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)