Datation relative et absolue

 

Datation Relative :

Elle est basée sur l’observation d’évènements géologiques et permet d’obtenir la succession des évènements ayant affectés une région (carte géologique ou coupe), un affleurement (coupe) ou une préparation de roche (lame). On utilise alors 5 principes que l’on accepte mais que l’on doit expliciter lors de la rédaction.

Principe de superposition : Une couche est plus récente que celle qu’elle recouvre et plus ancienne que celle qu’elle recouvre.

Principe de continuité : l’âge d’une strate est la même en tout point.

Principe d’identité paléontologique : deux couches ayant la même composition en fossiles sont de même âge.

Principe d’inclusion : une roche ou un minéral sont plus jeunes que la roche dans laquelle ils sont inclus.

Principe de recoupement : toute modification géométrique d’une strate (pli, faille, érosion, filon, intrusion) est postérieure aux structures qu’elle affecte.

Datation Absolue :

Le principe de base est qu’au moment de la mort d’un être vivant ou de la solidification d’une roche les échanges de matière avec le milieu extérieur cessent, on dit que le système est clos. Ainsi, l’incorporation d’isotopes radioactifs cesse. On obtient donc pour tous les isotopes radioactifs des quantités d’éléments père P₀ et d’éléments fils F₀. L’élément père P est instable et devient un élément fils F qui est stable. Cette transformation suit la loi de désintégration :

F / P = e^lambda.t -1 où l représente une constante de désintégration qui est reliée à la période (temps nécessaire à la désintégration de la moitié des éléments pères) par la relation T = 0,693 / lambda

Pour connaître l’âge d’un échantillon il faut connaître P₀, F₀ et mesurer P et F, mais en fonction des couples P/F, on peut utiliser des moyens de traitement permettant de se passer de certaines données inaccessibles.

Méthode au ¹⁴C (datations 50 à 55 000 ans)

Le ¹⁴C (P) se désintègre en ¹⁴N (F), la période est de 5370 ans. On estime que les valeurs de P₀ et F₀ sont les même que celles trouvée dans l’atmosphère actuellement et que le rapport ¹⁴C/¹²C est aussi constant et égal à celui de l’atmosphère. A la mort de l’animal le ¹²C reste constant alors que le ¹⁴C diminue selon la loi de désintégration : P = P₀ . e^-lambda.t

Pour résoudre l’équation on utilise le rapport ¹⁴C/¹²C puisque la valeur ¹⁴C/¹²C initiale est celle de l’atmosphère actuelle. On en tire l’équation :

(¹⁴C/¹²C)_mesuré = (¹⁴C/¹²C)_initial . e^-.lambda.lt

 

Méthode au potassium-argon (K/Ar) (datation 10Ma à 10 Ga)

Le potassium ⁴⁰K se désintègre en ⁴⁰Ca (0,895) et ⁴⁰Ar (0,105) qui est un gaz. On utilise donc le ⁴⁰Ar qui s’échappe tant qu’une lave est fluide donc la valeur de F₀ au moment de la fermeture du système est nulle. On ne connaît pas la valeur P₀. On utilise la formule :

(⁴⁰Ar/⁴⁰K)_mesuré = 0,105 . (e^lambda.t -1)

 

Méthode au rubidium-strontium (Rb/Sr) (datation 0,5 Ga à 500 Ga)

Le 87Rb se désintègre en ⁸⁷Sr mais on ne connaît pas la valeur de ⁸⁷Sr₀ qui varie suivant les roches. On va utiliser l’isotope ⁸⁶Sr car le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr est une constante pour une roche donnée alors que la valeur du rapport ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr est variable. Au cours du temps La désintégration de ⁸⁷Rb en ⁸⁷Sr fait augmenter le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr et diminuer le rapport ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr. Si l’on trace une courbe avec ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr en ordonnée et ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr en abscisse, on obtient une droite dont la pente est e^lt -1, ce qui permet de trouver t. En effet, l’équation y = ax + b peut s’écrire :

(⁸⁷Sr / ⁸⁶Sr)_mesuré= (⁸⁷Rb / ⁸⁶Sr)_mesuré . (e-^lambda.t-1) + (⁸⁷Sr / ⁸⁶Sr)_0rigine