Aufbereitungslabor für kosmogenes 26Al und 10Be

Laborleitung: Dr. Stephanie Neuhuber

Ph.D. Studentin: DI Sandra Braumann

Priv.-Doz. Ph.D. Dr. Philipp Häuselmann

Kontakt

Mag. Dr. Stephanie Neuhuber,
Univ.Prof. Dipl.Geol. Dr.rer.nat. Markus Fiebig

Peter Jordan Strasse 82, 1190 Wien
Mail: stephanie.neuhuber(at)boku.ac.at, markus.fiebig(at)boku.ac.at


Tel.: +43 664 885 86 462

Für Teile der Mineralseparation (Magnetscheidung) werden die Einrichtungen am Department für Lithosphärenforschung der Universität Wien mitgenutzt.

Laborausstattung

  • HF Ätzung
  • HF- Abzug
  • Schweretrennung (LST)
  • Reinstwasseranlage
  • HF Ätzung im Rotlicht (Quarz Aufbereitung für optisch stimulierte Lumineszenz)
  • Trockenschrank
  • Waagen und Antistatikeinheit

Methoden

1. Schwerpunkt Einschwemmalter und Überdeckungsalter

Das Verhältnis von kosmogen gebildetem 26Aluminium zu 10Beryllium kann  Ablagerungsereignissen ein numerisches Alter zuordnen.  Beide Isotope bilden sich – neben anderen kosmogenen Isotopen wie 14C, 36Cl, 3He, an der Erdoberfläche in den dort exponierten Gesteinen durch die Umwandlung von Elementen (Si und O) durch hochenergetische kosmischer Strahlung. Sobald ein Ereignis dieses oberflächennahe Gestein von der Produktion abschottet endet die Produktion von kosmogenen Nukliden und –sie zerfallen ihrer Halbwertszeit folgend. Durch die unterschiedliche Zerfallsrate von 26Al und 10Be kann der Zeitpunkt der Überdeckung berechnet werden.

Die Auflösung dieser Datierungsmethode liegt zwischen 100 000 Jahren und 5 Millionen Jahren.

Datierbare Ereignisse sind Bergstürze, Terrassenschüttungen, Sedimentverfrachtungen in Höhlen (Einschwemmalter) und Turbiditströme. Die Voraussetzung für ein verlässliches Alter ist, dass die Bildungsbediungungen der zu datierenden Sedimente zuvor geologisch rekonstruiert wurden und die Sedimente durch das Ereignis von weiterer Exposition weitgehend abgeschottet wurde bzw. die Höhe der Überlagerung genau bekannt oder rekonstruierbar ist.

Die Arbeitsschritte umfassen die mechanische Probenaufbereitung, chemische Vorreinigung und Totalaufschluss mit anschließender Abtrennung von Störelementen und der chemischen Separation mit Kationen und Anionentauscherharzen. Die aufbereiteten Proben werden in Oxidform zur Analyse an einen Beschleuniger geschickt.

2. Expositionsdatierung mit 10Be (und 26Al)

Alpengletscher lösen durch ihre Fließbewegung Festgestein aus dem Untergrund, transportieren dieses im Eis in Richtung Tal und lagern es schließlich am Eisrand ab, wodurch linienförmige Sedimentablagerungen, sogenannte Moränen, entstehen. Moränen im heutigen Gletschervorfeld unterhalb des rezenten Eisrandes sind Zeugen stabiler Gletscherstände in der Vergangenheit. Deren Datierung erlaubt Einblicke in die Gletscher- und Klimadynamik viele Tausende Jahre zurückreichend und verspricht damit den Aufzeichnungszeitraum von Gletscheränderungen um die geologische Zeitskala zu erweitern. 

Ein häufig verwendeter Ansatz um Moränen im hochalpinen Raum zu datieren, ist Expositionsdatierung mittels 10Be. Kosmogenes 10Be bildet sich in Gestein durch die Einwirkung von hochenergetischer kosmogener Strahlung. Gestein, das durch das Fließen des Gletschers unter einer zumeist sehr mächtigen Schicht aus Eis bei hohen Erosionsraten aus dem Gesteinsverband gelöst und an den Rand der Gletscherzunge transportiert wurde, ist zum Ablagerungszeitpunkt frei von kosmogenen Nukliden, so die Annahme. Sobald dieses Material am Eisrand ausschmilzt, beginnt aufgrund der exponierten Lage der Aufbau von kosmogenen Nukliden. Die Akkumulation von kosmogenen Nukliden kann als Chronometer verstanden werden, da mit zunehmender Expositionsdauer einer bekannten Produktionsrate folgend der Gehalt an kosmogenen Nukliden zunimmt. Entnimmt man Gesteinsproben von Moränenablagerungen und extrahiert man das kosmogene Nuklid 10Be, kann mittels Beschleuniger-Massenspektrometrie (AMS) die entsprechende Konzentration gemessen werden, sodass das Expositionsalters des Gesteins und damit die das Alter der beprobten Moräne bestimmt werden kann.