Datation par le déséquilibre radioactif
La datation par le déséquilibre radioactif est un ensemble de méthodes de datation radiométrique qui reposent sur la radioactivité des isotopes 235 (demi-vie : ) et 238 (demi-vie : ) de l'uranium. Contrairement à la datation par l'uranium-plomb, elle ne se base pas sur l'accumulation du produit final stable des chaînes de désintégration de l'uranium 235 et 238 en plomb 207 et en plomb 206, mais sur les produits intermédiaires radioactifs tels que le thorium 230 ou le plomb 210. Des éléments de cette famille de méthodes peuvent être employés pour déterminer des âges allant de quelques décennies à quelques centaines de milliers d'années.

Principe 

Dans un système fermé, la désintégration des atomes d'uranium a pour conséquence la formation d'éléments intermédiaires en équilibre séculaire et l'accumulation du produit stable final, plomb 206 et plomb 207. Dans un système ouvert en revanche, comme les différents éléments n'ont pas les mêmes propriétés physico-chimiques, certains éléments sont séparés de leur père et leur quantité ne fait dès lors que décroitre. Connaissant la constante de désintégration et la quantité initialement présente de l'élément séparé dans l'échantillon, on peut alors déterminer son âge en en mesurant la quantité restante. En pratique, seules les chaînes de désintégration de l'uranium sont utilisées, celle du thorium 232 ne comptant que des éléments à vie brève.

Exemples

Techniques basées sur la dissolution des éléments dans l'eau 
L'uranium est soluble dans l'eau et se trouve donc présent dans l'eau de mer, à une concentration faible mais mesurable. En revanche, le thorium et le protactinium s'adsorbent sur des particules qui l'entraînent rapidement vers les fonds marins. Un échantillon qui se forme à partir des éléments présents dans l'eau de mer contiendra initialement de l'uranium, mais pas de thorium ni de protactinium, qui vont s'y accumuler au fur et à mesure de la disparition de l'uranium. La technique peut également s'appliquer à la datation de stalagmites et de stalactites.

Méthode 234U-230Th 

Cette méthode utilise la famille de l'uranium 238 qui a parmi ses descendants l'uranium 234, qui a une demi-vie de  et se transmute en thorium 230 qui a une demi-vie de . Le cas échéant, on peut s'assurer de l'absence de contamination par du thorium 230 exogène en s'assurant de l'absence de thorium 232 dans l'échantillon. La méthode est donc adaptée pour mesurer des âges de l'ordre de la centaine de milliers d'années, échelle de temps pour laquelle on peut considérer que la quantité d'uranium 238 ne varie pas.

Méthode 231Pa-235U 
La méthode est analogue à celle de la datation par le 234U-230Th, mais elle utilise un élément de la famille de l'uranium 235, le protactinium 231, qui a une demi-vie de  et qui permet donc de déterminer des âges du même ordre de grandeur qu'avec le thorium 230.

Méthode 234U-238U 
La  repose sur la chaîne de désintégration de l'uranium 238 et peut être utilisée pour déterminer des âges aux alentours de , pour lesquels la méthode par l'uranium-thorium atteint ses limites. Elle présente cependant des sources d'incertitudes importantes, car le rapport des deux isotopes peut varier, par exemple à cause de lessivages.

Techniques basées sur la précipitation des éléments formés 
Contrairement aux exemples présentés ci-dessus, on s'intéresse ici au thorium 230 et au protactinium 231 non solubles, qui se retrouvent séparés de leur père dans des sédiments et dont la quantité ne peut donc que décroître. En supposant constant l'apport de ces éléments dans les sédiments, on peut déterminer l'âge d'une couche à une profondeur donnée en y comparant l'activité de l'isotope utilisé par rapport à celle mesurée sur la couche superficielle.

Méthodes du 230Th et du 231Pa 
Comme dans les cas exposés plus haut, le thorium 230 et le protactinium 231 permettent d'estimer des âges de l'ordre de la centaine de milliers d'années.

Méthodes du 234Th et du 228Th 
Le thorium 234 est le fils de l'uranium 238. Sa demi-vie de  ne le rend guère utile qu'à l'étude de phénomènes très brefs. Le thorium 228 (demi-vie : ) fait partie de la chaîne de désintégration du thorium 232, qui ne reste pas en solution et précipite au fond des océans. En revanche, comme le thorium 228 est fils du radium 228 (demi-vie : ) qui lui est soluble et mobile dans l'eau, celui-ci provoque la formation de thorium 228 à moyenne profondeur, que l'on peut donc utiliser pour dater des sédiments dont l'âge est de l'ordre de l'année.

Techniques basées sur les descendants du radon

Méthode du 210Pb 

La chaîne de désintégration de l'uranium 238 comprend le radon 222 (demi-vie : ) qui est gazeux et s'échappe donc dans l'atmosphère. Celui-ci se désintègre en des atomes de durées de vie de l'ordre de l'heure, qui se fixent sur les aérosols de l'atmosphère et finissent par donner du plomb 210 (demi-vie ), qui est ramené sur le sol par les précipitations. On peut notamment l'utiliser en glaciologie.

Exemples d'applications 
 En 2019, des fossiles d'Homo luzonensis découverts aux Philippines ont été datés par le déséquilibre radioactif à plus de .
 En 2019, une demi-mandibule fossile d'Homme de Denisova découverte sur le plateau tibétain a été datée de  par la méthode du déséquilibre radioactif.

Notes et références

Notes

Références 

Uranium
Uranium
La datation par le déséquilibre radioactif est un ensemble de méthodes de datation radiométrique qui reposent sur la radioactivité de les isotopes ( demi-vie \ : ) et ( demi-vie \ : ) de l' uranium . Contrairement à la datation par l' uranium-plomb , elle ne se base pas sur l' accumulation de le produit final stable de les chaînes de désintégration de l' uraniumeten plombet en plomb mais sur les produits intermédiaires radioactifs tels que le thoriumou le plomb De les éléments de cette famille de méthodes peuvent être employés pour déterminer de les âges allant de quelques décennies à quelques centaines de milliers d' années . Principe Dans un système fermé , la désintégration de les atomes d' uranium a pour conséquence la formation d' éléments intermédiaires en équilibre séculaire et l' accumulation de le produit stable final , plombet plomb Dans un système ouvert en revanche , comme les différents éléments n' ont pas les mêmes propriétés physico-chimiques , certains éléments sont séparés de leur père et leur quantité ne fait dès lors que décroitre . Connaissant la constante de désintégration et la quantité initialement présente de l' élément séparé dans l' échantillon , on peut alors déterminer son âge en en mesurant la quantité restante . En pratique , seules les chaînes de désintégration de l' uranium sont utilisées , celle de le thoriumne comptant que de les éléments à vie brève . Exemples Techniques basées sur la dissolution de les éléments dans l' eau L' uranium est soluble dans l' eau et se trouve donc présent dans l' eau de mer , à une concentration faible mais mesurable . En revanche , le thorium et le protactinium s' adsorbent sur de les particules qui l' entraînent rapidement vers les fonds marins . Un échantillon qui se forme à partir de les éléments présents dans l' eau de mer contiendra initialement de l' uranium , mais pas de thorium ni de protactinium , qui vont s' y accumuler à le fur et à mesure de la disparition de l' uranium . La technique peut également s' appliquer à la datation de stalagmites et de stalactites . Méthode-230Th Cette méthode utilise la famille de l' uraniumqui a parmi ses descendants l' uranium qui a une demi-vie de et se transmute en thoriumqui a une demi-vie de \ . Le cas échéant , on peut s' assurer de l' absence de contamination par de le thoriumexogène en s' assurant de l' absence de thoriumdans l' échantillon . La méthode est donc adaptée pour mesurer de les âges de l' ordre de la centaine de milliers d' années , échelle de temps pour laquelle on peut considérer que la quantité d' uraniumne varie pas . Méthodea-235 U La méthode est analogue à celle de la datation par le-230Th , mais elle utilise un élément de la famille de l' uranium le protactinium qui a une demi-vie de et qui permet donc de déterminer de les âges de le même ordre de grandeur qu' avec le thorium Méthode-238U La repose sur la chaîne de désintégration de l' uraniumet peut être utilisée pour déterminer de les âges à les alentours de , pour lesquels la méthode par l' uranium-thorium atteint ses limites . Elle présente cependant de les sources d' incertitudes importantes , car le rapport de les deux isotopes peut varier , par exemple à cause de lessivages . Techniques basées sur la précipitation de les éléments formés Contrairement à les exemples présentés ci-dessus , on s' intéresse ici à le thoriumet à le protactiniumnon solubles , qui se retrouvent séparés de leur père dans de les sédiments et dont la quantité ne peut donc que décroître . En supposant constant l' apport de ces éléments dans les sédiments , on peut déterminer l' âge d' une couche à une profondeur donnée en y comparant l' activité de l' isotope utilisé par rapport à celle mesurée sur la couche superficielle . Méthodes duh et dua Comme dans les cas exposés plus haut , le thoriumet le protactiniumpermettent d' estimer de les âges de l' ordre de la centaine de milliers d' années . Méthodes duh et de le h Le thoriumest le fils de l' uranium Sa demi-vie de ne le rend guère utile qu' à l' étude de phénomènes très brefs . Le thorium( demi-vie \ : ) fait partie de la chaîne de désintégration de le thorium qui ne reste pas en solution et précipite à le fond de les océans . En revanche , comme le thoriumest fils de le radium( demi-vie \ : ) qui lui est soluble et mobile dans l' eau , celui-ci provoque la formation de thoriumà moyenne profondeur , que l' on peut donc utiliser pour dater de les sédiments dont l' âge est de l' ordre de l' année . Techniques basées sur les descendants de le radon Méthode dub La chaîne de désintégration de l' uraniumcomprend le radon( demi-vie \ : ) qui est gazeux et s' échappe donc dans l' atmosphère . Celui-ci se désintègre en de les atomes de durées de vie de l' ordre de l' heure , qui se fixent sur les aérosols de l' atmosphère et finissent par donner de le plomb( demi-vie ) , qui est ramené sur le sol par les précipitations . On peut notamment l' utiliser en glaciologie . Exemples d' applications En de les fossiles d' Homo luzonensis découverts à les Philippines ont été datés par le déséquilibre radioactif à plus de \ . En une demi-mandibule fossile d' Homme de Denisova découverte sur le plateau tibétain a été datée de par la méthode de le déséquilibre radioactif . Notes et références Notes Références Uranium Uranium