Geology Reference
In-Depth Information
Kasten 4.25
Die verschiedenen Alter eines Gesteins
Magmatische und metamorphe Gesteine der
Mittel- und Unterkruste bilden sich gewöhn-
lich bei hohen Temperaturen, bei denen die
Diffusion von Elementen noch relativ leicht
möglich ist. Solange also ein Gestein noch
bei Temperaturen verweilt, bei denen ent-
weder Mutter- oder Tochterisotope leicht
zwischen den Mineralphasen hin- und her-
diffundieren können, beginnt die radio-
aktive Uhr noch gar nicht oder noch nicht
präzise zu arbeiten. Erst bei Unterschreiten
der so genannten
Schließungstemperatur
,
unterhalb der der diffusive Austausch zwi-
schen Festphasen und auch mit Fluiden kine-
tisch gehemmt ist, setzt die radioaktive Uhr
wirklich ein, denn nur dann können die ver-
schiedenen Isotope, die für eine Datierung
wichtig sind, im Gestein erhalten bleiben
und akkumuliert werden. Es gibt also ein
Zusammenspiel von temperaturabhängiger
Diffusionskonstante und Abkühlrate: Bei
schneller Abkühlung und geringer Diffusi-
onsrate ist ein isotopisches Alter gut mess-
bar, bei langsamer Abkühlung und hoher
Diffusionsrate nicht. Dazwischen gibt es eine
„Grauzone“. Die Schließungstemperatur lie-
fert immerhin Anhaltspunkte, ob eine Datie-
rung eher Kristallisations- oder eher Abkühl-
alter ergibt. Metamorphosealter sind auf-
grund der sehr langen Zeiträume von Tem-
peraturänderungen - im Unterschied zu vie-
len magmatischen Altern - meist Abkühlal-
ter. Lediglich prograd gewachsene Zirkone
oder Monazite liefern bisweilen „
Aufhei-
zungsalter
“.
Es ist leicht einsichtig, dass die Schließungs-
temperatur für unterschiedliche Minerale
und unterschiedliche Isotopensysteme un-
terschiedlich ist (Abb. 4.121), da ja sowohl
die Mineralstruktur als auch die Ionengröße
und Ladungsdichte die diffusiven Eigen-
schaften eines Elements bestimmen. Abbil-
dung 4.122 zeigt, dass auch die Korngröße
darüber bestimmt, welche Schließungstem-
peratur ein Mineral hat, da die diffusive Ree-
quilibrierung natürlich von der Größe der
Körner abhängt, in die und aus denen dif-
fundiert wird. Wenn ein Isotopenystem in ei-
nem (oder mehreren) Mineralen eine Schlie-
ßungstemperatur oberhalb der Temperatur
Rb-Sr-
Methode
Spaltspur-
Methode
(U-Th-Sm)/
He-Methode
U-Pb-Methode
Ar-Ar-Methode
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
4.121
Typische ungefähre Schließungstemperaturen unterschiedlicher Minerale für in Rot ge-
nannten Datierungsmethoden. Man beachte, dass die genaue Schließungstemperatur von mehre-
ren, im Text erwähnten Variablen abhängt (siehe auch Abb. 4.122).
