Vorlesung 12

Question 1

Massezahl A

Answer 1

A = Z + N

Z = Protonen
N = Neutronen
Z,N sind Nukleonen

Question 2

Isotope def

Answer 2

verschiedene KErne eines Elements

–> unterschiedliche Neutronenzahlen

Question 3

Radioaktiver Zerfall

Answer 3

Instabile Kerne zerfallen in einem oder mehreren Schritten, bis aus dem instabilen Mutternuklid ein stabiles Tochternuklid entstanden ist

Question 4

Radioaktiver Zerfall

α-Zerfall

Answer 4

Emission eines He-Kerns

Emission von γ-Strahlung

Question 5

Radioaktiver Zerfall

β- - Zerfall

Answer 5

Neutron –> Proton + Elektron + Antineutrino

Emission von γ-Strahlung

Question 6

Radioaktiver Zerfall

β+ - Zerfall

Answer 6

Proton –> Neutron + Positron + Neutrino

Emission von γ-Strahlung

Question 7

Radioaktiver Zerfall

K-Einfang

Answer 7

Ein Elektron wird aus der K-Schale im Kern
eingefangen
Proton + Elektron –> Neutron

Emission von γ-Strahlung

Question 8

Radioaktiver Zerfall

Spontanspaltung

Answer 8

Der Kern zerfällt in gleich große Bruchstücke unter Emission von Neutronen

Emission von γ-Strahlung

Question 9

Zerfallsgesetz

Answer 9

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

Question 10

Halbwertszeit

Answer 10

t(1/2) = ln2/λ

Question 11

Zahl der Tochternuklide D

Answer 11

D = N0 - N
messbar

D = D0 + N * (e^(λ*t) - 1)

Voraussetzung, dass Zerfallskonstanten im Laufe der Erdgeschichte unverändert sind

Question 12

K-Ar-System

Answer 12

40K –> 40Ar, λβ
40K –> 40Ca, λε

λ = λβ + λε = 5.543 x 10^-10 a^-1

Voraussetzung K-haltige Mineralphasen, Glimmer, Amphibole, KFeldspat

Question 13

Rb-Sr-System

Answer 13

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

Question 14

Isochrone

Answer 14

• Die Steigung der Isochrone ergibt
  das Alter der Paragenese
• Der Achsenabschnitt ergibt das
  initiale (87Sr/86Sr)0

Question 15

kongenetisch

Answer 15

Phengit, Granat, Titanit, Clinozoisit

Apatit und Muskovit

Question 16

Sm-Nd System - global

Answer 16

Sm weniger inkompatibel im Erdmantel als Nd

Question 17

U-Th-Pb Systeme

Answer 17

(235U/238U)heute = 1/137.88

-man kann aus Th- und U-haltigen Mineralphasen drei unabhängige Altersinformationen erhalten

Zirkon

Question 18

U-Pb Systeme

Answer 18

Diskordanz durch Bleiverlust über Concordia- und Discordiaverfahren

z.B. durch Metamorphose

Question 19

Concordia- und Discordiaverfahren

Answer 19

• Verteilung von U und Pb global ursprünglich homogen
• Zuführung und Abführung
• verschiedene konkordante Punkte vermischt –> Diskordanz

Question 20

Rb-Sr System - global

BABI

Answer 20

-basaltic achondrite best
initial

-(Rb/Sr)Mantel < (Rb/Sr)Kruste

Question 21

U- Zerfallsketten
und
Ungleichgewichtsmethoden

Answer 21

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

Question 22

Welche Zerfallsprodukte des Urans werden zur Datierung junger Prozesse verwendet?

Answer 22

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.

Question 23

Niederschlagsrate a

oder Sedimentationsrate

Answer 23

a = h/t

Question 24

Kosmogene Nuklide

Answer 24

-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

Question 25

Kosmogene Nuklide

Anwendungen

Answer 25

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