Datation par l'uranium-thorium

La méthode de datation par l'uranium-thorium ou méthode des déséquilibres des familles de l'uranium et du thorium est une méthode de datation radiométrique qui permet de mesurer l'âge de certaines formations carbonatées d'origine animale (la première datation sur du corail a eu lieu en 1955^[1]) ou sédimentaire (spéléothèmes).

Principe

L'uranium (²³⁸U) est soluble dans l'eau. Il se désintègre lentement (avec une demi-vie de 4.47 milliards d'années) pour se transformer par quelques étapes rapides en uranium 234 (de demi-vie 245 000 ans), lequel se désintègre ensuite (par une désintégration α) en thorium (²³⁰Th), de demi-vie 75 000 ans.

Contrairement à l'uranium, le thorium est insoluble dans l'eau. L'eau de mer (ou toute eau courante) contient donc de l'²³⁸U en équilibre séculaire avec son descendant ²³⁴U (à de très faibles teneurs : 3 mg/d'uranium par mètre cube d'eau de mer), mais ne contient pas de thorium, qui précipite quand il est formé.

Un matériau dur se formant en contact avec cette eau (le squelette minéral d'un corail, un coquillage, un squellette^[2] ou la formation de calcite sur les parois d'une grotte^[3]) piège l'uranium dissous dans l'eau dans son matériau constitutif. À l'origine, le matériau contient donc des traces d'uranium, mais pas de thorium.

Du fait que ²³⁸U continue à se désintégrer en ²³⁴U, avec lequel il était déjà en équilibre séculaire, la quantité de ²³⁴U immobilisé reste sensiblement constante dans le matériau. Mais à mesure que cet uranium ²³⁴U se désintègre (avec une demi-vie de 245 500 ans), le thorium s'accumule, la teneur en thorium augmente et tend vers son équilibre séculaire (suivant une loi exponentielle). Le rapport isotopique de thorium par rapport à l'uranium fournit donc une mesure du temps écoulé.

²³⁰Th ayant une demi-vie de 75 000 ans, cette méthode de datation a une plage de sensibilité optimale pour des datations de cet ordre. Pour des datations plus anciennes, on utilisera des isotopes à demi-vie plus longue, par la méthode de datation par l'uranium-plomb.

Liens internes

• datation radiométrique
• chaîne de désintégration
• désintégration radioactive
• Datation par l'uranium-plomb

Références

• Lalou, C. (2002) - « Application des déséquilibres radioactifs dans les familles de l'uranium et du thorium à quelques problèmes de géochronologie et de géochimie, d'environ 300 000 ans à l'actuel », in: Géologie de la Préhistoire : Méthodes, techniques, applications, Miskovsky, J.-C., (Éd.), Paris, Association pour l'étude de l'environnement géologique de la Préhistoire, pp. 1231-1257.
• Quinif, Y. (1989) - « La datation uranium-thorium », Spéléochronos, n^o 1, pp. 3-22.

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