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Lumineszenzdatierung

 

Einleitung

Lumineszenz beschreibt die Emission von Licht, ohne die Temperatur des Körpers, der die Photonen emittiert, zu erhöhen. Lumineszenz kann zum Beispiel durch chemische Reaktionen, mechanische Energie (sog. Tribolumineszenz) oder durch Strahlungsenergie hervorgerufen werden. Falls die Lumineszenz durch Strahlungsenergie verursacht wird und unmittelbar nach Verschwinden der Strahlungsquelle endet, spricht man von Fluoreszenz. Sofern die Lumineszenzerscheinung nach Beendigung der Bestrahlung andauert, wird sie als sog. Phosphoreszenz bezeichnet.

 

Lumineszenzdatierung

Die Lumineszenzdatierung nutzt die Fähigkeit von Mineralen (hauptsächlich von Quarz und Feldspäten), Energie, die durch ionisierende Strahlung appliziert wird, zu speichern. Diese Strahlung wird verursacht durch den Zerfall natürlich vorkommender Radioisotope der Elemente Uran, Kalium und Thorium sowie durch die kosmische Strahlung. Das Ergebnis dieser Bestrahlung sind freie Elektronen, die in Fehlstellen des Kristallgitters gefangen werden können. Durch Stimulation dieser Elektronenfallen mit Hilfe geeigneter Energiequellen, wie etwa Licht oder Wärme, ist es möglich, die Elektronen zu befreien und die Anzahl der durch die Elektronen emittierten Photonen zu messen.

 

Strahlungsmodell
Strahlungsmodell.

 

Auf diese Weise sind Licht und Hitze in der Lage, alle Fallen des Minerals zu leeren und damit die „Uhr“ gewissermaßen auf Null zu setzen. Nachdem die Minerale wieder von Sedimenten überlagert und damit nicht mehr länger dem Sonnenlicht ausgesetzt sind bzw. nachdem sie nicht mehr länger dem Einfluss der Wärmequelle unterworfen sind, beginnen sie, Energie aus dem sie umgebenden Sedimenten zu akkumulieren. Das aber bedeutet Folgendes: je länger die Minerale „begraben“ sind, desto mehr Strahlungsenergie können sie akkumulieren und desto mehr Photonen können daher bei der erneuten Stimulation freigesetzt und gemessen werden. Damit ist das Lumineszenzsignal proportional zur Strahlungsenergie, welche das Mineral gespeichert hat. Das Alter kann demnach nach folgender Formel berechnet werden:

 

 

Datierbare Materialien

Mit Hilfe der Lumineszenzdatierung können insbesondere archäologische Keramiken sowie fluviale, äolische, glaziale und limnische Sedimente datiert werden. Im Hinblick auf die genannten Sedimente werden dabei Quarz- und Feldspatkörner für die Zwecke der Datierung extrahiert.

 

Datierungstechniken

Innerhalb der Lumineszenzdatierung können zwei hauptsächliche Methoden unterschieden werden:
1. Die Thermolumineszenz (TL), bei der die Proben durch Wärme stimuliert werden (Anwendungsbereiche: Keramiken, erhitztes Gestein, Sedimente)
2. Optisch Stimulierte Lumineszenz (OSL), im Rahmen derer die Proben Licht ausgesetzt werden (Hauptanwendungsbereich: Sedimente)

Es lassen sich verschiedene OSL-Techniken unterscheiden:

  • Grünlicht-Lumineszenz (GSL) – Feldspäte und Quarz
  • Infrarotstimulierte Lumineszenz (IRSL) – Kalifeldspat
  • Blaulicht-Lumineszenz (BSL) – Quarz
  • Rotlicht-Lumineszenz (RSl) – Vulkanische Feldspäte und Quarz

 

Für nähere Informationen sei auf die Seite "Messung" verwiesen. 

 

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