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Testing the potential of auto-regenerated luminescence of zircons for high-resolution dating application to decipher Holocene landscape dynamics

Projektleiter: Prof. Ludwig Zöller

Projektstart: 2015
Geldgeber:

BFHZ (Bayrisch Französisches Hochschulzentrum)

Projektmitarbeiter:

Externe Partner:

Dr. Sebastian Kreutzer, Dr. Norbert Mercier (Université Bordeaux Montaigne, FR)


Lumineszenz-basierte Chronologien von Geo-Archiven sind von entscheidender Bedeutung für die quartäre Landschaftsentwicklung. Hauptsächlich werden hierzu die thermisch stimulierte Lumineszenz (TL) und die optisch stimulierte Lumineszenz (OSL) von Quarz und Feldspat verwendet. Das Sedimentationsalter, d.h. der Zeitpunkt der letzten Belichtung, ergibt sich aus dem Verhältnis der akkumulierten Strahlendosis im Mineral zur pro Zeiteinheit absorbierten Dosis (Dosisrate), die hauptsächlich aus der natürlichen Radioaktivität resultiert. Die Schwierigkeit, die externe Dosisrate verlässlich zu bestimmen, reduziert sowohl Genauigkeit, als auch Präzision von Lumineszenzaltern drastisch. Das wirkt sich besonders auf holozäne Proben aus, bei denen eine höhere Präzision erforderlich ist, um auch kleinste Landschaftsveränderungen auf historischen Zeitskalen verfolgen zu können. Eine alternative, aber bislang unzureichend getestete Methode basiert auf der auto-regenerierten Lumineszenz von Zirkonen. Zirkone besitzen sehr hohe Konzentrationen an U und Th (ein bis zwei Größenordnungen höher als bei typischem Sediment), und folglich eine hohe interne Dosisrate. Dies erlaubt, die sehr viel geringere externe Dosisrate bei der Altersberechnung zu vernachlässigen. Vereinfacht besteht die Auto-Regenerierungs-Methode aus dem Messen der Lumineszenz und einem anschließenden Lagern der Zirkonprobe im Dunkeln, bis sich durch die hohe interne Strahlung von alleine wieder ein messbares Lumineszenzsignal aufgebaut hat. Das Signal nach dieser bekannten Lagerungsdauer wird dann mit dem natürlichen Signal verglichen, um das Sedimentationsalter zu ermitteln. Die Pilat-Düne wurde als ‚natürliches Labor‘ zum Testen dieser Methode ausgewählt, da sie in den letzten Jahren intensiv erforscht wurde und bereits auf Feldspat-IRSL- und C-14 Daten beruhende Referenz-Chronologien existieren. Diese Untersuchungen sind als Pilot-Projekt gedacht, um die bilaterale Zusammenarbeit beider Labore zu initiieren.

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