Les techniques de datation simplifiées

[invite3b36e479]

Bonsoir,

Une chose que j'ai du mal à assimiler : la façon dont on date les objets : exemple l'Univers, la Terre... Les fossiles, etc. Evidemment, je remets en question ma compréhension du problème... très modeste je dois avouer !

Il me semble que la méthode repose sur le dosage comparatif de la teneur d'un objet (roche, fossile) en élément radioactif... ou en plomb. Comme nous connaissons la courbe de décroissance de cette teneur (ou demi-vie), nous pouvons par des calculs simples remonter à l'âge de l'objet en question... Mais de quelle manière déduire la concentration initiale pour pouvoir comparer ?

Et puis si la matière s'est formée suite au Big Bang, tout devrait avoir le même âge depuis. Alors comment se fait il que certaines roches (à titre d'exemple) soient plus ou moins anciennes que d'autres.

Si cette question a été antérieurement posée, merci de me référer au lien de la discussion s'y rapportant.

Et sinon... Merci de toute réponse quelle qu'elle soit .
-----

[invitecaafce96]

Bonjour,
Le problème, c'est que les méthodes de datation que vous appelez "simplifiées" ne le sont pas vraiment ...
Voilà un lien que je trouve très bon qui donne l'approche historique .
Vous y trouverez la méthode de datation Plomb-Plomb élaborée par Clair Patterson et qui fait foi pour l'âge de la Terre , annoncé de nos jours .
La méthode est décrite en détail : bon courage !

http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre...-methode-pb-pb

[invite3b36e479]

Merci Catmandou... Et au passage, belle signature.

A vrai dire, je ne qualifiais pas les techniques de datation de "simplifiées" ! Je demandais à ce qu'on les simplifie pour moi, de sorte que je puisse mieux les comprendre. J'ai lu avec beaucoup d'intérêt l'article que vous avec joint à votre réponse, j'avoue que cela ne m'a aidé que modestement ... l'idéal étant d'avoir des explications "simplifiées" (ou vulgarisées) d'une personne familiarisée avec la datation et la radiochronologie. Lire ces différentes équations me ramène aux mêmes questions que je me suis posée dans le poste initial

[invitecaafce96]

Re,
Alors voilà, des explications simples sur les principes : http://www.cnrs.fr/cnrs-images/scien...geochrono2.htm

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite3b36e479]

Merci, beaucoup mieux

Sinon, comment peut-on calculer la quantité initiale de C14 d'un organisme par exemple? Puisqu'au moment où l'organisme est découvert, nous ne pouvons calculer que ce qu'il possède à ce temps T, à savoir du C12 et ce qui reste de la désintégration du C14. Il est dit dans l'article : "C’est la quantité initiale de 14C par gramme de 12C dans l’atmosphère qui sera considérée comme constante dans le calcul de la quantité initiale." ... Cela me parait abstrait :/

Et puis le fait que "La période du 14C (...) permet une datation jusqu'à 35000 ans avec une bonne précision." : pourquoi? Et pourtant on arrive à dater des organismes vivants de millions d'années

Ah si je pouvais comprendre les biais de ces calculs que l'on sache enfin quel crédit accorder aux différentes informations relatives à l"Histoire de notre Univers !

[invitee724fe2f]

Bonjour,

en attendant une description plus complète :

C14 resulte essentiellement de bombardements de l'azote par les rayons cosmiques dans la haute athmosphère.
Un être vivant va continuellement en absober , à peu près autant qu'il en perd par désintégrations et dans les cycles vitaux, ce qui maintient l'équilibre.
Quand le métabolisme cesse, le tissu de carbone n'en reçoit plus et la proportion des 2 isotopes commence à changer puisque C12 est stable.
Le reste est une affaire d'étalonnage et de corrections selon le contexte d'acquisition.

On aurait préféré le cachet de la Poste mais il ne faut pas rêver

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Avez-vous regardé cette page de Wikipedia :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Datation
et les différentes pages sur des méthodes auxquelles il renvoie ?
Au revoir.

[invitecaafce96]

Re,
La méthode de datation par le 14C* est très simple et facile à expliquer . Elle est limitée dans le temps par la période courte du 14C* : 5570 ans ;

Pour tout être vivant, le rapport N*(14C) / N(12C) est connu et constant .
Au décès du patient, N(12C) ne varie pas ,puisque c'est un noyau stable mais N*(14C) diminue avec sa période ;
En comptant aujourd'hui N*(14C) , vous voyez de combien N*(14C) a décru par rapport à la quantité de départ ; la quantité de départ est donnée par le rapport fixe ,
et la masse de Carbone extraite de l'échantillon .
A cause de la période courte du 14C* , on ne peut guère remonter au delà de 40 000 ans .

Après , il faut utiliser les autres méthodes , notamment la méthode Pb-Pb du premier lien ,
pour moi, impossible à vulgariser et à expliquer sans suivre le lien point par point ... Et encore ...

[invite3b36e479]

Anta.C , LPFR et Catmandou : merci infiniment, j'ai tenu compte de chacun de vos avis et c'est beaucoup plus clair à présent (mais après quoi !!! j'ai du prendre une feuille et un stylo, lire et relire, me triturer les méninges pendant des jours pour pouvoir enfin assimiler le principe )

Sinon Catmandou, je vous dois la datation au carbone que j'ai enfin comprise grâce à votre explication simplifiée, merci ! Et effectivement, le lien initial explique l'essentiel de la datation Pb-Pb, de même que les pages wiki suggérées par LPFR.

Maintenant que c'est plus clair, j'aurais deux ou trois questions :

1- Quand on écrit lambda (constante radioactive) = 1.55 .10 puissance moins 10. An puissance -1 : cela veut dire qu'il se produit UNE désintégration toutes les 15 milliards années? Ou est-ce la demie vie (mais je pense que demi-vie = t/2)? SI c'est le cas, de quelle manière peut on vérifier expérimentalement que c'est vrai? Vérifier expérimentalement et non mathématiquement! En biologie par exemple, il est très facile de vérifier la demi-vie des différents produits, par un simple dosage à T0 puis T1, T2, etc. On établit la courbe de décroissance et on mesure aisément la demi-vie. De quelle manière serait-ce possible si la demi vie est de milliards d'années?

2- Dans l'explication de la démarche de Clair Patterson, il est dit au tout début que les 206Pb et 207Pb proviennent EN PARTIE de la désintégration de l'uranium. Cela implique qu'une partie provient d'autre chose. N'empêche, la formule du Pb actuel (207 ou 206) ne tient compte que du Pb d'origine ajouté à lui le plomb radiogénique (provenant de la désintégration de l'uranium). N'est ce pas là un biais?

3- L'autre biais est : les calculs et la datation en général s'appuient sur l'actualisme ! Et tel qu'il est expliqué dans Wikipedia, il s'agit là d'un PRINCIPE qui POSTULE que les phénomènes observés actuellement se vérifiaient également au passé. Nous effectuons des mesures sur ces éléments, sur les rapports qui existent entre les différents isotopes, et on pose l'hypothèse que ces rapports sont restés les mêmes depuis toujours. Mais... Qu'est ce qui nous permet de l'affirmer? "Le présent est la clé du passé", je veux bien, si le passé en question remonte à quelques centaines ou milliers d'années (et encore !) . Mais si c'est de milliards d'années qu'il est question, qu'est ce qui prouve que ce qui est valable au jour d'aujourd'hui l'était il y a tant de milliards d'années ma foi ?

Cela est une hypothèse probable certes... mais non démontrée ! Comment peut on qualifier de "scientifique" ce genre d'approche, je n'en reviens pas o.O ! Quel crédit accorder à ces résultats alors sachant que leur véracité ne se conçoit que SI ET SEULEMENT SI le monde d'aujourd'hui est le même que celui d'il y a 4.5 milliards d'années (si toutefois ce chiffre est correct) ?

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Catmandou pourra confirmer (ou non) mais le « les 206Pb et 207Pb proviennent EN PARTIE » est dû au fait que plusieurs nucléides finissent la chaîne de désintégration en Pb. Et leurs participations au plomb actuel dépend de leurs concentrations au départ.
Regardez les chaînes dans Wikipedia :
http://en.wikipedia.org/wiki/Decay_chain

Certes, on ne peut pas prouver scientifiquement que les lois physiques sont restées les mêmes depuis toujours. Et, évidement, on ne peut pas prouver el contraire non plus. Alors, suivant vous, laquelle des deux hypothèses et la plus logique ?
D’autant plus que rien n’indique le moindre changement. Quand on regarde le comportement des étoiles très éloignés, le lois physiques semblent êtres les mêmes la bas (dans le temps) qu’ici, actuellement.
Même chose quand on regarde les caractéristiques chimiques et isotopiques des minéraux ou des météorites.
Donc, jusqu’à preuve du contraire, la position scientifique est d’admettre l’hypothèse de la constance et de l’uniformité des lois physiques.

Et je vous rappelle que ceci est un forum scientifique. Si vous voulez développer des théories loufoques sur l’inconstance des lois physiques il vous faudra trouver un autre forum.

Au revoir.

[invitecaafce96]

Re,

1 - Pour ces notions de base de radioactivité , je vous renvoie à la première leçon de tout bon cours de radioactivité ou encore à Wiki : "décroissance radioactive " et " durée de vie moyenne" .
La 2 ème partie de votre question est intéressante : oui, en labo, il est amusant de construire et de mesurer expérimentalement la courbe de décroissance d'un radionucléide ...
à condition que cette période ( demi-vie) ne soit pas trop longue , pour ne pas passer la nuit au labo ...!

Pour les périodes longues, on va "simplement" appliquer A = Lambda N*
Vous mesurez A l'activité , vous connaissez N* par la masse de l'échantillon , vous en déduisez Lambda, donc la période t .

Le problème va peut être porter sur la connaissance de N* ; Supposons vouloir mesurer la période de l'Uranium235 qui ne se trouve pas naturellement pur ,
mais mélangé , entre autres à l'Uranium 238 et à la chaîne de descendants radioactifs de ces 2 composés principaux .
Un premier traitement par séparation chimique va isoler les Uranium de leurs descendants .
Mais si vous voulez un échantillon "propre " de 235U , il va falloir faire une séparation isotopique pour séparer les autres Uranium et cela, ne se fait pas à tous les coins de rue ...

2 - Je vais essayer de regarder et je reviendrai ( ou non ...) avec la réponse .

3 - Beaucoup de lois physiques reposent sur des postulats : l'invariance des périodes radioactives en est un . Vous avez le droit de le remettre en cause , mais personne avant vous
n'a réussi à le mettre en défaut ( à des détails près ) . Vous seriez la bienvenue si vous arriviez à prouver le contraire . Vous et moi, par exemple , nous monterions une petite société
et on modifierait la période longue des sous produits à vie longue qui empoisonnent l'industrie nucléaire ...
A nous la belle vie , sous les tropiques dans des paradis idylliques !!!

[invitee724fe2f]

Bonjour,

un document dense et difficile mais très informatif sur les extrapolations de la radio activité du passé :
Planck intermediate results. XXIV.
Constraints on variation of fundamental constants

la constance de la constante de structure fine a vite rassuré ceux qui se sont légitimement posé ( s ou pas s ? ) ces questions

[invite3b36e479]

Bonjour,

Encore merci de vos réponses et de tous les documents suggérés que lire m'a beaucoup éclairée !

Bonjour.
Catmandou pourra confirmer (ou non) mais le « les 206Pb et 207Pb proviennent EN PARTIE » est dû au fait que plusieurs nucléides finissent la chaîne de désintégration en Pb. Et leurs participations au plomb actuel dépend de leurs concentrations au départ.
Regardez les chaînes dans Wikipedia :
http://en.wikipedia.org/wiki/Decay_chain

Tout à fait, après avoir lu cet article de même que celui suggéré par Catmandou (http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9...ce_radioactive), je le pense aussi.

Certes, on ne peut pas prouver scientifiquement que les lois physiques sont restées les mêmes depuis toujours. Et, évidement, on ne peut pas prouver el contraire non plus. Alors, suivant vous, laquelle des deux hypothèses et la plus logique ?

Justement, je n'ai pas à trouver "logique" l'une ou l'autre. J'attends de la science de me préciser le niveau de preuve de l'information qu'elle me livre. S'il n'y a pas assez de preuves, je préfère penser : "il n'y a pas de preuve. On ne peut donc pas, dans l'étant actuel de nos connaissances, en savoir plus. Point". Et au lieu d'utiliser le présent de l'indicatif que l'on utilise habituellement pour les vérités générales (comme l'eau bout à 100°C), j'utiliserai le conditionnel présent en attendant d'avoir une preuve dans un sens ou dans l'autre. Et si cette preuve ne vient jamais, c'est OK. Mais est-il important de ne pas faire d'amalgame dans ma tête entre ce qui est certain et ce qui ne l'est pas.

D’autant plus que rien n’indique le moindre changement. Quand on regarde le comportement des étoiles très éloignés, le lois physiques semblent êtres les mêmes la bas (dans le temps) qu’ici, actuellement.
Même chose quand on regarde les caractéristiques chimiques et isotopiques des minéraux ou des météorites.
Donc, jusqu’à preuve du contraire, la position scientifique est d’admettre l’hypothèse de la constance et de l’uniformité des lois physiques.

Oui, tout à fait... dans l'Univers d'aujourd'hui ! Selon les observations que l'on fait "aujourd'hui" ! Mais qu'en est il de ses débuts chaotiques où tout n'était pas à l'image de ce qu'on a pu observer après? Je vous rappelle que c'est de l'âge de l'Univers qu'il est question ! Du moment de son commencement à ce jour. L'entité espace-temps nous fait comprendre que le temps est relatif à l'espace... Et que les deux étaient différents au moment du big bang (et juste après). Comment peut-on, sur la base de ce qu'on observe de nos jours, se permettre de remonter à l'Origine de l'Univers pour en déduire l'âge?

Et je vous rappelle que ceci est un forum scientifique. Si vous voulez développer des théories loufoques sur l’inconstance des lois physiques il vous faudra trouver un autre forum.

! Non, Monsieur, poser des questions en vue de comprendre ne signifie pas que j'ai des théories "loufoques" à développer ! Cette discussion m'a permis, jusqu'à présent, de conclure la chose suivante : dorénavant, je ne dirai plus "l'âge de l'Univers EST de 13 milliards d'année", mais plutôt "SERAIT DE". Parce que là j'ai une meilleure connaissance de la méthode qui a permis d'arriver à ce chiffre, et qu'elle n'est pas fondée sur des preuves indiscutables !

Re,

1 - Pour ces notions de base de radioactivité , je vous renvoie à la première leçon de tout bon cours de radioactivité ou encore à Wiki : "décroissance radioactive " et " durée de vie moyenne" .
La 2 ème partie de votre question est intéressante : oui, en labo, il est amusant de construire et de mesurer expérimentalement la courbe de décroissance d'un radionucléide ...
à condition que cette période ( demi-vie) ne soit pas trop longue , pour ne pas passer la nuit au labo ...!

Pour les périodes longues, on va "simplement" appliquer A = Lambda N*
Vous mesurez A l'activité , vous connaissez N* par la masse de l'échantillon , vous en déduisez Lambda, donc la période t .

Le problème va peut être porter sur la connaissance de N* ; Supposons vouloir mesurer la période de l'Uranium235 qui ne se trouve pas naturellement pur ,
mais mélangé , entre autres à l'Uranium 238 et à la chaîne de descendants radioactifs de ces 2 composés principaux .
Un premier traitement par séparation chimique va isoler les Uranium de leurs descendants .
Mais si vous voulez un échantillon "propre " de 235U , il va falloir faire une séparation isotopique pour séparer les autres Uranium et cela, ne se fait pas à tous les coins de rue ...

Parfaitement clair. J'ai par ailleurs été voir sur wiki et j'ai compris la chose suivante, tel que c'est écrit :

" la désintégration est régie par le hasard, et la loi de désintégration radioactive est une loi statistique.
(...)
Si l'on observe un échantillon de matériaux radioactifs pendant un intervalle de temps donné, la proportion de noyaux qui subissent une désintégration radioactive sera sensiblement constante, à cause de la loi des grands nombres.
On montre mathématiquement que cela implique que le nombre de noyaux diminue avec le temps suivant une décroissance exponentielle.

Cela répond largement à ma question N°1 ! Merci

2 - Je vais essayer de regarder et je reviendrai ( ou non ...) avec la réponse .

Je retiens donc l'explication de LPRF... Et ce serait là peut-être un biais dans la formule clé de Patterson qui ne tient pas compte des intermédiaires... Je ne sais pas, peut être est-ce parce que ce n'est pas significatif? (Je n'en sais toujours pas grand chose)

3 - Beaucoup de lois physiques reposent sur des postulats : l'invariance des périodes radioactives en est un . Vous avez le droit de le remettre en cause , mais personne avant vous
n'a réussi à le mettre en défaut ( à des détails près ) . Vous seriez la bienvenue si vous arriviez à prouver le contraire . Vous et moi, par exemple , nous monterions une petite société
et on modifierait la période longue des sous produits à vie longue qui empoisonnent l'industrie nucléaire ...
A nous la belle vie , sous les tropiques dans des paradis idylliques !!!

! L'idée est toute tentation ! Sinon blague à part et juste pour éviter tout malentendu, je ne remets pas en cause l'invariance des périodes radioactives, mais vous le dites vous-mêmes à mi-mot entre parenthèses : (à des détails près) !!!! Sur Wiki, on donne un exemple de ces détails :

NB : Dans le détail, des mesures continues semblent montrer des variations de la décroissance radioactive en fonction du taux d'exposition aux neutrinos, taux qui varie légèrement avec la position de la terre par rapport au Soleil1.

Dans les conditions chaotiques qui ont suivi le Big Bang et probablement l'apparition de la planète Terre, il est possible que les conditions physico-chimiques (que personnellement j'imagine extrêmes même si ce n'est qu'un avis subjectif) à ce moment là interféraient avec ces données. Et cela ne serait pas sans conséquences sur l'espace... TEMPS. L'extrapolation sur des périodes aussi lointaines me parait... loufoque ! Voilà... Sinon, je peux me tromper évidemment !

Bonjour,

un document dense et difficile mais très informatif sur les extrapolations de la radio activité du passé :
Planck intermediate results. XXIV.
Constraints on variation of fundamental constants

la constance de la constante de structure fine a vite rassuré ceux qui se sont légitimement posé ( s ou pas s ? ) ces questions

Merci ! J'avais lu quelque chose qui va dans le même sens, où il était question d'environ 20 constantes physiques dont la moindre variation aboutirait à l'effondrement de l'Univers tel qu'on le connait. Mais on n'avait pas cité les périodes radioactives, ni dans votre article d'ailleurs. J'avoue par contre que j'aurais besoin de plus de temps pour le lire comme il se doit car c'est effectivement dense et difficile

[invite1a0bde5a]

Bonjour,

en attendant une description plus complète :

C14 resulte essentiellement de bombardements de l'azote par les rayons cosmiques dans la haute athmosphère.
Un être vivant va continuellement en absober , à peu près autant qu'il en perd par désintégrations et dans les cycles vitaux, ce qui maintient l'équilibre.
Quand le métabolisme cesse, le tissu de carbone n'en reçoit plus et la proportion des 2 isotopes commence à changer puisque C12 est stable.
Le reste est une affaire d'étalonnage et de corrections selon le contexte d'acquisition.

Bonjour,

Je pense qu'il faudrait ajouter un petit commentaire :

On ne le réalise pas toujours, mais l'essentiel du carbonne composant une plante ne provient pas de ses racines, mais de l'atmosphère. C'est bizarre, mais les plantes 'mangent' de l'atmosphère : elles cassent le CO2 via la photosynthèse, gardent le C et rejettent l'oxygène.

Ainsi même si dans la terre où elles poussent il y a du 'vieux' carbonne (moins de C14 et plus de C12) les plantes auront quand même le taux de C14 présent dans l'atmosphère.

Et comme les animaux végétariens mangent des plantes, eux aussi donc.

Et par conséquent les animaux carnivores aussi.

Dans la mer le cycle alimentaire est aussi essentiellement basé sur des algues unicellulaires à chlorophylle, et comme sur terre le soleil est le moteur de toute la machinerie.

On comprend mieux ainsi que le taux de C14 des fossiles puisse servir à dater l'époque où ils ont vécu (en supposant constant le taux de C141 dans l'atmosphère car il est viable de supposer que le taux d'azote n'a pas changé et que l'activité du Soleil a été stable).

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

2- Dans l'explication de la démarche de Clair Patterson, il est dit au tout début que les 206Pb et 207Pb proviennent EN PARTIE de la désintégration de l'uranium. Cela implique qu'une partie provient d'autre chose. N'empêche, la formule du Pb actuel (207 ou 206) ne tient compte que du Pb d'origine ajouté à lui le plomb radiogénique (provenant de la désintégration de l'uranium). N'est ce pas là un biais?

Le plomb non radiogenique peut etre estimé sur base du ²⁰⁴Pb. En connaissant le rapport 206/204 et 207/204 dans la Terre a l'origine (que l'on connait entre autre a partir de meteorites*), on peut prendre un point de depart.
* particulierement en utilisant ce que l'on appelle une isochrone, ou des mineraux/roches formees au meme moment, auront des rapports isotopiques differents mais consistants avec une certaine concentration de plomb herité

Dans les datations U-Pb ou Pb-Pb habituelles (sur zircons et quelques autres mineraux appropries), le plomb est exclu de la phase cristalline lors de la formation alors que l'uranium et le thorium sont presents en abondance. Dans ces mineraux, le plomb non radiogenique (ou plomb herité) est tres faible (on estime a nouveau cela sur base du 204)

la formule clé de Patterson qui ne tient pas compte des intermédiaires

La transition entre U-Th et Pb ne prend que quelques milliers d'annees apres la desintegration de ²³⁸U, ²³⁵U et ²³²Th. Cette chaine de desintegration est tres souvent negligeable une fois qu'un phenomene est vieux de 2-3 millions d'annees (l'erreur de mesure etant bien plus grande que l'effet cause par ces isotopes intermediaires).
Dans certains cas cependant, les desequilibres isotopiques dans les chaines U-Th-Pb peuvent etre employes de maniere tres utile.

T-K

[Tawahi-Kiwi]

Mais de quelle manière déduire la concentration initiale pour pouvoir comparer ?

Il y a differentes techniques suivant le systeme isotopique utilise. Les datations Lu-Hf, Re-Os et Sm-Nd ne donnent que des ages modeles, qui sont les ages pour lequel une roche a ete extraite d'un reservoir geochimique particulier (le plus souvent, le manteau superieur). La datation Rb-Sr utilise la methode de l'isochrone => des phases (minerales) de meme age (deduit d'information texturale), mais de concentrations isotopiques differentes; les datations K-Ar et U-Th-Pb sont un peu plus complexe lorsque l'on creuse les details. Meme chose pour les techniques de datation "exotiques".

Et puis si la matière s'est formée suite au Big Bang, tout devrait avoir le même âge depuis. Alors comment se fait il que certaines roches (à titre d'exemple) soient plus ou moins anciennes que d'autres.

C'est une consequence de la geochimie des traces et des lois de Goldschmidt.
Exemple: Uranium et plomb sont des elements au comportement chimique tres differents => il existe des mineraux comme les zircons ZrSiO₄ ou Zr⁴⁺ peut facilement laisser sa place a U⁴⁺ ou Th⁴⁺ mais ne permet pas a Pb²⁺ de s'installer dans la structure cristalline. => Quand le zircon cristallise, il n'a pas (ou presque pas) de plomb, et est plein d'uranium. Des millions d'annees plus tard, la grande quantite de plomb trouvee dans le zircon est entierement radiogenique et forme uniquement depuis que le zircon a cristallise. C'est un cas simplifie ici, mais c'est le principe applique a la plupart des techniques geochronologiques absolues.

T-K

[Tawahi-Kiwi]

On comprend mieux ainsi que le taux de C14 des fossiles puisse servir à dater l'époque où ils ont vécu (en supposant constant le taux de C141 dans l'atmosphère car il est viable de supposer que le taux d'azote n'a pas changé et que l'activité du Soleil a été stable).

Les courbes de production de ¹⁴C sont relativement bien etablies a partir de la dendrochronologie pour les 13000 dernieres annees et jusqu'a 100 ka en utilisant les speleothemes, forams, etc.

Credit: Wiki ; Activite solaire des 11000 dernieres annees, basees sur les variations du carbone-14


Credit: RSES; Courbe de calibration du carbone-14 sur son domaine d'application.

T-K