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Lexikon der Geographie: quartärgeologische Datierungsmethoden

quartärgeologische Datierungsmethoden, umfassen eine Reihe von Verfahren, mit denen das Alter quartärer Ablagerungen bestimmt werden kann. Das chronostratigraphische Grundgerüst für das Quartär stammt aus den Sauerstoff-Isotopenuntersuchungen (Sauerstoffisotopenkurve) der Tiefsee-Bohrkerne. Die beiden Sauerstoffisotope 16O und 18O kommen zu unterschiedlichen Anteilen im Meerwasser vor. Bei der Verdunstung wird dem Meerwasser bevorzugt das leichtere 16O entzogen. Gewöhnlich hat dies keinen Einfluss auf die Isotopenzusammensetzung des Meerwassers, da Sauerstoff durch den Wasserkreislauf in gleichen Anteilen wieder ins Meer zurückgelangt. Wird jedoch in einer Kaltzeit ein großer Teil des Niederschlags in Form von Gletschereis auf dem Festland zurückgehalten, so ändert sich die Zusammensetzung des Meerwassers zugunsten des schwereren Isotops 18O. Kalkschalige Lebewesen (z.B. Foraminiferen) bauen zu ihren Lebzeiten Sauerstoffisotope in der Zusammensetzung in ihre Gehäuse ein, die sie im Meerwasser vorfinden. Ihre Fossilien können daher zur Rekonstruktion der Klimazyklen des Quartärs genutzt werden. Änderungen im erdmagnetischen Feld (Erdmagnetismus) sind nicht nur an der unterschiedlichen Einregelung magnetischer Minerale in erstarrter Lava feststellbar, sondern auch an der abweichenden Einregelung magnetischer Körner in feinkörnigen Sedimenten. Die gegenwärtige Brunhes-Epoche hat etwa 780.000 v.h. eingesetzt; davor war das Magnetfeld der Erde umgekehrt (revers) polarisiert. Die Matuyama-Epoche (780.000 – 2,6 Millionen Jahre vor heute) war durch zwei Abschnitte normaler Polarisierung unterbrochen (Olduvai Event, Jaramillo-Event). Die Matuyama/Brunhes-Grenze sowie die Ober- und Untergrenzen der events sind wichtige Zeitmarken für die Datierung langer Schichtenfolgen.
Verschiedene Verfahren der radiometrischen Altersbestimmung lassen sich auf bestimmte Ablagerungen und bestimmte Zeitabschnitte des Quartärs anwenden. Dazu gehören die Radiokarbonmethode (14C), die Kalium-Argon-Datierung und die Uranreihen-Datierung. Die Radiocarbondatierung wird für organisches Material von einem Alter bis zu 70.000 Jahren verwendet. Mit der Kalium-Argon-Datierung können vulkanische Gesteine bis zu einem Alter von vielen Millionen Jahren datiert werden. Mit der Uranreihen-Datierung können Kalke und Molluskenschalen bis zu einem Alter von etwa 500.000 Jahren datiert werden. Hinzu kommt die Datierung mithilfe der Spaltspuren, die beim Zerfall radioaktiven Urans (238U) in bestimmten Mineralen (z.B. Zirkon) zurückbleiben. Die Methode wird zur Datierung vulkanischer Gesteine angewandt.
Strahlung führt dazu, dass das Kristallgitter von Mineralen mit zunehmendem Alter stärkere Schäden aufweist. Diese Schäden können mit der Thermolumineszenz-Datierung (TL), der optisch stimulierten Lumineszenz-Datierung (OSL) oder der Elektronen-Spin-Resonanzdatierung (ESR) zur Altersbestimmung genutzt werden. Während die TL-Datierung vor allem in jungpleistozänem Löss gute Ergebnisse zeigt, kann die OSL zur Datierung von Schmelzwasserablagerungen eingesetzt werden. Mit der ESR können Carbonate (z.B. Tropfsteine oder Molluskenschalen) datiert werden. Die Methode kann auf das gesamte Quartär angewendet werden. Zur relativen Altersbestimmung von Molluskenschalen kann auch die Untersuchung von Aminosäuren (Aminosäuremethode) genutzt werden. Die Methode beruht darauf, dass sich nach dem Tode der Organismen das Verhältnis links- und rechtsdrehender Isomere zueinander langsam ändert, bis nach mehr als 300.000 Jahren ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Die Umwandlung ist artenspezifisch und temperaturabhängig. Vor allem für nacheiszeitliche Ablagerungen können Verfahren wie die Warvenchronologie, Dendrochronologie oder Lichenometrie eingesetzt werden.

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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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