Die Vorgänge, die falsche Isochronen-Alter ergeben können, benötigen
besondere Bedingungen, die nicht im gesamten Spektrum an Gesteinen und Mineralien
gegeben sind, deren Alter bisher erfolgreich mit der Isochron-Methode bestimmt wurde.
Zudem wurden hierzu verschiedene radioaktive Isotope verwendet.
Nun wollen wir einige besondere Beispiele detailliert betrachten
Üblicherweise kann man leicht feststellen, ob diese Voraussetzung zutrifft.
Das wird nicht durch den Isochron-Graph selber (der in den meisten Fällen ein
solches Problem dadurch anzeigen kann, daß die Koordinaten der Meßwerte
nicht auf einer Geraden liegen) sichergestellt, sondern durch den Fundort und die
geologischen Beziehungen der für die Datierung ausgewählten Proben.
Wenn diese Grundvoraussetzung nicht zutriftt, ist es manchmal dennoch möglich,
einen Isochron-Graphen zu erhalten, dessen Koordinaten der Meßwerte recht
gut auf einer Geraden liegen. Das so erhaltene Alter entspricht aber höchstwahrscheinlich
nicht der Zeit der Kristallisation jeder Probe. Es könnte sich dabei um die
Zeit handeln, zu der die einzelnen Proben sich aus einem gemeinsamen Pool von Materie
trennten oder das Alter des Ausgangsmaterials. Das so erhaltene Alter ist sinnvoll,
wenn es auch nicht das gewünschte ist (d.h. die Kristallisationszeit der untersuchten
Probe).
Betrachten wir ein altes Gestein (was aus einer Isochrone hervorgeht, die eine
deutlich von Null verschiedene Steigung aufweist), das aus Mineralien besteht, die
unterschiedliche Schmelzpunkte aufweisen. In diesem Fall haben die Mineralien mit
dem niedrigsten Schmelzpunkt die niedrigsten Verhältnisse von P-zu-D
i und D-zu-D i .
Das Gestein wird langsam erhitzt und zu verschiedenen Zeiten gelangen geschmolzene
Portionen in einer Reihe von Lava-Flüssen an die Oberfläche. Die ersten
Lava-Flüsse werden eine Isotopen-Zusammensetzung haben, die der der Mineralien
mit den niedrigsten Schmelzpunkten entspricht; die letzten eine Isotopen-Zusammensetzung,
die sehr nahe bei der der Mineralien mit den höchsten Schmelzpunkten liegt.
Die einzelnen Lava-Flüsse sind nicht cogenetisch. Sie trennten sich
nicht zu etwa zur selben Zeit aus einem von der Isotopenzusammensetzung her gesehen
homogenen Vorrat an Materie.
Der Einfachheit halber wollen wir annehmen, daß es drei Lava-Flüsse
gab, jeder mit einer Zusammensetzung, die den Koordinaten der Meßwerte der
vorigen Abbildung entspricht:
Es ist anzunehmen, daß zumindest eine geringe chemische Differenzierung in jeder Schmelze stattgefunden hat, und daß dadurch die Mineralien in jedem einzelnen Lava-Fluß eine Isochrone aufweisen wird, die einem sehr viel jüngeren Alter entspricht (dem tatsächlichen Alter des jeweiligen Lava-Flusses):
 Abbildung 17: Isochrone der Mineralien (rot) der verschiedenen Lava-Flüsse ergeben verschiedene junge Alter |
Die Koordinaten der Meßwerte für die Gesamtzusammensetzung jedes Lava-Flusses
liegen auf einer Isochronen, die dem Alter der Kristallisation des Ursprungsmaterials
entspricht, das viel höher als das jedes der Lava-Flüsse ist. Diese Art
eines geerbten Alters ist gut verstanden, intensiv in der Literatur diskutiert
und üblicherweise durch geeignete Wahl der Proben leicht zu vermeiden.
Beachten Sie auch, daß die chemische Differenzierung zur Zeit des spätesten Schmelzens (was zu den runden Punkten in Abbildung 17 führt) eine beträchtliche Streuung in den Isochron-Graphen einführt, wenn irgend etwas anderes als das gesamte Gestein gemessen wird:
 Abbildung 18: Die Koordinaten der Meßwerte für die einzelnen Mineralien zeigen eine Streuung aufgrund der chemischen Differenzierung beim letzten Schmelzen |
Betrachten Sie zwei vollkommen voneinander unabhängige Quellen von Material, A und B , die eine unterschiedliche Isotopen-Zusammensetzung aufweisen.
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Material |
(ppm) |
(ppm) |
(ppm) |
--- D i |
--- D i |
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Tabelle 1: Zusammensetzung zweier Quellen
Jede könnte als ein Koordinatenpunkt in einem Isochron-Graphen eingetragen
werden:
Wenn diese beiden Quellen in einem einzigen Gestein zusammengemischt würden, und zwar so, daß die verschiedenen Proben im Gestein mit einer verschiedenen Zusammensetzung an A und B ohne chemische Differenzierung vorliegen, dann würde man ein Endresultat erhalten, das in etwa so aussieht:
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Quelle |
(ppm) |
(ppm) |
(ppm) |
--- D i |
--- D i |
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Tabelle 2: Proben eines Gemischs, das jeweils unterschiedliche
Anteile von A und B
enthält
Wenn man diese Daten in einem Isochron-Graphen einträgt, liegen alle Koordinaten
für die Meßwerte auf einer Geraden, die durch die Koordinaten von A
und B geht.
Eine Vermischung könnte daher als ein unüberwindbares Problem erscheinen.
A und B können absolut unabhängig voneinander
entstanden sein, obwohl ihre Meßdaten problemlos in einem Isochron-Graphen
aufgetragen werden können. Die Gerade A B könnte jede
beliebige Steigung aufweisen.
Dieser Umstand erlaubt aber auch eine ungefähre Abschätzung, welcher
Prozentsatz von Isochronen aufgrund von Vermischung einen colinearen Graphen erzeugt.
"Sinnvolle" oder ("gültige") Isochronen müssen eine
Steigung von Null oder einen positiven Wert aufweisen; "gemischte"Isochronen
können jede beliebige Steigung haben. Wenn Isochrone mit negativen Steigungen
(die durch Vermischung enstanden sein müssen) einigermaßen häufig
wären, dann könnte man vermuten, daß Vermischung eine Erklärung
für eine beträchtliche Fraktion aller angeblich gültigen "alten"
Isochronen darstellen könnte. Das ist aber nicht der Fall.
Zusätzlich gibt es aber einen relativ einfachen Test, der Vermischung in
den meisten Fällen aufdecken kann. Der Test ist ein Graph mit derselben Y-Achse
wie der Isochron-Graph, aber einer X-Achse mit dem reziproken Wert der Gesamtmasse
des Tochterelements ( D+ D i
).
Im Fall der oben verwendeten Beispieldaten würde man folgende Werte erhalten:
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Quelle |
(ppm) |
(ppm) |
(ppm) |
------ (D+D i) (ppm -1) |
--- D i | |
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Tabelle 3: Daten für den Graphen der Mischung
Der daraus sich ergebende Graph für die Mischung sieht wie folgt aus:
Wenn die Koordinaten der so erhaltenen Meßwerte auf einer Geraden liegen,
ist die Isochrone vermutlich das Ergebnis einer Vermischung und gibt wahrscheinlich
kein echtes Alter wider.
Wenn die Koordinaten der Meßwerte im Mischungs-Graphen jedoch nicht auf
einer Geraden liegen:
... dann ist die Isochrone vermutlich kein Ergebnis einer Vermischung
und das errechnete Alter ist sehr wahrscheinlich real.
Diese Veröffentlichung unterstützt aber die Sache einer jungen Erde
nicht besonders. Zheng diskutiert vier Möglichkeiten, durch die eine nicht
korrekte Isochrone entstehen kann:
Isochronen durch Vermischung
Darauf bin ich schon oben eingegangen; in den meisten Fällen würde sie
durch den Vermischungs-Graphen entdeckt werden.
Scheinbare Isochrone durch Metamorphose
Darauf bin ich schon oben eingegangen; erfordert besondere Bedingungen und ergibt
ein Alter, das zwischen der ursprünglichen Kristallisation und dem Ereignis
liefert, das die Isochrone teilweise zurücksetzte. Benötigt ein altes
Ausgangsmaterial, das auf einer jungen Erde nicht vorhanden wäre.
Während man jeden dieser Einflüsse dazu verwenden kann, einige verwirrende
oder widersprüchliche Datierungs-Ergebnisse zu erklären, könnte keiner
vernünftigerweise alle (oder auch nur die meisten) Isochron-Datierungen erklären,
die mit einer jungen Erde nicht vereinbar sind.
Die meisten [ungenauen Alter] werden durch geeignete Sicherheitsmaßnahmen erkannt, wie Standards und Wiederholungen, aber einige werden erst lange nach deren Veröffentlichung erkannt. Kurz, die radiometrischen Verfahren zur Altersbestimmung ergeben in den meisten Fällen verläßliche Werte, aber nicht immer.
[...]
Mit ausreichenden Quervergleichen, Sorgfalt und Erfahrung werden wir wirklich sehr selten getäuscht werden, und wenn, dann üblicherweise nicht lange.
(1992, p. 1)
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