FISSION (DATATION PAR LES TRACES DE)

FISSION (DATATION PAR LES TRACES DE)

FISSION DATATION PAR LES TRACES DE

Les ions qui possèdent une énergie cinétique suffisante peuvent causer, à l’intérieur des zones linéaires, des dommages ou traces, qui demeurent si les conditions physico-chimiques restent stables.

En 1959, Silk et Barnes constatent, lors de l’examen au microscope électronique de muscovites irradiées, que l’on peut retrouver le trajet des particules de fission. Ce trajet peut être effacé par le faisceau électronique de bombardement du microscope.

Walker et Price (1962) réussissent à stabiliser les traces en attaquant durant deux secondes, avec de l’acide fluorhydrique à 48 p. 100, la muscovite irradiée. Ces traces peuvent être élargies si l’attaque à l’aide du réactif se prolonge (de 20 à 30 minutes). Dans ces conditions, elles deviennent visibles au microscope optique.

Les ions qui produisent ces traces peuvent avoir plusieurs origines: soit fission spontanée de l’uranium, du thorium ou du plutonium, soit fission provoquée (par exemple par des neutrons émis lors d’une fission spontanée), soit spallation par des protons rapides, soit, dans le cas des météorites ou des roches lunaires, arrivée directe des ions lourds du rayonnement cosmique. Parmi toutes ces possibilités, la fission spontanée de l’uranium 238 est de loin la plus importante. On peut donc négliger toutes les autres causes, et considérer que toutes les traces observées ont été provoquées par la fission d’un atome d’uranium 238.

Connaissant la période de l’uranium 238 et le nombre d’atomes initial, on peut calculer le temps écoulé depuis la formation de la roche. Pour connaître le nombre initial de ²³⁸U, on suppose qu’à l’origine le rapport ²³⁸U²³⁵U était le même que celui qu’on trouve aujourd’hui, soit 1/137,7. La concentration en ²³⁸U se déduit donc de la concentration en ²³⁵U.

Cette concentration se mesure en soumettant le ²³⁵U à un flux de neutrons thermiques connus et en mesurant le nombre de fissions résultant (par comptage des traces). L’ensemble des opérations permet de trouver l’âge de l’échantillon.

Si la teneur en uranium est assez élevée, on peut mesurer des temps courts (trois années pour des verres à 10 p. 100 d’uranium).

Pour des âges élevés, on est limité par la stabilité des traces qui dépend de la température et de la nature de la roche. Ainsi, si la température est toujours restée inférieure à 20 ⁰C, les traces restent stables pendant 10³³ ans pour la muscovite, mais seulement 10⁹ ans pour la calcite. Des températures de quelques centaines de degrés font disparaître les traces, mais cette disparition se fait par modification de leur longueur. Une étude statistique de la longueur des traces peut donc donner des indications sur l’histoire thermique de l’échantillon.

Encyclopédie Universelle. 2012.