1
Radiometrische Datering
Studierichting: Delfstofproductie
Vak: Geochemie
Docent: N.Kioe-A-Sen Msc.
Inleverdatum: 9 maart 2015
Samenstellers: Dwarka Arvind
Parisius Shequille
2
Voorwoord
Voor het vak Geochemie van het 3e semester moesten wij een verslag maken over een van de
gegeven onderwerpen tijdens de colleges. Wij hebben gekozen voor “Radiometrische Datering”.
Het doel van dit verslag is om de lezer een beter beeld te geven over hoe radiometrische datering
werkt en welke verschillende methoden er zijn.
3
Inleiding
Radiometrische datering is de meest gebruikte daterings-methode die door wetenschappers wordt
gebruikt om de ouderdom van de aarde te bepalen. Deze techniek van datering is gebaseerd op
radioactief verval van natuurlijke isotopen. Radioactief verval is het verschijnsel waarbij
onstabiele isotopen worden omgezet in stabiele isotopen,waarbij deeltjes en stralingsenergie
vrijkomen. Isotopen zijn atomen van hetzelfde element met een verschillend aantal neutronen en
verschillende atoommassa’s.
Wij hebben voor dit onderwerp gekozen, omdat het een heel belangrijke techniek is die veel in
de geologie wordt gebruikt. De informatie kan ons ook in onze verdere studie en carriere helpen
bij het onderzoeken naar de ouderdom van gesteenten.
4
Inhoudsopgave
Blz
Hoofdstuk 1: Hoe werkt Radiometrische Datering--------------------------------------------5
Hoofdstuk 2: Radioactief Verval------------------------------------------------------------------6
Hoofdstuk 3: Radiometrische Daterings-methoden-------------------------------------------8
Conclusie ----------------------------------------------------------------------------------------------11
Bronnen------------------------------------------------------------------------------------------------12
5
Hoofdstuk 1 Hoe werkt radiometrisch datering?
Dateren van het gesteente
Radiometrisch dateren baseert zich in het algemeen op drie belangrijke aannames:
1. Op het moment dat de rots gevormd wordt (stolt), zouden er alleen radioactieve ouder-
atomen aanwezig mogen zijn, en geen dochter elementen (afgeleid van radioactief verval
van het ouderelement.)
2. Na het stollen moet de rots een gesloten systeem blijven. Dat betekent dat er geen ouder- of
dochterelementen toegevoegd of verwijderd dienen te worden door externe invloeden zoals
bijvoorbeeld aanwezigheid van grondwater.
3. De radioactieve verval ratio moet constant blijven.
http://snakefly.tripod.com/Date.html
HOOFDSTUK 2
6
Wat is radioactief verval?
Radioactief verval verloopt volgens wetten van statistische waarschijnlijkheid. De hoeveelheid
stof die per tijdeenheid vervalt, is altijd evenredig aan de hoeveelheid die er nog van aanwezig is.
Dit geeft een curve, die laat zien hoeveel er na elke gegeven tijd nog over is. De tijd die nodig is
om de helft van een hoeveelheid stof te laten vervallen, heet de halveringstijd. De helft van de
resterende helft zal in de volgende halveringstijd vervallen, zodat er dan nog een kwart van de
oorspronkelijke hoeveelheid over is. Na drie halveringstijden is er nog een achtste. De
halveringstijd van bijvoorbeeld uranium bedraagt 4,5 miljard jaar.
Hoe wordt de ouderdom bepaald?
Dit wordt gedaan door de hoeveelheid moederelement dat vervalt naar een stabiele dochter
element. Met behulp van de ouderdoms vergelijking kunnen wij de tijd bepalen.
T= 1/χ* ln(1+ d/p)
T= ouderdom van het material
d= concentratie van de dochterisotoop
p= Concentratie van de moederisotoop
χ= de vervalconstante voor de moederisotop
ln= natuurlijke logaritme
http://en.wikipedia.org/wiki/Radiometric_dating
Fig.1 Halfwaardetijden van verschillende elementen
http://www.desertusa.com/geofacts/geologic-time.htm
7
Als het aantal moeder en dochter-
atomen gelijkis,dan is er 1
halfwaarde-tijd verlopen.
Als er 3 keer meer dochteratomen
dan moederatomen aanwezig zijn,dan
zijn er 2 halfwaardetijden
verlopen.Zie figuur 2.
Fig.2 :Verhouding moeder-en dochteratomen
http://facstaff.gpc.edu/~pgore/geology/geo102/radio.htm
8
HOOFDSTUK 3
Radiometrische daterings methoden:
-Uranium dateringsmethode:
Het uranium dat in lood wordt omgezet, neemt de hoeveelheid lood voortdurend toe. Hoeveel dat
zich daarvan op een gegeven moment heeft verzameld, wordt aangegeven door de onderbroken
curve. De loodcurve is het complement van de uraniumcurve, zodat het totaal van het aantal
loodatomen en uraniumatomen altijd hetzelfde is, gelijk aan het aantal atomen waarmee wij
begonnen.
Veronderstel nu dat wij een brok gesteente hebben dat uranium bevat en helemaal geen lood en
wij dat gesteente zo afdichten dat er niets in of uit kan. Na verloop van tijd openen wij het
gesteente en meten de hoeveelheid van beide elementen. Wij kunnen daaruit opmaken hoe lang
het gesteente afgesloten is geweest. Als wij bijvoorbeeld gelijke hoeveelheden lood en uranium
vinden, weten wij dat er één halveringstijd, dat wil zeggen 4,5 miljard jaar is voorbijgegaan.
Vinden wij dat precies 1 procent van het uranium tot lood is vervallen, dan kunnen wij daar met
behulp van de wiskundige formule voor de curve uit afleiden dat er 65 miljoen jaar is
verstreken.
Merk op dat wij niet hoeven weten hoeveel uranium er in het gesteente zat, omdat wij alleen
maar hoeven meten wat aan het einde van de periode de verhouding lood/uranium is.
Hoe zeker zijn ze?
Dateren is niet zo eenvoudig is als wij het hebben beschreven. Wij zeiden al dat het gesteente om
te beginnen vrij moet zijn van lood. Dit is normaal niet het geval, in het begin is er al wat lood.
Dit geeft het gesteente wat men noemt een ingebouwde ouderdom, de klok begint niet op nul.
Ook namen wij aan dat het uranium helemaal afgesloten zat in het gesteente, dat er niets in of uit
kon. Dit kan soms inderdaad het geval zijn, maar niet altijd. Over lange tijdsperioden gerekend
kan er wat lood of uranium weglekken in het grondwater. Er kan ook uranium of lood in het
gesteente binnendringen, vooral als het afzettingsgesteente is. Daarom werkt de uranium
loodklok het best bij stollingsgesteenten.
Andere complicaties komen voort uit het feit dat een ander element, thorium, dat zich in het
mineraal kan bevinden, ook radioactief is en langzaam tot lood vervalt. Bovendien heeft uranium
een tweede isotoop chemisch gelijk maar met een andere massa die met een andere snelheid
vervalt en ook lood vormt. Elk eindigt in een andere loodisotoop, zodat wij niet alleen een
chemicus met zijn testbuisjes nodig hebben, maar ook een fysicus met een speciaal apparaat om
de verschillende isotopen, de loodsoorten met verschillende massa, te scheiden.
9
-De kalium argonklok
De meest gebruikte is de kalium argonklok. Kalium is een algemeen meest voorkomend element
dan uranium. Kalium bestaat hoofdzakelijk uit twee isotopen met massa’s 39 en 41, maar een
derde isotoop, kalium-40, is zwak radioactief. Een van de vervalprodukten is argon, een edelgas
dat ongeveer 1 procent van de atmosfeer uitmaakt. Kalium-40 heeft een halveringstijd van 1,4
miljard jaar, waardoor het bruikbaar is voor het meten van ouderdommen van tientallen
miljoenen tot miljarden jaren.
In tegenstelling tot uranium komt kalium het meest in de aardkorst voor. Het is een bestanddeel
van vele mineralen in heel algemene gesteenten, zowel stollings- als afzettingsgesteenten. De
voorwaarden waaronder de kalium-argonklok werkt, zijn dezelfde als hierboven uiteengezet: Het
kalium moet vrij zijn van argon wanneer de klok begint te lopen, dat wil zeggen, wanneer het
mineraal wordt gevormd. En het mineraal moet al die tijd een gesloten systeem blijven waaruit
geen kalium of argon mag ontsnappen en waarin beide elementen ook niet mogen
binnendringen.
Hoe goed werkt de klok in de praktijk?
Soms heel goed, andere keren slecht. Soms levert ze ouderdommen op die sterk verschillen van
de resultaten van de uranium loodklok. Normaal zijn de gevonden ouderdommen lager,
resultaten worden aan verlies van argon toegeschreven. Maar in andere gesteenten stemmen de
kalium- en uraniumdateringen heel nauw overeen.
-De rubidium strontiumklok
De rubidium strontiumklok is gebaseerd op het verval van rubidium tot strontium. Het verval van
rubidium verloopt heel langzaam. De halveringstijd is 50 miljard jaar, zelfs in de oudste
gesteenten is er zo weinig van vervallen dat er nauwkeurig gemeten moet worden om het extra
strontium-87 te onderscheiden van het oorspronkelijk al aanwezige strontium. Er is misschien
wel honderd keer zoveel strontium als rubidium in het mineraal aanwezig, en zelfs in een miljard
jaar vervalt er maar iets meer dan 1 procent van het rubidium. Ondanks deze moeilijkheden heeft
men in een aantal gevallen de hoeveelheid strontium kunnen meten die door radioactief verval is
geproduceerd. Deze klok is waardevol als het erom gaat ouderdommen die met andere methoden
zijn gevonden te controlleren.
Andere methodieken die gebruikt worden voor dateren van ouderdommen zijn, koolstofdatering
( hier wordt gebrukt gemaakt van C14 moederisotopen), heliumdatering, Jodium-xenon datering.
Argon-Argon datering, Lanthaan-barium datering.
10
Koolstof datering wordt veel gebruikt in de archeologie, omdat deze een zeer relatief korte
halveringstijd heeft. Deze vorm van datering is bruikbaar voor materialen tot ongeveer 60.000
jaar oud. Het is dus handig om de tijd te bepalen van fossielen die kort geleefd hebben. C14 heeft
een halfwaardetijd van 5736 jaar.
Planten nemen deze licht radioactieve vorm van koolstof op via hun gaswisseling en bouwen
deze in door hun fotosynthese en stofwisseling. Hierdoor krijgen dieren die van die planten leven
de isotoop binnen, en vervolgens weer dieren die van dieren leven, enzovoort. Alle levende
wezens hebben in hun lichaam dus nagenoeg dezelfde verhouding tussen 14C en de stabiele
koolstofisotopen als bestaat in de atmosfeer.
http://en.wikipedia.org/wiki/Radiometric_dating
http://nl.wikipedia.org/wiki/C14-datering
Fig.3 Productie van Carbon-14
http://www.weneedice.com/articles%20Has%20carbon%20dating.html
Welke radiometerisch datering gebruikt wordt is dus afhankelijk van de ouderdoms tijd dat nodig
is. Bij koolstof datering wordt er gebruikt gemaakt van dateringen van enkele honderd en
duizenden jaren, terwijl bij uranium-lood het gaat om het dateren van miljoenen en miljarden
Jaren.
11
Conclusie
Wij hebben gezien hoe radiometrische datering werkt en welke verschillende methoden er van
radiometrische datering zijn. De gebruikte methode hangt af van de ouderdom van het te bepalen
materiaal. Om de verschillende geologische processen op aarde beter te begrijpen, is het
belangrijk dat de ouderdom van de verschillende materialen bepaald kan worden. Daarom is
radiometrische datering een heel belangrijke techniek die onmisbaar is voor de geochemie en op
andere geologische vakgebieden.
Wij hebben uit het maken van dit verslag veel geleerd over radiometrische datering en kunnen
alle kennis goed gebruiken in onze verdere studie en carriere.
12
Bronnen:
Websites:
-http://www.talkorigins.org/faqs/dating.html -https://www.youtube.com/watch?v=2io5opwhQMQ (Bozeman Science)