uranserie-datering

Uranserie-datering, aldersdateringsmetoder som er basert på ulike vekter i de såkalte Uran-seriene (se radioaktivitet (naturlig radioaktivitet)).

Metodene bygger på at de tre tyngste nuklidene som finnes fritt i naturen, ²³⁸U, ²³⁵U og ²³²Th, er ustabile (radionuklider) og de spalter seg spontant til andre radionuklider for til slutt å ende opp i de stabile blyisotopene ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb og ²⁰⁸Pb. Spaltningen foregår slik at hver enkelt radionuklide dannes fra den ovenstående samtidig som den omdannes til en lavere (datternuklide). Når en gitt datternuklide dannes like fort som den nedbrytes, oppstår såkalt radioaktiv likevekt. Halveringstiden avgjør hvor mye det er av hver nuklide til enhver tid. Ett av leddene i ²³⁸U serien er en edelgass, radon (²²²Rn). Denne gassen lekker ut av alle uran-holdige materialer (berggrunn, løsmasser) og kan nå helsefarlige konsentrasjoner i gruver, kjellerrom og hus dersom utluftningen er for dårlig.

²⁰⁶Pb/²³⁸U-metoden. I gamle uranmineraler vil man ha likevekt i alle trinn i serien, dvs. bly, ²⁰⁶Pb, dannes kontinuerlig på bekostning av ²³⁸U. Det forutsettes at mineralet var fritt for bly da det ble dannet, eller at sammensetningen var kjent. Ved å måle hvor mye ²⁰⁶Pb som er dannet i forhold til ²³⁸U, kan alderen bestemmes. Metoden har rekkevidde til langt mer enn Jordens alder (4,5–5 mrd. år).

²³⁰Th/²³⁴U-metoden, er basert på at ²³⁰Th oppfører seg kjemisk forskjellig fra ²³⁸U og ²³⁴U når uranholdige mineraler forvitrer (thorium er praktisk talt uløselig under naturlige forhold), og systemet kommer ut av likevekt. Uran vil derimot lett transporteres i grunnvann og kan til slutt konsentreres i fossiler (knokler, skjell, torv) eller i mineraler (kalktuff, dryppstein). Uranet er da fritt for thorium. Etter som tiden går, vil ²³⁰Th nydannes til likevekt på nytt er oppnådd etter ca. 500 000 år. Metoden brukes mye i kvartærgeologi, da en her kan datere store klimaendringer (f.eks. overgang fra istider til mellomistider) meget presist. Ved bruk av massespektrometri kan f.eks. hendelser for 100 000 år siden dateres med en usikkerhet på mindre enn 500 år. Dersom en finner materialer som den kan brukes på, er metoden helt overlegen ¹⁴C-metoden (se aldersbestemmelse, C-14-datering).

210Pb-metoden er basert på at ²²²Rn slipper ut i atmosfæren, hvor den har en halveringstid på 3,8 dager. Spaltningsproduktene er ikke lenger gassformige og vil synke ned på jordoverflaten hvor de spaltes videre. Her vil blyisotopen ²¹⁰Pb konsentreres, da den har forholdsvis lang halveringstid. Den vil også avsettes på bunnen av hav og innsjøer, og dekkes over av nye lag. ²¹⁰Pb er derved en «moderløs» nuklide som vil være forsvunnet etter ca. 200 år. Ved å måle minkingen av ²¹⁰Pb nedover i sedimentlagene, kan en derved aldersbestemme de aller yngste lagene. Metoden brukes mye ved studier av forurensningshistorie og klimahistorie.