Datation rubidium strontium

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Une méthode de radiochronologie basée sur la désintégration radioactive du rubudium en strontium

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Datation rubidium strontium

  1. 1. L’âge  de  la  croûte  con0nentale   Data0on  par  des  radioéléments  
  2. 2. Principe  du  géochronomètre  87Rb  -­‐   87Sr     •  La  radiochronologie  permet  de  dater  la  croûte   con0nentale  :   •  Les  minéraux  des  roches  magma0ques  con0ennent  en  très   faible  quan0té  des  éléments  rubidium  (Rb)  et  stron0um  (Sr).   Ces  derniers  présentent  différents  isotopes  que  l’on  peut   dis0nguer  et  quan0fier  par  spectrométrie  de  masse.   M  :  masse  et  Z  la  valence  ou  m/q  avec  q  :la  charge  
  3. 3. •   L’isotope  87Sr  (élément  fils)  est  produit  par  la  désintégra0on   radioac0ve  du  87Rb  (élément  père).     •  Le  couple  87Rb/87Sr  est  caractérisé  par  sa  période  T  (ou  demi-­‐vie),   c’est  à  dire  par  le  temps  nécessaire  pour  que  la  moi0é  d’une  quan0té   donnée  d’éléments  père  se  désintègre  (T=48,9.109  ans).  
  4. 4. Avec  :  λ  :  constante  de  désintégra0on  du  couple  87Rb/87Sr    (λ=Ln2/T)     87Sr0  :  quan0té  d’éléments  fils  présents  à  l’instant  ini0al  t0   (correspondant  à  la  cristallisa0on  du  magma)     87Rb  et  87Sr  :  quan0té  d’isotopes  au  temps  t.   On  démontre  que  les  quan0tés  d’éléments  père  et   d’éléments  fils  sont  liées  par  la  rela0on  suivante  :       87Srt=  (eλt-­‐1)87Rbt+87Sr0            (1)  
  5. 5. U9lisa9on  du  géochronomètre  87Rb  -­‐   87Sr    •  Lors  de  la  cristallisa0on   d’un  magma,  les   éléments  Rb  et  Sr  sont   incorporés  dans  les   minéraux.  Rb  se  subs0tue   au  potassium  et  Sr  se   subs0tue  au  calcium.  Les   différents  minéraux  d’une   même  roche  n’ayant  pas   la  même  composi0on   chimique,  ils  incorporent   Rb  et  Sr  dans  des   propor0ons  différentes.    
  6. 6. •  Le  rapport  ini0al  87rb0/86Sr0  n’est  pas  le  même  pour  tous  les  minéraux  d’une  roche   magma0que  (cela  dépend  de  leur  composi0on  minéralogique  avec  Rb<-­‐>K  et  Sr<-­‐>Ca).     •  Cependant  la  cristallisa0on  u0lise  indifféremment  les  isotopes  d’un  même  élément.  Le   rapport  isotopique  ini0al  87Sr0/86Sr0  est  donc  iden0que,  dans  tous  les  minéraux  de  la   roche,  à  celui  du  magma  d’origine.     Au  temps  t  =0,  date  de  la  forma0on  du  magma,  tous  les  échan0llons  avaient:     -­‐  Le  même  rapport  87Sr/86Sr  mais  des  rapports  87Rb/86Sr  différents  
  7. 7. 86Sr  étant  stable  au  cours  du  temps,  le  rapport  ini0al  87Sr/86Sr  ne  change  pas  
  8. 8. Comme  86Sr  est  un  isotope  stable,  sa   quan0té  reste  constante  au  cours  du   temps  :  86Srt  =  86Sr0.     L’équa0on  (1)  peut  donc  s’écrire,  en   divisant  chaque  terme  de  l’équa0on  par   86Srt  ou  86Sr0             Où  (87Sr/86Sr)o  est  le  rapport  ini0al  de  ces  isotopes,  obtenu  en  prolongeant  la  droite.   λ  est  la  constante  de  désintégra0on  soit  pour  le  87Rb  est  de  1,12.10-­‐  11.an-­‐1   Cebe  équa0on  est  de  type  y=  ax+b    où  a  coefficient  de  régression  de  la  droite  correspond  à  (eλt-­‐1)   On  constate  en  effet  qu'avec  le  temps  la  pente  de  la  droite  augmente  (doc  .2  p.128).   La  rela0on  entre  la  pente  et  l'âge  de  la  roche  est  donc  t=ln(a+1)/  λ.   Cependant  si  λt≈0,  alors  on  peut  u0liser  l’approxima0on  suivante  a≈λt  ;  la  détermina0on  de  a  est   graphique    
  9. 9. Data0on  du  granite  du  Velay  
  10. 10. Data0on  du  granite  de  Meymac  
  11. 11. Data0on  du  granite  de  Guéret  
  12. 12. Data0on  des  anatexites  d’aubusson  

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