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Towards ε-Precision of U-series Age Determinations of Secondary Carbonates

Arps, Jennifer

German Title: Auf dem Weg zur ε-Präzision U-Reihen Datierung von sekundären Karbonaten

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Abstract

In this thesis the measurement protocols and data corrections for U-series dating with the highest achievable precision on a MC-ICP mass spectrometer are described. U and Th isotope ratios of sample solutions with high [U] and [Th] above 6 ppt can be measured reproducibly on a 6 ε-scale (ε = 1·10−4). U and Th isotope ratios of sample solutions with moderate [U] and [Th] are routinely determined with 8 to 18 ε-precision. Results from measurements on various mass spectrometers were reproducible within their uncertainties, confirming the credibility of our dating results. Using high-resolution dating, the beginning of the penultimate deglaciation at the Spannagel Cave (Northern Alps) was dated delayed by 2,000 a at 133,183 ± 833 a BP achieving a higher precision of 400 a compared to formerly published results. This age interval is broadly coincident with the rise in boreal summer insolation and seems more concordant to Milankovitch hypothesis. Furthermore, the growth rates of two stalagmites from adjacent caves in the Swiss Alps were compared on a resolution of Δt = 220 a in the last 6,500 a. Both growth rates show individual growth histories, however when combined with a tree-line record, provide additional insights into the local vegetation history.

Translation of abstract (German)

In dieser Arbeit wird beschrieben mit welchen Messprotokollen und Datenkorrekturen U-Reihen Alter auf einem MC-ICP Massenspektrometer mit der höchsten derzeit erreichbaren Präzision bestimmt werden können. U- und Th- Isotopenverhältnisse von Probenlösungen mit hohen [U] und [Th] über 6 ppt können mit einer Präzision von 6 ε reproduzierbar vermessen werden (ε = 1·10−4). Routinemäßig werden Proben mit moderaten [U] und [Th] mit 8 oder 18 ε-Präzision (U-/Th-Isotopenverhältnisse) bestimmt. Proben, die mit verschiedenen Massenspektrometern vermessen wurden, sind innerhalb ihrer Fehler reproduzierbar und unterstreichen die Glaubwürdigkeit der Messergebnisse. Mit Hilfe der hochaufgelösten Datierung konnte der Anfang der vorletzen Deglaziation im Vergleich zu schon veröffentlichten Datierungen im Einzugsgebiet der Spannagel Höhle (nördliche Alpen) um 400 a präziser eingeschränkt werden. Die Erwärmung findet nun 2000 a später statt und kann auf den Zeitbereich von 133187 ± 833 a BP bestimmt werden. Dieser Zeitbereich stimmt nun weitgehend mit dem Anstieg der borealen Sommer-Sonneneinstrahlung überein und ist eher vereinnehmbar mit der Milankovic-Hypothese. Außerdem wurden Wachstumsraten mit Δt = 220 a von zwei Stalagmiten aus benachbarten Höhlen aus den Schweizer Alpen über die letzten 6500 a miteinander verglichen. Die Wachstumsraten korrelieren nicht, erlauben aber in Kombination mit einer Baumgrenzenrekonstruktion Einblicke in die lokale Vegetationsgeschichte.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Frank, Prof. Dr. Norbert
Date of thesis defense: 26 July 2017
Date Deposited: 17 Aug 2017 09:17
Date: 2017
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 000 Generalities, Science
530 Physics
550 Earth sciences
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