Lernmaterialien für Aktuelle Fragen der Isotopengeochemie an der Universität zu Köln

• stark verwittertes Gestein, in dem die primären Minerale überwiegend in sekundäre Minerale umgewandelt wurden, aber die Gesteinsstruktur erhalten geblieben ist

• Lu → 3 + REE , Hf → 4 + HFSE
  • 18% Unterschied im Ionenradius
• Sm Nd → beide 3 + REE
  • Ähnliche Ionenradien
• Lu Hf weniger anfällig für metamorphe Überprägung
  • Initiale ε Hf Werte verlässlicher als initiale ε Nd Werte
  • Lu Hf Alter schwieriger zu stören
• 176 Lu hat eine kürzere Halbwertszeit (37.2 Ga) als 147 Sm (106Ga)

• Blei Verlust und Mischung von Material mit unterschiedlichen Altern
• Eventuell Uran Mobilität

Blei Verlust:

• Keine Isotopenfraktionierung → Blei was verloren geht hat dasselbe 207 Pb/ 206 Pb wie Mineral zu diesem Zeitpunkt
• Mehrere Minerale die zum selben Zeitpunkt Blei verlieren aber in unterschiedlichem Ausmaß ) fallen auf eine Gerade → Diskordia

Zeitpunkt zu dem ein Gestein dieselbe Isotopenzusammensetzung hatte wie das Material aus dem es entstanden ist.

z.B. Zeitpunkt der Mantelextraktion

• Sehr gut geeignet für Hf Isotopenentwicklung
• 1-2% Hf im Kristallgitter von Zirkonen (Hf und Zr sind geochemische Zwillinge) → Hf also sehr immobil und resistent gegenüber Kontamination
• Sehr niedrige Lu /Hf Verhältnisse
  • → direkte Messung des (176 Hf/ 177 Hf) i

Uran & Thorium

• Actinide (ähnlich zu REE)
• Lithophil
• 4 wertig: HFSE, immobil
• Gleiche Ladung und ähnlicher Ionenradius: keine starke Fraktionierung
• Sehr inkompatibel → in kontinentaler Kruste angereichert
• Allanit , Titanit , Epidot , Apatit, Monazit, Zirkon

Blei

• Litho --, chalco --, siderophil
• Volatil
• Meist 2 wertig (selten 4 wertig): LILE, mobil
• Moderat inkompatibel
• Spurenelement in K haltigen Mineralen: Kalifeldspat

„Relative Abweichung der

Hf Isotopie einer Probe von der Isotopie einer Bezugsprobe für die das 176 Hf/ 177 Hf einer Probe mit chondritischem Lu /Hf gewählt wird.“

• Resistent gegen chemische Verwitterung
• “Überleben” magmatische Prozesse, Metamorphose “Zircons are forever"
• Können mehrere geologische Ereignisse “speichern
• Einzelkorn Analysen möglich
• Provenanzanalyse von Sedimenten
• Datierung magmatischer/metamorpher Ereignisse
• Krustenbildungsprozesse

• „Gewöhnliches Blei“ ––„Common
• Initiale Pb Isotopie als geochemischer Tracer für unterschiedliche Reservoire
• Modellalter → Proben mit U/Pb ≈ 0 , z.B. Bleiglanz, Pb haltige Sulfide
• Pb Isotopie eingefroren
• Pb Isotopie : Mischung aus „ Urblei “ primordiales Blei) und radiogenem Pb (in Zirkonen fast nur radiogen

• Hohes U/Pb, geeignet für Datierungen -> Absolutalter
• Niedriges Lu/Hf, 176Hf/177Hf wird "eingefroren" -> Liefergebiet

• DMM → „Depleted Mantle MORB“
  • Oberer verarmter Mantel
  • Quelle von MORBs
• EM-1 → „ Enriched Mantle 1“
  • Delaminierte subkontinentale Lithosphäre
• EM-2 → „ Enriched Mantle 2“
  • Subduzierte pelagische Sedimente
• HIMU → „High μ (238U/204Pb)
  • Subduzierte ozeanische Kruste, die lange im tiefen Mantel isoliert blieb
• FOZO → „FOcal ZOne"
  • (Hypothetische ) Komponente des tiefen Mantels, die dem primitiven Mantel entspricht

• Datierung von proterozoischen und “ älteren ” Gesteinen
• Sehr geeignet um ( hoch ) metamorphe Mineralparagenese mit Granat ) zu datieren
• Isotopengeochemie : initiales 176 Hf/ 177 Hf Verhältnis
• Tracer
• Modellalterdatierung