7. U-Pb Datierung

Traditionsreichste Methode, erste Versuche schon kurz nach der Entdeckung der Radioaktivität

8. U- Pb

U gehört zu den inkompatiblen Elementen:

Geringe Konzentration in Meteoriten, Anreicherung in der Erdkruste, vor allem in sauren Gesteinen.

Dabei stark konzentriert in wenigen Mineralen:

U-Minerale wie Uraninit

Zirkon

Monazit

Titanit

Allanit

Apatit

Xenotim

untergeordnet Granat, Rutil

8. U- PbIsotope von U und Th

Zerfallsreihen

Zerfallsgleichungen

Altersgleichung für 238U 206Pb

8. U- Pb

Berechnung des Alters aus den Messwerten möglich, wenn das initiale Pb (common lead) bekannt ist, z.B. aus kogenetischen Pb-Mineralen. Vorteil:

Daten aus 3 voneinander unabhängigen Zerfallsreihen

8. U- PbIsochronen-Methode: Für das U-Pb-System selten angewendet, da U im Gesamtgestein sehr anfällig ist für Alteration: U6+ ist als Uranyl-Ion (UO2)2+ in oxidierendem Milieu wasserlöslich

Beispiel: Marine Karbonate, annähernd ohne initiales Pb, aber mit deutlichen U-Gehalten, hier devonische Korallen aus SW Ontario (Givet, oberstes Mitteldevon)

8. U- Pb

Wyoming, Granite Mountains Batholith: „Desaströser“ U-Verlust, Th ist weniger empfindlich

8. U- Pb

Mineraldatierung:

Das Concordia-Diagramm

Grundidee: in einem U-haltigen Mineral findet atomarer Zerfall durch zwei voneinander unabhängige Zerfallsreihen statt, wobei Mutterisotope und Tochterisotope beider Reihen zum jeweils selben Element gehören, d.h. identischer Schließungszeitpunkt, identisches chemisches Verhalten.

206Pb* / 238U = e238t-1

207Pb* / 235U = e235t-1

1 Ga

2,5 Ga2 Ga

1,5 Ga

Zur Konstruktion des Concordia-Diagramms wurden für alle Zeitpunkte der Erdgeschichte die Tochter/Mutter Isotopenverhältnisse beider Zerfallsreihen berechnet und gegeneinander aufgetragen

8. U- Pb

206Pb/238U

207Pb/235U

z.B. konkordantes Zirkonalter 1.3 Ga

206Pb/238U

207Pb/235U

Diskordia zum Zeitpunkt des Bleiverlustes

Verschiedene Zirkonfraktionen mit unterschiedlichem Pb-Verlust

8. U- Pb

206Pb/238U

207Pb/235U

Diskordia zum Zeitpunkt t nach dem Bleiverlust

t

8. U- Pb

oberes Schnittpunkt-Alter, z.B. Intrusion

unteres Schnittpunkt-Alter, z.B. Metamorphose

Morton and Granite Falls Gneis, Minnesota

8. U- Pb

8. U- Pb

Steinbruch Michldorf, Paragneis

Moldanubikum

8. U- Pb

Rb-Sr Isochrone TB 105:

384 ± 36 Ma

K-Ar Amphiboldaten:

Um 320 Ma

Weitere Minerale:

Monazit – Allanit – Titanit – Granat

Grenzen des Concordia-Diagramms:

- bei mehr als einem episodischen Pb-Verlust in der geologischen Geschichte,

- bei kontinuierlich-diffusivem Pb-Verlust,

- bei zonierten Zirkonen

Weiterentwicklungen:

- Einzelzirkondatierung

- SHRIMP

8. U- Pb