Uran-Blei-Datierung

Die Uran-Blei Datieung wird verwendet um das Alter von Proben zu bestimmen.

Die Uran-Blei-Datierung ist eine absolute Datierungsmethode, bei der die radioaktiven Zerfallsreihen von Uran ausgenutzt werden, um Proben zu datieren. Mit dieser Methode werden z. B. irdisches Gestein oder auch Meteoriten datiert. Das heute angenommene Alter der Erde von 4,55 Milliarden Jahren wurde zuerst von Fritz Houtermans und Clair Cameron Patterson mit der Uran-Blei-Datierung bestimmt und die Verfahren der Uran-Blei-Datierung von Patterson mit George R. Tilton in den 1950er Jahren entwickelt. Das Alter des Sonnensystems wurde mittels dieser Datierungsmethode, angewandt auf die vermutlich ältesten in unserem Sonnensystem entstandenen Mineralien, sogenannte Calcium-Aluminium-reiche Einschlüsse in Meteoriten, auf 4,567 Milliarden Jahre bestimmt. Für die ältesten auf der Erde entstandenen Minerale, Zirkone, die in Gesteinen in Australien gefunden wurden, ermittelte man ein Alter von bis zu 4,404 Milliarden Jahren.

Die Uran-Blei-Datierung basiert auf der Messung des ersten und des letzten Mitglieds der Uranreihe. Die Uran-Blei-Datierung ist eine der ältesten radiometrischen Datierungsmethoden. Strahlendosimetrie

Die Uran-Blei-Datierung basiert auf der Messung des ersten und des letzten Mitglieds der Uranreihe , einer von drei klassischen radioaktiven Reihen, die mit natürlich vorkommendem Uran-238 beginnen . Diese radioaktive Zerfallskette besteht aus instabilen schweren Atomkernen daß Zerfall durch eine Sequenz von alpha und beta Zerfällebis ein stabiler Kern erreicht ist. Im Falle der Uranreihe ist der stabile Kern Blei-206. Man geht davon aus, dass alle heute in der Probe gefundenen Blei-206-Kerne ursprünglich Uran-238-Kerne waren. Das bedeutet, dass die Probe bei der Bildung der Kruste keine Blei-206-Kerne enthielt. Wenn keine anderen Bleiisotope in der Probe gefunden werden, ist dies eine vernünftige Annahme. Unter dieser Bedingung kann das Alter der Probe unter der Annahme eines exponentiellen Zerfalls von Uran-238 berechnet werden.

Uran kommt in zwei gängigen Isotopen mit Atomgewichten von 235 und 238 vor (wir nennen sie 235U und 238U). Beide sind instabil und radioaktiv und stoßen Kernpartikel in einer Kaskade ab, die nicht aufhört, bis sie zu Blei (Pb) werden. Die beiden Kaskaden sind unterschiedlich – 235U wird zu 207Pb und 238U wird zu 206Pb. Was diese Tatsache nützlich macht, ist, dass sie mit unterschiedlichen Raten auftreten, ausgedrückt in ihrer Halbwertszeit (die Zeit, die es dauert, bis die Hälfte der Atome zerfallen ist). Die 235U-207Pb-Kaskade hat eine Halbwertszeit von 704 Millionen Jahren und die 238U-206Pb-Kaskade ist mit einer Halbwertszeit von 4,47 Milliarden Jahren erheblich langsamer.

Das Uran war als natürliches radioaktives Isotop am frühesten bekanntgeworden, und man hat daher auch als erstes an Uranpechblende Altersbestimmungen nach der Formel durchgeführt, indem das Blei und das Uran quantitativ chemisch bestimmt wurde. Da damals noch keine massenspektrometrischen Isotopenanalysen möglich waren, konnte man nicht zwischen gewöhnlichem, d.h. bereits bei der Mineralbildung mit eingebautem und dem durch radioaktiven Zerfall aus dem Uran entstandenen Blei unterscheiden. Damit war diese Methode auf reine Uranminerale, die möglichst frei von gewöhnlichem Blei sind, beschränkt, und die erhaltenen “Alter” waren lediglich als Maximalalter anzusehen.