Radiochronologie

A.1915-2

En 1915, la méthode Uranium-Plomb, mise au point par Bertram Boltwood, permet d’attribuer un âge de 1,3 milliard d’années (1,3 Ga soit 1 300 Ma) aux plus vieilles roches terrestres. En 1938, Alfred Nier propose une approche isotopique de la datation radiométrique. Il mesure la composition isotopique du plomb (rapport 207Pb/206Pb) présent dans les galènes et trouve, pour les plus vieux échantillons de roche, des âges de 2,5 Ga. A la même époque, l’astronome Edwin Hubble avait estimé l’âge de l’univers entre 1,8 Ga et 2 Ga en utilisant l’éloignement progressif des galaxies. Des roches seraient donc plus vieilles que l’Univers ! Les astronomes reprennent alors leurs calculs.

En 1915, la méthode Uranium-, mise au point par , permet d’attribuer un âge de 1,3 milliard d’années (1,3 Ga soit 1 300 Ma) aux plus vieilles roches terrestres. En 1938, Alfred Nier propose une approche isotopique de la datation radiométrique. Il mesure la composition isotopique du plomb (rapport 207Pb/206Pb) présent dans les galènes et trouve, pour les plus vieux échantillons de roche, des âges de 2,5 Ga. A la même époque, l’astronome Edwin Hubble avait estimé l’âge de l’univers entre 1,8 Ga et 2 Ga en utilisant l’éloignement progressif des galaxies. Des roches seraient donc plus vieilles que l’Univers ! Les astronomes reprennent alors leurs calculs tandis que trois chercheurs, E. K. Gerling, Arthur Holmes et Friedrich Outermans tentent de déterminer l’âge de la Terre en exploitant les résultats d’Alfred Nier. En 1946, ils estiment l’âge de la Terre entre 3 et 3,4 milliards d’années.

En 1950, l’âge de la Terre est estimé à 3,5 Ga environ et l’âge de l’Univers à 4 Ga. La spectrométrie de masse, dont le principe a été découvert en 1912 par J. J. Thompson, a beaucoup évolué pour les besoins de la physique nucléaire et dans le cadre du projet ; projet pour lequel Alfred Nier, de 1943 à 1945, a mis au point des instruments permettant de contrôler la production d’uranium enrichi en 235U. Ces développements permettent de fait une détermination plus précise de la composition isotopique des éléments constitutifs des roches. Cependant, le chiffre proposé par Kelvin ne sera révisé qu’après la Deuxième Guerre Mondiale !

En 1953, Clair Cameron Patterson est en post-doctorat à l’Université de Chicago sous la direction du géochimiste Harrison Brown qui travaillait sur l’analyse de la composition isotopique de depuis 1946 et qui avait collaboré au projet Manhattan. En 1947, Harrison Brown proposait déjà que l’étude de la répartition des éléments présents dans les météorites permettrait de tirer d’importantes conclusions quant à la structure des planètes et à l’origine du système solaire. En 1953, Patterson  procède à l’analyse de la composition isotopique du plomb contenu en traces dans les météorites et montre que la Terre et les météorites se sont formées à la même époque, il y a 4,55 Ga (plusmoins.jpg70 Ma). En se référant au corpus de connaissances acquis depuis, l’étude de Patterson est considérée comme ayant fourni la première estimation correcte de l’âge de la formation du Système solaire et de la Terre. Cet âge sera confirmé par d’autres méthodes isotopiques (/argon et rubidium/). C’est l’âge qui figure dans tous les manuels.

http://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/limites/Temps/datation-isotopique/enseigner/datation-de-la-terre-par-la-methode-pb-pb#:~:text=En%201915%2C%20la%20m%C3%A9thode%20Uranium,aux%20plus%20vieilles%20roches%20terrestres.

Le zircon est formé à partir de magma acides, il est donc présent dans les roches magmatiques riches en feldspaths comme ici le .

Lors de leur cristallisation au sein des magmas, les cristaux de zircons incorporent, entre autres éléments chimiques, une petite proportion d’uranium (radioactif). La radioactive de l’uranium est à l’origine d’auréoles noires (souvent appelés halos pléochroïques) affectant la biotite. La radioactivité altère de l’intérieur la biotite et lui fait perdre sa couleur marron clair en LPNA, celle devient grise noire.

Les zircons : les plus anciens matériaux terrestre connus.

Le zircon est un minéral extrêmement résistant : il peut subir plusieurs cycles géologiques (érosions, métamorphismes…), ce qui explique sa préservation dans des formations très anciennes.
Les cristaux de zircons contiennent une petite proportion d’uranium ( père radioactif) qui se désintègre progressivement en plomb (isotope fils radiogénique).

Très schématiquement, la mesure des quantités relatives des différents types d’isotopes permet de dater ces cristaux de manière assez précise. Les plus anciens zircons datés proviennent de Jack-Hills en , ils ont – 4, 404 milliards d’années ( à + ou – 8 Ma près). Ce sont les plus anciens matériaux terrestres connus.
Leur découverte attestent de l’existence, au moins locale d’une croûte probablement très fine soumise à l’érosion dès 4,4 Ga. De plus, les données des isotopes de l’oxygène montrent que ces cristaux auraient été en contact avec de l’eau sous forme liquide, ce qui suggère l’existence d’un océan dès – 4,4 Ga, soit seulement 160 millions d’années après la formation de la Terre.

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