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Kosmogene Nuklide Primärstrahlung bis 10 22 eV Primärstrahlung bis 10 22 eV Sekundäre kosmische Strahlung Sekundäre kosmische Strahlung Kernreaktionen.

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Präsentation zum Thema: "Kosmogene Nuklide Primärstrahlung bis 10 22 eV Primärstrahlung bis 10 22 eV Sekundäre kosmische Strahlung Sekundäre kosmische Strahlung Kernreaktionen."—  Präsentation transkript:

1 Kosmogene Nuklide Primärstrahlung bis eV Primärstrahlung bis eV Sekundäre kosmische Strahlung Sekundäre kosmische Strahlung Kernreaktionen mit Atomen in Atmosphäre und in Gesteinshülle Kernreaktionen mit Atomen in Atmosphäre und in Gesteinshülle Kosmogene Nuklide Kosmogene Nuklide Datierungsrelevant: Datierungsrelevant: Stabil: 3 He, 21 Ne Stabil: 3 He, 21 Ne Radioaktiv: 3 H, 10 Be, 14 C, 26 Al, 32 Si, 36 Cl, 39 Ar, 41 Ca, 81 Kr Radioaktiv: 3 H, 10 Be, 14 C, 26 Al, 32 Si, 36 Cl, 39 Ar, 41 Ca, 81 Kr

2 Kosmogene Nuklide… Bei Produktion in Gesteinen: Bei Produktion in Gesteinen: mittlere Absorptionsweglänge L=Reichweite, bei der Anzahl der Teilchen auf 1/e (=36,8%) abnimmt mittlere Absorptionsweglänge L=Reichweite, bei der Anzahl der Teilchen auf 1/e (=36,8%) abnimmt Angegeben in [g/cm 3 ] (Flächenmasse) Angegeben in [g/cm 3 ] (Flächenmasse) Daraus über Dichte ρ [g/cm 3 ] Dicke zu berechnen (mitlere Reichweite) Daraus über Dichte ρ [g/cm 3 ] Dicke zu berechnen (mitlere Reichweite) Flächenmasse für kosmische Korpuscularstrahlung ca. 150g/cm3 (bei lockerem Boden mit ρ=1,5: 100 cm) Flächenmasse für kosmische Korpuscularstrahlung ca. 150g/cm3 (bei lockerem Boden mit ρ=1,5: 100 cm) Produktion an Gesteinsoberfläche ca. 100 mal kleiner als in Atmosphäre Produktion an Gesteinsoberfläche ca. 100 mal kleiner als in Atmosphäre

3 …Kosmogene Nuklide… Abschirmung kosm. Strahlung durch Erdmagnetfeld (Breiteneffekt): am magn. Äquator stärkste, an magn. Polen schwächste Abschirmung Abschirmung kosm. Strahlung durch Erdmagnetfeld (Breiteneffekt): am magn. Äquator stärkste, an magn. Polen schwächste Abschirmung Breiteneffekt (und Höheneffekt) bei atmosphärisch gebildeten kosmogenen Nukliden wegen Durchmischung schnell ausgeglichen, nicht bei in situ gebildeten. Breiteneffekt (und Höheneffekt) bei atmosphärisch gebildeten kosmogenen Nukliden wegen Durchmischung schnell ausgeglichen, nicht bei in situ gebildeten. Bildung in situ hauptsächlich durch Kernreaktion mit Si 3 He, 10 Be, 26 Al, 36 Cl, 41 Ca un Gesteinen. Bildung in situ hauptsächlich durch Kernreaktion mit Si 3 He, 10 Be, 26 Al, 36 Cl, 41 Ca un Gesteinen.

4 …Kosmogene Nuklide… Produktionstiefenprofil: P (d) =P 0 *e -d/L Produktionstiefenprofil: P (d) =P 0 *e -d/L Aufbau der produzierten Nuklide: Aufbau der produzierten Nuklide: Stabile: N=P*t Stabile: N=P*t Instabile: N=(1-e λt )*P/λ Instabile: N=(1-e λt )*P/λ

5 …Kosmogene Nuklide… Bei plötzlicher Exponierung (Bergsturz, Gletscherexaration, Ein- schlagkrater, Caldera…) kann Bestrahlungsalter t datiert werden: Bei plötzlicher Exponierung (Bergsturz, Gletscherexaration, Ein- schlagkrater, Caldera…) kann Bestrahlungsalter t datiert werden: A) stabil: t=N/P A) stabil: t=N/P B) Instabil: t=-ln(1-λ*N/P)/λ B) Instabil: t=-ln(1-λ*N/P)/λ Nach einigen HWZ Gleichgewichtspegel N g =P/λ Nach einigen HWZ Gleichgewichtspegel N g =P/λ Wagner 1995

6 …Kosmogene Nuklide… Bei gleichzeitiger Erosion: Reduktion von N g (weil zunehmend Oberfläche in Bereich mit vorher geringerer P verlegt wird): Bei gleichzeitiger Erosion: Reduktion von N g (weil zunehmend Oberfläche in Bereich mit vorher geringerer P verlegt wird): N g =P/(λ+v/L) mit v=Abtragungsrate [g/cm2/a] N g =P/(λ+v/L) mit v=Abtragungsrate [g/cm2/a] Abtragungsrate bestimmbar nach v=(P/N g -λ)*L Abtragungsrate bestimmbar nach v=(P/N g -λ)*L Bestrahlungsalter oder Abtragungsraten bestimmbar, je nach Gegebenheiten; oder es liegt Kombination aus beiden vor Bestrahlungsalter oder Abtragungsraten bestimmbar, je nach Gegebenheiten; oder es liegt Kombination aus beiden vor

7 …Kosmogene Nuklide… Wird bei Sedimentation Probe der Bestrahlung entzogen (zu große Tiefe), Datierung von Zerfallsalter möglich (Sedimentationsalter): Wird bei Sedimentation Probe der Bestrahlung entzogen (zu große Tiefe), Datierung von Zerfallsalter möglich (Sedimentationsalter): N=Ng*e -λt N=Ng*e -λt

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9 …Kosmogene Nuklide… Junge Hebungsgeschichte: Ermöglicht potenziell Rekonstruktion starker junger Hebung; allerdings Beeinträchtigung durch zeitweise Überdeckung durch Schnee und Eis. Junge Hebungsgeschichte: Ermöglicht potenziell Rekonstruktion starker junger Hebung; allerdings Beeinträchtigung durch zeitweise Überdeckung durch Schnee und Eis.

10 …Kosmogene Nuklide… Zu beachten: Zu beachten: Da Produktionsraten in Atmosphäre viel höher, Kontamination durch Ausregnen. Da Produktionsraten in Atmosphäre viel höher, Kontamination durch Ausregnen. Für in situ-Datierung nur Proben aus nicht absorbierenden Gesteinen bzw. Mineralen, z. B. Quarz, verwenden. Für in situ-Datierung nur Proben aus nicht absorbierenden Gesteinen bzw. Mineralen, z. B. Quarz, verwenden.

11 …Kosmogene Nuklide… Nachweistechnik: kosmogene Nuklide oft nur durch AMS nachweisbar (seit 1977). Nachweistechnik: kosmogene Nuklide oft nur durch AMS nachweisbar (seit 1977). Nachweisgrenze bis Nachweisgrenze bis Z.B. für 14 C: konventionell (ß-Zählung) in 1 Woche Zählzeit (5g C) oft nur der 14 C-Atome (gerade zerfallend), mit AMS alle C-Atome gezählt, 1mg C ausreichend. Z.B. für 14 C: konventionell (ß-Zählung) in 1 Woche Zählzeit (5g C) oft nur der 14 C-Atome (gerade zerfallend), mit AMS alle C-Atome gezählt, 1mg C ausreichend. Messgenauigkeit 0,3% für 14 C, 1-3% für andere (noch verbesserbar) Messgenauigkeit 0,3% für 14 C, 1-3% für andere (noch verbesserbar)

12 …Kosmogene Nuklide… Erlanger AMS Erlanger AMS

13 Radiokohlenstoff ( 14 C) Ständige Nachbildung in Atmosphäre, Gleichgewicht Ständige Nachbildung in Atmosphäre, Gleichgewicht Über Austausch in Biosphäre und Hydrosphäre Über Austausch in Biosphäre und Hydrosphäre Bei Unterbindung des Austauschs (z.B. Tod des Organismus) Zerfall von 14 C mit t 1/2 =5730 a Bei Unterbindung des Austauschs (z.B. Tod des Organismus) Zerfall von 14 C mit t 1/2 =5730 a Datierung organischer Reste (Holz, Knochen, Humus, Molluskenschalen), Eis, Grundwässer, Ozeanwässer u.a., 300 a – 40 ka Datierung organischer Reste (Holz, Knochen, Humus, Molluskenschalen), Eis, Grundwässer, Ozeanwässer u.a., 300 a – 40 ka Oft terminus post quem, d.h. datierter Zeitpunkt liegt vor dem interessierenden (Einbettung in Sediment, Gebrauch durch Menschen…) Oft terminus post quem, d.h. datierter Zeitpunkt liegt vor dem interessierenden (Einbettung in Sediment, Gebrauch durch Menschen…)

14 14 C 100%C = 98,98% 12 C+1,11% 13 C+Spuren von 14 C (ca von 12C) 100%C = 98,98% 12 C+1,11% 13 C+Spuren von 14 C (ca von 12C) ß-Zerfall (max. 158 keV), t 1/2 =5730 a ß-Zerfall (max. 158 keV), t 1/2 =5730 a Bildung vorwiegend in Stratosphäre (12-15 km) 14 N (n,p) 14 C Bildung vorwiegend in Stratosphäre (12-15 km) 14 N (n,p) 14 C Breitenabhängige und zeitliche Schwankungen der Produktion Breitenabhängige und zeitliche Schwankungen der Produktion In situ-Produktion an Gesteinen vernachlässigbar klein In situ-Produktion an Gesteinen vernachlässigbar klein t=8033*ln( 14 C 0 / 14 C)(falls 14 C 0 konstant) t=8033*ln( 14 C 0 / 14 C)(falls 14 C 0 konstant) 1% Abnahme von 14 C entspricht ca. 80 a 1% Abnahme von 14 C entspricht ca. 80 a

15 14 C Nachweis: Nachweis: A) Konventionell durch Beta-Zählung oder Flüssigkeits- Szintillations-Zählung, Obergrenze ka, nach spezieller Anreicherung von 14 C unter günstigen Umständen bis 75 ka A) Konventionell durch Beta-Zählung oder Flüssigkeits- Szintillations-Zählung, Obergrenze ka, nach spezieller Anreicherung von 14 C unter günstigen Umständen bis 75 ka B) AMS: ka (60 ka), erhofft werden 75 ka generell. Vorteil: sehr kleine Probenmengen, dadurch gezielte und selektive Datierung einzelner Komponenten möglich B) AMS: ka (60 ka), erhofft werden 75 ka generell. Vorteil: sehr kleine Probenmengen, dadurch gezielte und selektive Datierung einzelner Komponenten möglich Bessere Ausscheidung von Kontamination Bessere Ausscheidung von Kontamination Erste 14 C-Alter durch Arnold & Libby (1949), Libby (1952; Nobelpreis für Chemie 1960). Erste 14 C-Alter durch Arnold & Libby (1949), Libby (1952; Nobelpreis für Chemie 1960).

16 14 C, Kohlenstoffkreislauf n. Libby 14 C, Kohlenstoffkreislauf n. Libby Wagner 1995

17 14 C

18 14 C, Probleme und Komplikationen 14 C 0 -Variationen der Atmosphäre, Kalibrierung 14 C 0 -Variationen der Atmosphäre, Kalibrierung A) natürlich (langfristige und kurzfristige) A) natürlich (langfristige und kurzfristige) B) anthropogene B) anthropogene

19 14 C, Kalibrierung Schon in 1950er Jahren deutlich, dass 14C-Alter oft kleiner als unabhängig datierte Alter. Schon in 1950er Jahren deutlich, dass 14C-Alter oft kleiner als unabhängig datierte Alter. 14-Messungen an Baumringen jahrtausende alter Borstenkiefern in Kalifornien; kein gesetzmäßiger Altersunterschied 14-Messungen an Baumringen jahrtausende alter Borstenkiefern in Kalifornien; kein gesetzmäßiger Altersunterschied Kalibrierung nötig Kalibrierung nötig Heute über Dendrochronologie bis a möglich Heute über Dendrochronologie bis a möglich Darüber hinaus (mit geringerer Genauigkeit) bis 30 ka über U-Reihen (TIMS) Darüber hinaus (mit geringerer Genauigkeit) bis 30 ka über U-Reihen (TIMS) Neuerdings Modelle bis >50 ka (z.B. über gewarvte Sedimente) Neuerdings Modelle bis >50 ka (z.B. über gewarvte Sedimente)

20 14 C

21 Geyh 2006

22 14 C

23

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25 Bis zu 3,5 ka Unterschied im LGM (20 ka) 40% höherer 14 C 0 -Gehalt; auch in jüngerer Dryas dramatische Unterschiede

26 14 C Ca. 40 ka cal BP: Einwanderung des moder- nen Menschen in Europa

27 14 C Mögliche Ursachen langfristiger Schwankungen: Mögliche Ursachen langfristiger Schwankungen: 1. Änderung des Erdmagnetfeldes (Stärkeres Dipolfeld stärkere Ablenkung kosmischer Partikel geringere 14 C-Produktion 1. Änderung des Erdmagnetfeldes (Stärkeres Dipolfeld stärkere Ablenkung kosmischer Partikel geringere 14 C-Produktion 2. Klimaänderung Änderung der ozeanischen Zirkulation Änderung der C-Bilanz zwischen Ozean und Atmosphäre (Freisetzung von altem C; 94% von C im Ozean!) 2. Klimaänderung Änderung der ozeanischen Zirkulation Änderung der C-Bilanz zwischen Ozean und Atmosphäre (Freisetzung von altem C; 94% von C im Ozean!) 3. Mögliche primäre Oszillation der kosmischen Strahlung 3. Mögliche primäre Oszillation der kosmischen Strahlung

28 14 C

29 Mögliche Ursachen kurzfristiger Schwankungen: Mögliche Ursachen kurzfristiger Schwankungen: 1. Suess-Wiggles, a, wohl infolge Änderung der Sonnenaktivität (Sonnenwind); hohe Aktivität mit hohen Sonnenfleckenzahlen verringern 14 C-Produktions- rate (de Vries-Effekt) bis 2%; 1. Suess-Wiggles, a, wohl infolge Änderung der Sonnenaktivität (Sonnenwind); hohe Aktivität mit hohen Sonnenfleckenzahlen verringern 14 C-Produktions- rate (de Vries-Effekt) bis 2%; Hohe Sonnenaktivität ~ Klimaerwärmung? Hohe Sonnenaktivität ~ Klimaerwärmung? Kleine Eiszeit (17./18. Jh.) ~ Maunder-Minimum Kleine Eiszeit (17./18. Jh.) ~ Maunder-Minimum Zudem 11a/22a-Zyklus der 14 C-Produktion (Sonnenflecken-Zyklus) Zudem 11a/22a-Zyklus der 14 C-Produktion (Sonnenflecken-Zyklus) 2. Suess-Effekt, Freisetzung von fossilem C im Industriezeitalter, Verdünnung 14 C/ 12 C um 0,03%/a Überhöhung von Altern ab Suess-Effekt, Freisetzung von fossilem C im Industriezeitalter, Verdünnung 14 C/ 12 C um 0,03%/a Überhöhung von Altern ab Kernwaffeneffekt : teilw. Verdoppelung des atm. 14 C, heute noch +20%; Markierung von Wässern 3. Kernwaffeneffekt : teilw. Verdoppelung des atm. 14 C, heute noch +20%; Markierung von Wässern

30 14 C Isotopenfraktionierungs-Effekt: Isotopenfraktionierungs-Effekt: Fraktionierung 12 C, 13 C, 14 C bei chemischen Reaktionen, z.B. Photosynthese Fraktionierung 12 C, 13 C, 14 C bei chemischen Reaktionen, z.B. Photosynthese Für 12 C/ 14 C doppelt wie für 13 C/ 14 C, 13 C/ 12 C als Proxy für 14 C/ 12 C- Fraktionierung, da 13 C stabil Für 12 C/ 14 C doppelt wie für 13 C/ 14 C, 13 C/ 12 C als Proxy für 14 C/ 12 C- Fraktionierung, da 13 C stabil Angabe in Bezug auf Standard S (Belemnit PDB): 13 C=1000*[( 13 C/ 12 C) P – ( 13 C/ 12 C) S ]/ ( 13 C/ 12 C) S in Angabe in Bezug auf Standard S (Belemnit PDB): 13 C=1000*[( 13 C/ 12 C) P – ( 13 C/ 12 C) S ]/ ( 13 C/ 12 C) S in Proben gleichen Alters, aber verschied. 13 C besitzen verschiedene 14 C- Alter! Scheinbar Verjüngung von 14 C-Alter mit steigendem 13 C: 16a/ 13 C Proben gleichen Alters, aber verschied. 13 C besitzen verschiedene 14 C- Alter! Scheinbar Verjüngung von 14 C-Alter mit steigendem 13 C: 16a/ 13 C Internationale Vereinbarung: Konventionelle 14 C-Alter werden auf 13 C-Wert von Holz (-25 ) bezogen! Internationale Vereinbarung: Konventionelle 14 C-Alter werden auf 13 C-Wert von Holz (-25 ) bezogen! Fraktionierungskorrigierte Alter: Fraktionierungskorrigierte Alter: 14 C k = 14 C m *[1-2( 13 C +25)/1000] ( 14 C m ist gemessener Wert) 14 C k = 14 C m *[1-2( 13 C +25)/1000] ( 14 C m ist gemessener Wert) 14 C k in Altersgleichung einsetzen! 14 C k in Altersgleichung einsetzen! Korrektur meist <80 a, bei marinen Kalken und Organismen bis 400 a. Korrektur meist <80 a, bei marinen Kalken und Organismen bis 400 a. 13 C auch als Proxy für Paläotemperatur oder Paläoniederschlag. 13 C auch als Proxy für Paläotemperatur oder Paläoniederschlag.

31 14 C, Isotopen- Fraktionierung

32 14 C Reservoir-Effekt: Reservoir-Effekt: Verarmung an 14 C in C-Reservoiren mit langsamer Durchmischung (bez. auf t 1/2 ) oder Austausch mit Nachbarreservoiren Verarmung an 14 C in C-Reservoiren mit langsamer Durchmischung (bez. auf t 1/2 ) oder Austausch mit Nachbarreservoiren Erhöhung des scheinbaren 14 C-Alters Erhöhung des scheinbaren 14 C-Alters Ozeanische Tiefenzirkulation besonders langsam (ca. 2 ka), Tiefenwasser bis 1,7 ka zu hohe Alter (mariner Reservoireffekt, bes. bei Aufwallung, im Mittel 400 a) Ozeanische Tiefenzirkulation besonders langsam (ca. 2 ka), Tiefenwasser bis 1,7 ka zu hohe Alter (mariner Reservoireffekt, bes. bei Aufwallung, im Mittel 400 a) Marine Organismen übernehmen Isotopensignatur des Meerwassers, Messung rezenter Muscheln aus Untersuchungsgebiet (vor 1950) zur Korrektur. Marine Organismen übernehmen Isotopensignatur des Meerwassers, Messung rezenter Muscheln aus Untersuchungsgebiet (vor 1950) zur Korrektur. 14 C-Alter an Baumringen der Südhemisphäre ca. 30 a älter als gleichaltrige der N-Hemisphäre. Stärkere Verdunstung und damit Verdünnung durch altes CO 2 ? 14 C-Alter an Baumringen der Südhemisphäre ca. 30 a älter als gleichaltrige der N-Hemisphäre. Stärkere Verdunstung und damit Verdünnung durch altes CO 2 ?

33 14 C Hartwassereffekt Hartwassereffekt Bei Karbonatlösung Aufnahme von altem C Bei Karbonatlösung Aufnahme von altem C Scheinbare Alterserhöhung Scheinbare Alterserhöhung Süßwassermollusken und Faulschlämme bis einige 100 a zu alt Süßwassermollusken und Faulschlämme bis einige 100 a zu alt Korrekturen wegen zeitlicher Schwankungen kaum möglich. Korrekturen wegen zeitlicher Schwankungen kaum möglich. Auch bei aktiven Vulkanen durch CO2-exhalation sowie bei Zersetzung von Kalk durch Huminstoffe Auch bei aktiven Vulkanen durch CO2-exhalation sowie bei Zersetzung von Kalk durch Huminstoffe

34 14 C, konventionell und kalibriert Unterscheidung in Konventionelleskalibriertes A Alter(Dendrochronologie) Wird zunächst berechnet, unter verschiedenen Modell- annahmen

35 14 C, konventionell A) Bezugsjahr 1950 (BP bzw. AD oder BC) Achtung bei Umrechnung: das Jahr 0 gibts nicht! A) Bezugsjahr 1950 (BP bzw. AD oder BC) Achtung bei Umrechnung: das Jahr 0 gibts nicht! B) 14 C-Anfangskonzentration wird als zeitlich konstant genommen B) 14 C-Anfangskonzentration wird als zeitlich konstant genommen C) Berechnung mit Libby-HWZ (5568 a, um 3% zu klein) C) Berechnung mit Libby-HWZ (5568 a, um 3% zu klein) D) Isotopenfraktionierung auf Holz bezogen (-25) D) Isotopenfraktionierung auf Holz bezogen (-25) Konv. Alter systematisch um 3% zu klein! Berücksichtigen auch nicht zeitliche 14C-Schwankungen! Konv. Alter systematisch um 3% zu klein! Berücksichtigen auch nicht zeitliche 14C-Schwankungen! Auf eindeutige Angaben achten! (BP oder BP cal); sonst Vergleich nicht möglich! Auf eindeutige Angaben achten! (BP oder BP cal); sonst Vergleich nicht möglich! Altersverfälschungen werden durch Kalibration ausgeglichen Altersverfälschungen werden durch Kalibration ausgeglichen

36 14 C, kalibriert Durch international anerkannte Eichkurven (z.B. ) Durch international anerkannte Eichkurven (z.B. )www.calib.org Bezeichnung als cal BP, cal BC oder cal AD Bezeichnung als cal BP, cal BC oder cal AD Übereinstimmung (Fehler ca. 13a) von europäischen Eichen und kalifornischen Borstenkiefern, im Präboreal und früher auch europäische Kiefern Übereinstimmung (Fehler ca. 13a) von europäischen Eichen und kalifornischen Borstenkiefern, im Präboreal und früher auch europäische Kiefern Kein monotoner Verlauf der Kalibrierungskurve Kein monotoner Verlauf der Kalibrierungskurve Bei 7300 a cal 800a Differenz, bei 11300a schon 1100a, Bei 7300 a cal 800a Differenz, bei 11300a schon 1100a, Bei a BP alten Korallen 2130 a geg. U/Th, LGM ca a Differenz, bei 35 ka BP möglicherweise 5 ka. Bei a BP alten Korallen 2130 a geg. U/Th, LGM ca a Differenz, bei 35 ka BP möglicherweise 5 ka. Durch Suess-Wiggles u. U. auch 2 Lösungen möglich (s.o. Abb. 49 aus Wagner) Durch Suess-Wiggles u. U. auch 2 Lösungen möglich (s.o. Abb. 49 aus Wagner)

37 14 C, kalibriert, Verfahren

38 14 C, kalibriert, Wiggle-Matching

39 14 C: Grundwasser

40 14 C, caveat Kontamination. A) mit totem C: Erhöhung des scheinbaren Alters Kontamination. A) mit totem C: Erhöhung des scheinbaren Alters B) mit rezentem C: Verjüngung des scheinbaren Alters B) mit rezentem C: Verjüngung des scheinbaren Alters Quellen für rezenten C: Wurzeln, Huminsäureninfiltration, Bioturbation, Probenaufbereitung (bes. alte Proben gefährdet!) Quellen für rezenten C: Wurzeln, Huminsäureninfiltration, Bioturbation, Probenaufbereitung (bes. alte Proben gefährdet!) Maximalalter: laborabhängig. Wird erreicht, wenn [ 14 C]- [ 14 C Ugr ]2σ; Angabe durch >x±y ka Maximalalter: laborabhängig. Wird erreicht, wenn [ 14 C]- [ 14 C Ugr ]2σ; Angabe durch >x±y ka Altholzproblem bei Holzkohle (bis einige 100 a) Altholzproblem bei Holzkohle (bis einige 100 a) Höchstes gemessenes Alter: 74,7 (+2,7/-2.0) ka von St. Pierre-Interstadial, Früh-Wisconsin, USA Höchstes gemessenes Alter: 74,7 (+2,7/-2.0) ka von St. Pierre-Interstadial, Früh-Wisconsin, USA

41 Tritium ( 3 H) Erzeugung durch Spallation an N, O in Atmosphäre Erzeugung durch Spallation an N, O in Atmosphäre Zudem anthropogen durch Kernindustrie und Bomben (Hauptmenge frühe 1960er) Zudem anthropogen durch Kernindustrie und Bomben (Hauptmenge frühe 1960er) HWZ=12,43 a, 3 H, ß 3 He, E max =18.6 keV HWZ=12,43 a, 3 H, ß 3 He, E max =18.6 keV System weitgehend offen. System weitgehend offen. Bomben-Tritium als Markierungssignal im hydrologischen Kreislauf (heute in Europa schon von 3H aus kerntechnischen Anlagen übertroffen) Bomben-Tritium als Markierungssignal im hydrologischen Kreislauf (heute in Europa schon von 3H aus kerntechnischen Anlagen übertroffen) H ges = 1 H (99,985%) + 2 H (0,015%) (Deuterium) H ges = 1 H (99,985%) + 2 H (0,015%) (Deuterium) Breitenabhängige Produktion ca. 0,25 3 H-Atome/cm 2 s Breitenabhängige Produktion ca. 0,25 3 H-Atome/cm 2 s 3 H/H in hohen Breiten 25*10 18, in äquatorialen 4*10 18, über Ozeanen höher als über Kontinenten 3 H/H in hohen Breiten 25*10 18, in äquatorialen 4*10 18, über Ozeanen höher als über Kontinenten

42 Tritium ( 3 H) In Tiefenwässern (Ozeane, Seen) Speicherung der Tochter 3 He In Tiefenwässern (Ozeane, Seen) Speicherung der Tochter 3 He 3 H- 3 He: Abtauchalter: t=17,9*ln [1+ ( 3 H- 4 He*1,39*10 -6 )/ 3 H] 3 H- 3 He: Abtauchalter: t=17,9*ln [1+ ( 3 H- 4 He*1,39*10 -6 )/ 3 H] Gestört durch Wasservermischung und Entgasung Gestört durch Wasservermischung und Entgasung Schnee: Über Antarktis durch winterliche Auflösung der Tropopause verstärkter winterlicher 3 H-Eintrag durch Auszählung jährlicher 3 H-Minima genauer Schneelagenzählung Schnee: Über Antarktis durch winterliche Auflösung der Tropopause verstärkter winterlicher 3 H-Eintrag durch Auszählung jährlicher 3 H-Minima genauer Schneelagenzählung

43 3 He Erzeugung in Gesteinen der Erdoberfläche Erzeugung in Gesteinen der Erdoberfläche Stabil, daher 3 He~t Stabil, daher 3 He~t 250 a bis 1 Ma datierbar 250 a bis 1 Ma datierbar 3 He aus Zerfall von 3 H sowie in situ kosmogen 3 He aus Zerfall von 3 H sowie in situ kosmogen 3 He und 4 He auch als Urhelium seit Gebinn der Erde. Im Erdmantel 3 He/ 4 He einige bis 1,3*10 -5, nahe Urhelium-Verhältnis 3 He und 4 He auch als Urhelium seit Gebinn der Erde. Im Erdmantel 3 He/ 4 He einige bis 1,3*10 -5, nahe Urhelium-Verhältnis In Kruste durch -Zerfälle 3 He/ 4 He ca. 2*10 -8, in Atmosphäre 1,39*10 -6 In Kruste durch -Zerfälle 3 He/ 4 He ca. 2*10 -8, in Atmosphäre 1,39*10 -6 In Tiefen bis 3m Spallation an schweren Kernen (s.o.) In Tiefen bis 3m Spallation an schweren Kernen (s.o.) Produktionsrate in Hawai (37°N, 0 m NN) 125±30 3 He-Atome/cm 3 Produktionsrate in Hawai (37°N, 0 m NN) 125±30 3 He-Atome/cm 3 Probleme: zeitliche Variabilität der Produktion, kosmogener Beitrag muss durch Subtraktion ererbter Beiträge von Gesamtkonzentration ermittelt werden. Probleme: zeitliche Variabilität der Produktion, kosmogener Beitrag muss durch Subtraktion ererbter Beiträge von Gesamtkonzentration ermittelt werden. Datierung von Lavaströmen Datierung von Lavaströmen


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