La méthode Thorium 230/Uranium 234 et la datation des coraux.
La chaîne de désintégration de l'Uranium 238
Au cours de la chaîne de désintégration de l'Uranium 238, l'Uranium 238 se désintègre en Uranium 234 avec une période de 4.56 milliards d'années; puis l'Uranium 234 se désintègre en Thorium 230 avec une période de 245 500 ans et le Thorium 230 se désintègre en Radium 226 avec une période de 75 500 ans.
Principe de la méthode de datation Thorium 230/Uranium 234 [1]
Les coraux absorbent l'Uranium mais pas le Thorium
La teneur en Uranium de l'eau de mer est d'environ 3.10-3 mg/l. Les synthèses et désintégrations devraient maintenir la concentration du Thorium 230 à 5.10-8 mg/l en fait elle n'est que de 3.10-11 mg/l car dés que le Thorium se forme il se fixe sur les particules de l'eau de mer et précipite avec elles au fond des océans. Les Coraux absorbent les sels minéraux présents dans l'eau pour former leur squelette calcaire. Ils y incorporent de l'Uranium mais pas de Thorium, ce dernier étant en trop faible quantité dans l'eau pour être absorbé. Lorsque le squelette d'un Corail vient de se former, il contient de l'Uranium (238 et 234) mais pas de Thorium. Tout le thorium qu'il contiendra par la suite proviendra des désintégrations des isotopes de l'Uranium. La formation du squelette correspond à la fermeture du système (on retourne le sablier) et la quantité de Thorium 230 va permettre de mesurer le temps écoulé (le sable s'écoule).
Voyons comment évoluent les quantités des trois isotopes.
Le simulateur
synthèse désintégration
Fermeture du système
En 500 000 ans la quantité de l'Uranium 238 a très peu varié (moins de 1 pour 10 000) de même que celle de l'Uranium 234, les synthèses de cet isotope compensant les désintégrations. Comme prévu la quantité de Thorium 230 augmente grâce aux désintégrations de l'Uranium 234 qui restent constantes. Mais simultanément le Thorium se désintègre et ce d'autant plus qu'il est abondant. Ce dernier phénomène freine la croissance de la quantité de Thorium jusqu'à l'annuler lorsqu'il égale les synthèses. Vers 500 000 ans la quantité de Thorium n'augmente plus assez pour qu'il soit possible de l'utiliser pour réaliser une datation. Au delà de 600 000 ans Uranium 234 et Thorium 230 ont atteint un équilibre appelé équilibre séculaire.
Les coraux de l'île de la Barbade dans les Petites Antilles
On a daté les coraux du genre Acropora palmata qui vivent à faible profondeur.
Pour étudier l'âge des coraux de la Barbade un forage (étoile rouge) a été réalisé dans le récif de la côte sud. Les mesures des isotopes du Thorium et de l'Uranium sont données dans le tableau ci-dessous. On a également réalisé des mesures dans le récif fossile de l'ouest de l'île (cercle rouge). Celui-ci émerge de 5 à 6 mètres au‑dessus du niveau actuel de la mer. L'amplitude moyenne des marées ne dépasse pas un mètre. Les rapports isotopiques mesurés sont de 70 %.
| Profondeur du forage en mètres | 230Th/234U en % | Age |
|---|---|---|
| -5 | 0 | |
| -6 | 0 | |
| -70 | 12 | |
| -120 | 18,5 |
Utilisez ces valeurs et le simulateur pour dater les prélèvements et remplir la colonne "Âge" du tableau ci-dessus.
Quel est l'âge du récif fossile?
Le niveau de la mer a baissé de ans à ans
Lorsque les coraux du récif fossile étaient vivants le niveau de la mer était
Bibliographie
Allègre C. J. - 2005. Géologie isotopique. Belin sup. Belin.
Edwards R. L., Chen J. H., Ku T. L., and Wasserburg G. J. - 1987. Precise timing of the last interglacial period from mass spectrometric determination of thorium-230 in corals. Science (New York, N.Y.) 236(4808):1547–1553.
Fairbanks R. G. - 1989. A 17,000-year glacio-eustatic sea level record: influence of glacial melting rates on the Younger Dryas event and deep-ocean circulation. Nature 1989 342:6250 342(6250):637–642.
Fairbanks R. G., and Lamont-Doherty. - 1988. Barbados Offshore Drilling Program Cruise Rep. R/V Ranger Cruise 88-13 18/Nov/88 - 6/Dec/88. National Science Foundation Submarine Geology & Geophysics (NSF OCE87-17172).
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