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Datation absolue

 

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La datation absolue, ou plus précisément la radiochronologie, vise à obtenir des estimations quantitatives de l'âge des événements géologiques. Elle est basée sur le principe de la désintégration radioactive.

Un élément radioactif, l’élément père (P), est constitué d’un atome instable. Il se désintègre spontanément en libérant une particule riche en énergie et donne naissance à un isotope stable, l’élément fils (F). Les physiciens ont prouvé que la proportion d’atomes radioactifs qui se désintègrent par unité de temps est une constante pour un élément donné, "la constante radioactive (l)". Elle est donc une horloge potentielle pour les géologues. La période T (1/l) correspond au temps nécessaire à la désintégration de la moitié des éléments pères radioactifs. En déterminant le nombre d’éléments pères ou fils restant dans l’échantillon, on peut remonter le temps et calculer l’âge géologique de celui-ci depuis la fermeture du système, c’est à dire depuis que l’échantillon est isolé du milieu extérieur.

Il existe plusieurs types de radiochronomètres (couple d’atomes) à disposition des géologues, dont l'usage dépend des sujets étudiés. Le spectromètre de masse est l’instrument utilisé pour mesurer la quantité d’atomes étudiés P et F.

  • Le couple carbone12/carbone14 est fréquemment utilisé pour dater les fossiles, les restes d’êtres vivants. Lorsqu’un individu meurt, il arrête les échanges de carbone avec son milieu (nourriture, respiration, photosynthèse). La quantité de 14C diminue alors dans l’organisme, déclenchant ainsi le radiochronomètre. C’est la quantité initiale de 14C par gramme de 12C dans l’atmosphère qui sera considérée comme constante dans le calcul de la quantité initiale. La période du 14C est de 5570 ans et permet une datation jusqu'à 35000 ans avec une bonne précision.
  • Le couple potassium40/argon40 est utilisé pour dater des roches contenant des minéraux riches en potassium (comme la grande famille des silicates). Ici pas de calcul de quantité initiale, l’argon élément-fils, s’échappe des magmas avant cristallisation. Le calcul est donc basé sur l’assertion suivante : F0=0. Il suffit ensuite de déterminer l’importance de l’argon dans l’échantillon et de le mettre en équation avec la période T correspondant au potassium.
  • Le couple rubidium87/strontium87 est fréquemment utilisé pour dater les roches magmatiques ou métamorphiques les plus anciennes. Les géologues s’en servent quand ils ne peuvent déterminer ni les quantités initiales de l’élément-père, ni celles de l’élément-fils. Ils font alors une analyse différentielle sur plusieurs échantillons d’une même roche. Si les échantillons ont une même composition isotopique (de même rapport 87Sr/86Sr) et ont le même âge, alors les mesures s’alignent sur une droite appelée droite isochrone. La pente de cette droite permet ensuite de calculer l’âge de la roche.

La radiochronologie a permis d'attribuer des âges absolus à l'ensemble de l'échelle stratigraphique établie par datation relative.





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