La mesure du temps
en géologie
A) Méthodes basées sur des phénomènes radioactifs
1.Méthodes directes
1.1.Le carbone 14
Le carbone 14 est un radio-isotope* du carbone 12 ayant une période de 5730 ans. Il se trouve en faible quantité dans l'air, par conséquent, les êtres vivants (hommes, animaux, végétaux..) en respirent. Une fois qu'un être vivant cesse de vivre, il cesse de respirer du carbone 14. Le carbone 14 commence à se désintégrer dans l'organisme. Au bout de 5730 ans après, il pert à nouveau la moitié de sa quantité.(cf demi-vie*)
Remarque: Après s'être désintégrer, le carbone 14 se transforme en azote 14. C'est ainsi que nous pouvons dater l'âge des êtres vivants après leur mort. Cependant cette méthode ne reste pas très précise.
1.2.La datation au Potassium-argon
Cette méthode de datation est utilisée pour déterminer l'âge d'un échantillon de roche provenant de la solidification d'un magma entièrement dégazé*, et selon une hypothése, cette roche ne contenait pas d'argon au moment de sa transformation.
La période radioactive du potassium est de 1,25 milliard d'années. Les roches les mieux adaptées à cette méthode sont la biotite*, la muscovite* et les feldspaths*. Cette datation permet de dater les minéraux des roches métamorphiques* et des roches volcaniques.
Une datation de la roche est possible quand l'un des minéraux la constituant contient du potassium et que le minéral a piégé la totalité de l'argon formé lors de la désintégration du potassium. Les minéraux sont alors dater en mesurant les concentrations de potassium et d'argon accumulés.
2.Méthodes isochrone
2.1.La datation à l'uranium-thorium
Cette méthode est utilisée pour déterminer l'âge de certaines formations carbonatées* d'origine animale (ex : le corail) ou sédimentaire (ex : spéléothéme). L'uranium a une demi-vie de 245 500 ans. Il est présent et soluble dans l'eau de mer, contrairement au thorium. Lors de sa transformation le squelette minéral d'un corail piège dans son réseau cristallin* de l'uranium qui se désintègre et devient du thorium. A la base, le corail ne contient pas de thorium. Nous pouvons ensuite connaître le temps écoulé en calculant le rapport isotopique* du thorium par rapport à l'uranium (Th 230/U 234). Cependant il reste une incertitude de 50 ans pour des âges de 10 000 ans et de 1000 ans.
2.2.La datation par le couple rubidium-strontium
Cette méthodes permet de dater les plus vieilles roches de la Terre et des plus vieux cristaux (zircons* agés de 4 200 millions d'années).
Le Rubidium 87 (isotope instable* du rubidium) se désintègre en strontium 87 (isotope stable* du strontium). On mesure dans la roche des quantitées de rubidium 87 et de strontium 87 ainsi que de strontium 86 (isotope stable dont la quantité est supposée constante au cour du temps).Ppour
Pour connaître l'âge, nous utilisons la formule t=In(a+1)/ʎ. Il faut d'bord calculer a (qui est la pente de la droite) et ʎ qui est une constante (qui sera donner).
B.Méthodes basées sur des défauts cristallins
1.La thermoluminescence*
Cette méthode est utilisée principalement dans deux discipline : l'archéologie et la géologie. Le champ d'application de la méthode est d'environ 100 ans à 800 000 ans. Pour dater une poterie, il faut soumettre un échantillon une nouvelle fois à une température élevée et la lumière émise par les cristaux est proportionnelle au temps écouler entre les deux opérations (cuisson de la poterie et la deuxième chauffe afin de voir la lumière des cristaux).
2.La résonance paramagnétique électronique
Cette méthode est utilisée en archéologie préhistorique. Elle s'applique en particulier à l'émail dentaire, les os, la céramique, des carbonates* (stalagmites, coraux, ect). Son champ d'application et d'environ
20 000 ans à un milliond'années. C'est une méthode de spectroxcopie*. Une espèce chimique ou un matériau est considéré comme paramagnétique* s'il a un ou plusieurs électrons célibataires. La RPE utilise une onde magnétique qui permet aux électrons célibataires de passer d'un niveau d'énergie à un autre. Pour que cela fonctionne, il faut placer l'échantillon dans un champ magnétique qui sépare les niveaux d'énergies. En faisant varier le champ magnétique, on peut observer une variation du signal (ce qui forme une raie de résonance) à une certaine valeur du champ magnétique (le champ produit par l'aimant). Cette méthode consiste à apporter des doses d'irradations* croissantes à l'échantillon, ce qui provoque une augmentation du signal. Nous pouvons ensuite tracer le graphique représentant l'intensité du signal en fonction de la dose ajoutée. Lorsque ce graphe coupe l'axe des abscisses, cela correspond à la dose que l'échantillon avait reçu avant l'expérience. En déterminant la dose annuelle, on peut en déduire l'âge de l'échantillon
C.Méthode basée sur des phénomènes de diffusion
1.L'hydratation de l'obsidienne
L'obsidienne est un verre naturel d'origine volcanique. Pendant le débitage* ou le façonnage de l'objet, il commence à se former une couche hydratée dont l'épaisseur croît au cours du temps. La mesure au microscope de l'épaisseur de cette couche permet d'évaluer le temps écoulé depuis le débitage. Cependant, il y a un deuxième facteur qui intervient : la température. En effet, l'obsidienne s'hydrate plus rapidement dans un climat tempéré* que dans un climat polaire. Cette technique fonctionne pour des obsidiennes n'excédent pas un million d'années.
D.Méthode basée sur des phénomènes cycliques
1.La dendrochronologie
Cette méthode consiste à compter les cernes d'un arbre. Chaque cernes correspond à une année de croissance. On trace pour l'échantillon la courbe qui montre l'épaisseur de chaque cerne. Nous comparons ensuite cette courbe à des courbes de références (obtenue par une moyenne de plusieurs courbes d'arbres ayant vécus ensembles). L'épaisseur des cernes dépendent du climat, de la région, ect. Si on possède les dernières cernes l'arbre, on peut obtenir une datation à l'année près pour des périodes allant de maintenant à 11 000 ans.
