Radiometrische Datierung

Die radiometrische Datierung misst den stetigen Zerfall radioaktiver Isotope, um Gesteinen und Mineralien absolute Alter zuzuweisen, und bildet das numerische Rückgrat der geologischen Zeitskala.

Definition

Radiometrische Datierung ist die Bestimmung des Alters eines Materials durch Messung der relativen Häufigkeiten eines radioaktiven Mutterisotops und seiner Zerfallsprodukte unter Verwendung der bekannten, konstanten Halbwertszeit des Mutterisotops.

Scope

Dieses Thema behandelt die Prinzipien und Hauptmethoden der radiometrischen Datierung: radioaktiver Zerfall und Halbwertszeit, die Anforderung eines geschlossenen Systems und die wichtigsten Zerfallsschemata wie Uran-Blei, Kalium-Argon und Rubidium-Strontium, zusammen mit Radiokohlenstoff für junge Materialien. Sie ist die primäre Quelle für absolute Alter in der Geologie.

Core questions

• Wie liefert der radioaktive Zerfall eine Uhr zur Datierung von Gesteinen?
• Welche Bedingungen muss eine Probe erfüllen, damit ein Datum zuverlässig ist?
• Welche Zerfallsschemata eignen sich für welche Materialien und Zeitspannen?

Key theories

Radioaktive Zerfalls-Uhren

Radioaktive Isotope zerfallen mit konstanten, charakteristischen Raten zu stabilen Tochterisotopen, sodass das gemessene Mutter-Tochter-Verhältnis in einem geschlossenen System die Zeit seit der Entstehung oder letzten Rücksetzung des Systems angibt.

Alter der Erde aus Bleiisotopen

Patterson verwendete Blei-Isotopenverhältnisse in Meteoriten und terrestrischen Proben, um ein Alter von etwa 4,55 Milliarden Jahren für die Erde zu bestimmen, wodurch die Altertümer des Planeten auf einer festen isotopischen Basis etabliert wurden.

Mechanisms

Ein instabiles Mutterisotop zerfällt mit einer durch seine Halbwertszeit beschriebenen Rate zu einem stabilen Tochterisotop. Wenn ein Mineral bei seiner Entstehung Mutteratome aufnimmt und danach ein geschlossenes System bleibt, zeichnen die akkumulierten Tochteratome die verstrichene Zeit auf. Verschiedene Mutter-Tochter-Paare haben unterschiedliche Halbwertszeiten, wodurch jedes für einen bestimmten Altersbereich und ein bestimmtes Material geeignet ist; Isochronenmethoden korrigieren eventuell bei der Entstehung vorhandene Tochterisotope.

Clinical relevance

Radiometrische Alter kalibrieren die geologische Zeitskala, datieren geologische Ereignisse und ressourcenbildende Prozesse, etablieren Raten tektonischer und klimatischer Veränderungen und untermauern Archäologie sowie forensische und Umweltverfolgung durch Methoden wie die Radiokohlenstoffdatierung.

History

Nach der Entdeckung der Radioaktivität schlugen Rutherford und Boltwood in den frühen 1900er Jahren vor, diese zur Datierung von Gesteinen zu verwenden. Arthur Holmes entwickelte die Methode und setzte sich für die radiometrische Zeitskala ein, und Clair Pattersons Blei-Isotopenstudie von 1956 legte das Alter der Erde fest, wodurch die radiometrische Datierung als Grundlage der Geochronologie etabliert wurde.

Key figures

• Arthur Holmes
• Clair Patterson
• Bertram Boltwood
• Ernest Rutherford

Seminal works

• patterson1956
• holmes1913

Frequently asked questions

Kann die Radiokohlenstoffdatierung für Millionen Jahre alte Gesteine verwendet werden?

Nein. Die Radiokohlenstoffdatierung ist aufgrund der kurzen Halbwertszeit von Kohlenstoff-14 auf organische Materialien beschränkt, die jünger als etwa 50.000 Jahre sind; die Datierung von Millionen Jahre alten Gesteinen erfordert langlebige Isotopensysteme wie Uran-Blei oder Kalium-Argon.