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Lexikon der Geowissenschaften: Bleiisotope

Bleiisotope, das Schwermetall Blei besitzt insgesamt acht natürlich vorkommende Isotope. 214Pb, 212Pb und 211Pb sind radioaktive Zwischenglieder der natürlichen von den radioaktiven Nukliden der Elemente Thorium und Uran ausgehenden Zerfallsreihen, welche zu den stabilen Endgliedern 208Pb, 207Pb und 206Pb führen. Deren Anteil am gewöhnlichen Blei beträgt heute ca. 52,4%, 22,1% und 24,1%. Das nicht radiogene Isotop 204Pb stellt mit ca. 1,4% den restlichen Anteil, wobei die genaue isotopische Zusammensetzung erheblich abweichen kann. Die Bilanzgleichungen der beteiligten Zerfallsreihen lauten:

23290Th→20882Pb+6·42He+4β-+E

Halbwertszeit: 14,010·109 Jahre,

23880U→20682Pb+8·42He+6β-+E

Halbwertszeit:4,4683·109 Jahre,

23580U→20782Pb+7·42He+4β-+E

Halbwertszeit: 7,038·108 Jahre.

Zur Zeit der Erdentstehung war nur ein Teil des heute vorhandenen 208Pb, 207Pb und 206Pb zusammen mit dem 204Pb als primordiales Blei auf der Erde vorhanden. Ein Großteil des Bleis geht auf den Zerfall der genannten U- und Th-Nuklide im Verlauf der Erdgeschichte zurück. Aus primitiven Meteoriten, welche sich vermutlich gemeinsam mit der Erde aus einem isotopisch homogenen solaren Urnebel gebildet haben, leitet man die Zusammensetzung des primordialen Bleis ab: 58,86% 208Pb, 20,56% 207Pb, 18,59% 206Pb und 2,00% 204Pb = 208Pb/204Pb: 29,457, 207Pb/204Pb: 10,293, 206Pb/204Pb: 9,03066 (Canyon Diablo Troilit). Ausgehend von Pb-Isotopendaten irdischer U- und Th-freier Minerale sowie Schätzungen zur heutigen Zusammensetzung von Erdkruste und -mantel wurden verschiedene Modelle für die weitere Pb-isotopische Entwicklung der Erde formuliert. Das Plumbotectonics-Modell von Doe und Zartmann (1979) identifiziert vier Pb-isotopische Reservoirs (Unterkruste, Mantel, Orogene, Oberkruste), aus denen bzw. aus deren Mischung sich das Blei heutiger Gesteine herleiten läßt. Neuere Konzepte beziehen die Daten anderer Isotopensysteme (Sr, Nd) mit ein und differenzieren diese Reservoirs bzw. identifizieren weitere. Pb-Isotopenverhältnisse werden in der isotopischen Altersbestimmung (U-Pb-Methode), der Isotopengeochemie und in der Umweltgeochemie verwendet. [SH]

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