Neue Datierungstechnik mit Sandkörnern

In einem STW-Projekt der Staatlichen Universität Groningen ist es Forschern gelungen, anhand einiger Sandkörner zu bestimmen, wie lange es her ist, dass die Körner zum letzten Mal dem Tageslicht ausgesetzt wurden. Die Datierungsmethode ist nützlich, um den Sandtransport entlang der Küste kartieren zu können. Auch forensische Forschungen können Vorteil davon haben.

Sand, der in Paketen entlang der Küste abgesetzt wird, enthält das Mineral Zirkon (Zirkoniumsilikat). Zirkon ist oft mit den Spurenelementen Uran und Thorium ’verschmutzt’. Die Verschmutzungen senden Alfastrahlung aus und verursachen so Schaden an der Kristallstruktur der Zirkonsandkörner. Je länger die Bestrahlung gedauert hat, desto mehr Schaden im Mineral entstanden ist. Der Schaden wird jedoch durch Sonnenlicht oder Erhitzung auf einige hundert Grad Celsius aufgehoben. Strandsand, der an der Oberfläche liegt, wird deshalb wenig Schaden aufweisen. Sand, der tiefer liegt, aber viel.

In einem STW-Projekt unter der Leitung von Prof. H.W. den Hartog haben Groninger Forscher eine Methode entwickelt, um den Schaden in Zirkon zu messen, um so das Alter von Sandsedimenten zu bestimmen. Sie erhitzten sorgfältig ausgewählte Zirkonsandkörner. Dabei heilt der Schaden im Zirkon aus. Das ist mit der Aussendung von sichtbarem Licht (Thermolumineszenz) verknüpft. Je mehr Schaden ausheilt, desto höher ist die Intensität des ausgesandten Lichts. Zirkonkörner aus alten Sedimenten, die vor langer Zeit zum letzten Mal dem Sonnenlicht ausgesetzt wurden, wurden lange von Alfastrahlung bestrahlt, zeigen viel Schaden und werden daher viel Licht ergeben.

Für die Datierungsmethode eignen sich nur Zirkonkörner, die transparent sind. Diese lassen das Licht der Thermolumineszenz nämlich ungehindert durch. Um diese ’Zirkonjuwelen’ aus dem Zirkonteil des Sands auszuwählen, in dem farbige und manchmal sogar dunkle Körner mit viel irreparablem Schaden vorkommen, entwickelten die Forscher eine neue Auswahlanlage. Eine elektrische Technik trennt ideale, klare, elektrisch nicht leitfähige Zirkonkörner von ungeeigneten, dunklen und farbigen, leitfähigen Zirkonkörnern, die die Datierungen stören.

Mit Zirkon sind in Zukunft vielleicht Sandkörner mit einem Alter bis zu hunderttausend Jahren datierbar. Die Methode kann weltweit angewandt werden, weil Zirkon überall und in fast allen Sedimenten vorkommt. Die Forscher vermuten, dass Datierung von Sedimenten möglich ist, wenn sie mindestens ein Jahr alt sind. Außerdem gibt es vielversprechende Möglichkeiten für forensische Datierungsuntersuchungen. So kann der Ort eines Verbrechens datiert werden. Zum Beispiel im Falle illegaler Schuttabladung oder, wenn Kriminalbeamte Informationen über den Moment suchen, zu dem Gegenstände begraben wurden.

Die Forscher haben bereits die Probe aufs Exempel gemacht. Von einem 175 Jahre alten Sandmuster aus den Zwanenwater-Dünen auf der niederländischen Insel Ameland ergab die Zirkondatierungsmethode ein Alter von 177 Jahre.

Nähere Informationen bei Prof. Dr. H.W. den Hartog (RUG, Labor für Festkörperphysik), Tel. +31 (0)50 3634789, Fax +31 (0)50 3634879, E-Mail: h.w.den.hartog@phys.rug.nl.