Geochronology

Radiometrische DatierungBearbeiten

Durch Messung der Menge des radioaktiven Zerfalls eines radioaktiven Isotops mit bekannter Halbwertszeit können Geologen das absolute Alter des Ausgangsmaterials bestimmen. Zu diesem Zweck wird eine Reihe von radioaktiven Isotopen verwendet, die je nach Zerfallsgeschwindigkeit für die Datierung verschiedener geologischer Zeiträume eingesetzt werden. Langsamer zerfallende Isotope sind für längere Zeiträume nützlich, aber weniger genau in absoluten Jahren. Mit Ausnahme der Radiokarbonmethode beruhen die meisten dieser Verfahren auf der Messung der Zunahme der Häufigkeit eines radiogenen Isotops, das ein Zerfallsprodukt des radioaktiven Ausgangsisotops ist. Um aussagekräftigere Ergebnisse zu erzielen, können zwei oder mehr radiometrische Methoden gemeinsam eingesetzt werden. Die meisten radiometrischen Methoden eignen sich nur für die geologische Zeit, aber einige wie die Radiokarbonmethode und die 40Ar/39Ar-Datierungsmethode können auf die Zeit des frühen menschlichen Lebens und die aufgezeichnete Geschichte ausgedehnt werden.

Einige der häufig verwendeten Techniken sind:

• Radiokarbon-Datierung. Diese Technik misst den Zerfall von Kohlenstoff-14 in organischem Material und lässt sich am besten bei Proben anwenden, die jünger als etwa 60.000 Jahre sind.
• Uran-Blei-Datierung. Diese Technik misst das Verhältnis von zwei Blei-Isotopen (Blei-206 und Blei-207) zur Menge an Uran in einem Mineral oder Gestein. Diese Methode wird häufig auf das Spurenmineral Zirkon in Eruptivgestein angewandt und ist (neben der Argon-Argon-Datierung) eine der beiden am häufigsten verwendeten Methoden zur geologischen Datierung. Die Monazit-Geochronologie ist ein weiteres Beispiel für die U-Pb-Datierung, die insbesondere zur Datierung des Metamorphismus eingesetzt wird. Die Uran-Blei-Datierung wird für Proben verwendet, die älter als etwa 1 Million Jahre sind.
• Uran-Thorium-Datierung. Diese Technik wird zur Datierung von Speläothemen, Korallen, Karbonaten und fossilen Knochen verwendet. Die Spanne reicht von wenigen Jahren bis zu etwa 700.000 Jahren.
• Kalium-Argon-Datierung und Argon-Argon-Datierung. Mit diesen Techniken werden metamorphe, eruptive und vulkanische Gesteine datiert. Sie werden auch zur Datierung vulkanischer Ascheschichten in oder über paläoanthropologischen Fundstätten verwendet. Die jüngere Grenze der Argon-Argon-Methode liegt bei einigen tausend Jahren.
• Elektronen-Spin-Resonanz (ESR)-Datierung

SpaltungsspurendatierungBearbeiten

Kosmogene NuklidgeochronologieBearbeiten

Eine Reihe verwandter Techniken zur Bestimmung des Alters, in dem eine geomorphische Oberfläche entstanden ist (Expositionsdatierung) oder in dem ehemals oberflächliche Materialien vergraben wurden (Verschüttungsdatierung). Bei der Expositionsdatierung wird die Konzentration exotischer Nuklide (z. B. 10Be, 26Al, 36Cl), die durch die Wechselwirkung kosmischer Strahlen mit Erdmaterialien entstehen, als Indikator für das Alter verwendet, in dem eine Oberfläche, z. B. ein Schwemmfächer, entstanden ist. Bei der Vergrabungsdatierung wird der unterschiedliche radioaktive Zerfall von zwei kosmogenen Elementen als Anhaltspunkt für das Alter verwendet, in dem ein Sediment durch Vergrabung vor weiterer kosmischer Strahlung geschützt wurde.

LumineszenzdatierungBearbeiten

Lumineszenzdatierungstechniken beobachten das „Licht“, das von Materialien wie Quarz, Diamant, Feldspat und Kalzit ausgesandt wird. In der Geologie werden viele Arten von Lumineszenzverfahren eingesetzt, darunter die optisch stimulierte Lumineszenz (OSL), die Kathodolumineszenz (CL) und die Thermolumineszenz (TL). Thermolumineszenz und optisch stimulierte Lumineszenz werden in der Archäologie zur Datierung von „gebrannten“ Objekten wie Töpferwaren oder Kochsteinen verwendet und können zur Beobachtung der Sandwanderung eingesetzt werden.

Inkrementelle DatierungBearbeiten

Inkrementelle Datierungstechniken ermöglichen die Konstruktion von Jahr-für-Jahr-Jahr-Chronologien, die fest (d. h. an den heutigen Tag und damit an die Kalender- oder Sternzeit gebunden) oder gleitend sein können.

• Dendrochronologie
• Eisbohrkerne
• Lichenometrie
• Varven

Paläomagnetische DatierungBearbeiten

Eine Abfolge paläomagnetischer Pole (gewöhnlich als virtuelle geomagnetische Pole bezeichnet), deren Alter bereits gut definiert ist, bildet einen scheinbaren Polarwanderweg (APWP). Ein solcher Pfad wird für einen großen Kontinentalblock konstruiert. APWPs für verschiedene Kontinente können als Referenz für neu ermittelte Pole für Gesteine mit unbekanntem Alter verwendet werden. Für die paläomagnetische Datierung wird vorgeschlagen, den APWP zu verwenden, um einen aus Gesteinen oder Sedimenten unbekannten Alters gewonnenen Pol zu datieren, indem der Paläopol mit dem nächstgelegenen Punkt auf dem APWP verknüpft wird. Zwei Methoden der paläomagnetischen Datierung wurden vorgeschlagen: (1) die Winkelmethode und (2) die Rotationsmethode. Die erste Methode wird für die paläomagnetische Datierung von Gesteinen innerhalb desselben Kontinentalblocks verwendet. Die zweite Methode wird für gefaltete Gebiete verwendet, in denen tektonische Rotationen möglich sind.

MagnetostratigraphieBearbeiten

Die Magnetostratigraphie bestimmt das Alter aus dem Muster der magnetischen Polaritätszonen in einer Reihe von geschichteten sedimentären und/oder vulkanischen Gesteinen durch Vergleich mit der magnetischen Polaritätszeitskala. Die Polaritätszeitskala wurde bisher durch die Datierung magnetischer Anomalien am Meeresboden, die radiometrische Datierung vulkanischer Gesteine in magnetostratigraphischen Abschnitten und die astronomische Datierung magnetostratigraphischer Abschnitte bestimmt.

ChemostratigraphieBearbeiten

Globale Trends in der Isotopenzusammensetzung, insbesondere Kohlenstoff-13- und Strontium-Isotope, können zur Korrelation von Schichten verwendet werden.

Korrelation von MarkerhorizontenBearbeiten

Tephrahorizonte in Süd-Zentral-Island. Die dicke, hell bis dunkel gefärbte Schicht in Höhe der Hände des Vulkanologen ist ein Markerhorizont aus rhyolithischer bis basaltischer Tephra von Hekla.

Markerhorizonte sind stratigrafische Einheiten gleichen Alters und von so unterschiedlicher Zusammensetzung und Erscheinung, dass trotz ihres Vorkommens an verschiedenen geografischen Standorten ihre Altersgleichheit sicher ist. Fossile Tier- und Pflanzenarten, sowohl marin als auch terrestrisch, bilden charakteristische Markerhorizonte. Die Tephrochronologie ist eine Methode zur geochemischen Korrelation unbekannter vulkanischer Asche (Tephra) mit geochemisch markierten, datierten Tephra. Tephra wird auch häufig als Datierungsinstrument in der Archäologie verwendet, da die Daten einiger Eruptionen gut bekannt sind.

Geologische Hierarchie der chronologischen PeriodisierungBearbeiten

Geochronologie: Vom größten zum kleinsten:

1. Supereon
2. Eon
3. Era
4. Periode
5. Epoche
6. Alter
7. Chron