Isotopes radioactifs et géochronologie

Résumé du document

Isotopes radioactifs et géochronologie, cours de 24 pages



Après une présentation des isotopes radioactifs, de leur abondance, des phénomènes radioactifs et des lois de leur désintégration, sont exposées différentes méthodes de datations géochronologiques. Sont abordées et discutées les méthodes rubidium - strontium, uranium - thorium - plomb, potassium - argon et la méthode du carbone 14.





I - Définition des isotopes

II - Abondances isotopiques

III - Les isotopes radioactifs et la Radiochronologie

IV - Méthodes de Géochronologie

Extraits

[...] Prenons l'exemple de l'oxygène : 18O8 ; atomique Z = 8 protons ; Masse atomique M = 18 protons + 10 neutrons) 16O8 ; atomique Z = 8 protons ; Masse atomique M = 16 protons + 8 neutrons) II - Abondances isotopiques Il existe dans la nature environ 340 espèces nucléaires répertoriées mais qui n'ont pas tous, bien sûr, la même abondance et la même importance. La plupart des éléments possèdent plusieurs isotopes. On peut exprimer les abondances isotopiques de plusieurs façons. a - Par le rapport (ou de la quantité d'atomes d'une certaine espèce isotopique MXZ au nombre total d'atomes d'un élément donné. Prenons l'exemple des 3 isotopes de l'oxygène : 16O : 17O : 18O : 0,203% b - Par le rapport d'une quantité d'atomes d'un isotope MXZ à la quantité d'un autre isotope du même élément. [...]

[...] D'autres au contraires sont instables et radioactifs et donnent naissance à des isotopes radiogéniques. C'est ainsi qu'un isotope père radioactif se désintègre en un isotope fils radiogénique : P F (Isotope père radioactif) (Isotope fils radiogénique) Ce sont les isotopes instables, radioactifs qui sont utilisés en radiochronologie. III - Les isotopes radioactifs et la Radiochronologie Dès le début du siècle, suite aux découvertes sur la radioactivité, les scientifiques tentèrent d'appliquer ses principes à la mesure des temps géologiques. En 1905, Rutherford, le premier, réalisa une détermination d'âge sur un minéral en mesurant les quantités de He et U. [...]

[...] Tout minéral donnant le même âge par les équations chronométriques et se situe sur cette courbe. Tout minéral situé sur la concordia donne l'âge de cristallisation du minéral, donc du magma. Lorsque les âges obtenus par les deux méthodes ne sont pas concordants, les points représentatifs se placent en dehors de la concordia et sont souvent alignés selon une courbe (parfois même une droite) qui définit la discordia. Cela signifie alors qu'il y a eu ouverture du système avec perte de plomb. [...]

[...] L'isochrone obtenue sur roches totales permet d'obtenir un âge "absolu", alors que l'isochrone tracée à partir des analyses de minéraux (isochrone sur minéraux), permet d'estimer un age "apparent". Supposons 4 roches cogénétiques, caractérisées par des rapports 87Rb/86r différents et par un rapport initial (87Sr/86Sr)0 identique (fig.4). Tant que le système reste clos, l'augmentation du rapport 87Sr/86Sr des roches est fonction du temps et permet d'obtenir une isochrone sur roche totale correspondant à l'âge absolu du système. Dans la roche 2 ont cristallisé des plagioclases (Pl2) et des biotites (Bi2). [...]

[...] Les causes en sont multiples, parfois obscures. Citons comme causes possibles : * héritage de 40Ar initial (40Ar)0. C'est le cas des magmas qui peuvent ne peuvent pas être totalement dégazés lors de leur cristallisation * 40Ar hérité lors de transferts gazeux associés à des épisodes métamorphiques. * 40Ar perdu par certains minéraux et piégé par d'autres minéraux. La méthode potassium - argon est une méthode très utilisée en géochronologie, mais demande beaucoup d'attention. Elle permet de calculer, en principe, un âge sur une seule mesure (roche totale ou minéraux), à condition que le système soit resté clos et qu'il n'y ait eu ni pertes ni excès d'argon, ce qui est difficilement vérifiable d'une façon directe. [...]