Geochronologie

Geochronologie ist die Wissenschaft der Bereitstellung des Alters von Ereignissen in der Erdgeschichte, des Alters von außerirdischen Materials und die Bestimmung der zeitlichen Raten von geologischen Prozessen durch die Verwendung einer Reihe von verschiedenen Datierungsmethoden.
Die Alter können absolut (z. B. radiometrische Alter) oder relativ (z. B. stratigraphische Alter) sein.

Absolute Altersdatierung (numerische Datierung)

Die meisten absoluten Datierungsmethoden beruhen auf der Analyse radioaktiver Isotope und ihrer radiogenen Zerfallsprodukte. Durch die Messung der Menge radiogener "Tochter"-Isotope, die durch radioaktiven Zerfall aus einem "Mutter"-Isotop mit bekannter Halbwertszeit entstehen, können Erdwissenschaftler das "absolute Alter", d.h. das Alter in absoluten Zeiteinheiten (Ma, ka, etc.), des Ausgangsmaterials ermitteln. Dazu wird eine Reihe radioaktiver Isotope aus verschiedenen Elementen wie Uran, Thorium, Rhenium, Samarium, Lutetium, Rubidium und Kalium verwendet. Es existieren Methoden um nahezu alle geologischen Materialien zu datieren, von Milliarden von Jahren alt bis zu historischen Aufzeichnungen. Zum Beispiel:

Die U-Pb (Zerfall von ²³⁸U -> ²⁰⁶Pb, ²³⁵U -> ²⁰⁷Pb) und Th-Pb (²³²Th -> ²⁰⁸Pb) Geochronologie von Zirkon und Monazit wird verwendet, um das Alter der Einlagerung von magmatischen Gesteinen und die Entwicklung von Magmakammern in die Kruste zu ermitteln. U-Th-Pb-Alter von metamorphen Mineralien, wie Zirkon, Titanit, Rutil, Monazit und Xenotim, können verwendet werden, um thermische Hochtemperaturereignisse zu datieren und um die Petrochronologie, d.h. Die Temperatur-Druck-Zeit-Entwicklung, von Gesteinen zu bestimmen.
Sm-Nd (¹⁴⁷Sm -> ¹⁴³Nd) Alter von Granat, Pyroxen und Amphibol sind überaus nützlich um metamorphe Hochdruckereignisse zu belegen, die zum Beispiel die Eklogitisierung der ozeanischen und kontinentalen Kruste wiedergeben oder um die Bildung von basischen intrusiven Gesteinen wie Gabbros zu datieren.
Rb-Sr- (⁸⁷Rb -> ⁸⁷Sr), Ar-Ar- (⁴⁰K -> ⁴⁰Ar), Fission-Spur- und Uran-Thorium-Helium (U/Th)-He-Mineralzeiten sind alle gut geeignet, um die Abkühlung eines Gesteins, im Bereich von ca. 500°C bis 70°C, zu bestimmen.
Zusätzlich liefern dei Isotopenverhältnisse ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd, ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr und ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os wichtige geochemische Informationen. Zum Beispiel helfen sie, verschiedene Mantel- und Krustenreservoire zu unterscheiden und ermöglichen die Rekonstruktion der Entwicklung dieser Reservoirs.

Aus der Vielzahl der verschiedenen geochronologischen Methoden wenden wir derzeit folgende Methoden an:

Rb-Sr-Mineraldatierung und Sr-Isotopengeochemie mittels Thermischer Ionisations Massenspektrometrie (TIMS)
Sm-Nd-Mineraldatierung und Nd-Isotopengeochemie mittels Thermischer Ionisations Massenspektrometrie (TIMS)
U-Pb und Th-Pb Akzessoriummineraldatierung mittels in-situ Methode, d.h. Laser-Ablation Induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (LA-ICP-MS) und Sekundäre Ionen-Massenspektrometrie (SIMS)
U-Pb und Th-Pb Akzessoriummineraldatierung und Mineralchemie mittels in-situ Methode, d.h. Laser-Ablation Induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (LA-ICP-MS) und Laser-Ablation Split-Stream-induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (LASS-ICP-MS)
Hf-Isotopensystematik von Zirkon durch Laser-Ablation induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (LA-ICP-MS)
Chemische U-Th-Pb Monazit-Datierung mittels Elektronenmikrosonde (EMS)
¹⁸²W Signaturen terrestrischer Gesteine

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Urs Klötzli