6. Isochronen-Methoden 6.1. Rb-Sr Datierung.

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1 6. Isochronen-Methoden 6.1. Rb-Sr Datierung

2 6.1. Rb-Sr Rb und Sr als Spurenelemente in vielen Gesteinen, selten als eigene Minerale, sondern getarnt: K  Rb Ca  Sr 39 Protonen 38 84Sr 86Sr 87Sr 88Sr 37 85Rb 87Rb Neutronen 46 47 48 49 50 b- -Zerfall T1/2 = 48.8 Ga Zerfallskonstante war lange Zeit umstritten. Vorsicht bei Daten vor 1977 Zusammenstellung von Konstanten in Steiger & Jäger, 1977, Earth Planet. Sci. Lett.

3 6.1. Rb-Sr Z = 37 85Rb % 87Rb % Z = 38 84Sr % 86Sr % 87Sr % (abh. von Rb-Gehalt und Alter der Probe) 88Sr %

4 6.1. Rb-Sr D = D D* 87Srgesamt = 87Srinitial + 87Sr* 87Srgesamt = 87Srinitial + 87Rb (elt - 1) 87Sr/86Sr = (87Sr/86Sr)initial + 87Rb/86Sr (elt – 1) t = 1/l ln [( D D ) / N ] t = 1/l ln [(87Sr/86Sr - 87Srinitial/86Srinitial) / 87Rb/86Sr + 1] t wird als Modellalter bezeichnet, das nur dann geologisch relevant ist, wenn das System während der Zeit t geschlossen blieb und wenn das initiale Sr-Isotopenverhältnis bekannt ist (z.B. aus kogenetischem Apatit, der kein Rb einbaut)

5 6.1. Rb-Sr Die Isochronenmethode (Nicolaysen 1961) Voraussetzung: Serie kogenetischer Proben, die zum Zeitpunkt t ein gemeinsames, homogenes Sr-Isotopenverhältnis, aber verschiedene Rb-Gehalte hatten (RFA-Test) heute 87Sr/86Sr t= 0 Isotopen-Homogenisierung 87Sr/86Sr initial 87Rb/86Sr

6 6.1. Rb-Sr Granite im Regensburger Wald nordöstlich von Regensburg: Kristallgranit I: Granitmassiv etwa 20 x 37 km Der Kristallgranit II in Form von Gängen, die bis zu 100 m breit und mehrere km lang sein können.

7 6.1. Rb-Sr An den Norit-Komplex von Sudbury ist die größte Ni-Lagerstätte der Erde gebunden. Außerdem befinden sich dort bedeutende Vorkommen von Cu, Co und von Platinmetallen. Rb-Sr-Isochrone: 9 Gesamtgesteinsproben des Norits und zwei Mineralkonzentrate von Plagioklas aus diesem Norit.

8 6.1. Rb-Sr Haibacher Gneis: Kristalliner Vorspessart, Mitteldeutsche Kristallinschwelle

9 6.1. Rb-Sr Haibacher Gneis: geochemisch S-Typ-Granit, Sr-Initial deutet auf I-Typ-Komponente variskische amphibolitfazielle Metamorphose

10 6.1. Rb-Sr VIII Intrusionsalter und post-magmatische hydrothermale Überprägung I

11 6.1. Rb-Sr II IV V Systemstörung und Isochronen-Rotation infolge thermaler Überprägung

12 6.1. Rb-Sr Mineral-Isochronen: Einstufige Entwicklung: 87Sr/86Sr Biotit Kalifeldspat Gesamtgestein Apatit

13 Mineral-Isochronen: Zweistufige Entwicklung:
6.1. Rb-Sr Mineral-Isochronen: Zweistufige Entwicklung: t Intrusion t Metamorphose

14 6.1. Rb-Sr 87Sr/86Sr 87Rb/86Sr Gesamtgesteins-Isochrone: Intrusion
Mineral-Isochrone: Metamorphose Mineral-Isochrone zum Zeitpunkt vor der Metamorphose Init. Met Init. Magm M WR1 M M WR M WR3 87Rb/86Sr

15 6.1. Rb-Sr Orthogneis Carn Chuinneag, Nordschottische Highlands: Intrusion: 548 Ma Kaledonische Regionalmetamorphose: 403 Ma

16 6.1. Rb-Sr Mineral- oder Kleinbereichsisochronen: Zweistufige Entwicklung Metasedimente 87Sr/86Sr div. Minerale und Gesteinsfragmente der Liefergebiete Minerale des Metamorphits t Sedimentation t Metamorphose Zeit

17 6.1. Rb-Sr Dissertation 1992 und Post-Doc-Projekt Christine Kukla Datierungsprojekt in Namibia

18 6.1. Rb-Sr Kleinbereichsprofil

19 6.1. Rb-Sr Kleinbereichsisochrone aus 31 Gesteinsscheiben und 2 Granatfraktionen

20 6.1. Rb-Sr Was kann mit der Isochronenmethode datiert werden? WR-Isochronen: Einstufiges Ereignis: Intrusion (Metamorphose) Das erste von zwei Ereignissen (Intrusion vor Metamorphose) Das zweite von zwei Ereignissen (eher selten bei großräumiger Homogenisierung Kleinbereichs- und Mineralisochronen: Einstufiges Ereignis: Intrusion, Metamorphose von Sedimenten Das zweite von zwei Ereignissen (Metamorphose nach Intrusion) Kombination von WR- und Mineralisochrone: Beide Ereignisse einer zweistufigen Entwicklung (Intrusion + Metamorphose Das zweite von zwei Ereignissen (Metamorphose nach Intrusion), wenn die Homogenisierung sehr großvolumig war

21 6.1. Rb-Sr Probleme Mobilität von Rb und Sr (Alkali- bzw. Erdalkaligruppe) begünstigt eine Öffnung des Systems im Verlauf der Zeit t  - partielle Rückstellung - Isochronenrotation (vgl. Aaregranit) Unvollständige Homogenisierung, Diffusionshemmung an Schichtgrenzen (Kleinbereichsisochronen) Zweipunkt-Isochronen: Keine Kontrolle, Fehlerquelle bei Bestimmung von Mineralaltern, z.B. Rb-Sr Biotitalter

22 6.1. Rb-Sr

23 6.1. Rb-Sr  Steinbruch Oedenthal, Orthogneis
Steinbruch Michldorf, Paragneis  Stefan Teufel, Diss. 1987