Datação de isótopos cosmogênicos

A datação de exposição a isótopos cosmogênicos é um método de datação geoquímica que utiliza a produção por raios cósmicos de nuclídeos cosmogênicos que se encontram em estado de vestígios no meio ambiente. Entre esses nuclídeos estão hidrogênio ( 3 H ) e seu produto hélio ( 3 He ), berílio ( 10 Be ), carbono ( 14 C ), néon ( 21 Ne), alumínio ( 26 Al) ou cloro ( 36 Cl ); seu acúmulo nas amostras a serem datadas permite determinar uma idade de exposição.

Definições

As taxas de produção dependem de:

altitude;
latitude;
profundidade (espessura da rocha, água e / ou neve acima da amostra);
o ângulo de incidência (ângulo entre a vertical e a amostra);
mascaramento ligado à topografia (falésias, montanhas, etc.);
a natureza dos raios cósmicos envolvidos (carbono 14 vem de raios de origem galáctica, silício 32 de raios de origem solar).

A produção desses isótopos diminui exponencialmente com a profundidade, e pode ser considerada desprezível em torno de 2 a 3 m, a menos que haja outras fontes do isótopo consideradas (é o caso do cloro 36 por exemplo).

Cálculos

A medição da concentração de elementos cosmogênicos permite, conhecendo a taxa de produção, determinar a idade de início da exposição. Como esses isótopos são radioativos (exceto 3 He, que é o isótopo estável de 4 He), o decaimento radioativo deve ser considerado nos cálculos, a menos que a idade de exposição seja muito inferior à meia-vida .

A utilização deste tipo de método requer conhecimento detalhado do ciclo dos elementos considerados desde a atmosfera até os corpos d'água e o solo, bem como as possíveis diferenças de comportamento entre os isótopos de um mesmo elemento: se o ciclo do carbono for aproximadamente o mesmo para isótopos estáveis como para o carbono 14, geralmente não é o caso do berílio ou do alumínio.

Amplitude

A datação isotópica cosmogênica torna possível explorar idades variando de alguns anos (por exemplo, para a datação por trítio ) a cerca de 1 milhão de anos ( como a datação por cloro 36 ). O método mais conhecido, a datação por carbono-14 , permite a determinação de idades que variam de alguns séculos a cerca de 50.000 anos.

Formulários

Em 2015, o método permitiu ao geoarqueólogo Laurent Bruxelles ( Prix La Recherche 2015) adiar a datação do fóssil do Pé Pequeno de 2,2 para 3,67 milhões de anos atrás.

Este método é usado em particular:

na paleoseismologia , até hoje uma superfície compensada por uma falha;
em geomorfologia ,
- calcular as taxas de erosão (usando alguns isótopos e suas respectivas meias-vidas );
- para obter a idade de um terraço fluvial , uma moreia ou qualquer outra formação;
na paleoglaciologia , para estimar o degelo (a exposição começa quando o gelo não cobre mais a rocha);
em astronomia , até hoje, meteoritos caem na Terra ( os raios cósmicos criam muito mais isótopos cosmogênicos no meio interplanetário do que na Terra).

Notas e referências

Étienne Roth ( dir. ), Bernard Poty ( dir. ), Robert Delmas e outros. ( pref. Jean Coulomb ), Métodos de datação por fenômenos nucleares naturais , Paris, Éditions Masson , col. "Coleção CEA ",1985, 631 p. ( ISBN 2-225-80674-8 ) , cap. 17 ("Silício 32 e argônio 39")
Etienne Roth ( dir. ), Bernard Poty ( dir. ), Jean-Charles Fontes et al. ( pref. Jean Coulomb ), Métodos de datação por fenômenos nucleares naturais , Paris, Éditions Masson , col. "Coleção CEA ",1985, 631 p. ( ISBN 2-225-80674-8 )
" As novas ferramentas da paleoantropologia ", La Recherche Hors série. A Odyssey de homem , n o 17,Março a abril de 2016, p. 14
(em) John C.Gosse Fred M.Phillips, " Terrestrial situ cosmogenic nuclides: Theory and Application " , Quaternary Science Reviews , vol. 20, n o 14,Agosto de 2001, p. 1475-1560 ( DOI 10.1016 / S0277-3791 (00) 00171-2 ).
(in) Gunter Faure (in) , Princípios e Aplicações da Geoquímica ,1997, 2 nd ed. ( 1 st ed. 1986).

Bibliografia

Étienne Roth ( dir. ), Bernard Poty ( dir. ) Et al. ( pref. Jean Coulomb ), Métodos de datação por fenômenos nucleares naturais , Paris, Éditions Masson , col. "Coleção CEA ",1985, 631 p. ( ISBN 2-225-80674-8 ), em particular os capítulos dedicados ao uso de berílio 10, alumínio 26 e cálcio 41, bem como aqueles dedicados ao carbono 14, cloro 36 e trítio.
Gosse, John C. e Phillips, Fred M. (2001). “Nuclídeos cosmogênicos terrestres in situ: Teoria e aplicação”, Quaternary Science Reviews , 20, 1475-1560.
Granger, Darryl E., Fabel, Derek e Palmer, Arthur N. (2001). “Incisão no Plioceno-Pleistoceno do Green River, Kentucky, determinada a partir da decadência radioativa de 26Al e 10Be cosmogênicos em sedimentos da Caverna Mammoth”, Geological Society of America Bulletin , 113, (7), 825-836