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10. 14 C-Datierung. Kohlenstoff besteht aus den stabilen Isotopen 12 C und 13 C und aus dem kurzlebig radioaktiven Isotop 14 C 14 C wird durch Wechselwirkung.

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Präsentation zum Thema: "10. 14 C-Datierung. Kohlenstoff besteht aus den stabilen Isotopen 12 C und 13 C und aus dem kurzlebig radioaktiven Isotop 14 C 14 C wird durch Wechselwirkung."—  Präsentation transkript:

1 C-Datierung

2 Kohlenstoff besteht aus den stabilen Isotopen 12 C und 13 C und aus dem kurzlebig radioaktiven Isotop 14 C 14 C wird durch Wechselwirkung kosmischer Strahlung mit der Atmosphäre ständig neu gebildet: 14 N (7Pro,7Neu) + 1 Neutron = 14 C (6Pro,8Neu) + 1 Proton 14 C zerfällt mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren zu 14 N unter Abgabe von - -Strahlung Es besteht ein Gleichgewicht zwischen kosmogener Produktion und radioaktivem Zerfall Dieses Gleichgewicht (konstantes C-Isotopenverhältnis) besteht auch im lebenden Organismus, da C auf Grund des Stoffwechsels ständig ausgetauscht bzw. ergänzt wird. Im abgestorbenen Organismus findet kein Stoffwechsel mehr statt, der Gehalt an radioaktivem 14 C nimmt mit der Zeit stetig ab. Aufgrund des noch vorhandenen 14 C in einem organischen Material und der bekannten Geschwindigkeit des radioaktiven Zerfalls (Zerfallskonstante) kann das Alter des Materials ermittelt werden.

3 Analytik Datierbare Materialien: –Holzkohle (Wuchszeit!) –Holz –Torf –Stroh, Samen –Knochen, Zähne –Elfenbein Materialmengen: 10er g bis 100er g, mitunter sehr viel weniger, abhängig von –Alter –eingesetzter Messmethode Gründlichste Reinigung und Probenvorbereitung

4 Messung Konventionelle Analytik: Die beim Zerfall frei werdende -Strahlung wird unmittelbar mit einem Detektor gemessen. –Die datierbare Altersgrenze liegt bei Jahren –Es werden nur die zerfallenden 14 C-Kerne erfasst: ca. 13 Zerfälle /g Kohlenstoff/Minute bei jungen Proben, 1 Zerfall/g C/Min bei einer Jahre alten Probe Massenspektrometrie: Der gesamte 14 C-Gehalt wird gemessen –Die datierbare Altersgrenze liegt bei bis Jahren –Die Probenmenge kann sehr viel kleiner sein –Aufwendige Analytik mit Voranreicherung und speziellem Tandem-Beschleuniger-Massenspektrometer (Interferenzen mit 14 N, 12 CH 2 -, 13 CH - )

5 Problem: Der Gehalt an 14 C in der Atmosphäre ist über längere Zeit- räume hinweg nicht konstant. Die direkte Datierung, bezogen auf einen Standard aus dem Jahr 1950, weicht deshalb für verschieden alte Proben unterschiedlich stark vom tatsächlichen Alter ab, es wird eine zusätzliche Korrektur (Kalibrierung) nötig. Abweichung der unkalibrierten Daten vom Kalenderdatum in den vergangenen 8000 Jahren

6 Erster Kalibrations- versuch anhand von Proben, die schon durch archäologische Methoden oder dendrochronologisch gut datiert waren. Achsen: Historisches Alter vs. 14C-Aktivität in dpm/gC (decays per minute per gram Carbon)

7 Moderne Kalibrationskurve für den Zeitraum 3700 – 2300 v.Chr., basierend auf dendrochonologischen Ergebnissen. In Abhängigkeit vom Fehler (±20 bis ±300 bzw. Standardabweichung) der konventionellen Messung ergeben sich unterschiedliche Zeitspannen für das kalibrierte Kalenderdatum (grün = 1, rot = 2. Beispiel: Unkalibriertes Alter von 4250 BP (before present = 1950)

8 14 C-Datierungsbereich und kalibriertes Kalenderalter des Turiner Leichentuchs Auf der x-Achse abzulesen: ca AD ±70

9 Anwendung Die Methode ist je nach Art und Alter der Probe, und je nach Messverfahren von einem unterschiedlich großen Fehler behaftet. Sie ist immer dort angebracht, wo keine genauere Datierungsmethode möglich ist –Quartärgeologie –Unikate (z.B. Turiner Tuch) –Vor- und Frühgeschichte –Antike oder später bei Fehlen anderer Zeitmarken (z.B. keine oder keine absolut geeichte Keramikstratigraphie)


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