Définition
Géochronologie
La géochronologie est la science qui permet de déterminer l'âge des roches, des fossiles et des sédiments par l'analyse quantitative d'isotopes présents dans les matériaux terrestres.
Isotopes
Les isotopes sont des variantes d'un élément chimique qui diffèrent par le nombre de neutrons et donc par leur masse atomique.
Datation radiométrique
La datation radiométrique est une méthode de datation des matériaux basée sur la connaissance des taux de désintégration radioactifs naturels des isotopes.
Principes de la Géochronologie
La géochronologie repose sur le principe de la désintégration radioactive, qui est la transformation spontanée d'un isotope parent instable en isotope fils stable à un rythme constant. En mesurant le rapport isotopique dans un échantillon, les scientifiques peuvent calculer le temps écoulé depuis la formation de l'échantillon.
Méthodes de Datation Isotopique
Datation Rb-Sr (Rubidium-Strontium)
Le système Rb-Sr repose sur la désintégration de 87Rb en 87Sr. Cette méthode est utilisée pour dater des roches ignées et métamorphiques. Elle est particulièrement utile en raison de la longue demi-vie de 87Rb, qui est de l'ordre de 49 milliards d'années. Le rapport isotopique est souvent représenté sur un diagramme isochrone permettant de déduire l'âge de la roche.
Datation Ar-Ar (Argon-Argon)
La datation Ar-Ar est une technique de dérivation de la méthode K-Ar. Elle implique la mesure des isotopes de l’argon et utilise le 39Ar comme proxy pour le potassium. Cela permet d'obtenir une datation plus précise, car l'échantillon est irradié et les rapports isotopiques correspondants sont mesurés avec plus de précision.
Datation K-Ar (Potassium-Argon)
La méthode K-Ar mesure la désintégration de 40K en 40Ar. C’est l’une des méthodes de datation les plus couramment utilisées pour les roches volcaniques. Le calcul de l'âge repose sur la comparaison entre la quantité de potassium présent et l'argon produit.
Datation Pb-Pb (Plomb-Plomb)
Cette méthode de datation s’appuie sur l’analyse des isotopes du plomb (206Pb, 207Pb et 204Pb). Elle est utilisée pour déterminer l'âge des minéraux riches en uranium. Le diagramme concordia a pour rôle de corriger les effets de la perte de plomb.
Datation Sm-Nd (Samarium-Néodyme)
La méthode Sm-Nd repose sur la désintégration du 147Sm en 143Nd. Elle est utilisée pour dater les roches ignées et métamorphiques et pour étudier l'évolution des réservoirs de manteau. Sa résistance aux altérations rend cette méthode particulièrement fiable.
Datation U-Th-Pb (Uranium-Thorium-Plomb)
Cette méthode complexe repose sur l’observation des chaînes de désintégration des isotopes d’uranium en plomb avec étape intermédiaire via le thorium. Ce système est l’un des plus précis pour dater les cristaux de zircons, qui capturent et retiennent l'uranium lors de sa formation mais qui alaissent le plomb s'échapper.
Diagramme Concordia
Le diagramme concordia est un outil graphique utilisé dans la datation U-Pb. Il permet de montrer la relation entre les rapports isotopiques de l'uranium et du plomb. La courbe concordia représente les âges où les ratios sont équilibrés, tandis que les points situés en dehors indiquent des âges perturbés.
Isochrone
Un isochrone est une ligne droite sur un graphique de rapport isotopique (souvent utilisé dans les systèmes Rb-Sr, Sm-Nd, et Ar-Ar) qui indique que tous les minéraux d'un ensemble de données ont la même âge. C'est une méthode puissante pour déterminer les âges et vérifier l'hypothèse d'isolation isotopique fermée du système étudié.
A retenir :
La géochronologie utilise différentes méthodes de datation isotopique pour déterminer l'âge des roches et des évènements géologiques. Chaque méthode, que ce soit le Rb-Sr, Ar-Ar, K-Ar, Pb-Pb, Sm-Nd, ou U-Th-Pb, est fondée sur la désintégration radioactive d'isotopes et offre des outils adaptés pour répondre à diverses questions géologiques. Le diagramme concordia et l'isochrone sont deux instruments graphiques qui permettent d'interpréter les résultats isotopiques et de consolider les analyses de datation. L'ensemble de ces techniques permet non seulement de dater les éléments géologiques, mais aussi de reconstituer l'histoire et l'évolution de notre planète.
