Die Entschlüsselung von Altersdispersion in der Apatit-(U-Th-Sm)/He-Datierung durch einen Multi-Parameter-Ansatz

• Antragsteller: Dr. Birk Härtel
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531299808

Die (U-Th-Sm)/He-Analyse des Minerals Apatit (AHe) datiert die Abkühlung eines Gesteine durch den Temperaturbereich von ~40-80 °C. Die Methode ist daher ideal für die Untersuchung der thermischen Geschichte in den oberen 1-5 km der kontinentalen Kruste. Häufig wird jedoch die geologische Interpretation der Altersdaten durch Altersdispersion innerhalb einer Probe erschwert, d. h. durch die Variation des Alters einzelner Körner über die analytische Unsicherheit hinaus. Die Streuung der Alter resultiert aus dem Zusammenspiel der thermischen Geschichte der Probe und der Variation spezifischer Apatit-Korn-Eigenschaften wie Zonierung, chemische Zusammensetzung oder Kristallinität resultiert. In Sedimenten wird die Streuung durch die Vererbung von Helium aus der Zeit vor der Ablagerung verstärkt. Da die derzeitigen Modelle nicht ausreichen, um alle Altersvariationen zu erklären, ist die Erforschung ihrer Ursachen eine der größten Herausforderungen in der Apatit-Thermochronologie. Mein Ziel in diesem Forschungsprojekt ist es, diese Ursachen zu untersuchen, indem ich die AHe-Datierung mit Messungen zusätzlicher Parameter wie Korngröße, chemischer Zusammensetzung, und Kristallinität kombiniere und deren Beziehung zu den Altersvariationen analysiere. Der konventionelle Datierungs-Ansatz, bei dem ganze Apatit-Körner zur Analyse entgast und aufgelöst werden, ist für dieses Vorhaben suboptimal: er erlaubt nur die Untersuchung einer kleinen Anzahl von Körnern und erschwert die Messung weiterer Parameter. Im Gegensatz dazu hat die neu entwickelte Laser-Ablations-AHe-Datierung das Potenzial, die Ursachen der Altersdispersion aufzuklären, da sie die Analyse von Hunderten von Körnern bei gleichzeitiger Messung weiterer Eigenschaften ermöglicht. Das Projekt umfasst die Datierung von Gesteinsproben unterschiedlicher thermischer Geschichte, um die Unterschiede zwischen den beiden Messmethoden zu quantifizieren und zu untersuchen, wie sich der Temperaturverlauf über geologische Zeiträume auf die Beziehung zwischen Korneigenschaften und Alter auswirkt. Außerdem werde ich Sedimentproben analysieren, um die Auswirkungen ihrer Vorgeschichte zu untersuchen. Ich erwarte, dass diese Ergebnisse eine neue Grundlage für die Interpretation von disperser AHe-Daten bilden, die geologische Anwendung der Datierung verbessern und den Weg für die Untersuchung der Altersdispersion bei anderen Datierungsmethoden weisen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeberin: Professorin Dr. Eva Enkelmann