Radioaktiver Zerfall und das Alter von Gesteinen - Einfuhrung in die Geophysik - page 39

Abb. 2.3 Anwendbarkeit verschiedener Eltern-Tochter Zerfalls- und Akkumulationsuhren zur Altersbestimmung von Gesteinen und Mineralen
sowie von Zeitmarken geologischer Ereignisse (kursiv); CHUR: Chondritic Uniform Reservoir (nach © Geyh 2005 )

In einer magmatischen Schmelze ist das Isotopenverhältnis
Π87 Sr 0 =Π86 Sr 0 in allen sich bildenden Mineralen gleich, da
sich die Isotope wegen ihrer identischen Ladungszahl che-
misch gleich verhalten. Dagegen variiert das Verhältnis der
Elemente Rb und Sr von Mineral zu Mineral. Gleichung
( 2.12 ) definiert wie ( 2.9 ) eine Isochrone. Deren Steigung
liefert gemäß ( 2.10 ) das von dieser Akkumulationsuhr an-
gezeigte Alter. Wegen der großen Halbwertszeit t ½ von 48,8
Milliarden Jahren von Rubidium (Tab. 2.1 ) eignet sich die
Methode zur Datierung sehr alter Ereignisse. Abbildung 2.4
zeigt ein Beispiel einer Rb/Sr-Datierung archaischer Gneise
aus Labrador.
Isotopenverhältnisse werden am Gesamtgestein mit ei-
nem Ionen-Massenspektrometer gemessen oder an Einzel-
mineralen mit der Ionen-Mikrosonde. Für Einzelminerale ist
ein Verlust von Eltern- oder Tochterisotopen wahrschein-
licher als für ein Gesamtgestein. Mineralalter geben da-
her Aufschluss über Metamorphoseereignisse nach der Ge-
steinsbildung, während die Gesamtgesteinsanalyse meist ein
höheres Schließungsalter liefert.
Weitere Isotopensysteme, die mit der Isochronenmetho-
de datiert werden, sind Samarium-Neodym (Sm/Nd) und
Rhenium-Osmonium (Re/Os). Mit 106Milliarden Jahren be-
sitzt 147 Sm eine Halbwertszeit von einem Vielfachen des
Erdalters. Die Sm/Nd-Methode eignet sich daher nur zur
Datierung sehr alter Gesteine, wie jener des Nuvvuagittuq-
Grünsteingürtels 9 in Nordwest-Kanada (O'Neil et al. 2008 ) :

Abb. 2.4 Altersbestimmung mit der Isochronenmethode (nach Hurst
et al. 1975 , nach © Lowrie 2007 )

Mit 4,280 ( C0;053= 0;081 ) Milliarden Jahren sind sie die

ältesten bislang datierten terrestrischen Gesteine.
Samarium und Neodym sind seltene Erden, chemisch
sehr ähnlich und wenig mobil. Das Tochterelement Neodym
ist in der Kruste stärker angereichert als Samarium, wes-
wegen die Datierung solcher Proben sehr ungenau oder im
Einzelfall sogar nicht durchführbar ist. Gesteine mit einem
geringeren Krustenanteil, wie z. B. die Basalte von mittel-
ozeanischen Rücken (MORB), besitzen größere [Sm]/[Nd]-
Verhältnisse und sind deshalb besser geeignet.

9 Als Grünsteingürtel werden Zonen unterschiedlich metamorpher, ma-
fischer bis ultramafischer vulkanischer Abfolgen bezeichnet. Man
findet sie gemeinsam mit Sedimentgesteinen in archaischen und pro-
terozoischen Kratonen zwischen Granit- und Gneis-Komplexen. Der
Name rührt von der Gesteinsfarbe her, hervorgerufen durch die darin
enthaltenen metamorphen Minerale, insbesondere Chlorit, Aktinolith
und andere grüne Amphibole.