Répondre aux questions suivantes qui permettront d'expliquer le principe de chronologie absolue.
Quel est le nom du principe sur lequel se base la chronologie absolue ?
Contrairement à la chronologie relative qui se base sur les principes d'inclusion et de superposition des roches notamment, la chronologie absolue se base sur le principe de décroissance radioactive d'éléments. Cela signifie que la quantité d'éléments radioactifs diminue au cours du temps.
Quel élément doit être radioactif ?
Le principe de la chronologie absolue se base sur la mesure de la décroissance radioactive donc sur la mesure de la diminution de la radioactivité de certains éléments.
Quelle est la définition de la demi-vie d'un élément radioactif ?
Ce principe se base sur le fait que de nombreux éléments chimiques, appelés « éléments pères », sont naturellement radioactifs et se désintègrent en éléments fils qui ne sont pas radioactifs. La désintégration de l'élément père en élément fils est propre à chaque couple d'éléments et est donc variable.
On peut définir la demi-vie de chaque élément radioactif : il s'agit de la durée pour laquelle 50 % des éléments pères se sont transformés en éléments fils (la quantité initiale a diminué de moitié).
Sur quels échantillons peut-on effectuer des datations absolues ?
Les datations peuvent s'effectuer sur des roches entières telles que les roches magmatiques et les roches métamorphiques mais également sur des minéraux isolés.
Les datations ne sont pas possibles sur les roches sédimentaires pour plusieurs raisons. Les roches sédimentaires sont un ensemble de particules sédimentaires qui ont été compactées et cimentées au cours de la diagenèse. Or, certaines particules sédimentaires sont plus anciennes que la roche sédimentaire en elle-même. La diagenèse est un processus long et progressif qui modifie les particules sédimentaires et peut donc fausser les résultats obtenus.
En effectuant une datation sur une roche magmatique, quel âge obtient-on ?
On date l'âge de cristallisation du magma dans les roches magmatiques car, quand les minéraux cristallisent, ils n'interagissent plus avec les autres éléments présents dans le magma. Ils emprisonnent certains éléments qui ne seront plus modifiés et n'effectueront plus d'échanges avec les autres éléments.
Cependant, pour les roches magmatiques, cet âge est variable, notamment car tous les minéraux ne cristallisent pas à la même température.
Pour quelles raisons réalise-t-on des analyses sur plusieurs minéraux d'une même roche ?
Lorsqu'on fait une analyse sur plusieurs minéraux, on obtient parfois des âges de fermeture du système différents. Cela est dû au fait que chaque minéral possède une température de fermeture du système spécifique et que la température de fermeture dépend de l'isotope considéré.
En général, lorsqu'on a plusieurs minéraux, on utilise le même couple radioactif et on trace une droite isochrone pour déterminer l'âge de fermeture du système.
Comment s'obtient l'âge de fermeture du système à partir d'une droite isochrone ?
En prenant l'exemple du couple Rb/Sr, l'âge de fermeture du système s'obtient en calculant la pente de la droite, généralement nommée a dans les équations.
a= \dfrac{y2-y1}{x2-x1}
y est l'axe des ordonnées, il correspond à la quantité de 87Sr/86Sr. x est l'axe des abscisses, il correspond à la quantité de 87Rb/86Sr.
Quel radiochronomètre est le plus adapté pour les âges anciens ?
Les âges des roches que l'on calcule par datation absolue peuvent aller de quelques milliers d'années à plusieurs millions d'années voire quelques milliards d'années. Les couples n'ont donc pas tous la même précision et ne sont pas tous adaptés aux mêmes calculs. Ainsi, pour des âges de l'ordre du milliard d'années, on utilise plutôt le couple Rb/Sr car la demi-vie du couple est très élevée : 50Ga. Cependant, cette décroissance étant très lente, cela implique que le système soit fermé depuis plusieurs centaines de millions d'années.
La chronologie absolue est un principe qui donne un âge très précis des roches et/ou des minéraux grâce à l'utilisation de couple d'éléments radioactifs.
Lorsqu'on fait de la chronologie absolue, on utilise des isotopes naturellement radioactifs qui se désintègrent régulièrement au cours du temps. Les principaux couples utilisés sont K/Ar, Rb/Sr, U/Pb. Dans ces couples d'éléments, seul l'élément père est radioactif (l'élément de départ) et il se désintègre en un élément fils non radioactif. Ce couple est caractérisé par une demi-vie, durée pour laquelle la moitié des éléments père s'est désintégrée en éléments fils.
Le couple d'isotope que l'on utilise dépend de l'âge supposé de l'élément que l'on étudie (on peut supposer son âge par des méthodes de chronologie relative). On peut également faire des mesures d'âge uniquement sur des minéraux ou sur des roches entières (magmatiques ou métamorphiques).
En règle générale, on effectue une mesure sur plusieurs minéraux ou sur plusieurs roches qui ont la même origine et on trace une droite isochrone permettant de déterminer l'âge des éléments. Une droite isochrone est une droite dont la pente permet d'obtenir l'âge de l'échantillon.
Une datation ne date pas vraiment l'âge de la roche mais plutôt l'âge de fermeture du système. Pour un minéral d'une roche magmatique, l'âge de fermeture du système est l'âge pour lequel le minéral a cristallisé et n'a plus réalisé d'échanges avec les éléments chimiques autour de lui.
Le couplage des méthodes de datation absolue et datation relative permet de mieux comprendre le passé géologique de la planète Terre.