Datation par un isotope cosmogénique
La datation d'exposition par isotopes cosmogéniques est une méthode de datation géochimique qui utilise la production par les rayons cosmiques d'isotopes rares, de l'hydrogène (3H) et son produit l'hélium (3He), du béryllium (10Be), du carbone (14C), du néon (21Ne), de l'aluminium (26Al), et du chlore (36Cl), puis leur accumulation dans le réseau cristallin des minéraux pour déterminer un âge d'exposition.
Les taux de productions dépendent :
- de l'altitude ;
- de la latitude ;
- de la profondeur (épaisseur de roche, d'eau et/ou de neige au-dessus de l'échantillon) ;
- de l'angle d'incidence (angle entre la verticale et l'échantillon) ;
- du masquage lié à la topographie (falaise, montagne…).
La production de ces isotopes décroît de façon exponentielle avec la profondeur, et peut être considérée comme négligeable vers 2 à 3 m.
La mesure de la concentration d'éléments cosmogéniques permet, connaissant le taux de production, de déterminer l'âge du début de l'exposition. Ces isotopes étant radioactifs (hormis le 3He qui est l'isotope stable du 4He), il faut considérer la décroissance radioactive dans les calculs, sauf si l'âge d'exposition est très inférieur à la demi-vie.
Analogie imparfaite : en observant une personne victime d'un coup de soleil, on peut estimer sa durée d'exposition au Soleil. Mais cette durée varie en fonction de plusieurs paramètres (saison, latitude…). En particulier, on ne connait pas l'état de sa peau avant l'exposition : la notion d'héritage est à prendre en compte (quelle était la concentration en isotope cosmogéniques au début de l'exposition ?)
La datation par isotopes cosmogéniques permet d'explorer des âges de 1 000 ans à 1 million d'années environ.
Cette méthode est utilisée :
- en paléosismologie, pour dater une surface décalée par une faille ;
- en géomorphologie,
- pour calculer des taux d'érosion (en utilisant un couple d'isotopes et leurs demi-vies respectives) ;
- pour obtenir l'âge d'une terrasse fluviatile, d'une moraine ou de toute autre formation ;
- en paléoglaciologie, pour estimer une déglaciation (l'exposition commence quand la glace ne recouvre plus la roche).
Références
- Gosse, John C., and Phillips, Fred M. (2001). « Terrestrial in situ cosmogenic nuclides: Theory and application », Quaternary Science Reviews, 20, 1475-1560.
- Granger, Darryl E., Fabel, Derek, and Palmer, Arthur N. (2001). « Pliocene-Pleistocene incision of the Green River, Kentucky, determined from radioactive decay of cosmogenic 26Al and 10Be in Mammoth Cave sediments », Geological Society of America Bulletin, 113, (7), 825-836.
