Image
På Svalbard er det mange lagdelte fjell som viser geologisk historie. Her ved Amerikanergruva. Av . CC BY SA 3.0

datering (geologi)

Image
Fotografi av en borkjerne fra et lite vann i Sunnhordland som viser avsetninger fra tidene etter siste istid. Det nederste laget er eldst, og lagene blir yngre oppover. Rekkefølgen, og altså den relative alder, er den samme alle steder, selv om tykkelsen av lagene kan være ulik. På Sunnmøre er Vedde-askelaget 2–40 cm tykt, mens det nedover i Europa ikke kan sees med det blotte øye og kan bare finnes ved å se i mikroskop.
Borkjerne fra isavsmeltingen
Av /Veddeasken, stratigrafi.
Lisens: CC BY SA 4.0

Datering er et fellesnavn på to forskjellige grupper av metoder for aldersbestemmelse. De to gruppene er relativ datering og aldersbestemmelse. Relativ datering er for eksempel når lag er avsatt over hverandre så det øverste laget er yngst og det nederste laget er eldst. Aldersbestemmelser gir en absolutt alder, altså alder i år, for eksempel for et fossil, en pinne eller en geologisk avsetning. Flere metoder for geologisk datering bruker radioaktive isotoper.

Faktaboks

Også kjent som

aldersbestemmelse

Dateringsmetoder er blant geologenes aller viktigste arbeidsverktøy. En hovedmålsetting for geologisk vitenskap er å beskrive og forstå Jordas historie og utvikling, og da er alderen og aldersrekkefølgen av hendelser helt avgjørende å kjenne.

Relativ datering

Relativ datering er å plassere geologiske avsetninger og hendelser i forhold til hverandre på en tidslinje. Det er enkelt der det er tykke avsetninger hvor lag er avsatt på lag. Da er det nederste laget eldst og det øverste yngst (se overlagringsprinsippet). I slike områder er utviklingen av planter og dyr beskrevet, så paleontologene vet hvilke fossiler som er eldre enn andre. Fossilene fra disse områdene kan så brukes til å datere avsetninger andre steder.

Allerede på 1800-tallet hadde geologer utredet jordas historie ganske godt, og delt den i for eksempel perioder og epoker ved hjelp av relativ datering og stratigrafi. De kjente altså hva som var eldst og yngst av forskjellige bergarter og fossiler, men ikke deres virkelige alder regnet i år. På slutten av 1800-tallet mente de fleste geologer at jordas historie var ca. 100 millioner år, mens en nå mener den er 4,5 milliarder år.

Absolutt datering

Den vanligste måten å gjøre absolutt datering er å bruke radioaktive isotoper hvor nedbrytnings-hastigheten (halveringstiden) er kjent. En måler da hvor mye det er igjen av den radioaktive isotopen og hvor mye som er produsert av datterisotopen, og kan da beregne alderen. Slike dateringsmetoder har siden første del av 1900-tallet fullstendig revolusjonert vår kunnskap om alderen både på hele Jorda og på de forskjellige avsetninger og fossiler.

Det er flere metoder som ikke bruker radioaktive isotoper, særlig for den yngste geologiske perioden, kvartær, som omfatter de siste 2,6 millioner år. I Fastlands-Norge finnes det bare avsetninger fra de siste 200 000 år av kvartærtiden, og det aller meste er yngre enn 15 000 år. Metodene som brukes i kvartærgeologi benyttes også i arkeologi.

Enkelte metoder kan brukes både for kvartære avsetninger og for eldre bergarter. Siden bergarter kan være opptil et par milliarder år gamle, er det i hovedsak andre metoder som brukes for å aldersbestemme dem.

Datering innen kvartærgeologi

Varvkronologi

Image
Borkjerne med varvig leire fra Östergötland, Sveriga. Se målestokken med cm-inndeling. Hvert årsvarv er 1 til 1,5 cm tykt.
Årslag, varv i leire
Av .
Lisens: Begrenset gjenbruk

Varvkronologi baserer seg på at en i noen avsetninger kan se hvert enkelt årslag og derved telle hvor mange år avsetningen tok. Det er mest på bunnen av innsjøer at det avsettes tydelige årslag, men det er også kjent fra noen marine avsetninger. Snø og is i breer har også ofte tydelige årslag.

Varvkronologi er den første metoden for absolutt aldersbestemmelse som ble oppfunnet. Det var den svenske geologen Gerard De Geer som på slutten av 1800-tallet oppdaget at det var tydelige årslag i innsjøsedimenter som var avsatt nær fronten av innlandsisen. Sommerlagene besto av silt og sand avsatt da breen smeltet om sommeren, mens vinterlagene besto av fin leire som hadde holdt seg svevende i vannet helt til høsten og vinteren. Varv er svensk og betyr en runde – jorda gjør et varv rundt sola på ett år. De Geer innførte derfor termen varv for et lag avsatt på ett år og det er blitt en internasjonal betegnelse på årslag.

De Geers varvkronologi var en av de første metodene som viste at siste istid sluttet for bare ca. 10 000 år siden, men det var først da C-14-datering ble introdusert på 1950-tallet at geologene kunne datere dette med sikkerhet.

Varv er senere funnet i forskjellige typer innsjøer, og det er talt opp til 40 000 varv i en innsjø i Japan. Det er også funnet varv i marine sedimenter enkelte steder. I perioder der det har skjedd hurtige endringer i klima eller andre miljøforhold er det svært nyttig å kunne datere endringer så presist som et år. I borkjerner gjennom snø- og islagene på innlandsisen på Grønland har forskerne kunnet telle årslag nesten 40 000 år tilbake i tid, noe som har fått stor betydning for å beskrive og forstå naturlige klimaendringer.

C-14 datering

Image
Levende vesener har lik andel 14C i sitt karbon, som det er i atmosfæren. Når de dør, starter 14C-innholdet å avta med 14C isotopens halveringstid på 5730 år. Det betyr at innholdet av 14C halveres for hvert 5730 år. Hvis man måler mengden 14C i prøven, kan man da beregne alder på prøven.
Halveringstid for C-14
Av /Store norske leksikon.
Lisens: Falt i det fri (Public domain)

C-14-datering (eller radiokarbondatering) er den viktigste metoden for å datere organisk materiale som er yngre enn ca. 50 000 år, både innen geologi og arkeologi.

Metoden bygger på at den radioaktive isotopen karbon-14 produseres i atmosfæren ved kosmisk stråling, forbinder seg med oksygen og danner karbondioksid som så inngår i plantemateriale gjennom fotosyntesen. Så spiser dyr planter, og hverandre, slik at alle levende vesener har samme innhold av karbon-14 som atmosfæren. Når en organisme dør, starter en radioaktiv nedbrytning av karbon-14 med en halveringstid på 5730 år. Ved å bestemme innholdet av karbon-14 kan derved alderen på fossilet bestemmes.

Hvis atmosfæren hadde konstant innhold av karbon-14 over tid, ville C-alderen være det samme som alder i kalenderår. Fordi innholdet av karbon-14 endrer seg, er for eksempel 10 000 karbon-14-år ca. 11 500 kalenderår.

Bly-210-metoden for de siste 100 år

210Pb-metoden kan datere avsetninger som er yngre enn ca. 150 år og brukes mye ved studier av forurensingshistorie og klimahistorie.

Metoden er basert på at radongass (radon-222) slipper ut i atmosfæren. Den har så kort halveringstid som 3,8 dager og spaltes derfor raskt til andre nuklider. Disse har ikke gassform så de faller ned på bakken eller vannflater hvor de spaltes videre. Her vil blyisotopen bly-210 (210Pb) konsentreres fordi den har lengst halveringstid. Den vil også avsettes på bunnen av hav og innsjøer, og dekkes over av nye lag. Bly-210 er en radioaktiv nuklide som vil være forsvunnet etter ca. 200 år. Ved å måle hvor mye innholdet bly-210 minker nedover i sedimentlagene, kan en bestemme alderen på de aller yngste lagene.

Thorium-uran-metoden

Thorium-uran-metoden kan, svært presist, bestemme alder på dryppstein, koraller og andre fossiler som er 0 til 500 000 år gamle. Det er den viktigste metoden for å bestemme alderen på de siste istidene og andre geologisk sett unge klima- og geologiske hendelser, men som likevel er eldre en rekkevidden (ca. 50 000 år) for C-14 metoden.

Metoden er basert på at thorium er uløselig. Når bergarter forvitrer blir derfor thorium liggende igjen, mens uran løses i vann og transporteres bort med rennende vann på overflaten eller med grunnvann. Dette løste uranet tas opp av organismer og det felles ut i mineraler som for eksempel i dryppstein. Poenget er at dette er ren uran, uten at noe thorium er tilstede. Etterhvert som tiden går vil det radioaktive uranet brytes ned til thorium inntil likevekt er nådd etter ca. 500 000 år. Ved å måle forholdet mellom nydannet thorium og resterende uran, kan en bestemme alderen på fossilet eller avsetningen.

Ved bruk av massespektrometri kan 100 000 år gamle fossiler dateres med en usikkerhet på mindre enn 500 år.

Luminescence-datering

Ved optisk stimulert luminescence (OSL)-datering finner en når sand- eller leirkorn sist var utsatt for sollys, altså når det ble avsatt. Metoden kan brukes for de siste ca. 200 000 år. Denne metoden benyttes i geologi.

Termoluminescens-datering kan bestemme når for eksempel et potteskår, en teglstein eller en bålplass sist var oppvarmet. Denne metoden benyttes i arkeologi.

Aminosyredatering

Ved aminosyredatering måler en hvor mye aminosyremolekyler er omdannet. Omdannelsen, som kalles racemisering, starter når en organisme dør. Metoden er mye brukt på marine skjell og foraminiferer, men er også brukt på tenner, egg, bein og andre materialer. Metoden kan brukes på funn med alder fra 0 til over 1 million år. Metoden har store usikkerheter.

I Norge, på den norske kontinentalsokkel og på Svalbard er metoden mye benyttet på marine skjell og foraminiferer som er eldre enn rekkevidden for C-14-datering (ca. 50 000 år).

Tefrakronologi

Tefrakronologi benytter kjente vulkanske askelag til å datere avsetninger. Tefrakronologi er egentlig en korrelasjonsmetode, ettersom alle lag som inneholder et bestemt askelag er like gamle. Men hvis askelaget et sted er datert med en annen metode, for eksempel C-14-metoden, så kan det benyttes til å datere alle andre funnsteder.

I Norge er den 12 050 år gamle Vedde-asken mest kjent. Den stammer fra det mest eksplosive utbruddet på Island de siste 15 000 år.

Eksponeringsdatering

Eksponeringsdatering omfatter en gruppe dateringsmetoder som måler hvor lenge en stein eller en fjelloverflate har vært eksponert for kosmisk stråling. I Norge er det særlig gamle fjellskred og isavsmeltingen etter siste istid som er datert med slike metoder.

Prinsippet er enkelt, men det er tidkrevende laboratoriearbeid og instrumentene koster mange millioner kroner.

Datering innen pre-kvartær geologi

Uran-blymetoden

Uran-blymetoden har den fordel at man kan bruke begge isotopene på én gang, og dermed få en kontroll på resultatet. På den annen side foregår nedbrytingen over mange mellomledd. Noen av mellomleddene er i gassform og kan derfor lekke bort. Dette skyldes ofte at den indre oppbygningen av de uranrike mineraler kan bli ødelagt av den kraftige strålingen. Metoden brukes derfor nå mest på mineraler med lavt uraninnhold.

Metoden ble brukt til den første absolutte aldersbestemmelse av et norsk mineral, uraninitt (bekblende) fra Moss av professor Ellen Gleditsch i 1911. Selv om metoden var meget primitiv, var resultatet forbausende riktig, ca. 850 millioner år.

En variant av uran-blymetoden bygger på den lange tiden det tar før det blir likevekt mellom alle de forskjellige spaltningsproduktene i serien. Ved å måle hvor mye «for mye» det er av de tidlige spaltningsproduktene i forhold til de senere, kan man angi aldere fra ca. 50 000 år til 500 000 år.

Kalium-argonmetoden

Kalium-argonmetoden er basert på at en kalium-isotop, \(\ce{^40_19K}\) (kalium med nukleontall 40 og protontall 19), som utgjør 0,012 prosent av det naturlige kalium, går over til \(\ce{^40_18Ar}\) (argon med nukleontall 40 og protontall 18) med en halveringstid på 1,28 milliarder år. Fordelen ved denne metoden er at kalium forekommer i de fleste bergarter, så det er lett å få dateringsmateriale. Det er imidlertid en mangel at argon er en gass som damper vekk hvis bergarten blir varmet opp til mer enn 300 °C. Metoden brukes til aldere over 500 000 år.

Rubidium-strontiummetoden

Rubidium-strontiummetoden bygger på at rubidium \(\ce{^87_37Rb}\) (med nukleontall 87 og protontall 37) går over til strontium \(\ce{^87_38Sr}\) (med nukleontall 87 og protontall 38) med en halveringstid på 47 milliarder år. Denne metoden er mindre utsatt for feilkilder enn de andre, men fordi det er lite rubidium i de fleste mineraler, og fordi halveringstiden er så lang, kan den bare brukes til prøver som er mer enn 10 millioner år gamle.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer (5)

skrev Lars Mæhlum

C14-datering hadde fortjent et eget oppslag. Forholdet mellom c-14-år og kalenderår er ikke belyst her. I det hele tatt synes jeg det er uklart ved tidsangivelser om det er snakk om c-14-år eller kalenderår, som jeg har skjønt kan avvike mye. Hvilke prinsipper gjelder ved tidsangivelser, og er prinsippene de samme i arkeologi, klimatologi og kvartærgeologi?

skrev Brage Øien

Kunne det være relevant å nevne overlagringsprinsippet i seksjon om relativ datering?

svarte Jan Mangerud

Det er jo nevnt både der og i innledningen.

svarte Brage Øien

Beklager uklarheten. Mente å nevne artikkel om overlagrinsprinsippet. Se forslag jeg har sendt inn nå.

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg

Fagansvarlig for Geologisk datering

Image
Jan Mangerud
Professor em. i geologi, Universitetet i Bergen