Différentes méthodes de datation
méthode Rubidium-Strontium

Le principe

Le rubidium est un élément souvent associé au potassium (situé juste au-dessus dans le tableau de Mendeléiev). Son isotope 87 (87Rb) qui est radioactif se désintègre en strontium 87Sr avec une émission ß. Le Strontium est lui plutôt associé au calcium. La demi-vie est de 48,8 milliards d'années. Ce cas (qui correspond à un cas plus général de datation) est plus complexe que les deux précédents. Il s'agit de trouver l'âge de la roche alors que les quantités initiales d'isotope père et d'isotope fils sont inconnues. Pour cela, il faut des mesures provenant d'au moins deux échantillons de même origine. L'utilisation d'un isotope de référence est alors indispensable pour comparer les mesure des différents échantillons. C'est l'isotope 86Sr qui est stable (comme 87Sr) et qui n'est pas radiogénique (contrairement à 87Sr) qui sert de référence dans ce cas. Les échantillons sont choisis suivant des critères géologiques qui permettent de supposer qu'ils ont la même origine.
Ces échantillons sont :

Dans les deux cas les résultats ne peuvent être fiables que si les rapports Rb/Sr initiaux sont assez différents. Le Strontium est plutôt associé au Calcium auquel il ressemble chimiquement, alors que le Rubidium est plutôt associé au Potassium. Les magmas granitiques ont ainsi des rapports 87Rb/86Sr plus élevés que les magmas basaltiques. Les rapports isotopiques initiaux du Sr sont par contre les mêmes si les échantillons ont vraiment la même origine.

Les mesures sont faites au spectrographe de masse pour différencier les isotopes.

Avec le logiciel Radiochr
Choisir le menu
Datations - méthode Rb - Sr.
Le logiciel présente l'évolution théorique de trois échantillons au cours du temps. Les points sont tracés en fonction des lois de décroissance.

Faire dérouler le temps.
Observer l'évolution des quantités d'isotopes dans les échantillons et la disposition des points qui les représentent dans le système de coordonnées choisi.

La formule donnant le temps t (en années) en fonction de la pente A de la droite isochrone est :

Exercices :

1- (d'après J-M. Caron, A Gauthier, A. Schaaf, J. Ulysse, J. Wozniak - Comprendre et enseigner la planète Terre)

Échantillon
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
87Rb/86Srr
1,54
5,60
5,70
12,2
3,38
4,52
4,81
0,209
2,47
6,18
11,14
87Sr/86Sr
0,71290 ± 9.10-5
0,73247 ± 6.10-5
0,73247 ± 6.10-5
0,76367 ± 11.10-5
0,72289 ± 9.10-5
0 ,72666 ± 7.10-5
0,72782 ± 7.10-5
0,70664 ± 9.10-5
0,71671 ± 7.10-5
0,73408 ± 8.10-5
0,71099 ± 7.10-5

Avec le logiciel Radiochr
Choisir le menu
Datations - Tableau Rb- Sr .
Entrer la valeur du rapport 87Rb/86Sr puis celle du rapport 87Sr/86Sr puis valider pour faire afficher le point et passer à la ligne suivante. Etc.
Cliquer sur le bouton
Ajuster la pente aux valeurs à la fin pour obtenir l'affichage de la droite (droite de régression linéaire) et le temps correspondant.
Si un point n'est pas aligné avec les autres, supprimer la ligne correspondante du tableau pour le supprimer du graphique. Cliquer à nouveau sur le bouton
Ajuster la pente aux valeurs pour être sûr que le nouvel ensemble de valeurs est bien pris en compte pour le calcul du temps.

2 - Un autre exemple concernant la datation de coulées de laves du " grand Canyon " montre les limites de ces méthodes : Données concernant les laves de Cardenas à l'Est du grand canyon qui sont profondément enfouies :
âge K-Ar compris entre 760 et 860.106 ans

Échantillon
1
2
3
4
5
6
87Rb/86Sr
1,133
1,305
1,597
1,677
2,288
2,673
87Sr/86Sr
0,72436
0,72756
0,73077
0,73045
0,74263
0,74727

Données concernant la coulée de laves de l'Ouest du grand canyon qui est en surface et a un aspect récent :
âge K-Ar 1,2 ± 0,2.106 ans

Échantillon
1
2
3
4
5
6
87Rb/86Sr
0,0544
0,0860
0,0667
0,1193
0,1211
0,2193
87Sr/86Sr
0,70325
0,7043
0,7037
0,705
0,7046
0,7069

Avec le logiciel Radiochr
Procéder comme pour le premier exemple dans chacun des cas.

SVT - académie d'Amiens
J-F Madre 30/05/02