Mer om isotopgeologi

Radioaktivitet och isotoper

De flesta grundämnen består av flera olika isotoper, det vill säga varianter av samma grundämne med lika många protoner men olika många neutroner i atomkärnan, och därmed olika masstal.

Exempel:

Kol 12: 6 protoner och 6 neutroner = masstal 12
Kol 13: 6 protoner och 7 neutroner = masstal 13
Kol 14: 6 protoner och 8 neutroner = masstal 14

Vissa isotoper är instabila, och faller genom radioaktivt sönderfall i ett eller flera steg sönder till en stabil dotterisotop av ett annat element. Detta sker med en bestämd hastighet, den så kallad halveringstiden, den tid det tar för hälften av de ursprunliga radioaktiva atomerna att sönderfalla.

Dessa sönderfall utgör geologiska klockor. Genom att mäta proportionerna moder/dotter-isotop i ett mineral eller en bergart kan dess ålder beräknas. Sådana mätningar sker normalt i en masspektrometer, och kan utföras vid Enheten för Geovetenskap (tidigare Laboratoriet för Isotopgeologi) vid Naturhistoriska riksmuseet.

Geologiska tillämpningar

Inom de delar av geologin som arbetar med jordens geologiska utveckling, från det att vår planet bildades för cirka fyra och en halv miljard år sedan fram till nutid, är tidsdimensionen mycket viktig. Genom att studera variationer i olika grundämnens isotopsamman-sättning i mineral och bergarter kan vi mäta geologisk tid.

Isotopanalyserna ger också information om olika bergarters ursprung, exempelvis om de härstammar från smältor från jordens inre (från jordmanteln), eller består av äldre jordskorpa som smält och stelnat igen. Blyisotop-variationer kan användas för att studera malmers ursprung. Vid vårt laboratorium kan dateringar och andra analyser utföras med bl.a. uran-bly, bly-bly, rubidium- strontium, och samarium-neodym-metoderna.

Tonvikten vid den forskning som bedrivits vid Enheten för Geovetenskap  har legat på den geologiska utvecklingen av berggrunden inom den Fennoskandiska skölden, vilken omfattar Sverige, Norge och Finland samt nordvästra Ryssland. Merparten av denna urbergssköld bildades för mellan en och tre miljarder år sedan.

På senare årtionden har vårt intresse vidgats till att omfatta angränsande delar av Baltikum, Ryssland, Polen och Ukraina, liksom jämförelser med berggrunden i andra delar av världen. Ett annat intresseområde är den Skandinaviska fjällkedjan, bildad för cirka 400 miljoner år sedan, och motsvarande berggrund på Svalbard och i andra delar av Arktis.

Nytt forskningsområde

Ett nytt forskningsområde är isotopvariationer hos olika grundämnen i vatten. Syftet med denna forskning är bland annat att i vatten från Östersjön och floder som rinner ut i detta hav använda variationer i isotopsammansättning hos vissa element som fingeravtryck av ursprungskällan till ämnena.

Likartad isotopgeokemisk forskning utförs även i Norra Ishavet i samband med de Ishavsexpeditioner som Sverige organiserat på senare år, liksom i Lena-floden i Sibirien. Detta är en ny och kraftfull metod för att förstå grundämnenas naturliga kretslopp, vilket i sin tur är nödvändigt inte minst för att lösa olika miljöproblem.

Läs mer:

Enheten för Geovetenskap