Paléoclimats (3)
Jacques Beauchamp

2.4 Datations radiométriques


Les méthodes de datation radiométrique permettent de remonter très loin dans le temps. Leur principe repose sur la décomposition radio-active d’un élément père en élément fils selon une vitesse de décomposition fixe. Le % respectif des éléments est fonction de la durée de la décomposition radio-active .

 
Carbone 14
. Méthode applicable aux restes organiques (bois, os...) . jusqu'à-40000ansenviron
. isotope radio-actif du carbone
. formé en haute atmosphère, se décompose en azote 14 (période : 5600 ans environ)
. Les organismes vivants absorbent le carbone 14 de l'atmosphère.
. Après leur mort, leur teneur en carbone 14 diminue régulièrement.
. La mesure de la radioactivité du carbone 14 sur les restes organiques donne la durée écoulée depuis leur mort.
Uranium Thorium
. Méthode applicable à la calcite des grottes, sources, lacs.. . jusqu'à - 300 000 ou -500 000 ans environ selon technique . L'Uranium 234 est un isotope radio-actif provenant de l'Uranium 238
. 234U se désintègre en Thorium 230 puis en Radium 226 et en Plomb 206
. A la formation des cristaux de calcite, 234 U seul est retenu . Le 230Th dans une calcite vient de la désintégration de
234 U. La date de cristallisation est déduite du rapport 230Th / 234U.

Potassium-argon
. Méthode applicable aux roches volcanique riches en potassium
. de - 500 000 à des millions d'années
. Le potassium 40 se transforme en argon 40 . L'argon reste piégé dans le réseau cristallin
. Le rapport K/Ar est lié au temps écoulé depuis la solidification de la roche.
. Peu utilisable en préhistoire.




2.5 Thermoluminescence et ESR


Ce sont 2 méthodes assez proches qui ont donné de bons résultats.

Thermoluminescence
. Méthode applicable à des cristaux (quartz) chauffés avant enfouissement
. jusqu'à des millions d'années
. A la chauffe, les cristaux perdent les électrons piégés dans les défauts.
. Enfouis, ils reprennent lentement des électrons sous l'effet de la radio-activité ambiante.
.On chauffe les quartz pour libérer les électrons piégés ; la luminescence émise dépend de l'âge.


 La thermoluminescence est utilisée pour dater des restes de foyer ou des poteries.
Résonance de Spin
Electronique (ESR)
Méthode applicable aux carbonates (spéléothèmes, émail dentaire...)
La radiation naturelle induit le piègeage d'électrons célibataires
. Le nombre d'électrons piégés est proportionnel à l'âge du matériau
. Les électrons piégés orientent leur spin dans un champ magnétique puissant
. La valeur de ce champ dépend du nombre d'électrons

L’ESR est  utilisée pour dater des dents, des concrétions de grottes, des sols. Son emploi reste délicat



2.6 Autres méthodes de datation

Elles sont d'utilisation plus délicates.

               
* Traces de fission (U)
La décompostion radio-active de l''Uranium  inclus dans un cristal désorganise localement sa structure. L'importance des traces laissées par la décomposition, ou traces de fission, dépend de la durée d'action. Cette méthode est peu utilisée en Préhistoire.

* Isotopes cosmogéniques
Certains isotopes, comme le 36Cl, proviennent de l'action des rayons cosmiques  sur la surface des roches à l'affleurement. Leur quantité dépend donc de la durée d'exposition. Cette méthode a été utilisée avec succès pour dater des moraines.

* Racémisation des Acides Aminés
Les acides aminés  sont sous forme de 2 isomères L et  D. Les êtres vivants ne métabolisent que l'isomère L. A leur mort, les isomères L se transforment lentement en isomères D. Le dosage des isomères des acides aminés dans un reste d'organisme aboutit à dater la date de sa mort si on connaît leur vitesse de transformation.  Cette méthode à priori séduisante a souvent donné des résultats décevants.



2.7 Paléomagnétisme




Le champ magnétique terrestre change épisodiquement de sens. Il est enregistré dans les minéraux magnétiques comme les oxydes de fer. Au cours du Quaternaire se sont succèdées des périodes au champ magnétique normal, comme la période BRUNHES d’aujourd’hui, et des périodes magnétiques inverses. L'analyse des inversions magnétiques complète les données fournies par la radiochronologie.



2.8 Synthèse des résultats


 Suite aux résultats numériques on peut établir une chronologie assez précise, surtout pour les temps plus récents, des derniers 700 000 ans, période où s’est diversifiée l’espèce humaine, depuis Homo erectus jusqu'à l’homme actuel. Cette période de temps ne correspond qu’à une partie  du Quaternaire dont le début est souvent fixé à - 2,6 M.a.,  au niveau du changement magnétique Gauss-Matuyama.




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