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Entwicklung einer Mikrobeprobung zur Th/U-Datierung und Anwendung an quartären Travertinen aus dem Thüringer Becken

Mallick, Ronzon

English Title: Development of a micro-sampling technique for Th/U dating of quaternary travertines in the Thuringia basin

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Abstract

Die Datierung von sekundären Karbonaten, wie Travertinen ist von großer Wichtigkeit, da archäologisch interessante Funde, wie Werkzeuge und Knochenfragmente im Travertin konserviert wurden. Travertine bestehen aus mindestens drei Calcitphasen, aus feinkörnigem, primärgebildetem Mikrit, aus grobkörnigem, primärgebildetem Sparit und aus sekundärem Porenzement diagenetischen Ursprungs. In dieser Arbeit wurde eine neue Technik zur präzisen 230Th/234U-Datierung von Travertin-Einzelproben entwickelt. Diese Technik besteht aus mikroskopischen, mineralogischen und geochemischen Untersuchungen, um über eine Mikro-Beprobung (~ 40 mg Material) Mikrit und Sparit von Porenzement und detritischem Material zu trennen. Die verschiedenen Karbonatphasen wurden mittels Durchlichtmikroskopie identifiziert, um Bereiche, die aus den primären Phasen bestehen, einzugrenzen. Außerdem gelang es mit der Kathodolumineszenz eine Überprägung durch Sickerwässer zu verifizieren. War keine Diagenese sichtbar wurden 20 bis 50 mg Mikrit zur Uranreihen-Untersuchungen erbohrt. Diese neue Technik wurde auf mehrere Travertinvorkommen in Mitteldeutschland angewendet. Für die Vorkommen Burgtonna (105 bis 127 ka), Weimar-Ehringsdorf (190 bis 250 ka) und Bad Langensalza (7,1 bis 11 ka) konnte die Chronologie deutlich verbessert werden. Bilzingsleben wurde in den letzten 20 Jahren intensiv untersucht, lieferte aber widersprüchliche Ergebnisse. Mit der neuen Technik konnte gezeigt werden, daß die Travertine von Bilzingsleben stark von Verwitterungs-prozessen beeinflußt wurden. Da sich die bestimmten Th/U-Aktivitätsverhältnisse nahe dem radioaktiven Gleichgewicht (1,0 bis 1,1) befinden, muß das Diagenese-Ereignis kurz nach der Travertinbildung (> 350 ka) aufgetreten sein.

Translation of abstract (English)

U/Th-dating of calcareous tufa and travertine deposits is very important, as they archive archaeologically interesting artefacts like tools or bone fragments. Travertine samples consist of at least three separate calcite phases, i.e. micrite, a fine-grained primary phase, spar, a coarse-grained primary phase, and pore cements of diagenetic origin. The purpose of this study was to develop a new technique for precise 230Th/234U-dating of single travertine samples that consists of microscopic, mineralogical and geochemical analyses to separate microsamples (~ 40 mg in size) of micrite and sparite from carbonate cement and detrital material. Using polarization microscopy different carbonate phases were mapped out to determine areas consisting mainly of micritic or sparitic phases. Cathodoluminescence microscopy is then applied to determine whether or not these phases have been altered by percolating groundwaters. If a sample is well preserved 20 - 50 mg of micrite were collected for routine uranium-series analyses. This technique was applied to several localities in central Germany. For the sites Burgtonna (105.000 - 127.000 years), Weimar-Ehringsdorf (190.000 - 250.000 years) and Bad Langensalza (7.100 - 11.000 years) the chronology could be strongly improved. The earliest site Bilzingsleben has been extensively studied in the past 2 decades, but yielded very contradictory results. The new technique clearly indicates that the original travertine layers were strongly influenced by weathering processes. However, since the micro-sampling technique yields Th/U-activity ratios close to 1.0 - 1.1, diagenesis occurred soon after carbonate formation (> 350.000 years).

Item Type: Dissertation
Supervisor: Mangini, Professor Augusto
Date of thesis defense: 26. July 2000
Date Deposited: 27. Sep 2000 00:00
Date: 2000
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institut für Geowissenschaften
Subjects: 550 Earth sciences
Controlled Keywords: Travertin, TIMS, Kathodolumineszenz, Quartär
Uncontrolled Keywords: Th/U-Datierung , Mikrobeprobungstechnik , Thüringer Beckentravertine , TIMS , Th/U-dating , cathodoluminescence , micro-sampling technique
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