Radiometrische Altersbestimmung

Die Methoden der Arhäologie

1. Was ist die radiometrische Altersbestimmung? Wofür dient sie?
2. Lies den Text und schreibe verschiedene Methoden der Altersbestimmung aus! Welche haben Sie schon einmal benutzt? Was haben Sie bestimmt?

RADIOMETRISCHE ALTERSBESTIMMUNG

Die relative Altersbestimmung der Geologie vergleicht das Alter verschiedener Gesteinsschichten miteinander, ohne das tatsächliche Alter zu messen. Dabei gilt als Leitprinzip, dass ältere Schichten eher abgelagert sind als jüngere, und somit ältere Schichten unter jüngeren zu finden sind.

Ausnahmen kommen etwa bei Überschiebungen vor: Ein Gesteinsblock wurde durch tektonische Prozesse angehoben, und über einen (nicht angehobenen) jüngeren geschoben. Derartige Prozesse sind selten und durch Aufnahme eines Gesamtbildes identifizierbar.

Durch Leitfossilien können verschiedene Gesteine dem gleichen Zeitraum zugeordnet werden.
Durch zeitlich begrenzte, charakteristische Einlagerungen können auch räumlich weit von einander entfernte Gesteine altersmäßig verglichen werden. Zum Beispiel hat sich eine Iridium-Schicht, die beim Aufprall eines großen Meteoriten entstanden ist, weltweit in alle Gesteine der damaligen Zeit eingelagert.

Die Entdeckung der Radioaktivität (1896) eröffnete die Möglichkeit der radiometrischen Altersbestimmung, die anders als die anderen Verfahren absolute Zeitangaben liefert und somit das Wissen über die Evolution entscheidend beeinflusste.

Grundlegende Theorie: Die Atome radioaktiver Isotope, beispielsweise von Uran (U) und Thorium (Th), zerfallen gesetzmäßig zu nichtradioaktiven Isotopen. Im einfachsten Fall wird bei der radiometrischen Altersbestimmung das Mengenverhältnis aus Mutter- zu Tochterisotop in einem Gestein oder Mineral festgestellt, woraus das Alter berechnet werden kann. In der Praxis werden jedoch meist standardmäßig kompliziertere Methoden, wie etwa die Isochronenmethode, angewendet, mit welchen die Zuverlässigkeit eines gemessenen Alters sichergestellt werden kann. Das Ergebnis bedarf sorgfältiger geologischer Interpretationen, so muss das datierte Ereignis nicht unbedingt der Bildung des Gesteins entsprechen, es kann z. B. auch späteren Ereignissen wie etwa Gesteinmetamorphosen entsprechen, welche in der Lage sind, die radiometrische Uhr „zurückzustellen“.

Kohlenstoff-14-Methode (Radiokarbonmethode): Durch Stoffwechselprozesse bleibt das Niveau von Kohlenstoff 14 in einem lebenden Organismus in konstantem Gleichgewicht mit dem Niveau der Atmosphäre oder des Meeres. Mit dem Tod des Organismus beginnt Kohlenstoff 14 mit einer konstanten Geschwindigkeit zu zerfallen; der Kohlenstoff wird dann nicht mehr durch das Kohlendioxid in der Atmosphäre ersetzt. Der schnelle Zerfall von Kohlenstoff 14 (Halbwertszeit 5.730 Jahre) begrenzt im Allgemeinen den Datierungszeitraum auf ungefähr 50.000 Jahre, in manchen Fällen kann er bis 70.000 Jahre erweitert werden. Die Unsicherheit bei der Messung erhöht sich mit dem Alter der Probe, da über lange Zeit durch Diffusion Kohlenstoff aus dem umgebenden Gestein aufgenommen werden kann und sich so der Wert verfälscht.

Kalium-Argon-Methode: Mit dem Zerfall von radioaktivem Kalium 40 zu Argon 40 und Calcium 40 können Gesteine mit einem Alter größer als 100.000 Jahren bestimmt werden; bei jüngeren Gesteinen wird das radiogene Argon von nichtradiogenen Argon verdeckt. Kalium 40 kommt in gesteinsbildenden Mineralien wie Glimmern, Feldspäten und Hornblenden vor. Problematisch ist das Entweichen von Argon, wenn das Gestein Temperaturen über 125°C ausgesetzt war, denn dadurch kann das Messergebnis verfälscht werden. Um das Problem mit dem nichtradiogenen Argon zu umgehen und eine Verfälschung durch hohe Temperaturen auszuschließen, wurde die Argon-Argon-Technik entwickelt. Damit können auch jüngere Gesteine datiert werden; beispielsweise wurde mit dieser Technik für die Zerstörung Pompejis durch den Ausbruch des Vesuvs ein Alter ermittelt, welches mit historischen Aufzeichnungen sehr gut übereinstimmt.

Rubidium-Strontium-Methode: Mit dieser sehr genauen und zuverlässigen Methode können die ältesten Gesteine datiert werden. Sie basiert auf dem Zerfall von Rubidium 87 zu Strontium 87 und wird häufig auch dafür eingesetzt, um Kalium-Argon-Datierungen zu überprüfen, da sich Strontium bei geringer Erwärmung nicht verflüchtigt, wie es beim Argon der Fall ist.

Methoden mit Blei: Das Blei-Alpha-Alter wird bestimmt, indem man den Gesamtbleigehalt und die Alphateilchenaktivität (Uran-Thorium-Gehalt) von Zirkon-, Monazit- oder Xenotimkonzentraten spektrometrisch bestimmt. Die Uran-Blei-Methode basiert auf dem radioaktiven Zerfall von Uran 238 in Blei 206 und von Uran 235 in Blei 207. Mit den Zerfallsgeschwindigkeiten für Thorium 232 bis Blei 208 kann man drei voneinander unabhängige Altersangaben für die gleiche Probe erhalten. Die ermittelten Blei-206- und Blei-207-Verhältnisse können in das so genannte Blei-Blei-Alter umgewandelt werden. Die Methode wird am häufigsten für Proben aus dem Präkambrium benutzt und liefert die genauesten Alter.

3. In der Visualisierung unten können Sie verschiedene Methoden ausprobieren. Wählen Sie die richtige Methode, beachten Sie die Besonderheiten des Untersuchungsobjekts!