Geology Reference
In-Depth Information
topensysteme erlaubt somit eine erheblich dif-
ferenziertere Betrachtung der Geochemie des
Erdmantels, was für das Verständnis von Mi-
schungsvorgängen oder der langfristigen Ent-
wicklung des Mantels von Bedeutung ist. Nähe-
res wird in Abschnitt 4.8.4 besprochen.
stante des
b
-
-Zerfalls und des Elektronen-Ein-
fang-Prozesses zusammensetzt. Insgesamt er-
gibt sich dadurch eine Gesamt-Konstante von
5,543 · 10
-10
pro Jahr, was einer Halbwertszeit
von 1,25 Milliarden Jahren entspricht. Diese
Zahlen werden allerdings immer noch disku-
tiert und derzeit erscheint eine Korrektur um
etwa 1 % erforderlich (was dann auch zur Kor-
rektur der bislang publizierten Alter führen
würde). Diese Halbwertszeit ist perfekt geeig-
net, um die Lücke zwischen den sehr großen
Halbwertszeiten der bislang besprochenen Sys-
teme Rb-Sr, Sm-Nd und U-Pb und den sehr
kurzen Halbwertszeiten z. B. des
14
C-Zerfalls
(Abschn. 4.8.3.9) und der U-Th-Ungleichge-
wichte (Abschn. 4.8.3.7) zu schließen. K-Ar
und Ar-Ar-Datierungen sind daher für irdische
Gesteine mit Altern zwischen wenigen Hun-
derttausend Jahren und Jahrmilliarden geeig-
net.
Der
40
K-Zerfall wird nun in zwei verschiedenen
Varianten für Datierungszwecke genutzt, in
Form der K-Ar- und der Ar-Ar-Methode. Diese
unterscheiden sich darin, dass die K-Ar-Me-
thodeeinfacher,schnellerundbilligerist,die
Ar-Ar-Methode aber präziser. Beide seien hier
kurz erläutert.
Bei der
K-Ar-Methode
lautet die Zerfallsglei-
chung
4.8.3.4 K/Ar und Ar/Ar
Dieses Isotopensystem basiert auf dem radio-
aktiven Zerfall des
K, der für einen großen
Teil der Wärmeproduktion im Erdinneren ver-
antwortlich ist (Abb. 4.118). Da K ein häufiges
Element ist (und eben kein Spurenelement wie
im Falle der bislang besprochenen Radiogene-
Isotopen-Systeme), muss man nicht so extreme
Genauigkeiten bei der Messung erreichen wie
z. B. beim Nd. Dafür allerdings ist der radioak-
tive Zerfall des Kaliums relativ kompliziert.
40
K ist nur zu 0,012 % am Gesamtkalium betei-
ligt, das von den stabilen Isotopen
39
K (93,26 %)
und
41
K (6,73 %) dominiert wird. Es zerfällt
entweder in einem
b
-
-Zerfall zu
40
Ca oder in ei-
nem Elektronen-Einfangsprozess zu
40
Ar. Ers-
teres ist zwar der weitaus häufigere Zerfall
(rund 89 % des
40
K zerfallen zu
40
Ca), jedoch
produziert er das geochemisch viel uninteres-
santere Nuklid, da radiogenes
40
Ca nur rund
3% des natürlichen
40
Ca ausmacht und daher
nursehrkleineIsotopenveränderungenbeob-
achtet werden. Außerdem ist Ca ja selbst ein
Hauptelement in vielen Gesteinen. Für Datie-
rungszwecke relevant ist daher ausschließlich
der Zerfall zu
40
40
Ar =
40
Ar
0
+
l
Elektroneneinfang
/
l
Gesamt
·
40
K(e
l
Gesamt
t
-1)
und nach t aufgelöst erhält man für den Fall,
dass
40
Ar
0
= 0 war, d. h., dass das beprobte Mi-
neral zum Zeitpunkt des zu datierenden geolo-
gischen Prozesses, vollständig entgast war und
kein ererbtes Ar enthielt, die folgende einfache
Beziehung:
40
Ar. Das Edelgas Argon macht
etwa 0,93 Vol.- % der Erdatmosphäre aus.
99,6 % davon sind radiogenes, beim Zerfall von
40
Kentstandenes
40
Ar, dieses Vorkommen des
häufigsten Edelgases in der Atmosphäre ist
also fast ausschließlich auf den K-Zerfall zu-
rückzuführen. Die zwei anderen natürlichen
Ar-Isotope
36
Ar und
38
Ar sind an der atmosphä-
rischen
o
l
Gesamt
i
.
1
l
Gesamt
In
40
Ar
40
K
t
=
×
+1
l
Elektroneneinfang
40
Ar-Zusammensetzung
nur
mit
0,34
Man muss also lediglich die Gehalte von
Ar
und 0,06 % beteiligt.
AufgrunddeszweigliedrigenZerfallsinCaund
Ar muss man eine
kombinierte Zerfallskon-
stante
definieren, die sich aus der Zerfallskon-
und
KineinemMineralmessenunderhält
ein Alter. Da Ar allerdings ein Edelgas ist, geht
es nach seiner Bildung aus
40
K keine Bindungen
ein und kann in einem K-haltigen Mineral
40
