Terrestrische kosmogene Radionuklide

© Stephanie Neuhuber, IAG, Universität für Bodenkultur (BOKU) Wien

© Julia Schenk, AlpSenseBench

  • Die kosmogenen Nuklide 7Be (T1/2 = 53 Tage), 10Be (T1/2 = 1,39 Ma), 26Al (T1/2 = 0,7 Ma) und 36Cl (T1/2 = 301 ka) werden kontinuierlich durch solare und kosmische Strahlung in der Erdatmosphäre gebildet. Mit ihrer Hilfe können vor allem natürliche Archive wie Eisbohrkerne, Sedimente oder aber auch Wasser datiert werden. Wird dabei eine höhere, oder niedrigere Produktion der oben genannten Nuklide im Vergleich mit der heutigen Rate festgestellt, kann dies Hinweise auf zusätzliche Quellen kosmischer Strahlung oder auf Veränderungen der Magnetfelder der Erde oder unserer Sonne in der Vergangenheit, geben. Zusätzlich kann mittels 10Be, 26Al und 36Cl die Dauer gemessen werden, die ein Gestein an der Oberfläche kosmischer Strahlung ausgesetzt war.­ Diese sogenannte Oberflächenexpositionsdatierung kann Aufschluss über Prozesse an der Erdoberfläche geben und z.B. benützt werden um Gletscherbewegungen zu erforschen. Durch die Messung von zwei Nukliden mit unterschiedlichen Halbwertszeiten, z.B. 10Be und 26Al, in Sedimenten oder Grundgestein können sogenannte Überdeckungsalter bestimmt werden. Typische Proben für dieses „Burial Dating“ wären Sedimente, die in Höhlen eingespült worden sind, oder bedeckte Fluss- und Seesedimente.
  • Die neu entwickelte Anlage ILIAMS (Ion Laser InterAction Mass Spectrometry) am Forschungsbeschleuniger VERA, verbessert die Möglichkeit zur Messung von 26Al und 36Cl durch lasergestützte Isobarenunterdrückung von 26Mg bzw. 36S. Durch das fast völlige Abscheiden der Isobare können Blankwerte bis zu 26Al/27Al = 3×10–16 bzw. 36Cl/35Cl = 3×10-16 erreicht werden.
  • Video: Im Rahmen des RADIATE-Projekts haben wir in Zusammenarbeit mit Science Animated ein animiertes Video produziert, das die Funktionsweise der Beschleunigermassenspektrometrie (AMS) erklärt. Es zeigt faszinierende Anwendungen und was wir mit AMS über die Erde und darüber hinaus erfahren können. Abrufbar auf YouTube (Link).
  • Weitere Informationen zu terrestrischen kosmogenen Radionukliden finden Sie in unserem Beitrag im Blog der European Association of Geochemistry (EAG).

Informationen für Nutzer*innen zur Probenpräparation

NuklidMaterialgemischt mit ...KathodenmaterialReferenz
10BeBeOBeO:Nb = 1:2 bis 1:4 nach Masse
(min. 0,7 mg Nb)1		Cu (mit Cu-Pin)

Bachelorarbeit Ibrahimovic

26AlAl2O3Al2O3:Fe = 1:1 bis 1:2 nach Masse
(min. 0,7 mg Fe)2		Cu (mit Cu-Pin)(Lachner et al., 2021)
36ClAgClgemischt und gepresst bei VERACu (mit Cu-Pin)

(Lachner et al., 2019)

 

41CaCaF2CaF2:PbF2 = 1:9
nach Masse
(min. 0,7 mg PbF2)3		Cu (mit Cu-Pin)(Martschini et al., 2022)

 

Bitte die Probenbehälter mit folgenden Stiftfarben beschriften: für 10Be in schwarz, für 26Al in blau, für 36Cl in grün und für 41Ca in rot.

 

Materialien, die bei VERA verwendet werden:

1: Sigma Aldrich Niob-Pulver, <45 micron, 99,8%

2: Fisher Eisen-Pulver, -200 mesh, 99+%

3: Fisher Blei(II)-fluoride, Puratronic™, 99,997%

 

Kontaktpersonen:
Silke Merchel, Martin Martschini
Referenzen:

Technik:

  1. Lachner, J., Martschini, M., Kalb, A., Kern, M., Marchhart, O., Plasser, F., Priller, A., Steier, P., Wieser, A., & Golser, R. (2021). Highly sensitive 26Al measurements by Ion-Laser-InterAction Mass Spectrometry. International Journal of Mass Spectrometry, 465, [116576]. https://doi.org/10.1016/j.ijms.2021.116576
  2. Lachner, J., Marek, C., Martschini, M., Priller, A., Steier, P., & Golser, R. (2019). 36Cl in a new light: AMS measurements assisted by ion-laser interaction. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. Section B. Beam Interactions with Materials and Atoms, 456, 163-168. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2019.05.061
  3. Steier, P., Martschini, M., Buchriegler, J., Feige, J., Lachner, J., Merchel, S., ... & Golser, R. (2019). Comparison of methods for the detection of 10Be with AMS and a new approach based on a silicon nitride foil stack. International Journal of Mass Spectrometry, 444, 116175. https://doi.org/10.1016/j.ijms.2019.116175
  4. Martschini, M., Lachner, J., Hain, K., Kern, M., Marchhart, O., Pitters, J., Priller, A., Steier, P., Wiederin, A., Wieser, A. & Golser, R. (2022). 5 years of Ion-Laser InterAction Mass Spectrometry - status and prospects of suppresion in AMS by lasers. Radiocarbon 64, 555-568. https://doi.org/10.1017/RDC.2021.73

 

Anwendungen:

  1. van der Woerd, J., Moreno-Martin, D.S., Roupert, R.C., Mathieux, B., Perrone, T., Rixhon, G., Merchel, S., Mériaux, A.-S. & Chabaux, F (2024). Relief stability of western Europe middle mountains from morphometry and 10Be denudation rates: the Strengbach catchment case in the central Vosges massif. EGU General Assembly 2024. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu24-12254
  2. Lausecker, M., Wieser., A., Marchhart, O., Koll, D., Lachner, J., Merchel, S. & Adolphi, F. (2024). Towards dating marine sediments using 26Al. EGU General Assembly 2024. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu24-11631
  3. Temovski, M., Wieser, A., Marchhart, O., Braun, M., Madarász, B., Kiss, G.I., Palcsu, L. & Ruszkiczay-Rüdiger, Z. (2024). Pleistocene valley incision, landscape evolution and inferred tectonic uplift in the central parts of the Balkan Peninsula – Insights from the geochronology of cave deposits in the lower part of Crna Reka basin (N. Macedonia). Geomorphology 445, 108994. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2023.108994
  4. Bhattacharjee, S., Bookhagen, B., Sinha, R., Wieser, A. & Marchhart, O. (2023). 26Al and 10Be concentrations from alluvial drill cores across the Indo-Gangetic plain reveal multimillion-year sediment-transport lag times. Earth and Planetary Science Letters 619, 118318. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118318
  5. Ruszkiczay-Rüdiger, Z., Temovski, M., Kern, Z., Madarász, B., Milevski, I., Lachner, J. & Steier, P. (2022). Late Pleistocene glacial advances, equilibrium-line altitude changes and paleoclimate in the Jakupica Mts (North Macedonia). CATENA 216(A), 106383. https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106383
  6. Ruszkiczay-Rüdiger, Z., Neuhuber, S., Braucher, R., Lachner, J., Steier, P., Wieser, A., & Braun, M. (2021). Comparison and performance of two cosmogenic nuclide sample preparation procedures of in situ produced 10Be and 26Al. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 329(3), 1523-1536. https://doi.org/10.1007/s10967-021-07916-4
  7. Stübner, K., Bookhagen, B., Merchel, S., Lachner, J. & Gadoev, M. (2021). Unravelling the Pleistocene glacial history of the Pamir mountains, Central Asia. Quaternary Science Reviews 257, 106857. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.106857
  8. Neuhuber, S., Plan, L., Gier, S., Hintersberger, E., Lachner, J., Scholz, D., Lüthgens, C., Braumann, S., Bodenlenz, F., Voit, K., & Fiebig, M. (2020). Numerical age dating of cave sediments to quantify vertical movement at the Alpine-Carpathian transition in the Plio- and Pleistocene. Geologica Carpathica, 71(6). https://doi.org/10.31577/GeolCarp.71.6.5
  9. Yildirim, C., Shildgen, T.F., Echtler, H., Melnick, D., Bookhagen, B., Çiner, A., Niedermann, S., Merchel., S., Martschini, M., Steier, P. & Strecker, M.R. (2013). Tectonic implications of fluvial incision and pediment deformation at the northern margin of the Central Anatolian Plateau based on multiple cosmogenic nuclides. Tectonics, 32(5), 1107-1120. https://doi.org/10.1002/tect.20066

Forschungspartner: