Datation par le lutétium-hafnium

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La datation par le lutétium-hafnium est une méthode de datation radiométrique qui repose sur la radioactivité β de l'isotope 176Lu vers 176Hf. La demi-vie de 176Lu est de 3,86 × 109 ans (la constante de désintégration associée est λ = 1,80 × 10−9 a−1) ; la méthode peut donc être utilisée pour la détermination d'âges de l'ordre du milliard d'années. Son emploi pose cependant des difficultés d'ordre technique[1].

Principe[modifier | modifier le code]

Exemples d'isochrones Lu-Hf obtenues pour la météorite Richardton (en)[2].

La désintégration du 176Lu en 176Hf[a] fournit un chronomètre permettant d'obtenir l'âge d'un échantillon.

Méthode isochrone[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Méthode isochrone.

À un âge donné et pour différents échantillons ayant la même origine géologique, on a la relation :

, et désignent respectivement la proportion mesurée expérimentalement de 176Hf par rapport au 177Hf (dont la quantité reste stable au cours du temps), celle de 176Lu, et la proportion initiale de 176Hf ; on y reconnait l'équation d'une droite dont le coefficient directeur a vaut et l'ordonnée à l'origine b vaut (généralement appelé « rapport initial »).

Par conséquent si l'on arrive à mesurer et dans différents échantillons qui se sont formés au même moment avec une même valeur initiale du rapport initial, par exemple différents minéraux d'une même roche, on peut grâce à une régression linéaire obtenir une équation de droite appelée isochrone, de coefficient directeur a et d'ordonnée à l'origine b. L'âge cherché est alors[1] :

.

Le rapport initial est également utile, pour discuter l'origine de la roche étudiée (sa pétrogenèse (en)).

Inconvénients de la méthode[modifier | modifier le code]

  • La concentration en lutécium dans la plupart des roches est faible, généralement inférieure à 1 ppm, ce qui rend les mesures difficiles[1];
  • Le rapport varie peu suivant les différents échantillons, ce qui rend la régression linéaire peu précise[1];
  • La spectrométrie de masse de l'hafnium est difficile, ce qui rend délicate la mesure de [1].

La méthode lutécium-hafnium nécessite donc davantage de moyens technologiques que d'autres techniques comme la datation par le rubidium-strontium[1].

Applications[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Étienne Roth (dir.), Bernard Poty (dir.) et al. (préf. Jean Coulomb), Méthodes de datation par les phénomènes nucléaires naturels, Paris, Éditions Masson, coll. « Collection CEA », , 631 p. (ISBN 2-225-80674-8).
  • Philippe Vidal (préf. Jean Aubouin), Géochimie, Dunod, coll. « Sciences Sup », (1re éd. 1994), 190 p., chap. 4 (« Isotopes radiogéniques »)

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Une petite partie (environ 3 %) des atomes de 176Lu se désintègrent en 176Yb par capture électronique, voir l'ouvrage du CEA cité en bibliographie.

Références[modifier | modifier le code]

  1. a b c d e f et g Étienne Roth (dir.), Bernard Poty (dir.), Ted Rees et al. (préf. Jean Coulomb), Méthodes de datation par les phénomènes nucléaires naturels, Paris, Éditions Masson, coll. « Collection CEA », , 631 p. (ISBN 2-225-80674-8), chap. 5 (« Méthode lutétium hafnium »).
  2. (en) Vinciane Debaille, James Van Orman, Qing-Zhu Yin et Yuri Amelin, « The role of phosphates for the Lu–Hf chronology of meteorites », Earth and Planetary Science Letters, vol. 473,‎ , p. 52-61 (DOI 10.1016/j.epsl.2017.05.039).