Datation rhénium-osmium

La datation rhénium-osmium est une méthode de datation radiométrique qui repose sur la désintégration β de l'isotope ¹⁸⁷Re vers ¹⁸⁷Os. La demi-vie de ¹⁸⁷Re est de 41,6 × 10⁹ ans^[1]^,^{[alpha 1]} Le rhénium et l'osmium sont tous deux fortement sidérophiles (se liant facilement avec le fer), et le rhénium est par ailleurs chalcophile (se liant facilement avec le soufre), cette méthode est donc très utilisée pour la datation des minerais de sulfure, tels que les dépôts d'or ou de cuivre-nickel.

Cette méthode de datation est fondée sur une isochrone calculée à partir de rapports isotopiques mesurés par spectrométrie de masse à thermoionisation en ions négatifs (NTI-MS, pour Negative Thermal Ionization Mass Spectrometry).

Isochrone rhénium-osmium

La datation rhénium-osmium utilise la méthode isochrone. Les isochrones sont faites par analyse de plusieurs échantillons géologiques supposés s'être formés en même temps à partir d'une même source. L'isochrone Re-Os représente le rapport entre le ¹⁸⁷Os (radiogénique) et le ¹⁸⁸Os (non-radiogénique), en fonction du rapport de l'isotope père ¹⁸⁷Re sur ¹⁸⁸Os.

\mathrm {{}_{\ 75}^{187}Re{\xrightarrow[{4,12\times 10^{10}\ ans}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 76}^{187}Os}

L'isotope ¹⁸⁸Os, à la fois non-radiogénique, stable, et relativement abondant, est utilisé pour normaliser l'isotope radiogénique dans l'isochrone.

L'isochrone Re-Os elle-même est définie par l'équation suivante :

\left({\frac {{}^{187}\mathrm {Os} }{{}^{188}\mathrm {Os} }}\right)_{\mathrm {actuel} }=\left({\frac {{}^{187}\mathrm {Os} }{{}^{188}\mathrm {Os} }}\right)_{\mathrm {initial} }+\left({\frac {{}^{187}\mathrm {Re} }{{}^{188}\mathrm {Os} }}\right)\cdot (e^{\lambda t}-1),

où :

t est l'âge de l'échantillon ;
λ est la constante de décroissante du ¹⁸⁷Re
$\lambda ={\dfrac {\ln 2}{t_{1/2}}}$ , où $t_{1/2}$ est la demi-vie. Les grandeurs $t_{1/2}$ et t doivent être exprimées dans la même unité ;
(e^λt-1) est la pente de l'isochrone, qui définit l'âge du système.

Un exemple d'utilisation de la datation rhénium-osmium est l'étude sur la datation d'un gisement d'or dans le campement minier de Witwatersrand, en Afrique du Sud^[3].

Notes et références

Notes

[A 1]
La demi-vie de ¹⁸⁷Re est réduite à seulement 33 ans lorsque le rhénium est complètement ionisé^[2]. Une ionisation aussi poussée ne se produit pas dans la nature, mais l'article cité propose une formule pour corriger la constante de désintégration en fonction de la charge du cation de rhénium 187.

Références

[1]
(en) M.I. Smoliar, R.J. Walker et J.W. Morgan, « Re-Os ages of group IIA, IIIA, IVA, and IVB iron meteorites », Science, vol. 271, n^o 5252,‎ 1996, p. 1099–1102 (DOI 10.1126/science.271.5252.1099, Bibcode 1996Sci...271.1099S)
[2]
(en) F. Bosch, T. Faestermann, J. Friese, F. Heine, P. Kienle, E. Wefers, K. Zeitelhack, K. Beckert, B. Franzke, O. Klepper, C. Kozhuharov, G. Menzel, R. Moshammer, F. Nolden, H. Reich, B. Schlitt, M. Steck, T. Stöhlker, T. Winkler et K. Takahashi, « Observation of bound-state β–decay of fully ionized ¹⁸⁷Re:¹⁸⁷Re-¹⁸⁷Os Cosmochronometry », Physical Review Letters, vol. 77, n^o 26,‎ 1996, p. 5190-5193 (PMID 10062738, DOI 10.1103/PhysRevLett.77.5190, Bibcode 1996PhRvL..77.5190B).
[3]
(en) J. Kirk, J. Ruiz, J. Chesley, J. Walshe et G. England, « A major Archean, gold- and crust-forming event in the Kaapvaal Craton, South Africa », Science, vol. 297, n^o 5588,‎ 2002, p. 1856–1858 (PMID 12228713, DOI 10.1126/science.1075270, Bibcode 2002Sci...297.1856K)

Voir aussi

Bibliographie

Étienne Roth (dir.), Bernard Poty (dir.), Jean-Marc Luck et al. (préf. Jean Coulomb), Méthodes de datation par les phénomènes nucléaires naturels, Paris, Éditions Masson, coll. « Collection CEA », 1985, 631 p. (ISBN 2-225-80674-8), chap. 4 (« Emploi du couple rhénium-osmium »)
Philippe Vidal (préf. Jean Aubouin), Géochimie, Dunod, coll. « Sciences Sup », 1998 (1^re éd. 1994), 190 p., chap. 4 (« Isotopes radiogéniques »)

Articles connexes

Méthode isochrone

[3] [A 1]
La demi-vie de ¹⁸⁷Re est réduite à seulement 33 ans lorsque le rhénium est complètement ionisé^[2]. Une ionisation aussi poussée ne se produit pas dans la nature, mais l'article cité propose une formule pour corriger la constante de désintégration en fonction de la charge du cation de rhénium 187.

[1] [1]
(en) M.I. Smoliar, R.J. Walker et J.W. Morgan, « Re-Os ages of group IIA, IIIA, IVA, and IVB iron meteorites », Science, vol. 271, n^o 5252,‎ 1996, p. 1099–1102 (DOI 10.1126/science.271.5252.1099, Bibcode 1996Sci...271.1099S)

[Bosch1996-2] [2]
(en) F. Bosch, T. Faestermann, J. Friese, F. Heine, P. Kienle, E. Wefers, K. Zeitelhack, K. Beckert, B. Franzke, O. Klepper, C. Kozhuharov, G. Menzel, R. Moshammer, F. Nolden, H. Reich, B. Schlitt, M. Steck, T. Stöhlker, T. Winkler et K. Takahashi, « Observation of bound-state β–decay of fully ionized ¹⁸⁷Re:¹⁸⁷Re-¹⁸⁷Os Cosmochronometry », Physical Review Letters, vol. 77, n^o 26,‎ 1996, p. 5190-5193 (PMID 10062738, DOI 10.1103/PhysRevLett.77.5190, Bibcode 1996PhRvL..77.5190B).

[4] [3]
(en) J. Kirk, J. Ruiz, J. Chesley, J. Walshe et G. England, « A major Archean, gold- and crust-forming event in the Kaapvaal Craton, South Africa », Science, vol. 297, n^o 5588,‎ 2002, p. 1856–1858 (PMID 12228713, DOI 10.1126/science.1075270, Bibcode 2002Sci...297.1856K)

[1]

[alpha 1]

[3]

[2]