• 1- LA MESURE DU TEMPS DANS L’HISTOIRE DE LA TERRE ET DE LA VIE

    1.2 Datation absolue

    La datation relative fournit un moyen efficace d’ordonner dans le temps une succession d’objets ou d’événements. Cette méthode dans certaines circonstances favorables (grande richesse en fossiles stratigraphiques et taux de sédimentation élevé) peut permettre un repérage d’une grande finesse, mais ne donne pas l’âge d’un événement. Il est donc impossible par cette approche de chiffrer (en millions d’années) l’âge d’un phénomène ou d’aborder directement la durée des phénomènes observés.

    Pour obtenir l’âge d’un phénomène, d’une roche, d’un minéral et exceptionnellement d’un fossile, on utilise une méthode s’appuyant sur la décroissance radioactive d’isotopes de certains éléments chimiques. Cette méthode de datation est appelée méthode de datation absolue.

    Elle permet par exemple :

    – de dater des émissions volcaniques intercalées dans les sédiments contenant des fossiles d’homininés d’Afrique de l’Est ;

    – de dater des roches métamorphiques d’une chaîne de collision ;

    – de dater les roches volcaniques et plutoniques d’un arc magmatique associé à une subduction.

    La faisabilité de la datation et la qualité de la date calculée dépendent de :

    – la qualité et la pertinence de l’échantillon utilisé ;

    – la période de l’isotope choisi pour l’analyse.

    121 - Qualité et pertinence de l’échantillon utilisé

    La date que l’on obtient est celle qui correspond au moment où les isotopes de l’échantillon utilisé (fraction minérale, roche totale) ont été confinés : aucun constituant n’a pu quitter l’échantillon et aucun des constituants extérieurs n’a pu y entrer.

    À partir de cette date les éléments chimiques ont évolué spontanément en suivant les lois physiques de désintégration sans interaction avec le milieu. On parle de système fermé. On désigne par « fermeture » le moment où les échanges d’éléments chimiques entre les minéraux – et éventuellement le verre – de la roche cessent.

    La date trouvée est celle de la fermeture du système. En général les roches sédimentaires ne sont jamais des systèmes fermés, sauf cas particuliers comme le 14C, la radiochronologie ne permet pas de dater les roches sédimentaires.

    122 - Période de l’isotope choisi pour l’analyse

    Une fois le système fermé, la quantité d’isotope susceptible de se désintégrer diminue. La datation n’est valide que si l’on mesure des durées allant du centième à dix fois la période de l’isotope choisi.

    1221 – la datation au Carbone 14

    http://www.linternaute.com/science/technologie/comment/06/carbone-14/carbone-14.shtml

    C'est Willard Libby qui a mis au point la technique de datation au carbone 14. Il a d'ailleurs reçu le prix Nobel de chimie en 1960 pour son invention. En voici le principe simplifié

    1. En entrant dans l'atmosphère, les particules cosmiques (neutrons) entrent en collision avec des atomes d'azote. Lors de ce choc, l'atome d'azote perd un proton et se transforme en carbone 14. Cet atome n'est pas stable, il a tendance à perdre des neutrons au fil du temps : il est radioactif.

    2.Le carbone radioactif se lie avec de l'oxygène pour former du dioxyde de carbone. Son taux est stable, autour de 1,2 % du carbone de l'atmosphère. Le reste est en grande majorité du carbone 12, l'isotope normal du carbone.

    3. Le carbone radioactif est respiré par les plantes, qui l'utilisent pour leur croissance grâce à la photosynthèse. Aussi longtemps que la plante vit, elle continue de prélever du C-14, dont la proportion reste fixe (autour d'un atome de C-14 pour 750 milliards d'atomes de C-12). Les animaux, humains, qui ont absorbé des plantes contiennent eux aussi du C-14 dans la même proportion et subissent donc le même phénomène.

    4. Quand la plante ou l'animal meure, son stock de C-14 n'est plus renouvelé : au fur et à mesure des désintégrations radioactives, il reste donc de moins en moins de carbone 14.

    6. En déterminant combien il reste de C-14 dans un échantillon, on peut déterminer combien de désintégrations ont eu lieu depuis le taux normal, et donc la date de la mort de la plante ou de l'animal.

    http://lpsc.in2p3.fr/gpr/french/Radioactivite/radio/radio.html

    Un neutron du noyau AZX se désintègre en un proton, un électron e et un anti-neutrino. Ces deux derniers sont émis hors du noyau. Le noyau fils résultant de cette désintégration a donc Z+1 protons et toujours A nucléons (protons+neutrons) : AZ + 1X.

    Voir cours physique

    Elément instable => désintégration

    14C -> 14N

    Courbe de désintégration

    Le carbone 14, du fait de sa demi-vie de 5 370 ans, est particulièrement bien adapté à la mesure de durées de l’ordre de quelques dizaines de milliers d’années au plus.

    Il est produit en haute atmosphère à partir de l’azote de l’air. On considère qu’il est produit régulièrement et qu’il est donc en proportion constante et connue dans tous les milieux et tous les êtres vivants.

    Lorsqu’un animal ou une plante meurt, son métabolisme cesse et son carbone n’est plus renouvelé ; le 14C qu’il contient au moment de sa mort se désintègre ; il en est de même pour le 14C d’un carbonate (CO3) précipité et isolé, ou celui d’une masse d’eau isolée.

    En connaissant la proportion 14C/12C dans le milieu, la mesure de la proportion 14C/12C dans les restes d’êtres vivants (os, cheveux, bois, coquille) fournit la durée écoulée depuis la mort ou l’isolement, c'est-à-dire la fermeture du système.

    Au-delà de 30 000 à 40 000 ans, la quantité de 14C restante dans l’échantillon est insuffisante pour permettre une mesure fiable.


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