La datation uranium-thorium, ou méthode des déséquilibres radioactifs des familles de l'uranium et du thorium, est une méthode de datation radiométrique. Elle permet notamment de mesurer l'âge de certaines formations carbonatées d'origine animale (datation sur du corailLa première datation du corail par cette méthode a eu lieu en 1955. Cf "Les bulletins de l'Association française pour l'étude du quaternaire", 1979, volume 16, Chi-Trach Hoang et Claude Lalou, Les méthodes de datation par les descendants de l'Uranium, page 3 (http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/quate_0004-5500_1979_num_16_1_1341)) ou sédimentaire (spéléothèmes, couches de calcite qui peuvent se déposer sur une peinture ou une gravure préhistorique après sa réalisation).
Principe L'uranium est soluble dans l'eau. L' (l'isotope majoritaire) se désintègre lentement (avec une demi-vie de d'années) pour se transformer par quelques étapes rapides en (de demi-vie ), lequel se désintègre ensuite (par désintégration α) en , de demi-vie .
Contrairement à l'uranium, le thorium est insoluble dans l'eau. L'eau de mer (ou toute eau courante) contient donc de l' en équilibre séculaire avec son descendant 234U (à de très faibles teneurs : environ d'uranium par mètre cube d'eau de merChen J. H., Lawrence Edwards R., Wasserburg G. J. (1986), 238U, 234U and 232Th in seawater, Earth and Planetary Science Letters, 80(3-4), p.241–251, doi:10.1016/0012-821x(86)90108-1), mais ne contient pas de thorium, qui précipite dès qu'il est formé.
Un matériau dur se formant en contact avec cette eau (le squelette minéral d'un corail, un coquillage, un squeletteFiche : Uranium - Thorium ou la formation de calcite sur les parois d'une grotteDes pochoirs vieux de découverts en Indonésie, Le Monde, 08.10.2014) 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 l' 238U continue à se désintégrer en 234U, avec lequel il était déjà en équilibre séculaire, la quantité d'234U immobilisé reste sensiblement constante dans le matériau. Mais à mesure que cet uranium 234U se désintègre (avec une demi-vie de ), 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.
Le 230Th ayant une demi-vie de , 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 exemple par la méthode de datation uranium-plomb.
Limites de la méthode Déséquilibre isotopique : la méthode fait l'hypothèse d'un équilibre séculaire entre l' et l' dans l'eau de mer. Mais il peut arriver que l' soit présent initialement en plus grande quantité, faussant alors les rapports de désintégration. Fraction détritique : il peut y avoir un apport de exogène (ne provenant pas de la désintégration in situ de l'), que d'ordinaire on peut quantifier grâce au rapport Th/Th.
Notes et références
Voir aussi Bibliographie 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 », Géologie de la Préhistoire : Méthodes, techniques, applications, Miskovsky J.-C. (dir.), Paris, Association pour l'étude de l'environnement géologique de la Préhistoire, p.1231–1257 Quinif Y. (1989), « La datation uranium-thorium », Spéléochronos, , p.3–22
Articles connexes Datation par le déséquilibre radioactif Chaîne de désintégration
Uranium Catégorie:Uranium