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Ein Chronometer namens Zirkon

Eine Uhr für die älteste Gesteine

Wie alt ist unser Planet? Um dies zu beantworten, reicht die Radiokarbonmethode nicht aus, denn sie deckt nur die jüngste Vergangenheit der Erde ab. Wie datiere ich so etwas Grundlegendes wie die Erdentstehung aber dann? Es ist eine erstaunliche Erkenntnis der Geowissenschaftler, dass man zum Beantworten dieser Frage am besten den Mikrokosmos betrachtet und seinen Blick auf einzelne Mikrominerale im Innern der Gesteine richtet. Aus ihrer Untersuchung lässt sich ein Bild zeichnen, das die Entwicklung und die zeitliche Abfolge der Erdgeschichte auf globalem und kontinentalem Maßstab wiedergibt.

Bis zu einem Zentimeter große Zirkon-Kristalle in einem Gesteinsstück aus Quarz und Biotit. © Rob Lavinsky, iRocks.com / CC-by-sa-3.0

Eines dieser mikroskopisch kleinen Zeitarchive, ist Zirkon, das „Starmineral“ für das Verständnis der Erdgeschichte. Diese Verbindung aus Zirkonium, Silizium und Sauerstoff das älteste bekannte Mineral der Erde, es existierte bereits vor rund 4,4 Milliarden Jahren. Gleichzeitig ist Zirkon in der Erdkruste auch relativ häufig. Es findet sich den Gesteinen als mikroskopisch kleine Partikel von 0,05 bis 0,3 Millimetern.

Uran – gefangen im Kristallgitter

Für die Datierung ist aber eine andere Eigenschaft des Zirkons das Spannende: In seiner Kristallstruktur enthält es Spuren von Uran. Da dieses radioaktive Element im Laufe der Zeit zu verschiedenen Bleiisotopen zerfällt, lässt sich das Verhältnis von Uran zu Blei für die Datierung nutzen. Je früher das einschließende Zirkon kristallisierte, desto mehr Zerfallsprodukte des Urans sind in seinem Kristallgitter enthalten.

Im Gegensatz zur Radiokarbonmethode reicht die „Uhr“ des Zirkons so weit zurück, wie es dieses Mineral gibt – bis zu 4,4 Milliarden Jahren. Daher eignet sich diese Methode besonders gut, um das Alter von Gesteinen zu bestimmen. Dafür ist es, wegen der langen Halbwertszeiten des Zerfalls von Uran zu Blei, für Zeiträume kleiner als etwa eine Million Jahren nicht geeignet.

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Bernd Kober, Bernd Kromer / Ruperto Carola , Universität Heidelberg
Stand: 30.11.2012

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Zeitzeugen der Erde
Wie Wissenschaftler die Spuren der Vergangenheit datieren

Die Kohlenstoff-Uhr
Wie funktioniert die Radiokarbonmethode?

Ein Chronometer namens Zirkon
Eine Uhr für die älteste Gesteine

Europas Wurzeln auf der Spur
Zirkon hilft bei der Rekonstruktion der Kontinentgeschichte

Spaltspuren als Wärme-Anzeiger
Was Uran in Mineralen über die Geschichte eines Gesteins verrät

Holz, Seegrund und leuchtende Keramik
Die Zeitaufzeichnungen der Natur

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