DIE NATURWISSENSCHAFTEN
Z w ö lfte r J a h r g a n g 2 9. A u g u s t 19 2 4 H e ft 35
Ü ber die Radioaktivität der Gesteine.
H u g o M ü l l e r-V o r le s u n g , g e h a lt e n v o r d e r C h e m ic a l S o c ie t y a m 24. F e b r u a r 19 2 4 . V o n J o h n J o l y , D . S c ., F . R . S .1).
D ie R a d i o a k t i v i t ä t d e r G e s te in e is t e in T h e m a , d a s d e m G e o lo g e n se h r w ic h t ig e A u fs c h lü s s e ü b e r d ie V e r ä n d e r u n g e n im A n t l i t z d e r E r d e lie fe r t . N o c h g r u n d le g e n d e r e E r g e b n is s e a b e r b i e t e t es d e m C h e m ik e r , d a es e t w a s L i c h t ü b e r d ie G e s c h ic h t e d e r c h e m is c h e n E l e m e n t e w ä h r e n d g e o lo g is c h e r Z e it r ä u m e zu v e r b r e it e n s c h e in t, w o r ü b e r m a n sic h h e u t z u t a g e a u f k e in e m a n d e r e n W e g e K e n n t n is v e r s c h a ffe n k a n n .
D ie T a t s a c h e , d a ß d ie r a d io a k t iv e n E le m e n te d e r U r a n fa m ilie w e it, j a m a n k a n n s a g e n ü b e r a ll in d e n G e s te in e n v e r b r e it e t sin d , is t z u e r s t d u rc h d e n je t z ig e n L o r d Ra y l e i g h2) f e s t g e s t e llt w o rd e n , d e r im J a h r e 19 0 6 e in e a u s g e d e h n te U n te r s u c h u n g ü b e r d ie v e r s c h ie d e n s te n G e s t e in s a r t e n v e r ö f f e n t lic h t h a t . S p ä t e r f a n d m a n , d a ß E le m e n t e d e r T h o r iu m fa m ilie e b e n s o w e it v e r b r e it e t sin d , u n d d a ß a u ß e r d e m a n s c h e in e n d e in e g u t g e s ic h e r te B e z ie h u n g z w is c h e n d e n M e n g e n d ie s e r E le m e n t e in E r u p t iv g e s t e in e n b e s t e h t , w e n n m a n d e n U r a n - u n d T h o r iu m g e h a lt v o n G e s te in e n , d ie d e rs e lb e n c h e m is c h e n K la s s e a n g e h ö r e n , v e r g le ic h t . H ie r a u f w e r d e ic h g le ic h n o c h z u r ü c k k o m m e n .
I n se in e r e rs te n V e r ö ff e n t lic h u n g k a m L o r d
Ra y l e i g h z u d e m S c h lu ß , d a ß d ie s a u r e n G e s te in e m e h r R a d iu m e n t h a lt e n a ls d ie b a s is c h e n , w a s d u r c h s p ä te r e A r b e it e n b e s t ä t i g t w o r d e n is t. E r fa n d , d a ß d e r m it t le r e G e h a lt d e r E r u p t iv g e s t e in e e r h e b lic h h ö h e r a ls d e r d e r S e d im e n t g e s t e in e is t — e in E r g e b n is , d a s e b e n fa lls b e s t ä t i g t w e r d e n k o n n t e u n d d ie h o h e R a d i o a k t i v i t ä t d e r la n g s a m e r a n g e h ä u ft e n o z e a n is c h e n A b la g e r u n g e n — d e s r o te n T o n s u n d d e s R a d io la r ie n - S c h lic k s — e r k lä r t.
Ä h n lic h e R e s u lt a t e h a b e n s ic h f ü r d e n T h o r iu m g e h a lt d e r G e s te in e e rg e b e n .
I c h h a b e sc h o n a u f d a s z ie m lic h k o n s t a n t e V e r h ä lt n is h in g e w ie s e n , d a s z w is c h e n d e n U r a n - u n d T h o r iu m m e n g e n in E r u p t iv g e s t e in e n b e s te h t . S c h ä tz e n w ir d a s U r a n n a c h d e m R a d iu m , u n t e r A n w e n d u n g d e s G le ic h g e w ic h t s f a k t o r s 3 ,4 • i o ~ 7, so fin d e n w ir in B a s a l t e t w a 0 ,44 • i o -5 g U r a n u n d 0 ,9 • 1 0 - 5 g T h o r iu m . I n m it t le r e n G e s te in e n i s t d a s e n t s p r e c h e n d e V e r h ä lt n is 0 ,7 6 : 1 ,6 4 . In s a u r e n G e s te in e n (G ra n it) is t d a s V e r h ä lt n is 0,8 : 2 ,0 ; fü r s a u r e I n t r u s io n e n 1 ,1 : 2 ,3 . D e r M it x) D ie S ch riftle itu n g v e rd a n k t die Ü b e rtra g u n g ins D e u tsch e D r. El l e n Sc h ö n, w issen sch aftl. M ita rb eit, der D eu tsch . C hem . G esellschaft, B erlin .
2) D ie m eisten S ch riften sind noch u n ter dem .N a m en R . I. St r u t t v e rö ffe n tlich t w orden. (A n
m erku n g d. Ü bers.)
t e lw e r t f ü r s a u r e G e s te in e b e t r ä g t 0,9 : 2 ,0 ; k u r z , w ir fin d e n e in n u r w e n ig v o n 1 : 2 a b w e ic h e n d e s V e r h ä lt n is . I n e in z e ln e n G e s te in s p r o b e n k a n n m a n d ie s e s V e r h ä lt n is h ä u fig a n t r e ffe n , es fin d e n sic h a b e r a u c h A u s n a h m e n . W ie z u e r w a r te n , t r i t t es im D u r c h s c h n it t a m k la r s t e n z u t a g e . W o r a u f m a g d ie s e s z ie m lic h k o n s t a n t e V e r h ä lt n is z u r ü c k z u fü h r e n se in ?
D ie Z e r fa lls g e s c h w in d ig k e it d e s U r a n s i s t e t w a d r e im a l so g r o ß w ie d ie d e s T h o r iu m s . O f fe n b a r m u ß s ic h a ls o d e r n u m e r is c h e W e r t d e s e r w ä h n te n V e r h ä lt n is s e s w ä h r e n d g e o lo g is c h e r Z e it r ä u m e g e ä n d e r t h a b e n u n d s ic h a u c h j e t z t n o c h ä n d e r n ; U r a n w ir d la n g e v o r T h o r iu m b is a u f e in e n u n m e r k lic h e n B e t r a g v e r s c h w u n d e n se in . D ie T a t s a c h e a b e r , d a ß s ic h d a s g le ic h e V e r h ä lt n is a n s c h e in e n d in a lle n c h e m is c h e n G e s te in s k la s s e n w ie d e r fin d e t, w e n n a u c h d ie w ir k lic h v o r h a n d e n e n M e n g e n s t a r k v a r iie r e n k ö n n e n , w e is t u n b e d in g t a u f ir g e n d e in e z u g r u n d e lie g e n d e B e d in g u n g h in .
W i r k ö n n e n u n s d ie s e s b e o b a c h t e t e k o n s t a n t e V e r h ä lt n is e r k lä r e n , w e n n w ir a n n e h m e n , d a ß a lle G e s te in s a r te n a u s e in e m W e lt - M a g m a d u r c h b e s t im m t e V o r g ä n g e d e r D iffe r e n z ie r u n g h e r v o r g e g a n g e n sin d , w o b e i k e in e T r e n n u n g d e r b e id e n r a d i o a k t i v e n U r s u b s t a n z e n , U r a n u n d T h o r iu m , s t a t t g e f u n d e n h a t . D e n n w e n n z. B . G r a n it e in e b e s t im m t e M e n g e d e r b e id e n r a d io a k t iv e n U r e le m e n te o h n e Ä n d e r u n g d e s a n fä n g lic h e n V e r h ä ltn is s e s a u s d e m U r - M a g m a a u f n im m t, u n d D i o r i t u n d S y e n i t w ie d e r e in e a n d e r e M e n g e e b e n f a lls o h n e Ä n d e r u n g d e s u r s p r ü n g lic h e n V e r h ä l t n isses, so w ir d in s p ä te r e n Z e ite n d a s V e r h ä lt n is v o n U r a n z u T h o r iu m s t e ts ü b e r a ll g le ic h b le ib e n , d a es s o w o h l in G r a n it , D io r it u n d S y e n i t a ls a u c h im U r - M a g m a d ie g le ic h e n U m w a n d lu n g e n e rle id e t.
D ie s f ü h r t u n s n a t ü r lic h a u f d ie in t e r e s s a n t e S c h lu ß fo lg e r u n g L o r d Ra y l e i g h s, d a ß n ä m lic h d a s z u e r s t in G e s te in e n e n t s t a n d e n e S i l i k a t — Z ir k o n — g a n z b e s o n d e rs r e ic h a n R a d iu m is t. M ir s c h e in t, d a ß w ir n u r w e n ig ü b e r d ie E n t s t e h u n g d e r M in e r a lie n in G e s te in e n w is se n , d a h e r b i e t e t s ic h u n s h ie r e in e v e r fü h r e r is c h e G e le g e n h e it f ü r s p e k u la t iv e B e t r a c h t u n g e n . I c h w ill v e r s u c h e n , m ic h a u f d ie E r w ä h n u n g e in ig e r b e s t im m t e r M ö g lic h k e it e n z u b e s c h r ä n k e n . Z ir k o n o x y d is t is o m o rp h m it d e m U r a n - u n d d e m T h o r iu m o x y d . E s is t a n z u n e h m e n , d a ß d ie s z u m T e il d ie M e n g e d e r v o n Z ir k o n a u s d e m M a g m a e n tn o m m e n e n r a d io a k t iv e n E l e m e n te e r k lä r t . D e r so e n t s t e h e n d e r a d io a k t iv e M it t e lp u n k t w ir d Z e n tr u m e in e s w in z ig e n B e r e ic h s
N w . 1924. 91
694 Jo l y: Ü b er die R a d io a k t iv itä t der G estein e.
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Die N atu rwissenschaften
s e h r s t a r k e r I o n is a tio n . W i r n e h m e n a n , d a ß d ie s e B e d in g u n g e n g ü n s t ig f ü r d a s k r y s t a lli n e W a c h s t u m d e r u m lie g e n d e n M o le k ü le sin d . D ie r a d io a k t iv e n K e r n e sin d k le in u n d ih r W ir k u n g s k r e is b e s c h r ä n k t , a b e r d a s u m g e b e n d e C h a o s b e f in d e t s ic h im m e t a s t a b ile n G le ic h g e w ic h t , u n d d ie Z e it is t u n b e g r e n z t. So d d y s a g t ü b e r d ie c h e m i
s c h e n W ir k u n g e n d e r R a d i o a k t i v i t ä t fo lg e n d e s :
„ D i e g r o ß e R e a k t io n s f ä h ig k e it s o n s t t r ä g e r S u b s t a n z e n in G e g e n w a r t r a d io a k t iv e r S t o f fe d a r f b e i d e r D e u t u n g ih r e r W ir k u n g e n n ie a u ß e r a c h t g e la s s e n w e r d e n .“ T a t s ä c h lic h h a b e n e in ig e F o r s c h e r a n g e n o m m e n , d a ß u n t e r d e r E in w ir k u n g d e r S tr a h le n z u e r s t D is s o z ia t io n d e r M o le k ü lk o m p le x e u n d z e it w e ilig e B i ld u n g fr e ie r A t o m e s t a t t f in d e t , w o d u r c h d ie S u b s t a n z e in e h o h e R e a k t io n s f ä h ig k e it , w ie in s t a t u n a s c e n d i, e r la n g t . M a n k ö n n t e v ie le e x p e r im e n t e lle B e le g e f ü r d ie s e B e h a u p t u n g b e i- b r in g e n . I n ä h n lic h e r W e is e w e r d e n d ie Z ir k o n u m g e b e n d e n G lim m e r u n d H o r n b le n d e n e n t s t a n d e n se in .
D ie s e K o n z e n t r ie r u n g r a d i o a k t i v e r E le m e n t e i s t d ie U r s a c h e d e r r a d io a k t iv e n H ö fe , d ie s ic h in b e s tim m te n g e s t e in s b ild e n d e n M in e r a lie n fr ü h e r E r s t a r r u n g s p e r io d e n fin d e n , v o r a lle m in b r a u n e m G lim m e r . D ie s e sc h ö n e O f fe n b a r u n g d e r R a d i o a k t i v i t ä t in d e n G e s te in e n g ib t A n la ß z u v ie le n F r a g e n , d ie w ir p a s s e n d h ie r e r ö r te r n k ö n n e n . E s is t b e m e r k e n s w e r t, d a ß fr ü h e r e F o r s c h e r d ie s e w in z ig e n B ild u n g e n f ü r o r g a n is c h e n U r s p r u n g s h ie lt e n . D e r e in z ig e G r u n d fü r d ie s e A n s ic h t s c h e in t ih r V e r h a lt e n b e im E r h it z e n d e s e in s c h lie ß e n d e n M in e r a ls g e w e s e n z u se in , w o b e i d e r H o f v e r s c h w a n d o d e r je d e k la r e B e g r e n z u n g v e r lo r .
W e i t h e r g e h o lt m a g e in e s o lc h e E r k lä r u n g s c h e i
n en , a b e r w ir d ü r fe n n ic h t v e r g e s s e n , d a ß d ie w a h r e E n t s t e h u n g s g e s c h ic h t e d ie s e r B ild u n g e n z u je n e r Z e it v o lls t ä n d ig u n e n t z if fe r b a r w a r . E s b e d u r ft e e r s t e in e r G e n e r a t io n w is s e n s c h a ft lic h e r E n t d e c k u n g u n d d e r g lä n z e n d e n F o r t s c h r it t e , w e lc h e d ie R a d i o a k t i v i t ä t , d ie U m w a n d lu n g d e r A t o m e u n d d ie P h ä n o m e n e d e r m a te r ie lle n S t r a h lu n g e n h e r v o r b r a c h t e n , b e v o r d ie w a h r e E r k lä r u n g m ö g lic h w a r . V o r d e r Z e it d ie s e r E n t d e c k u n g e n v e r m u t e t e So l l a s, d a ß sie a u f irg e n d e in e W e is e d u r c h d ie G e g e n w a r t s e lt e n e r E le m e n t e im k e r n b ild e n d e n Z ir k o n , d a s s ic h f a s t im m e r in d e n H ö fe n fin d e t , h e r v o r g e r u fe n w u r d e n . E s w a r d a m a ls u n m ö g lic h d e r W a h r h e it ir g e n d w ie n ä h e r z u k o m m e n . D ie g r o ß e Ä h n lic h k e it , d ie d ie s e B ild u n g e n in A u s d e h n u n g u n d S t r u k t u r z e ig e n , s c h e in t n ic h t b e a c h t e t w o r d e n z u se in . V ie lle ic h t w a r es b e s s e r so, d e n n zu je n e r Z e it h ä t t e es d a s G e h e im n is n u r n o c h u n d u r c h d r in g lic h e r m a c h e n k ö n n e n .
S e it d e r E n t d e c k u n g d e r R a d i o a k t i v i t ä t is t d ie E r k l ä r u n g e in fa c h . A u f d ie s e m n e u e n G e b ie t , w e lc h e s g le ic h z e it ig R a d i o a k t i v i t ä t , C h e m ie , P e t r o g r a p h ie u n d G e o lo g ie b e r ü h r t, h a b e n sich v ie le s o n d e r b a r e T a t s a c h e n e rg e b e n . E r s t e n s k ö n n e n w ir d u r c h d ir e k t e B e o b a c h t u n g d ie G e g e n w a r t r a d i o a k t i v e r E le m e n t e in d e n G e s te in e n fe s ts te lle n . U n d z w e ite n s , w a s d e n H o f a n b e la n g t , s a g t u n s
e in e e in z ig e M e s s u n g se in e s R a d iu s s o fo rt, o b e r d u r c h U r a n o d e r T h o r iu m e n t s t a n d e n is t. A u ß e r d e m g ib t es e in ig e H ö fe , d ie a u f s e lt s a m e A r t d u rc h d e n D u r c h g a n g g a s fö r m ig e r E m a n a t io n d e r U ra n - F a m ilie h e r v o r g e b r a c h t sin d , d ie a u s d e m R a d iu m , w o sie e n t s t a n d e n , fo r t g e w a n d e r t u n d in b e s tim m t e n K e r n e n e in g e s c h lo s s e n w o r d e n is t. D ie s e sin d d a n n Z e n t r e n f ü r d ie E n t s t e h u n g v o n H ö fe n g e w o r d e n , d ie c h a r a k t e r is t is c h e , a u f fre m d e n U r s p r u n g h in w e is e n d e D im e n s io n e n z e ig e n . D ie s sin d d ie e in z ig e n d r e i A r t e n v o n H ö fe n , d ie m it d e n b e k a n n t e n Q u e lle n d e r R a d i o a k t i v i t ä t v e r e in b a r sin d . E s is t n ö t ig , d a ß w ir u n s d ie T a t s a c h e n in s G e d ä c h t n is z u r ü c k r u fe n , a u f d ie s ic h u n s e r e K e n n t n is d e r H ö fe g r ü n d e t. D ie G r u n d a n n a h m e is t, d a ß d e r a - S t r a h l in a lle n F ä ll e n z u r E r z e u g u n g d e s H o fe s a u s r e ic h t. D e r a t o m is t is c h e „ Z u s a m m e n b r u c h “ v o n U r a n zu B le i z u m B e is p ie l d u r c h lä u f t 15 S t u fe n . D a v o n s in d 8 m it d e r A b g a b e e in e s H e liu m a t o m s in F o r m e in e s d o p p e l t p o s it iv g e la d e n e n a - S t r a h ls v e r b u n d e n . D ie R e ic h w e ite d ie se r S t r a h le n in L u f t s c h w a n k t z w is c h e n 2 ,7 c m (im F a l l e in e s S t r a h ls a u s UjJ u n d 6 ,9 7 c m (im F a l l v o n R a - C ') 1). W e n n d e r A t o m z e r f a ll in n e r h a lb e in e s G lim m e r b la t t e s s t a t t f in d e t , so w e r d e n d ie R e ic h w e it e n a u f e t w a 1/2000 h e r a b g e s e t z t .
W i r w is s e n e in ig e s d a r ü b e r , w a s lä n g s d e r S t r a h le n b a h n in G a s e n v o r s ic h g e h t . D ie G a s te ilc h e n w e r d e n io n is ie r t; d ie I o n is a t io n s k u r v e is t v o n B r a g g a u f g e t r a g e n w o rd e n . E r fa n d , d a ß d ie K u r v e n fü r « - S t r a h le n la n g e r u n d k u r z e r R e ic h w e it e se h r ä h n lic h sin d u n d d ie I o n is a tio n s t a r k z u n im m t, k u r z b e v o r d e r S t r a h l so v ie l a n k in e t is c h e r E n e r g ie e in b ü ß t , d a ß e r se in e W ir k s a m k e it v e r lie r t . D ie R e ic h w e it e d e s S t r a h ls is t b is z u d e m P u n k t g e m e ss e n w o rd e n , w o e r t a t s ä c h lic h z u r R u h e k o m m t.
W i r n e h m e n j e t z t a n , d a ß d ie I o n is a tio n in b r a u n e m G lim m e r m it b e s t im m t e n c h e m is c h e n U m w a n d lu n g e n v e r b u n d e n is t — z. B . d a s v o r h a n d e n e E is e n b e t r e ffe n d — , so d a ß d e r G lim m e r d u n k le r w ir d . D a n n v e r t i e f t s ic h d ie s e S c h w ä r z u n g lä n g s d e r S t r a h le n b a h n u n d is t g e r a d e k u r z v o r d e m E n d e se in e s D u r c h g a n g s a m s t ä r k s t e n . W e n n U r a n in e in e m w in z ig e n T e ilc h e n e in g e s c h lo s se n is t
— m e is t e in e m Z ir k o n - K r y s t a l l — , w e rd e n a lle 8 S tr a h le n in n e r h a lb e in e s b e s t im m t e n k u g e lfö r m i
g e n R a u m e s a u f d e n u m g e b e n d e n G lim m e r e in w ir k e n ; d e r M it t e lp u n k t is t d u r c h d e n Z ir k o n - K r y - s t a ll g e g e b e n u n d d ie ä u ß e r s t e n G r e n z e n d u r c h d ie B a h n d e s v o n R a - C ' a b g e g e b e n e n H e liu m a t o m s , d a s v o n a lle n S t r a h le n a m d u r c h d r in g e n d s t e n is t.
D e r R a d iu s d e s U r a n h o fe s w ir d d e m n a c h u n g e fä h r V.*,,,, v o n 6 ,9 7 c m o d e r 0,035 m na b e tr a g e n . I m F a l l e in e s E m a n a t io n s h o fe s sin d d ie ä u ß e r e n A u s m a ß e d ie s e lb e n , d e n n d e r d u r c h d r in g e n d e S t r a h l v o n R a - C ' b e s t im m t d ie G re n z e , a b e r d ie W ir k u n g e n d e r 4 S t r a h le n d e r U r a n fa m ilie v o n g e r in g s te r D u r c h d r in g u n g s fä h ig k e it fe h le n . W ä r e T h o r iu m
*) Im O rigin al als R a C x bezeich n et; in der deutschen L ite ra tu r h a t sich d a fü r R a C ' ein g eb ürgert. (Anm . d.
Ü bers.)
H e ft 35- 1
29. 8. 1924J Jo l y: Ü b er die R a d io a k t iv itä t der G estein e. 695
im K e r n , so w ü r d e n 7 S t r a h le n a u f d e n G lim m e r e in w ir k e n , u n d d ie ä u ß e r e n A u s m a ß e d u r c h d ie R e ic h w e it e v o n T h - C ' b e s t im m t sein , d ie in d e r L u f t 8,62 c m u n d im B i o t i t 0 ,0 41 m m b e t r ä g t . U r a n - u n d T h o r iu m h ö fe s in d a ls o d e m n a c h le ic h t z u u n t e r s c h e id e n .
U m d ie in n e re S t r u k t u r d e r H ö fe z u b e s tim m e n , t r a g e n w ir d ie I o n is a t io n s k u r v e n d e r 8 S tr a h le n d e r U r a n fa m ilie o d e r d e r 7 S t r a h le n d e r T h o r iu m fa m ilie o d e r d e r 4 S t r a h le n , d ie d e n E m a n a t io n s h o f h e r v o r b r in g e n , a u f u n d a d d ie r e n d ie O r d in a t e n in g e n ü g e n d n a h e m A b s t a n d (v g l. F i g . 1 — 3).
cm D a s g i b t u n s d a n n d ie
Fig. 1.
v o lls t ä n d ig e n I o n is a t io n s k u r v e n , d ie g r o ß e Ä h n lic h k e it m it d e m t a t s ä c h lic h e n H o f a u f w e ise n . D ie M a x im a d e r K u r v e n e n t s p r e c h e n d e n s t a r k g e s c h w ä r z t e n R in g e n im G lim m e r, d ie d e n K e r n u m g e b e n ; d ie M in im a d e r I n t e g r a l k u r v e z e ic h n e n s ic h im G lim m e r a ls k r e is fö r m ig e F lä c h e n v o n se h r g e r in g e r S c h w ä r z u n g a b . 8cm A b e r h ie r e r g ib t sic h e in e Io n isa tio n sk u rve n e u e S c h w ie r ig k e it . B e i d e r A r t d e r D a r s t e llu n g d ie s e r K u r v e n is t v o r
a u s g e s e t z t , d a ß d ie S tr a h le n d e n G lim m e r fü r U ran -H öfe.
F ig . 2. Io n isa tio n sk u rve fü r F ig . 3. Io n isa tio n sk u rve T ho riu m -H ö fe. fü r E m an a tio n s-H ö fe.
so b e e in flu s s e n , a ls o b sie p a r a lle l h in d u r c h g in g e n . T a t s ä c h lic h d iv e r g ie r e n sie a b e r, u n d w e n n w ir d ie d ie s e r D iv e r g e n z R e c h n u n g t r a g e n d e I n t e g r a l
k u r v e a u ft r a g e n , e r g ib t s ic h e in e k e in e s w e g s m it d e m H o f ü b e r e in s tim m e n d e K u r v e .
U m z u e r k lä r e n , w a r u m d ie W ir k u n g e n d e r D iv e r g e n z im H o f n ic h t s i c h t b a r sin d , n e h m e n w ir a n , d a ß e in e A r t p h o t o g r a p h is c h e r U m k e h r u n g o d e r S o la r is a t io n a u f t r i t t , w e n n e in S t r a h l d ie b e r e it s v o n e in e m v o r h e r g e h e n d e n z u r ü c k g e le g t e B a h n k r e u z t . D a d u r c h w ir d d ie D ic h t e d e r S t r a h le n im in n e r e n T e i l d e s H o fe s s t ä r k e r h e r a b g e s e t z t a ls im ä u ß e r e n , w o r a u s fo lg t , d a ß d e r S c h lu ß e ff e k t z ie m lic h d e r g le ic h e se in m u ß , a ls w e n n d ie S tr a h le n p a r a lle l lie fe n . D u r c h d ie s e A n n a h m e w ir d a u c h d a s fr ü h e S ic h t b a r w e r d e n d e s ä u ß e r s t e n R in g e s e r
k lä r t , d e n n d ie s e r w ir d a m w e n ig s t e n v o m U m k e h r e ff e k t b e tr o ffe n .
E s is t d u r c h a u s n ic h t u n w a h r s c h e in lic h , d a ß d ie U m k e h r u n g b e i d e r E n t s t e h u n g d e s H o fe s, w ie w ir ih n j e t z t se h en , e in e w ic h t ig e R o lle g e s p ie lt h a t . W a s ic h w e ite r h in b e z ü g lic h d e r H ö fe zu sa g e n h a b e , w ir d d ie s n o c h d e u t lic h e r m a c h e n .
W ir se h e n a lso , d a ß w ir A u s s e h e n u n d D im e n sio n en d e r in n e re n T e ile e in e s H o fe s V o ra u s sa g e n k ö n n e n , je n a c h d e m e r d u r c h U r a n , T h o r iu m o d e r R a d iu m - E m a n a t io n h e r v o r g e b r a c h t is t. F in d e n w ir H ö fe , d ie n ic h t m it d ie s e n A u s m a ß e n ü b e r e in s tim m e n , so m ü ss e n w ir d a r a u s sc h lie ß e n , d a ß w ir es m it e in e m n e u e n r a d io a k t iv e n E l e m e n t z u tu n h a b e n , v o r a u s g e s e t z t , d a ß s ic h k e in M it t e l fin d e t , e in e Ü b e r e in s t im m u n g h e r b e iz u fü h r e n . H ie r b ie t e t sic h u n s e in e g u te G e le g e n h e it, d ie R a d i o a k t i v i t ä t d e r G e s te in e d e n F o r t s c h r it t e n d e r c h e m is c h e n W is s e n s c h a ft n u t z b a r z u m a c h e n .
B e i d e r B e t r a c h t u n g d e r I n t e g r a l k u r v e n v o n U r a n -, T h o r iu m - u n d E m a n a t io n s h ö fe n b e m e r k e n w ir b e i U r a n u n d E m a n a t io n d a s A u f t r e t e n e in e s e in z e ln e n d e u tlic h e n R a n d e s , d e r im H o f a ls in n e re r R in g v o n k le in e m R a d iu s e rs c h e in e n m u ß . B e i T h o r iu m tr e t e n z w e i so lc h e r R ä n d e r d ic h t n e b e n e in a n d e r a u f. D ie s e fr ü h e n R in g e sin d d ie e rs te n A n z e ic h e n , d ie w ir fin d e n . I h r e M e s s u n g s a g t u n s, m it w e lc h e m E l e m e n t w ir es z u t u n h a b e n , t r o t z d e m d e r H o f s ic h n o c h im e rs te n S t a d iu m d e r E n t w ic k lu n g b e fin d e t . D e r a r t ig e g u t e n t w ic k e lt e u n d le ic h t m e ß b a r e R in g e f in d e t m a n u m d ie w in z ig s t e n K e r n e h e r u m .
W i r b e s itz e n in d e n H ö fe n e in M it t e l z u r E r k e n n u n g r a d io a k t iv e r S t o f fe in G e s te in e n , d a s a n E m p fin d lic h k e it je d e a n d e r e b e k a n n t e M e th o d e w e it ü b e r t r iff t . D a s E l e k t r o s k o p is t v ie l ta u s e n d m a l e m p fin d lic h e r a ls d ie g r a v im e t r is c h e n c h e m is c h e n N a c h w e is m e t h o d e n . E i n B illio n s t e l G r a m m R a d iu m p ro G r a m m G e s te in k a n n d u r c h d a s E l e k t r o s k o p n a c h g e w ie s e n w e rd e n . A b e r w ir k ö n n e n e in e n Z ir k o n k e r n v o n fü n f T a u s e n d s t e l M illim e te r D u r c h m e s s e r v o r u n s h a b e n . A n g e n o m m e n , e r e n t h ä lt f ü n fu n d z w a n z ig m a l so v ie l R a d iu m w ie d ie r e ic h s te n v o n L o r d R a y l e i g h u n t e r s u c h te n Z ir k o n e , so b e t r ä g t d e r R a d iu m g e h a lt n u r 3 x 1 0 - 18 g o d e r d e n m illio n s te n T e il v o n e in e m B illio n s t e l G r a m m . S o lc h e in K e r n k a n n e in e n v o llk o m m e n m e ß b a r e n u n d e r k e n n b a r e n R in g z e ig e n .
D e r G r u n d fü r d ie s e a u ß e r o r d e n t lic h e E m p f i n d lic h k e it is t k la r . D e r H o f is t im m e r a l t — o f t s o g a r s e h r a lt. T a t s ä c h lic h f in d e t m a n ih n n ic h t in jü n g e r e n G e s te in e n . U n d w ä h r e n d a ll d e r a u f e in a n d e r fo lg e n d e n g e o lo g is c h e n P e r io d e n h a t s ic h d ie I o n is a tio n s w ir k u n g la n g s a m a d d ie r t . W i r b e m e r k e n d e n e n d g ü ltig e n E f f e k t e in e r so lc h e n s c h w a c h e n S tr a h lu n g , e b e n s o w ie w ir a u f e in e r p h o t o g r a p h is c h e n P l a t t e n a c h la n g e r E x p o s it io n s z e it S t e r n e n a c h w e is e n k ö n n e n , d ie d e m b lo ß e n A u g e e w ig u n s ic h t b a r sin d .
A u c h a u s d ie s e m G r u n d e sin d d ie H ö fe w ic h t ig f ü r d ie c h e m is c h e W is s e n s c h a ft . S ie e r m ö g lic h e n u n s d e n f a s t u n w a h r s c h e in lic h e n R ü c k b li c k in d ie v e r g a n g e n e G e s c h ic h te d e r c h e m is c h e n E le m e n te , u n d m it ih r e r H ilfe sin d w ir im s ta n d e , F r a g e n
6g6 Jo l y: Ü b e r die R a d io a k t iv itä t d er G esteine. T Die N atu r - l Wissenschaften
z u b e a n t w o r t e n , d e n e n w ir a u f k e in e m ä n d e r n W e g n ä h e r k o m m e n k ö n n e n . W ir k ö n n e n e t w a s d a r ü b e r a u s s a g e n , o b d ie b e k a n n t e n r a d io a k t iv e n E le m e n t e fr ü h e r in d e r A r t ih re s Z e r fa lls U n t e r s c h ie d e z e ig te n , o d e r o b in e n t le g e n e r Z e it n o c h a n d e r e r a d i o a k t i v e E le m e n t e e x is t ie r t h a b e n . D ie w ic h t ig e F r a g e , o b d ie R a d i o a k t i v i t ä t w ä h r e n d g e o lo g is c h e r Z e it r ä u m e a b g e n o m m e n h a t , k a n n d u r c h d ie H ö fe b e a n t w o r t e t w e rd e n . D e n n d e r H o f is t t a t s ä c h lic h e in e A r t H ie r o g ly p h e , e in e S c h r if t in d e n F e ls e n , w e lc h e s ic h a u f G r u n d h e u t ig e r E r fa h r u n g e n im G e b ie t d e r R a d i o a k t i v i t ä t d e u te n l ä ß t . A lle s d ie s e s i s t g le ic h w ic h t ig a u c h f ü r d e n G e o lo g e n . D e n n b e z ü g lic h d e r V e r ä n d e r u n g e n im A n t l i t z d e r E r d e i s t es w e s e n tlic h fü r ih n zu w is se n , o b d ie b e k a n n t e n r a d io a k t iv e n E le m e n t e fr ü h e r e b e n s o v ie l th e r m is c h e E n e r g ie e n t w ic k e lt h a b e n w ie h e u te , o d e r o b in d e r V e r g a n g e n h e it m e r k lic h m e h r o d e r m e r k lic h w e n ig e r E n e r g ie a u s d ie s e r Q u e lle a u f d ie E r d e e in g e w i r k t h a t .
I c h w e r d e g le ic h e in ig e W o r t e d a r ü b e r sa g e n , w ie d ie s e F r a g e n d u r c h u n s r e K e n n t n is v o n d e n H ö fe n b e a n t w o r t e t w o r d e n sin d . V o r h e r a b e r m u ß ic h , u m v e r s t ä n d lic h zu se in , n o c h e in m a l a u f d a s T h e m a d e r U m k e h r u n g z u r ü c k g r e ife n .
D a ß e s s ic h b e i d e r U m k e h r u n g d e r H ö fe u m e in e w ir k lic h e w o h l b e s tim m t e E r s c h e in u n g h a n d e lt , s c h e in t s ic h e r g e s te llt . W i r k ö n n e n a lle r d in g s n ic h t m i t B e s t i m m t h e i t b e h a u p t e n , d a ß sie d e r p h o t o g r a p h is c h e n U m k e h r u n g v o llk o m m e n g le ic h z u s e t z e n is t, a b e r sie ä u ß e r t s ic h in se h r ä h n lic h e r W e is e , u n d es i s t s e h r w a h r s c h e in lic h , d a ß d ie b e id e n E r s c h e in u n g e n g le ic h e n C h a r a k t e r s sin d .
D ie T h e o r ie d e r p h o t o g r a p h is c h e n U m k e h r u n g k a n n in e in ig e n W o r t e n m it g e t e i lt w e r d e n . D ie W i r k u n g d e s L i c h t s a u f d ie p h o t o g r a p h is c h e P l a t t e i s t p h o t o e le k t r is c h e r N a t u r . A u s d e m S ilb e r h a lo g e n id w e r d e n E l e k t r o n e n f r e ig e m a c h t , d ie je e in g e w is s e s E n e r g ie q u a n t u m b e s itz e n , d a s a u s d e r a b s o r b ie r t e n S tr a h lu n g s e n e r g ie s t a m m t . V o n d e m b e lic h t e t e n P u n k t , d e r p o s it iv g e la d e n b le ib t , d r in g e n d ie s e E l e k t r o n e n in e in e m b e s t im m t e n A b s t a n d v o r u n d e r z e u g e n r u n d h e r u m e in n e g a t i
v e s e le k t r o s t a t is c h e s F e ld . D ie s e s io n is ie r te S y s t e m s t e llt d a s la t e n t e B ild d a r . E s k a n n m o n a te - o d e r ja h r e la n g b e s te h e n . B e i A n w e n d u n g e in e s E n t w ic k le r s w ir d E n e r g ie , d ie p o t e n t ie ll im la t e n t e n B ild v o r h a n d e n is t, a u s g e g e b e n , in d e m sie d ie c h e m is c h e W e c h s e l w ir k u n g z w is c h e n io n is ie r te m H a lo g e n s ilb e r u n d E n t w i c k l e r b e g ü n s t ig t . B e i d ie s e m P r o z e ß w ir d S ilb e r f r e ig e m a c h t u n d a n d e n io n is ie r te n S t e lle n a u fg e s p e ic h e r t , so d a ß d a s s i c h t b a r e B i l d e n t s t e h t . D a s i s t d e r t y p is c h e V e r l a u f b e i n o r m a le r B e lic h t u n g .
J e d o c h a n g e n o m m e n , w ir v e r lä n g e r n d ie E x p o s i t io n s z e it o d e r b e n u t z e n e in e se h r s t a r k e L i c h t q u e lle , so w ir d d a s e le k t r o s t a t is c h e F e ld u m d e n b e lic h t e t e n P u n k t s t ä r k e r u n d s t ä r k e r , b is e n d lic h d ie I s o la t io n z u s a m m e n b r ic h t. E s f in d e t d a n n W ie d e r v e r e in ig u n g v o n + u n d — I o n e n s t a t t , u n d d e r u r s p r ü n g lic h e Z u s t a n d d e r P l a t t e w ir d
w ie d e r h e r g e s t e llt . I n d ie s e m S t a d iu m lie fe r t d ie E n t w i c k l u n g k e in s ic h tb a r e s B ild . D a s B ild is t t a t s ä c h lic h u m g e k e h r t w o r d e n , u n d d a s frü h e r e la t e n t e B ild v e r s c h w u n d e n . D ie s i s t d ie e rs te U m k e h r u n g . S e t z t m a n d ie B e lic h t u n g ü b e r d e n U m k e h r u n g s p u n k t h in a u s fo r t , so w ie d e r h o lt s ic h d ie e r s te E r s c h e in u n g , u n d es e n t s t e h t e in n e u e s l a t e n t e s B ild g le ic h d e m e r s te n . U n d so w ie d e rh o le n s ic h d ie V o r g ä n g e a u f d e r P l a t t e b e i fo r t la u fe n d e r E x p o s it io n . D ie a u fe in a n d e r fo lg e n d e n U m k e h r u n g e n k ö n n e n d a d u r c h s i c h t b a r g e m a c h t w e rd e n , d a ß m a n a u fe in a n d e r fo lg e n d e F lä c h e n d e r p h o t o g r a p h is c h e n P l a t t e d u r c h s t e ig e n d e Z e ite n e x p o n ie r t.
D e r a - S t r a h l b e s i t z t je n a c h s e in e r A n f a n g s g e s c h w in d ig k e it b e im V e r la s s e n d e s z e rfa lle n d e n A t o m s e in g e w is s e s E n e r g ie q u a n t u m . D e r S t r a h l b e s t e h t a u s e in e m z w e ifa c h p o s it iv g e la d e n e n H e liu m a t o m . W ä h r e n d se in e s D u r c h g a n g s d u r c h d e n G lim m e r b e w ir k t e r I o n is a t io n . D ie u r s p r ü n g lic h e c h e m is c h e V a le n z v e r t e i lu n g w ir d g e s t ö r t u n d u n t e r d e m E i n f lu ß d e r I o n is a tio n e n t s t e h e n A t o m s y s t e m e v o n g le ic h e r S t a b i l i t ä t w ie d a s la t e n t e B ild , A b e r es is t v e r s t ä n d lic h , d a ß e in z w e ite r , d a s s e lb e o d e r e in n a h a n g r e n z e n d e s G e b ie t d u r c h k r e u z e n d e r S t r a h l d ie s e s G le ic h g e w ic h t w ie d e r s tö r e n u n d e in e U m k e h r u n g h e r v o r r u fe n k a n n , d ie e n t w e d e r z u d e m u r s p r ü n g lic h e n o d e r z u ir g e n d e in e m n e u e n G le ic h g e w ic h t s z u s t a n d d e r A t o m e f ü h r t . I m e rs te n F a l l w ü r d e W ie d e r h e r s t e llu n g d e s u r s p r ü n g lic h e n G lim m e r z u s t a n d e s d ie F o lg e se in , im z w e ite n k a n n e in e neue c h e m is c h e V a le n z Verteilung s t a t t f in d e n . D ie s e n e u e V a le n z v e r t e i lu n g h a t a n s c h e in e n d , wenigstens in e in ig e n F ä lle n , e in A u s b le ic h e n d es G lim m e r s z u r F o lg e , w o r a n sie e r k e n n b a r is t.
M ö g lic h e r w e is e k ö n n e n a u fe in a n d e r fo lg e n d e „ B i l d e r ” u n d U m k e h r u n g e n a u f t r e t e n . D u r c h E i n w ir k u n g se h r s t a r k e r « - S t r a h le n h a t R u t h e r f o r d
b e i se in e n U n t e r s u c h u n g e n ü b e r d a s A l t e r d e r H ö fe se h r in t e n s iv e F ä r b u n g e n im B i o t i t h e r v o r g e r u fe n . B e i f o r t g e s e t z t e r E in w ir k u n g so s t a r k e r « - S t r a h le n ü b e r lä n g e r e Z e it r ä u m e m u ß t e e s m ö g lic h sein , e t w a s B e s t im m t e s d a r ü b e r z u e r fa h r e n , w a s t a t s ä c h lic h v o r s ic h g e h t.
I n d e n ä lt e s t e n G e s te in e n fin d e n w ir s ic h e r lic h ü b e r g e n u g B e le g e fü r d a s A u s b le ic h e n u m d e n r a d io a k t i v e n K e r n . W e n n d ie s e T e ilc h e n z u fä llig g e n ü g e n d is o lie r t sin d , so b e k o m m e n w ir e in e n H o f, d e s se n k r e is fö r m ig e S t r e ife n z u m T e il n ic h t a ls d u n k le , s o n d e r n a ls fa r b lo s e F lä c h e n e rs ch e in e n . W e n n d ie s e T e ilc h e n in g e r a d e r L in ie u n d n a h g e n u g b e ie in a n d e r a n g e o r d n e t sin d , so b e k o m m e n w ir e in e n a u s g e b le ic h t e n S t r e ife n , in d e s se n A c h s e d ie T e ilc h e n v e r s t r e u t sin d . A u ß e r h a lb d e s g e b le ic h t e n S t r e ife n s ä u ß e r t s ic h d ie W i r k u n g n o r m a le r B e lic h t u n g in d e r S c h w ä r z u n g d e s G lim m e rs . M it u n t e r fin d e n w ir e in e n H o f, d e r s e h r sc h ö n e U m k e h r u n g o d e r A u s b le ic h u n g z e ig t , w o w ir n o r m a le r w e is e a u fe in a n d e r fo lg e n d e d u n k le R in g e e r w a rte n s o llte n . I c h z e ig e ih n e n h ie r , in d e n r ic h t ig e n M a ß v e r h ä ltn is s e n , d ie Z e ic h n u n g e in e s u m g e k e h r t e n U r a n h o f e s a u s a r c h a is c h e m G lim m e r v o n
Jo l y: Ü b e r die R a d io a k tiv itä t der G esteine. 6 9 7
Y t t e r b y , d a n e b e n e in e n U r a n h o f, w ie m a n ih n im B i o t i t d e s s p ä t e n S ilu r s o d e r im G r a n it d e s fr ü h e n D e v o n s a u s C o . C a r lo w f in d e t. D e r e rs te r e z e ig t fa r b lo s e R in g e , w o d e r l e t z t e r e g e s c h w ä r z t e a u fw e is t . E s b e s t e h t e in u n g e h e u r e r U n t e r s c h ie d im A l t e r d ie s e r 2 H ö fe . S o lc h e te ilw e is e a u s g e b le ic h t e n H ö fe s in d in a r c h a is c h e m G lim m e r h ä u fig , w ä h r e n d ic h in s ilu r is c h e m n u r e in e in z e ln e s s c h le c h t a u s g e b ild e t e s E x e m p la r g e fu n d e n h a b e . I n G r a n it e n a u s d e m C a r b o n o d e r jü n g e r e n K a in o z o ik u m h a b e ic h m e e in e n u m g e k e h r t e n H o f g e se h e n .
B e im S t u d iu m d e r H ö fe m ü ss e n w ir a u ß e r d ie se n d u r c h U m k e h r u n g h e r v o r g e b r a c h t e n U m w a n d lu n g e n n o c h a n d e r e B e d in g u n g e n in B e t r a c h t z ie h e n . I n d e n ä lt e s t e n G e s te in e n fin d e n s ic h S e it e a n S e it e im W e r d e n b e g r iffe n e u n d ,, ü b e r e x p o n ie r t e ' ‘ H ö fe ; e r s te r e in F o r m e in e s d ü n n e n R in g e s v o n k le in e m R a d i u s e in e n w in z ig e n K e r n u m g e b e n d , l e t z t e r e in F o r m e in e r S c h e ib e v o n b is w e ile n f a s t u n d u r c h d r in g lic h e r S c h w ä r z e . W e s h a lb ? D ie A n t w o r t is t e in fa c h . D a s e r r e ic h te E n t w i c k lu n g s s t a d iu m h ä n g t v o n z w e i B e d in g u n g e n a b : d e m A l t e r d e s G e s te in s u n d d e m r a d i o a k t i v e n G e h a lt d e s K e r n s . D ie s e B e d in g u n g e n e n ts p r e c h e n d e r E x p o s it io n s d a u e r u n d d e r L i c h t s t ä r k e b e i d e r P h o to g r a p h ie . A u ß e r d e m m u ß n o c h e in e a n d e r e o f f e n k u n d ig e T a t s a c h e in B e t r a c h t g e z o g e n w e rd e n . D e r H o f, d e r s ic h u n s im G lim m e r b la t t z e ig t , k a n n e in S c h n i t t se in , d e r a u ß e r h a lb d e s Z e n t r u m s d e s k u g e lfö r m ig e n H o fe s g e f ü h r t is t. I c h w ill h ie r e in s c h a lte n , d a ß S e r ie n s c h n it t e v o n H ö fe n in G lim m e r b e w e ise n , d a ß d ie s e k u g e lfö r m ig sin d . G e s t e in s s c h liffe , d ie H ö fe in e in e r d ie S p a lt f lä c h e k r e u z e n d e n E b e n e a u fw e is e n , s t ü t z e n d ie s e S c h lu ß fo lg e ru n g .
W ie g e s a g t , m ü ss e n b e im S t u d iu m d ie s e r R a d i o g r a m m e in s e h r a lt e n G e s te in e n d ie d a s A u s b le ic b e n b e g le ite n d e n E r s c h e in u n g e n s t e t s im A u g e b e h a lt e n w e r d e n , d a e s Vorkommen k a n n , d a ß b e s t im m t e ä u ß e r e o d e r in n e re S t r u k t u r e n d a d u r c h v e r w is c h t w e r d e n . U m s c h lie ß e n z u k ö n n e n , d a ß e in H o t n ic h t m it e in e r d e r b e k a n n t e n A r t e n in Ü b e r e in s t im m u n g z u b r in g e n is t, s in d s t ä r k e r e B e w e is e e r fo r d e r lic h a ls d ie ä u ß e r e n A u s m a ß e e in ig e r w e n i
g e r E x e m p la r e . (F ig . 4— 6.)
I n G lim m e r n v o n Y t t e r b y a u s d e m m it t le r e n A r c h a ik u m (p r e -H u r o n ia n ) h a b e ic h H ö fe g e fu n d e n , d ie n ic h t m it d e n a u s b e k a n n t e n r a d io a k t iv e n E le m e n t e n h e r r ü h r e n d e n H ö fe n in Ü b e r e in s t im m u n g z u b r in g e n sin d . I c h h a b e sie X - H ö f e g e n a n n t. A n s c h e in e n d e x is t ie r e n z w e i v e r s c h ie d e n e A r t e n , d ie ic h a ls X a- u n d X 2-H ö fe u n t e r s c h e id e n w ill. S ie s in d z ie m lic h z a h lr e ic h . B is w e ile n sin d sie s e h r s c h w a c h u n d a u s g e w a s c h e n , o b w o h l sie k e in A n z e ic h e n fü r d a s A u s b le ic h e n z e ig e n . M ö g lic h e r w e is e i s t d ie s a u f e in e A r t v o n Ü b e r b e lic h t u n g z u r ü c k z u fü h r e n , g e n a u so w ie e in e ü b e r e x p o n i e r t e P l a t t e z u k r a f t lo s is t, o d e r v i e lle i c h t a u c h a u f d ie s t a r k e n m e ta m o r p h is c h e n E in flü s s e , d ie d ie s e r G lim m e r im a llg e m e in e n e r fa h r e n h a t .
A n g e w is s e n S t e lle n k ö n n e n d ie s e a b g e s c h w ä c h te n H ö fe so z u s a m m e n g e d r ä n g t sein , d a ß sie sich
N w . 1924.
H e ft 35. 1 29. 8. 1924J
F ig. 4. U ran -H öfe in verschieden en E n tw ick lu n g s
stad ien . X 76- G ran it aus L ein ster (D evon).
Fig. 5. X - H o f. X 256. R a d iu s = 0 ,0294m m - G lim m er aus Y t t e r b y (A rch aiku m ).
F ig . 6. ,,H ib e rn iu m “ -H öfe. X 106,4. R a d iu s = 0,0052 und = 0,0086 m m . G lim m er aus Y t t e r b y (A rch aik u m ).
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Jo l y: Ü b er die R a d io a k tiv itä t der G esteine.
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Die N atu rwissenschaften
g e g e n s e it ig ü b e r d e c k e n . S ie z e ig e n s o w o h l in d e n ä u ß e r e n a ls a u c h in d e n in n e re n A u s m a ß e n g e w is s e V e r s c h ie d e n h e ite n . D a s k a n n a b e r v i e l le ic h t n u r d u r c h v e r s c h ie d e n e S t a d ie n d e r E n t w ic k lu n g b e d in g t sein . I m a llg e m e in e n b e s te h e n sie a u s e in e r im M it t e lp u n k t g e le g e n e n s c h w a r z e n S c h e ib e , d ie v o n z w e i o d e r d r e i w e iß e n S tr e ife n u m g e b e n is t, v o n d e n e n d e r in n e r s te u m g e k e h r t se in k a n n . D a s P h o t o g r a p h ie r e n d e r a r t ig e r B ild u n g e n i s t so u n b e fr ie d ig e n d , d a ß ic h Z e ic h n u n g e n u n t e r B e r ü c k s ic h t ig u n g d e r r ic h t ig e n G r ö ß e n v e r h ä lt n is s e z e ig e n w ill. D ie H ö fe m it ä h n lic h s t e r S t r u k t u r , d ie ic h k e n n e , sin d T h o r iu m h ö fe . I c h s t e lle e in e m X j - H o f e in e n v o lls t ä n d ig e n t w ic k e lt e n T h o r iu m - H o f g e g e n ü b e r u n d z e ig e g le ic h z e itig e in e k r ä ft ig e P h o t o g r a p h ie e in e s X - H o f e s . I c h h a lt e es n ic h t f ü r m ö g lic h , d ie X - H ö f e d e m T h o r iu m z u z u s c h re ib e n . Ü b e r d ie s s in d d ie in d ie s e m G lim m e r a u f tr e te n d e n T h o r iu m h ö fe im m e r le ic h t z u id e n t i
fiz ie r e n
H ie r h a b e n w ir a ls o e in B e is p ie l d a fü r , v o n w ie g r o ß e m N u t z e n u n s d ie s e R a d io g r a m m e sein k ö n n e n . W e n n m e in e S c h lu ß fo lg e r u n g e n r ic h t ig sin d , so h a b e n w ir h ie r d e n B e le g e n t w e d e r fü r ein u n b e k a n n t e s d u r c h r a d io a k t iv e n Z e r f a ll v o n d e r E r d e v e r s c h w u n d e n e s E l e m e n t o d e r fü r e in n o c h u n e n t d e c k t e s r a d io a k t iv e s E le m e n t .
I n d ie s e m s e lb e n G lim m e r v o n Y t t e r b y fin d e n s ic h — w e n n a u c h a u ß e r o r d e n t lic h s e lt e n — b e s t im m t e H ö fe v o n w in z ig e n D im e n s io n e n , d ie a lle v o lls t ä n d ig u m g e k e h r t u n d a u s g e b le ic h t sin d . I c h h a b e sie ,,h ib e r n iu m “ - H ö fe g e n a n n t. I c h g la u b e , d a ß e in e G e d a n k e n a s s o z ia t io n m ic h a u f d ie sen N a m e n g e b r a c h t h a t , d a d a s O r ig in a lh a n d s t ü c k d e s d ie s e H ö fe e n t h a lt e n d e n G lim m e r s u n g lü c k lic h e r w e is e w ä h r e n d d e r d r a m a t is c h e n V o r g ä n g e in D u b lin O s te r n 1 9 1 6 , a ls m e in I n s t i t u t b e la g e r t w u r d e , a b h a n d e n g e k o m m e n is t. E s e x is tie r e n n o c h e in ig e fü r d a s M ik r o s k o p h e r g e r ic h te t e S p a lt s t ü c k e . I n d ie s e n m ik r o s k o p is c h e n P r ä p a r a t e n sin d H u n d e r t e v o n w in z ig e n h o fä h n lic h e n G e b ild e n e n t h a lt e n . I h r u n g e w ö h n lic h e s A u s s e h e n o f f e n b a r t s ic h a m b e s te n a u f e in e r P h o t o g r a p h ie . D ie m e is te n z e ig e n ü b e r e in s tim m e n d e M a ß e , d e r R a d iu s b e t r ä g t 0,0052 m m . E s s c h e in e n a u c h g r ö ß e r e v o r h a n d e n z u sein , a b e r se h r v ie l w e n ig e r z a h lr e ic h . D ie s e h a b e n e in e n R a d iu s v o n 0,0086 m m . D e r fr ü h e s t e in n e r e R i n g e in e s T h o r iu m h o fe s b e t r ä g t o ,o i x u n d d e r e in e s U r a n h o fe s 0 ,0 14 . A n g e n o m m e n , d e r U m r e c h n u n g s f a k t o r fü r d ie sen G lim m e r is t s c h ä t z u n g s w e is e 2000, so w ü r d e d ie R e ic h w e it e d e r d ie k le in e r e n h ib e r n iu m -H ö fe h e r v o r b r in g e n d e n S t r a h le n in L u f t w e n ig m e h r a ls 1 c m b e tr a g e n . J e d e s d ie s e r w in z ig e n H o fg e b ild e b e s i t z t e in e n g e n a u z e n t r ie r t e n K e r n . W e n n z w e i s o lc h e r K e r n e g e n ü g e n d n a h b e n a c h b a r t sin d , so h a t d e r e n t s t e h e n d e H o f d ie F o r m z w e ie r sich s c h n e id e n d e r K u g e ln . D r e i n a h b e n a c h b a r t e K e r n e r u fe n e in e n b ir n e n fö r m ig e n H o f h e r v o r . E s s c h e in t so g u t w ie sich e r, d a ß ih re E n t w i c k lu n g in je d e m F a l l d u r c h d e n K e r n b e d in g t is t. D a d a s A u s b le i
c h e n k e in E in w a n d g e g e n d e n r a d io a k t iv e n U r
s p r u n g is t, s o n d e rn im G e g e n t e il d a fü r s p r ic h t, so b e s t e h t n a c h m e in e r M e in u n g k e in Z w e ife l, d a ß es s ic h u m e c h te H ö fe , a b e r v o n g a n z b e s o n d e rs k le in e n D im e n s io n e n h a n d e lt.
L ä n g e r e s S u c h e n n a c h a n d e r e n S c h w ä r m e n d ie s e r H ö fe h a t s ic h a ls u n f r u c h t b a r e rw ie se n . E in ig e k o n n t e n h ie r u n d d o r t e n t d e c k t w e rd e n , a b e r n ic h t s so w o h l A u s g e p r ä g t e s w ie d ie e r s te n A n h ä u fu n g e n .
E s is t v o n I n te r e s s e z u e r w ä h n e n , d a ß d ie s e H ö fe — se h r w o h l — d u r c h e in e s d e r b e k a n n t e n E le m e n t e h e r v o r g e b r a c h t se in k ö n n e n . D e n n sie m ü ss e n d u r c h e in e so s c h w a c h r a d i o a k t i v e S u b s t a n z v e r u r s a c h t se in , d a ß d e re n R a d i o a k t i v i t ä t d u r c h k e in e d e r b e k a n n t e n M e t h o d e n n a c h w e is b a r w ä r e . D ie s f o lg t a u s d e r a u ß e r o r d e n t lic h k le in e n R e ic h w e it e d e r v e r a n t w o r t lic h e n « - S t r a h le n . S ie w e r d e n s ic h d e s se n e rin n e r n , d a ß Ru t h e r f o r d
v o r la n g e r Z e it d a r a u f h in w ie s , d a ß e in Z u s a m m e n h a n g b e s t e h t z w is c h e n d e r A n fa n g s g e s c h w in d ig k e it , m it d e r e in « - T e ilc h e n a u s g e s c h le u d e r t w ir d , u n d d e r H a lb w e r t s z e it d e s E le m e n t e s , a u s d e m es e n t s t e h t . Ge i g e r u n d Nu t t a l l z e ig te n , d a ß sich e in e b e s t im m t e B e z ie h u n g a b le it e n lä ß t , d ie a m e in fa c h s t e n e r k e n n b a r w ir d , w e n n m a n d ie L o g a r i t h m e n d e r Z e r f a lls k o n s t a n t e g e g e n d ie L o g a r it h m e n d e r R e ic h w e it e d e r « - T e ilc h e n a u f t r ä g t . B e i e in e r s o lc h e n A n o r d n u n g v e r t e ile n s ic h d ie E le m e n t e je d e r r a d i o a k t i v e n F a m ilie lä n g s e in e r b e s tim m te n g e r a d e n L i n ie u n d d ie L in ie n f ü r U r a n - , T h o r iu m - u n d A k t in iu m s e r ie n sin d m e r k lic h p a r a lle l. A u s d ie s e r U n t e r s u c h u n g z o g Ge i g e r d e n S c h lu ß , d a ß E le m e n te , w e lc h e « - S t r a h le n v o n se h r g e r in g e r R e ic h w e it e a u s se n d e n , e in e so la n g s a m e Z e r f a lls g e s c h w in d ig k e it b e s itz e n , d a ß k e in e b e k a n n t e M e ß m e t h o d e im s t a n d e w ä r e , ih re R a d i o a k t i v i t ä t a u fz u d e c k e n .
A b e r d ie S u m m ie r u n g d e r W ir k u n g , d ie sich s e it Ä o n e n in d e n H ö fe n v o llz o g e n h a t , k a n n , w ie w ir g e se h e n h a b e n , r a d i o a k t i v e E r s c h e in u n g e n e n t h ü lle n , d ie f ü r im m e r w e it je n s e it s d e s M e ß b e r e ic h s u n s e r e r I n s t r u m e n t e lie g e n . E s is t d e s h a lb d u r c h a u s n ic h t u n m ö g lic h , d a ß w ir in d ie sen H ö fe n d ie R a d i o a k t i v i t ä t e in ig e r je n e r se lte n e n E le m e n t e e n t d e c k e n , d ie d ie s e r G lim m e r z u e r s t d e r W is s e n s c h a f t g e s c h e n k t h a t .
S c h lie ß lic h d r ä n g t s ic h u n s ü b e r a ll in d e m S t u d iu m d e r H ö fe n o c h e in e o ffe n k u n d ig e T a t s a c h e a u f — d ie S e lt e n h e it s ic h t b a r e r R a d i o a k t i v i t ä t in d e n G e s te in e n s o w ie d a s u n g e h e u re A l t e r d e r R a d i o a k t i v i t ä t , d ie w ir b e o b a c h te n . O h n e d ie s e n W e g , d e r R a d i o a k t i v i t ä t in d ie V e r g a n g e n h e it n a c h z u g e h e n , h ä t t e n w ir v e r n u n ft g e m ä ß fo lg e r n k ö n n e n , d a ß s ic h in frü h e re n g e o lo g is c h e n Z e ite n v ie le d e r b e k a n n t e n E le m e n t e im S t a d iu m d e r r a d io a k t iv e n E n t s t e h u n g b e fa n d e n . D a s S t u d iu m d e r H ö fe w id e r le g t d ie s e A n s ic h t . A u ß e r d e m is t d ie u n s b e k a n n t e R a d i o a k t i v i t ä t n ic h t in n e u e r e r Z e it e n t s t a n d e n , s o n d e rn r e ic h t b is in d ie ä lt e s t e n G e s te in e z u r ü c k , w ie a u s d e n E r s c h e in u n g e n , d ie ic h ih n e n h ie r v o r g e t r a g e n h a b e , k l a r h e r v o r g e h t . D ie u m g e k e h r t e n o d e r
