8
Wachstumskurve
des Tochterisotops
D* = N
0
·(1-e
-
λ
t
)
0,4
0,6
0,3
0,4
0,2
Zerfallskurve
des Mutterisotops
N = N
0
·e
-
λ
t
0,1
T
1/2
von
40
K = 1,25 Ga
0,2
N = N
0
e
-
λ
t
T
1/2
von
235
U = 0,7 Ga
0,0
4,55
4,0
3,0
2,0
1,0
0
(heute)
0,0
0
123456789 0
Zeit (Ga)
Zeit (Anzahl Halbwertszeiten)
4.118
Die Mengenveränderung in der Isotopen-
geochemie wichtiger, radioaktiv zerfallender Iso-
tope mit der Zeit.
T
1/2
ist die Halbwertszeit.
4.117
Mengenveränderung von Mutter- und
Tochterisotop beim radioaktiven Zerfall.
