Fakultät für Physik und Astronomie Ruprecht-Karls-Universität ...

2.2. GRUNDWASSER UND GLETSCHER 17
Abbildung 2.2: Verschiedene Tracer mit ihren Datierungszeiträumen (Henrich, 2010).
Grundwasser z. B. bei Kazemi et al. (2006), für Eisproben bei Paterson und Cuffey (2010).
Für Grundwasser bieten sich in erster Linie radioaktive Isotope zur Datierung an. Für jüngere
Grundwasser ist eine Datierung durch die Isotope Tritium ( 3 H) oder 85 Kr möglich. Beide entstehen
durch anthropogene Prozesse: Tritium wurde durch Oberflächen-Atombombentests produziert,
die in den 1950er-Jahren zu einem Anstieg der atmosphärischen Konzentration um mehrere
Größenordnungen führten, 85 Kr entsteht bei der Wiederaufbereitung von Kernbrennstäben. 3 H
zerfällt mit einer Halbwertszeit von 12,43 Jahren zu 3 He, sodass über das Verhältnis von Mutterzu
Tochterisotop das Alter bestimmt werden kann. 85 Kr besitzt eine Halbwertszeit von 10,756 a,
sodass an Hand der Konzentration und der bekannten Eintragsfunktion ebenfalls datiert werden
kann. Für extrem kurze Zeiträume, z. B. um die lokale Geologie eines Grundwasserleiters zu
untersuchen, bietet sich 222 Rn (T 1/2 = 3,82 d) als Tracer an.
Bei älteren Grundwassern ist die Datierung mit 14 C (T 1/2 = 5730 a) die am häufigsten
genutzte Methode. Aufgrund von potentiellen Fraktionierungen und von in-situ-Produktion ist
eine Datierung mit 14 C häufig problematisch. 81 Kr mit einer Halbwertszeit von 229.000 Jahren
wäre ein Tracer für extrem alte Proben, eine Messung ist aber experimentell schwierig zu realisieren
[Beispiele Sahara: Sturchio et al. (2004), Großes Artesisches Becken: Collon et al. (2000),
Lehmann et al. (2003)].
Für Grundwasser, die zu jung zur 14 C-Datierung sind, aber noch nicht mit den Tracern für
junge Grundwasser datiert werden können (also mit dem Alter von 50-1000 Jahren), kommen
nur wenige Tracer zur Datierung in Frage. 32 Si mit einer Halbwertszeit von 140 Jahren ist nur
in Ausnahmefällen zur Grundwasserdatierung zu verwenden, da die Geochemie von 32 Si relativ
komplex ist sowie die Konzentrationen im Grundwasser gering sind (Kazemi et al., 2006). Die
Datierung mittels 39 Ar ist bisher nur mit sehr großen Probenmengen und langen Messzeiten
möglich.
Neben radioaktiven Isotopen können auch bestimmte stabile Isotope als Tracer verwendet
werden, z. B. 4 He oder SF6. 4 He entsteht durch α-Zerfall und diffundiert als Edelgas in das
Grundwasser ein. Je länger das Grundwasser von der Oberfläche abgeschlossen ist, desto größer
ist daher die 4 He-Konzentration. Eine exakte Datierung mit 4 He ist allerdings nicht möglich.
SF6 ist ein edelgasähnliches Gasmolekül, das industriell verwendet wird und dadurch seit den
1950er-Jahren in die Atmosphäre gelangt. Da es nur wenige Senken für SF6 gibt, steigt die