EINFÜHRUNG IN DIE ISOTOPENGEOCHEMIE

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Das K–Ar-Zerfallssystem (K–Ar- und Ar–Ar-Methoden)
ist ein Mineral, dessen K–Ar-Alter man genau kennt. Zur Auswertung zieht man dann aus
GL 46 einen probenspezifischen Parameter J heraus, den man als
definiert und bestimmt die J-Werte für die Flußmonitore aus Gleichung GL 46 zu
wobei t das exakt bekannte Alter des
Minerals ist, das als Flußmonitor dient.
40 Ar ist das Argon, das während des geologischen
Alters des Flußmonitors aus dem
Zerfall von 40 K entstanden ist, 39 Ar das
radioaktive Argon, das während der Reaktorbestrahlung
des Flußmonitors aus dem
39 K entstanden ist. Ein Beispiel für die
Ermittlung der J-Werte ist in Abbildung 29
gegeben [29] . Das 40 Ar/ 39 Ar-Verhältnis wird
dann nach Austreiben aus der Probe
durch einen Schmelzaufschluß massenspektrometrisch
bestimmt. Die örtliche
Variation des Neutronenflusses im Reaktor
erfaßt man dadurch, daß man mehrere
Proben des Flußmonitors mit den Proben
zusammen bestrahlt. Man erhält auf diese
Weise für die Flußmonitore einen Satz
von J-Werten, aus denen man das für jede
der Proben unbekannten Alters spezifische
J interpolieren kann. Das Alter dieser
Proben resultiert dann durch Auflösen
von GL 48 nach t.
Der Vorteil der Ar–Ar- über die konventionelle
K–Ar-Methode liegt darin, daß man
J
l
l
K
K
= ´ ´ ´ 40
ò ( ) ( )
e
39
J =
Dt
s E j E dE
lt
[GL 47]
[GL 48]
das Alter einer Probe an exakt derselben Teilprobe durch Messung eines einzigen Isotopenverhältnisses
erhält. Man umgeht dadurch die Probleme, die durch eine inhomogene Verteilung
von K und Ar in der Probe resultieren; zumindest wenn nur kleine Probenmengen
vorhanden sind, muß beim Teilen dieser Probe in solchen Fällen mit Fehlern gerechnet
werden. Andererseits darf nicht übersehen werden, daß die Ar–Ar-Methode sehr aufwendig
ist. Man braucht außer einem Massenspektrometer noch Zugang zu einem Reaktor; die
Proben müssen eine hohe Neutronendosis empfangen, damit das 40 Ar/ 39 Ar-Verhältnis
nicht so groß ist, daß sich meßtechnische Probleme (durch Nichtlinearität des Digitalvoltmeters
des Massenspektrometers) ergeben (Günstig sind Werte zwischen »0.01 und 100).
Dadurch werden die Proben stark radioaktiv und sind unangenehm zu handhaben. Bei der
Reaktorbestrahlung selbst finden unerwünschte Nebenreaktionen statt, für die Korrekturen
anzubringen sind, z.B. 42 Ca(n,a) 39 Ar, 40 K(n,p )40 Ar, 41 K(n,d) 40 Ar und 40 Ca(n,n+a) 36 Ar.
Die letzt genannte Reaktion stört die Korrektur, die meistens für die Anwesenheit atmosphärischen
Argons in den Proben durchzuführen ist, nach:
æ
ç
è
40
39
Ar ö
÷
Ar ø
Probe
= æ
ç
è
40
39
E
e - 1
Ar/ Ar
40 39
Position in der Bestrahlungskapsel
1
2
3
4
5
6
7
Flußmonitor 1
Ermittlung von J bei
Ar-Ar-Analysen
Flußmonitor 2
Flußmonitor 3
8
1.8 2 2.2 2.4
J�10-2 ABBILDUNG 29 Ermittlung des Faktors J bei Ar–
Ar-Analysen
Ar ö
÷ - 295 5 ´
Ar ø
æ
.
ç
36
Ar ö
÷
39
è Ar ø
gemessen gemessen
[GL 49]