Datation absolue

Unedatation absolueest unedatationaboutissant à un résultat chiffré, exprimé en années. Elle peut concerner un événement, un objet, unecouche géologiqueou unniveauarchéologique.Ce type de datation vient en opposition ou complément à unedatation relative.

Anneaux de croissance d'un arbre. En dendrochronologie ils sont utilisés pour obtenir des datations de pièces de bois à l’année près en les comptant et en analysant leur morphologie.

Date de référence et notations

On exprime un âge, soit par rapport à l'an 0 denotre ère,soit par rapport à l'année 1950.

La référence utilisée est indiquée par unsuffixeapposé derrière la valeur numérique de l'âge:

• ECouapr. J.-C.en français pour les âges postérieurs à l'an 0 (CEouADen anglais);
• AECouav. J.-C.en français pour les âges antérieurs à l'an 0 (BCEouBCen anglais);
• AAouAPen français pour les âges antérieurs à 1950 (BPen anglais).

Méthodologie

Le plus souvent, les méthodes de datation absolue utilisent des phénomènes de transformations physico-chimiques dont la vitesse est connue: la mesure du degré de transformation permet de dater le début du processus considéré. Les méthodes de datation absolue peuvent être classées en quatre groupes principaux, selon qu'elles se basent sur ladécroissance radioactive,lesdéfauts cristallins,ladiffusion chimiqueou lacyclicitéde certains phénomènes.

Méthodes fondées sur des phénomènes radioactifs

On distingue lesméthodes directesdesméthodes isochrones.Les premières sont ainsi qualifiées car on y applique directement laloi fondamentale de la radioactivitéreliant l'activitéau nombre d'atomes radioactifs initialement présents, qui donne directement accès à l'âge. Ce type de méthode nécessite de connaître l'abondance initiale de l'isotope utilisé, ce qui n'est possible que rarement. Les méthodes isochrones visent à éliminer cette inconnue par divers raisonnements propres à lagéochimie.

Méthodes directes

• Datation par le carbone 14
• Datation par le potassium-argon

Méthode isochrone

La méthode isochrone de datation met à profit ladésintégration radioactived'unisotope-père P en un isotope-filsstableF, quand l'élément chimiquedont F est un isotope a au moins un isotope stable et nonradiogéniqueΦ. Lesrapports isotopiquesd'un échantillon d'âgetet ayant évolué en système fermévérifient la relation:

$\left({\frac {\mathrm {F} }{\Phi }}\right)=\left({\frac {\mathrm {F} }{\Phi }}\right)_{\!0}+(e^{\lambda t}-1)\left({\frac {\mathrm {P} }{\Phi }}\right)$

oùλdésigne la constante radioactive de l'isotope P, et (F/Φ)₀la valeur initiale du rapport isotopique (F/Φ).

Démonstration

Désignons parN_P,N_FetN_Φles nombres d'atomes des isotopes P, N et Φ actuellement présents dans l'échantillon, et parN_0P,N_0FetN_0Φleurs nombres initiaux, c'est-à-dire un certain tempstavant aujourd'hui. On a:

$N_{\mathrm {P} }=N_{0\mathrm {P} }\,e^{-\lambda t}$(désintégration radioactive), donc$N_{0\mathrm {P} }=N_{\mathrm {P} }\,e^{\lambda t}$;

$N_{\mathrm {F} }-N_{0\mathrm {F} }=N_{0\mathrm {P} }-N_{\mathrm {P} }$(les atomes P disparus sont devenus F), donc$N_{\mathrm {F} }=N_{0\mathrm {F} }+N_{\mathrm {P} }\,(e^{\lambda t}-1)$;

$N_{\Phi }=N_{0\Phi }$(isotope stable et non radiogénique).

En divisant l'avant-dernière équation parN_Φ(=N_0Φ) on obtient:

${\frac {N_{\mathrm {F} }}{N_{\Phi }}}={\frac {N_{0\mathrm {F} }}{N_{0\Phi }}}+{\frac {N_{\mathrm {P} }}{N_{\Phi }}}\,(e^{\lambda t}-1)$

CQFD,les rapportsN_F/N_Φ,N_0F/N_0ΦetN_P/N_Φs'identifiant pardéfinitionaux rapports isotopiques (F/Φ), (F/Φ)₀et (P/Φ).

Si plusieurs échantillons (derochesou deminéraux), formés en même temps avec le même rapport isotopique initial (F/Φ)₀,ont ensuite évolué en système fermé, leurs points représentatifs dans un diagramme{x= (P/Φ),y= (F/Φ)}sont alignés sur l'« isochrone », une droite d'équationy = a x + baveca = e^{λ t}– 1etb= (F/Φ)₀.On en déduit aisément l'âge:t=ln(1+a)/λou, compte tenu de la relationλT= ln 2entre la constante radioactiveλet lapériode radioactiveT:

$t=T\,{\frac {\ln(1+a)}{\ln 2}}$.

Orxetysont mesurables: l'observation d'un alignement des points représentatifs des échantillons dans le « diagramme isochrone » {x,y} conforte les hypothèses ci-dessus et fournit l'âgetainsi que le « rapport initial » (F/Φ)₀.En pratique on procède, compte tenu deserreurs expérimentales,à unerégression linéairequi fournit les valeurs dea(donc aussi det) et de (F/Φ)₀ainsi que leursincertitudes.

Exemples

• Datation par le rubidium-strontium(P =⁸⁷Rb, F =⁸⁷Sr, Φ =⁸⁶Sr,T= 49,277Ga)
• Datation par le samarium-néodyme(P =¹⁴⁷Sm, F =¹⁴³Nd, Φ =¹⁴⁴Nd,T= 106,2Ga)
• Datation par le rhénium-osmium(P =¹⁸⁷Re, F =¹⁸⁷Os, Φ =¹⁸⁸Os,T= 41,2Ga)
• Datation par le lutétium-hafnium(P =¹⁷⁶Lu, F =¹⁷⁶Hf, Φ =¹⁷⁷Hf,T= 3,86Ga)

Méthodes fondées sur desdéfauts cristallins

• Datation par thermoluminescence
• Datation par luminescence optiquement stimulée
• Résonance paramagnétique électronique(RPE) ou résonance de spin électronique (ESR)
• Datation par les traces de fission

Méthode fondée sur des phénomènes dediffusion

• Hydratation de l'obsidienne

Méthodes fondées sur la vitesse de réactions chimiques

• Méthode de laracémisationdesacides aminés.Tous les tissus biologiques contiennent des acides aminés. La datation aux acides aminés est une technique de datation utilisée pour estimer l'âge d'un spécimen notamment enpaléobiologie,en archéologie, en médecine légale, entaphonomie,et en géologie sédimentaire.
• Méthode par l'assimilation post-mortem dufluoret de l'uraniumdans les dents et les os, disparition de l'azotedans les os morts

Méthodes fondées sur des phénomènes cycliques ou récurrents

• Dendrochronologie,basée sur l'analyse en épaisseur et le comptage des anneaux de croissance des arbres. La dendrochronologie a trois principaux domaines d'application: lapaléoécologie,où elle est utilisée pour déterminer certains aspects des écologies passées (principalement le climat); l'archéologie, où elle est utilisée pour dater de vieux édifices; et ladatation au radiocarbone.Il est possible de dater le bois vieux de plusieurs milliers d'années, jusqu'à 11 000 ans.
• Datation de sédiments lacustres par le comptage devarves.
• Archéomagnétisme,basé sur la variation duchamp magnétique terrestreenregistré par les minéraux magnétiques présents dans l'argile.
• Datation des surfaces planétaires pardénombrement des cratères d'impact.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Datation relative
• Datation
• Anno Domini
• Avant le présent
• Radiochronologie