Un exemple de datation absolue La datation au carbone 14 de la déglaciation à la Barbade

Figure1 présentant la stratigraphie des carottes sédimentaires forées dans le massif corallien de la Barbade.

Fichier (ou tableau) présentant les mesures de radioactivité par comptage Bêta pour les échantillons de trois forages de la Barbade ainsi que de quelques îles voisines.

Principe du calcul

• Calculer l'âge des échantillons à l'aide de la formule de décroissance radioactive.

• R₀ correspond au rapport ¹⁴C / ¹²C au moment de la fermeture du système (mort des coraux). Si on admet que ce rapport est resté constant au cours du temps, il est égal au rapport atmosphérique actuel. On peut alors calculer l'âge absolu. 

Les carbonates dissous dans l'eau de mer, à partir desquels les coraux fabriquent leurs parois, ne sont pas en équilibre pour le ¹⁴C avec l'atmosphère. Le temps d'équilibration du ¹⁴C dans la surface est en effet plus long que celui du ¹²C. Le rapport ¹⁴C/¹²C des coraux VIVANTS est ainsi environ 400 ans plus vieux que le rapport atmosphérique. C'est ce qu'on appelle "l'âge réservoir" de la surface océanique.

• Corriger les dates obtenues pour les échantillons de cet effet.

• Le rapport R₀ correspond à une mesure atmosphérique. Les coraux vivant dans l'eau , une correction est nécessaire. 

Les coraux fossiles vieux de 125 000 ans sont situés à 40 m au dessus du niveau de la mer.

Le niveau marin il y a 125 000 ans était plus élevé d'environ 3m par rapport à l'actuel.

• En admettant que les coraux vivent juste sous la surface de la mer, proposer deux schémas présentant les deux hypothèses qui expliquent l'altitude de ces coraux âges de 125 000 ans.
• Corriger votre schéma en indiquant le niveau de la mer lors de l'avant-dernier interglaciaire.
• De combien de mètre l'île s'est-elle surélevée en 125 000 ans?
• Calculer la vitesse moyenne de surrection de l'île de la Barbade (en m pour 1000 ans).

• L'altitude actuelle des échantillons est le résultat de mouvements tectoniques verticaux et de variations du niveau de la mer. 

• Sur vote schéma précédent, représenter le prélèvement RGF-7 de 17,82 m pour l'actuel et pour la période de fermeture du système. Quelle est l'altitude par rapport au niveau de la mer actuel? 
• Expliquer comment les coraux pouvaient-ils vivre à cette altitude(par rapport au niveau actuel de la mer). 
• Corriger les profondeurs des échantillons du soulèvement tectonique. 

• Après correction des mouvements tectoniques, les coraux se trouvent toujours au dessus du niveau actuel de la mer. Cette altitude correspond au niveau de la mer lorsque les coraux sont morts. 
• Depuis 17 000 ans, le niveau de la mer augmente. 
• La projection de la courbe à 20 000 ans montre qu'à l'époque, le niveau de la mer était inférieur de 120 m environ par rapport à l'actuel. 

Une autre technique de datation des carbonates fossiles, basée sur la décroissance radioactive du couple Uranium/Thorium, a permis de montrer que les âges ¹⁴C obtenus sont sous-estimés. En effet, ces âges sont basés sur le rapport R/R₀ (cf. tableau), où R₀ est le rapport isotopique actuel dans l'atmosphère. Ce rapport R₀ n'est pas resté constant au cours du temps, ce qui introduit un biais sur l'estimation de l'âge des coraux. Différentes techniques de datation (comme U/Th) permettent de corriger ces âges ¹⁴C (on parle de "calibration" des âges). En première approximation, pour l'intervalle considéré, on pourra utiliser la relation de calibration:

• Tracer la courbe de montée du niveau de la mer.
• Encadrer la période correspondant à une remontée rapide du niveau de la mer. 
• Comparer vos résultats avec ceux de l'autre groupe d'élèves. 

• Cette période correspond à la fonte rapide des calottes glaciaires. Il s'agit donc de l'âge de la dernière déglaciation. 
• La calibration de l'âge introduit une différence de datation de la déglaciation d'environ de 2 000 ans.