Vorlesung 12 Flashcards
Massezahl A
A = Z + N
Z = Protonen
N = Neutronen
Z,N sind Nukleonen
Isotope def
verschiedene KErne eines Elements
–> unterschiedliche Neutronenzahlen
Radioaktiver Zerfall
Instabile Kerne zerfallen in einem oder mehreren Schritten, bis aus dem instabilen Mutternuklid ein stabiles Tochternuklid entstanden ist
Radioaktiver Zerfall
α-Zerfall
Emission eines He-Kerns
Emission von γ-Strahlung
Radioaktiver Zerfall
β- - Zerfall
Neutron –> Proton + Elektron + Antineutrino
Emission von γ-Strahlung
Radioaktiver Zerfall
β+ - Zerfall
Proton –> Neutron + Positron + Neutrino
Emission von γ-Strahlung
Radioaktiver Zerfall
K-Einfang
Ein Elektron wird aus der K-Schale im Kern
eingefangen
Proton + Elektron –> Neutron
Emission von γ-Strahlung
Radioaktiver Zerfall
Spontanspaltung
Der Kern zerfällt in gleich große Bruchstücke unter Emission von Neutronen
Emission von γ-Strahlung
Zerfallsgesetz
N = N0 * e^(-λ*t)
N = Zahl der radioaktiven Atome λ = Zerfallskonstante (Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass Atom in einem bestimmten Zeitabschnitt zerfällt, Einheit 1/y)
N0 = Zahl der Mutternuklide zu einem Zeitpunkt t0
Halbwertszeit
t(1/2) = ln2/λ
Zahl der Tochternuklide D
D = N0 - N
messbar
D = D0 + N * (e^(λ*t) - 1)
Voraussetzung, dass Zerfallskonstanten im Laufe der Erdgeschichte unverändert sind
K-Ar-System
40K –> 40Ar, λβ
40K –> 40Ca, λε
λ = λβ + λε = 5.543 x 10^-10 a^-1
Voraussetzung K-haltige Mineralphasen, Glimmer, Amphibole, KFeldspat
Rb-Sr-System
87Rb –> 87Sr
λε = 1.42 x 10^-11 a^-1
Voraussetzung Rb-haltige Mineralphasen (selten)
Bestimmung der absoluten Mengen problematisch:
weil Mineralphasen, die bei ihrer Bildung Rb und Sr in unterschiedlichen Verhältnissen einbauen
Referenzisotops.
88Sr, 87Sr, 86Sr, 84Sr
Isochrone
- Die Steigung der Isochrone ergibt
das Alter der Paragenese - Der Achsenabschnitt ergibt das
initiale (87Sr/86Sr)0
kongenetisch
Phengit, Granat, Titanit, Clinozoisit
Apatit und Muskovit
Sm-Nd System - global
Sm weniger inkompatibel im Erdmantel als Nd
U-Th-Pb Systeme
(235U/238U)heute = 1/137.88
-man kann aus Th- und U-haltigen Mineralphasen drei unabhängige Altersinformationen erhalten
Zirkon
U-Pb Systeme
Diskordanz durch Bleiverlust über Concordia- und Discordiaverfahren
z.B. durch Metamorphose
Concordia- und Discordiaverfahren
- Verteilung von U und Pb global ursprünglich homogen
- Zuführung und Abführung
- verschiedene konkordante Punkte vermischt –> Diskordanz
Rb-Sr System - global
BABI
-basaltic achondrite best
initial
-(Rb/Sr)Mantel < (Rb/Sr)Kruste
U- Zerfallsketten
und
Ungleichgewichtsmethoden
In geschlossenen Systemen Einstellung eines „säkularen Gleichgewichts“
In offenen
Systemen Fraktionierung durch unterschiedliche Tochterprodukte
Ungleichgewichtsmethoden:
kurzlebige Zerfallsprodukte des Urans werden zur Datierung junger Prozesse verwendet
Welche Zerfallsprodukte des Urans werden zur Datierung junger Prozesse verwendet?
Die kurzlebigen Zerfallsprodukte
Bsp. 210:Pb 238U --> 222Rn (t1/2 = 3.8 d) Lebensdauer von 222Rn ausreichend Rn entweicht in Atmosphäre --> 210Pb --> wird mit einer mittleren Verweildauer von 10 Tagen aus der Atmosphäre ausgeschieden und in Eis, Schnee, Sedimenten abgelagert.
Niederschlagsrate a
oder Sedimentationsrate
a = h/t
Kosmogene Nuklide
-Kosmische Strahlung, hochenergetische Partikel
- solarer und galaktischer Anteil:
- ->Protonen, alpha-Teilchen, wenige schwere Teilchen
- -> Intensität des solaren Anteils von Sonnenaktivität abhängig
- -> Intensität des galaktischen Anteils wird durch Magnetfeld der Sonne moduliert
-Reaktionen mit Atomen der Atmosphäre: –>Spallationsreaktion, Verlust von Nukleonen aus Kern
Kosmogene Nuklide
Anwendungen
1) Datierung über radioaktiven Zerfall, z.B. 14C-Datierung, Datierung des Zeitraums nach Exposition
2) Datierung über Nuklidakkumulation, Expositionsalter
3) Nuklidakkumulation bei gleichzeitiger Abtragung als Indikator für Transportraten, Abtragungsraten, Sedimentationsraten
4) Nuklidkonzentration als Anzeiger für paläomagnetische und solare Intensität, z.B. 10Be in Eiskernen mit Jahresauflösung
