Thorium-Uran-Datierung, 230Th/234U-Datierung, physikalische Altersbestimmung der Uran-Zerfallsreihe, die auf dem Aktivitätsverhältnis von Tochterisotop 230Th zu Mutterisotop 234U in der Probe beruht. Das Verfahren ist prinzipiell für alle Materialien mit einem Mindestgehalt an Uran von ca. 0,1 μg/g geeignet und hat sich besonders für Tiefseesedimente, organogene Kalke, Travertin, Torf, Evaporite, Knochen und Zähne bewährt.

234U stellt ein Zwischenglied aus der Zerfallsreihe von 238U dar und zerfällt mit einer Halbwertszeit von 245.500 Jahren unter Aussendung von α-Strahlung in 230Th (alte Bezeichnung: Ionium). Dieses besitzt eine Halbwertszeit von 75.400 Jahren und zerfällt unter α-Emission in 226Ra (Radium) ( Abb.). Grundlage der Datierungsmethode ist das unterschiedliche geochemische Verhalten von Th und U, wodurch sich beim Schließen des Systems (Mineralneubildung u.a.) radioaktive Ungleichgewichte innerhalb der Zerfallsreihe ausbilden. Th wird aus Wasser fast vollständig durch Adsorption an Tonminerale und Schwebstoffe entfernt. Uran hingegen bildet stabile Carbonato-Komplexe und bleibt besonders im oxidierenden Milieu lange gelöst. Im wäßrigen Milieu gebildete Carbonate wie Höhlensinter oder Korallen sind daher nahezu frei von Th, während U fast vollständig eingebaut wird. Das Th/U- Aktivitätsverhältnis liegt damit bei etwa 0. Demgegenüber kommt es zu einer Anreicherung von 234U gegenüber 238U um den Faktor 1,15. Nach dem Schließen des Systems stellt sich das säkulare Gleichgewicht, bei dem die jeweiligen Tochter-/Mutter-Aktivitätsverhältnisse 1 betragen, gemäß der Zerfallsgesetze wieder ein. Unsicherheiten können durch das radioaktive Ungleichgewicht von 234U zu 238U, in die Probe eingelagertes detritisches 230Th, Umkristallisation (besonders von Aragonit in Calcit) und Mobilisierung des U auftreten.

Nach ihrer chemischen Isolierung werden die Isotope über ihre α-Energien spektrometrisch nachgewiesen, wobei Zugaben synthetischer Isotopengemische der Quantifizierung dienen. Mit Massenspektrometern lassen sich bis 10fach präzisere Daten gewinnen. Die Datierreichweite der Thorium-Uran-Datierung liegt zwischen 10 Jahren und etwa 550.000 Jahren, wobei die Genauigkeit mit geringeren U-Gehalten und zunehmendem Probenalter anwächst. [RBH]

Literatur: GEYH, M.A. (1983): Physikalische und chemische Datierungsmethoden in der Quartär-Forschung. Clausthaler Tektonische Hefte 19.


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