Radioaktiver Zerfall und das Alter von Gesteinen - Einfuhrung in die Geophysik - page 44

Mal mit der Altersbestimmung von Gesteinen be-
schäftigte. Die Isotopengeologie wurde dann auch sein
zweites großes Forschungsgebiet, das er von 1952 bis
zu seinem Tod 1966 als Professor am Physikalischen
Institut der Universität Bern in der Schweiz systema-
tisch vorantrieb. Die dort geleisteten Beiträge zur Geo-
und Kosmochemie, Höhenstrahlung, Thermolumines-
zenz und der Meteoritenforschung verschafften dem
Institut großes internationales Ansehen. Insbesondere
nutzte er 1953 die U/Pb-Datierung von Isotopendaten
des Meteoriten Canon Diablo zur Bestimmung des Er-
dalters auf etwa 4,5 Milliarden Jahren, sehr nahe dem
heute allgemein akzeptierten Wert.
An ihn erinnern der 1973 benannte Mondkrater
Houtermans (9°24 0 0 00 S, 87°12 0 0 00 E) und der seit 1990
jährlich vergebene Houtermans Award der European
Association of Geochemistry.
§ nach: Wikipedia 2012 , Aufruf: 19.05.2012; Teu-
cher 1972 ; Landrock 2003 (auch Bildquelle).

Abb. 2.10 Altersbestimmungen an den ältesten Gesteinen der Erde
und des Mondes sowie an Meteoriten (ergänzt nach © Lowrie 2007 )

In beiden Fällen ist R <1 , und die Punkte auf beiden
Geraden ( 2.22 ) und ( 2.23 ) liegen auf der Discordia zwischen
den Positionen A und E, unterhalb der Concordia (Abb. 2.8 ) .
Dagegen gilt R > 1 bei einem Verlust von Uran bei unver-
änderter Bleikonzentration (D v =D n / . In diesem Fall liegen
die Punkte auf der Discordia jenseits der Position A, ober-
halb der Concordia (Abb. 2.8 ) .
Die Concordia-Discordia-Methode ist insbesondere für
beanspruchte ältere Gesteine geeignet, die mobiles Blei ver-
loren haben. Einige der ältesten Gesteine der Erde wur-
den mit der U/Pb-Methode datiert. So ergaben die an Zir-
konen aus dem Diabastuff der Duffer-Schicht im Pilara-
Block des präkambrischen Grünsteingürtel West-Australiens
gemessenen [U]/[Pb]-Isotopenverhältnisse ein Gesteinsalter
von 3,45(2) Milliarden Jahren (Pidgeon 1978 ) .
(ii) Isochronen-Methode: Analog zur Rb/Sr-Methode er-
laubt der U/Pb-Zerfall die Verwendung von Isochronen zur
Datierung von Gesteinen. Dazu verwendet man die Isoto-
penverhältnisse von 206 Pb, 238 U, 207 Pb und 235 U zum nicht
radiogenen Blei-Isotop 204 Pb. Die Zerfallsgleichungen lau-
ten:

benannte Holmes-Houtermans-Gleichung, in der das feste
Verhältnis beträgt, das für ter-

restrische und lunare Gesteine sowie Meteoriten gut bestätigt
ist (zu Arthur Holmes und Friedrich Georg Houtermans sie-
he Kasten 2.1 und Kasten 2.3 ) :

Π235 U =Π238 U D 1=137;88

e œ 235 t

1

Π207 Pb Π207 Pb

Π204 Pb

0
Π204 Pb 0

Π235 U
Π238 U
„ƒ‚…
1=137;88

e œ 238 t

1 :

D (2.26)

Π206 Pb
Π204 Pb

Π206 Pb 0
Π204 Pb 0

Die rechte Seite von ( 2.26 ) ist eine nur vom Gesteinsalter
t abhängige Konstante. Somit ist ( 2.26 ) eine Geradenglei-
chung der Form . y y 0 /=. x x 0 / D b durch den Punkt
. x 0 ; y 0 / . Dabei ist b die Steigung, die Isotopenverhältnisse
mit

206 Pb treten an die Stelle von x und jene mit 207 Pb an

die Stelle von y.
Obwohl die Anfangskonzentrationen [ 207 Pb] 0 /[ 204 Pb] 0
und [ 206 Pb] 0 /[ 204 Pb] 0 nicht bekannt sind, ergibt die Auf-
tragung von [ 207 Pb]/[ 204 Pb] über [ 206 Pb]/[ 204 Pb] von ver-
schiedenen Proben eine Gerade. Durch Einsetzen verschie-
dener Gesteinsalter t wird das gesuchte Alter iterativ gefun-
den. Es entspricht demWert der rechten Seite von ( 2.21 ) , der
mit der experimentell ermittelten Steigung übereinstimmt.
Abbildung 2.10 zeigt eine Zusammenstellung von Altersbe-
stimmungen mit dieser Methode an sehr alten Gesteinen der
Erde und des Mondes sowie an Meteoriten.

Œ 204 Pb e œ 235 t

Π207 Pb
Π204 Pb

Π207 Pb 0
Π204 Pb 0

Π235 U

D 1 ; (2.24)

e œ 238 t

Π206 Pb Π206 Pb Π238 U

Π204 Pb

0
Π204 Pb 0 Π204 Pb

D 1 : (2.25)

Sie definieren Isochronen, wie ( 2.9 ) für den Zerfall von
87 Rb zu 87 Sr. Division von ( 2.19 ) durch ( 2.20 ) führt auf die
(nach den beiden voneinander unabhängigen Erstautoren)