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6. Isochronen-Methoden

6.1. Rb-Sr Datierung

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6.1. Rb-Sr

39Protonen

38 84Sr 

86Sr 87Sr 88Sr

37   

85Rb 

87Rb Neutronen

46 47 48 49 50

Rb und Sr als Spurenelemente in vielen Gesteinen, selten als eigene Minerale, sondern getarnt:

K Rb

Ca Sr

- -Zerfall

T1/2 = 48.8 Ga

Zerfallskonstante war lange Zeit umstritten. Vorsicht bei Daten vor 1977

Zusammenstellung von Konstanten in Steiger & Jäger, 1977, Earth Planet. Sci. Lett.

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6.1. Rb-Sr

Z = 37

85Rb 72.1654 %

87Rb 27.8346 %

Z = 38

84Sr 0.56 %

86Sr 9.87 %

87Sr 7.04 % (abh. von Rb-Gehalt und Alter der Probe)

88Sr 82.53 %

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6.1. Rb-Sr

D = D0 + D*

87Srgesamt = 87Srinitial + 87Sr*

87Srgesamt = 87Srinitial + 87Rb (et - 1)

87Sr/86Sr = (87Sr/86Sr)initial + 87Rb/86Sr (et – 1)

t = 1/ ln [( D - D0 ) / N + 1]

t = 1/ ln [(87Sr/86Sr - 87Srinitial/86Srinitial) / 87Rb/86Sr + 1]

t wird als Modellalter bezeichnet, das nur dann geologisch relevant ist, wenn das System während der Zeit t geschlossen blieb und wenn das initiale Sr-Isotopenverhältnis bekannt ist (z.B. aus kogenetischem Apatit, der kein Rb einbaut)

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6.1. Rb-SrDie Isochronenmethode (Nicolaysen 1961)

Voraussetzung:

Serie kogenetischer Proben, die zum Zeitpunkt t ein gemeinsames, homogenes Sr-Isotopenverhältnis, aber verschiedene Rb-Gehalte hatten (RFA-Test)

87Sr/86Sr

87Sr/86Srinitial

87Rb/86Sr

heute

t= 0Isotopen-Homogenisierung

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6.1. Rb-Sr

Granite im Regensburger Wald nordöstlich von Regensburg:

Kristallgranit I: Granitmassiv etwa 20 x 37 km

Der Kristallgranit II in Form von Gängen, die bis zu 100 m breit und mehrere km lang sein können.

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6.1. Rb-Sr

An den Norit-Komplex von Sudbury ist die größte Ni-Lagerstätte der Erde gebunden. Außerdem befinden sich dort bedeutende Vorkommen von Cu, Co und von Platinmetallen. Rb-Sr-Isochrone: 9 Gesamtgesteinsproben des Norits und zwei Mineralkonzentrate von Plagioklas aus diesem Norit.

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Haibacher Gneis:

Kristalliner Vorspessart, Mitteldeutsche Kristallinschwelle

6.1. Rb-Sr

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6.1. Rb-Sr

Haibacher Gneis:

geochemisch S-Typ-Granit, Sr-Initial deutet auf I-Typ-Komponente

variskische amphibolitfazielle Metamorphose

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6.1. Rb-Sr

Intrusionsalter und post-magmatische hydrothermale Überprägung

VIII

I

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6.1. Rb-Sr

II

IV

V

Systemstörung und Isochronen-Rotation infolge thermaler Überprägung

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6.1. Rb-SrMineral-Isochronen: Einstufige Entwicklung:

87Sr/86Sr

Biotit

Kalifeldspat

Gesamtgestein

Apatit

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6.1. Rb-Sr

Mineral-Isochronen: Zweistufige Entwicklung:

t Intrusion t Metamorphose

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6.1. Rb-Sr

87Rb/86Sr

87Sr/86Sr Mineral-Isochrone: Metamorphose

Gesamtgesteins-Isochrone:Intrusion

Init. Met

Init. Magm

Mineral-Isochrone zum Zeitpunkt vor der Metamorphose

M1.1 WR1 M1.2 M1.3 WR2 M1.4 WR3

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6.1. Rb-Sr

Orthogneis Carn Chuinneag, Nordschottische Highlands:

Intrusion: 548 Ma

Kaledonische Regionalmetamorphose: 403 Ma

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Mineral- oder Kleinbereichsisochronen: Zweistufige Entwicklung Metasedimente

87Sr/86Sr

Zeitt Metamorphoset Sedimentation

div. Minerale und Gesteinsfragmente der Liefergebiete

Minerale des Metamorphits

6.1. Rb-Sr

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6.1. Rb-SrDissertation 1992 und Post-Doc-Projekt Christine Kukla

Datierungsprojekt in Namibia

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6.1. Rb-SrKleinbereichsprofil

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6.1. Rb-SrKleinbereichsisochrone aus 31 Gesteinsscheiben und 2 Granatfraktionen

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6.1. Rb-SrWas kann mit der Isochronenmethode datiert werden?

WR-Isochronen:

Einstufiges Ereignis: Intrusion (Metamorphose)

Das erste von zwei Ereignissen (Intrusion vor Metamorphose)

Das zweite von zwei Ereignissen (eher selten bei großräumiger

Homogenisierung

Kleinbereichs- und Mineralisochronen:

Einstufiges Ereignis: Intrusion, Metamorphose von Sedimenten

Das zweite von zwei Ereignissen (Metamorphose nach Intrusion)

Kombination von WR- und Mineralisochrone:

Beide Ereignisse einer zweistufigen Entwicklung (Intrusion + Metamorphose

Das zweite von zwei Ereignissen (Metamorphose nach Intrusion), wenn die Homogenisierung sehr großvolumig war

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6.1. Rb-Sr

Probleme

- Mobilität von Rb und Sr (Alkali- bzw. Erdalkaligruppe) begünstigt eine Öffnung des Systems im Verlauf der Zeit t

- partielle Rückstellung

- Isochronenrotation (vgl. Aaregranit)

- Unvollständige Homogenisierung, Diffusionshemmung an Schichtgrenzen (Kleinbereichsisochronen)

- Zweipunkt-Isochronen: Keine Kontrolle, Fehlerquelle bei Bestimmung von Mineralaltern, z.B. Rb-Sr Biotitalter

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6.1. Rb-Sr

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6.1. Rb-Sr

Steinbruch Oedenthal, Orthogneis

Steinbruch Michldorf, Paragneis

Stefan Teufel, Diss. 1987