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RÉSUMÉ
La datation apporte une information essentielle pour situer certains événements et comprendre nos origines. Le principe général des méthodes de datation radiométrique repose sur l’existence d’isotopes radioactifs, le plus souvent naturels, dont la décroissance peut être suivie dans le temps. Mais de nombreuses méthodes existent, dont certaines ont été développées pour des applications très spécifiques. Cet article présente les principales méthodes en mettant en avant leurs limites, afin d'aider au choix du lecteur face à une problématique particulière.
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Bernard BOURDON : Professeur à l’Institut de Physique du Globe de Paris - Chargé de cours à l’Université Paris-VII
INTRODUCTION
Pour les objets dont la mémoire orale ou écrite des hommes a perdu la trace, ou les objets dont la formation précède largement l’histoire humaine, les méthodes de datation apportent une information essentielle pour comprendre l’origine de phénomènes aussi variés que l’évolution des peuplements préhistoriques, l’origine du système solaire, la genèse des gisements minéraux, la dérive des continents ou les éruptions volcaniques. Elles peuvent être appliquées soit aux objets géologiques, soit aux fossiles, soit encore aux objets archéologiques.
Le principe général des méthodes de datation radiométrique repose sur l’existence d’isotopes radioactifs, le plus souvent naturels, dont la décroissance peut être suivie dans le temps. Il faut pour cela établir un instant zéro correspondant à l’évènement que l’on cherche à dater. La multiplicité des méthodes utilisées, parfois développées pour des applications très spécifiques, ne permettra pas d’en rendre compte dans leur intégralité. Nous renvoyons donc le lecteur à des ouvrages plus spécialisés.
Idéalement, pour dater un objet, il faut rechercher la meilleure précision en utilisant le moins possible de matière. Avant de rentrer dans la description des méthodes les plus répandues, nous souhaitons donc faire appréhender au lecteur les critères permettant de choisir une méthode et d’en comprendre les limites (incertitudes analytiques et incertitudes géologiques) pour les utiliser à bon escient. Notre souci est de présenter les méthodes de datation sous un angle relativement pratique sans oublier la rigueur nécessaire à leur utilisation de façon à ne pas outrepasser leur résolution intrinsèque.
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4. Méthodes basées sur les dégâts d’irradiation
Il existe aussi des méthodes reposant sur la formation de dégâts suite à la décroissance radioactive du potassium, de l’uranium et du thorium présents dans les minéraux. Parmi ces méthodes, les plus utilisées sont les méthodes basées sur la thermoluminescence, les méthodes de traces de fission et celles utilisant la résonance électronique de spin.
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La datation basée sur la thermoluminescence utilise la propriété suivante qu’ont les minéraux soumis aux rayonnements ionisants provenant de la désintégration de l’uranium, du thorium et du potassium environnants : dans ces minéraux, les électrons sont déplacés et piégés dans des sites métastables. Sous l’effet de la chaleur, les électrons ainsi piégés retournent dans leur état en émettant de la lumière. La quantité de lumière émise est proportionnelle à la durée de l’exposition au rayonnement. On peut donc en déduire un âge. Cette méthode, très utilisée en archéologie, permet de dater notamment les silex qui ont été chauffés dans les foyers préhistoriques pour des âges allant jusqu’à 200 ka. On peut également dater l’émail des dents qui est formé d’apatite, un minéral relativement riche en uranium.
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La méthode des traces de fission utilise les dégâts produits par la fission spontanée de 238U. Les produits de fission créent des traces de 10 µm environ qui subsistent tant que le minéral utilisé pour la datation n’est pas soumis à une température de seuil appelée température de fermeture. En comptant le nombre de traces de fission, on peut déduire un âge. Cette méthode permet de dater le refroidissement de divers minéraux ou de verres.
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Le principe de la méthode basée sur la résonance électronique de spin est proche de celui de la thermoluminescence. Les rayonnements ionisants forment des électrons non appariés qui sont situés dans des pièges. Ces électrons absorbent les rayonnements micro-ondes en présence d’un champ magnétique fort. En mesurant la quantité de rayonnement absorbé, on peut déduire la durée de l’exposition. Par rapport à la thermoluminescence, la mesure est réversible. Elle a permis de dater des ossements humains et des dépôts...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DEPAOLO (D.J.) - Neodymium isotope geochemistry - . 187 p. 1988, Springer Verlag, Berlin.
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(2) - DICKIN (A.P.) - Radiogenic Isotope Geology - . 490 p. 1997 Cambridge University Press.
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(3) - FAURE (G.) - Principles of isotope geology - . 589 p. 1986 J. Wiley and Sons.
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(4) - FAURE (G.) - Strontium isotope Geochemistry - . 188 p. 1972 Springer Verlag.
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(5) - GEYH (M.A.), SCHLEICHER (H.) - Absolute Age determination - . 503 p. 1990 Springer Verlag, Berlin.
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(6) - ROTH (E.), POTY (B.) - Méthodes de datation par les phénomènes nucléaires naturels applications - . 631 p. 1985 Masson, Paris.
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